白三烯与呼吸系统疾病

,白三烯与呼吸系统疾病,目录contents,01,白三烯的发现与合成,02,白三烯与哮喘,03,白三烯与过敏性鼻炎,04,白三烯与气道重塑,05,ICS不能降低白三烯水平,01,白三烯的发现与合成,白三烯的发现白三烯的合成白三烯受体拮抗剂的研发,01,“慢反应物质”的发现,1930年代，生理学家Feldberg和Kellaway在犬和猴的肺部观察到“慢反应物质”（Slow reacting substance，SRS）1 80年前1960年代，Brockelhurst在致敏豚鼠的灌注肺中发现了一种相似的物质，称为“过敏反应的慢反应物质（SRS-A）” 1 50年前1970年代，Samuelsson等人确定了SRS-A的结构，并命名为“白三烯”（Leukotriene，LT） 1 40年前,1. Young, R. N. (2012) Discovery and Development of Montelukast (Singulair), in Case Studies in Modern Drug Discovery and Development (eds X. Huang and R. G. Aslanian), John Wiley 121:684-697,01,“白三烯”的发现获得诺贝尔奖,1982年，诺贝尔生理学/医学奖被授予Sune K. Bergstrm、Bengt I. Samuelsson和John R. Vane，以表彰包括白三烯*在内的“前列腺素和有关的生物活性物质”的发现1, 2,Sune K. Bergstrm,Bengt I. Samuelsson,John R. Vane,1. /nobel_prizes/medicine/laureates/1982/press.html2. /nobel_prizes/medicine/laureates/1982/,*白三烯属于前列腺素家族,01,“白三烯”的合成获得诺贝尔奖,1. /nobel_prizes/chemistry/laureates/1990/2. /nobel_prizes/chemistry/laureates/1990/press.html,Elias James Croey,01,白三烯的生物合成,Peters-Golden M ,et al. N Engl J Med 2007;357:1841-54,半胱氨酰白三烯Cysteinyl leukotrienesCysLTs: LTC4, LTD4, LTE4PLA2：磷脂酶A25-LO：5-脂氧合酶FLAP：5-脂氧合酶活化蛋白LTA4H：LTA4水解酶LTC4S：LTC4合成酶,白细胞,磷脂,花生四烯酸,转运体,转运体,细胞质,细胞核,生物学反应,激酶活化,内皮细胞,Ca2+增加,cAMP减少,半胱氨酰白三烯,齐留通,孟鲁司特扎鲁司特普鲁司特,01,白三烯的种类,Peters-Golden M ,et al. N Engl J Med 2007;357:1841-54,01,白细胞中白三烯合成和受体的表达,Peters-Golden M ,et al. N Engl J Med 2007;357:1841-54,not determined (ND) 未定,01,CysLT1受体的分布,Pluripotent Hemopoietic Stem Cell：多能造血干细胞,William Busse. Chest 2005;127;1312-1326,01,白三烯相关的疾病,* FDA获批适应症,Peters-Golden M ,et al. N Engl J Med 2007;357:1841-54,01,白三烯受体拮抗剂的研发过程,1970年代末，默沙东开始研发“白三烯受体拮抗剂（LTRA）”白三烯受体尚未被纯化和克隆，生物测评通量低、稳定性很差,1980年代初，MSD获得有说服力的临床前POC数据进入临床后未达到预期终点受体占有率不够，无法产生预期的药效,1989年，为期6月的临床药效试验，预期的效果都达标但出现“肝肿大”副作用,1991年，第三代第四个白三烯受体拮抗剂候选药再次进入临床试验口服剂量从2毫克到800毫克都没有发现副作用，而有效的口服剂量只要4到10毫克左右，安全指数高在儿科临床研究中，咀嚼剂型也显示良好疗效和安全性，不影响婴儿的生长速率,02,白三烯与哮喘,白三烯的致病机制白三烯受体拮抗剂的作用机制,02,GINA 2016Papadopoulos NG, et al. Allergy. 2012;67(8):976-997.,气道炎症是导致哮喘症状的根本原因,02,白三烯参与哮喘的速发相和迟发相反应,树突细胞,抗原递呈,抗原,肺,骨髓,介质释放,组胺白三烯,肥大细胞,毛细血管,血浆,增加平滑肌张力,粘液层,气道上皮,白三烯、细胞因子、趋化因子迟发相反应：气道炎症、损伤、高反应,上皮损伤,粘液过多,骨髓中嗜酸性粒细胞生成,嗜酸性粒细胞,粘附,持续性向肺和气道移行,Th0 CD4+T Cell,Th1 CD4+T Cell,Th2 CD4+T Cell,IL-4, IL-6IL-13,B细胞,IgE,速发相反应：支气管痉挛,IL-3GM-CSFIL-5,02,嗜酸性粒细胞在哮喘病理生理学中的作用,GM-CSF：粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子,EOS是合成LTC4能力最强的细胞Interleukin-5（IL-5）：EOS即受到IL-5的调控，又可以合成IL-5IL-3、IL-5和GM-CSF：延长EOS存活、活化EOS,Rothenberg. N Enl J Med. 1998 May 28;338(22):1592-600.,02,GM-CSF： granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Eo/B CFU： Eosinophil-basophil colony-forming unit，嗜酸粒细胞-嗜碱粒细胞集落生成单位NAMC： Nonadherent mononuclear cell，非粘附单核细胞,LTRA调节外周血祖细胞生成,一项稀释剂对照、盲法计数的体外研究：,外周血GM-CSF刺激的Eo/B CFU生成（每106 NAMC，n=10）：0.01mol/L LTD4组 vs 稀释剂组（p=0.045）0.1mol/L LTD4组 vs 稀释剂组（p=0.04）加用孟鲁司特可以显著抑制（vs 0.01mol/L LTD4组 ）：1mol/L (P =0.01)10mol/L (P =0.028)50 mol/L (P =0.03）,* P0.05 vs 0mol/L LTD4P0.05 vs 0mol/L 孟鲁司特,Braccioni F,et al. J Allergy Clin Immunol.2002 Jul;110(1):96-101,02,LTRA调节骨髓祖细胞生成,一项稀释剂对照、盲法计数的体外研究：,Braccioni F,et al. J Allergy Clin Immunol.2002 Jul;110(1):96-101,Eo/B CFU： Eosinophil-basophil colony-forming unit，嗜酸粒细胞-嗜碱粒细胞集落生成单位NAMC： Nonadherent mononuclear cell，非粘附单核细胞,* P0.05 vs 0mol/L LTD4P0.05 vs 0mol/L 孟鲁司特,骨髓IL-5刺激的Eo/B CFU生成（每0.25106 NAMC，n=9）：0.1mol/L LTD4组 vs 稀释剂组（p=0.01） 加用孟鲁司特可以显著抑制：1mol/L (P =0.001)10mol/L (P =0.002) 50 mol/L (P =0.004）,02,白三烯和细胞因子相互作用,Peters-Golden M ,et al. N Engl J Med 2007;357:1841-54,02,半胱氨酰白三烯在呼吸道组织中的作用,Hay DWP et al. Trends Pharmacol Sci 16:304-309, 1995.,02,CysLT是哮喘的关键介质之一,GINA 2016 Appendix (Chapter3 P19),02,白三烯受体拮抗剂的作用机制,白三烯受体拮抗剂（LTRA）是非激素类抗炎药,半胱氨酰白三烯（CysLTs）是哮喘和过敏性鼻炎（AR）的病理生理中的炎症介质和调节因子，是关键的治疗靶点， CysLTs可以调节造血祖细胞生成、嗜酸性粒细胞在炎症组织募集和存活、细胞因子和趋化因子的活性、呼出气NO的数量、平滑肌的收缩和成纤维细胞的增殖,LTRA可以通过阻断CysLTs的活性减少哮喘和AR的过敏性炎症，产生广泛的临床效应,Busse W, et al. Chest. 2005 Apr;127(4):1312-26.,LTRA可以显著抑制吸入过敏原诱发的速发相和迟发相哮喘反应,02,LTRA降低哮喘患者EOS水平,Adult Persistent Asthma,Persistent Asthma in Pediatric Patients,成人持续性哮喘LTRA显著降低血液、肺泡灌洗液和痰中嗜酸性粒细胞水平,Busse W, et al. Chest. 2005 Apr;127(4):1312-26.,儿童持续性哮喘LTRA显著降低哮喘患儿血中嗜酸性粒细胞水平,02,LTRA降低血中EOS水平,Reiss TF, et al. Arch Intern Med. 1998;158(11):1213-1220.,一项纳入681例成人慢性哮喘患者的随机、双盲、3阶段、安慰剂对照的平行分组研究,*,* p5%。支气管扩张剂沙丁胺醇（200mg）可以改善FEV115%。轻度哮喘：FEV1/预计值为60-85%。哮喘是稳定的，入组前1月内没有急性发作，入组前3个月内没有住院治疗。,02,LTRA降低哮喘儿童血中EOS水平,Knorr B, et al. JAMA. 1998;279:1181-1186,一项纳入336例哮喘患儿的8周、多中心、随机、双盲研究,6-14岁慢性哮喘患儿FEV1/预计值为50-85%分组，用药8周：睡前服用孟鲁司特咀嚼片5mg安慰剂,336例6-14岁哮喘患儿。FEV1/预计值为50-85%，吸入激动剂后FEV1改善15%，最低程度的日间症状和每日激动剂使用。使用ICS每日治疗：孟鲁司特组39%，安慰剂组33%。,02,LTRA降低哮喘患儿FENO,Bratton DL,et al. 1999 Dec;28(6):402-7,一项纳入12例轻中度持续性哮喘患儿的研究,6-11岁有轻中度稳定哮喘病史的患儿，其他方面健康无病史。入组标准：在14天导入期至少7天存在症状需要使用激动剂治疗，气道可逆（FEV1改善12%），FEV1/预计值60-85%。,02,LTRA+ICS可降低FeNO,Group A：1st 布地奈德（BD）200g bid，2nd BD 400g bidGroup B：1st BD 200g bid + 福莫特罗（FM）9g/d，2nd BUD 200g bid + 孟鲁斯特5mg/dGroup C：1st BUD 200g bid + 孟鲁斯特5mg/d，2nd BUD 200g bid + 福莫特罗9g/dGroup D：BUD 400g bid 用药2个月,Miraglia del Giudice M, et al. Respir Med.2007 Aug;101(8):1809-13.,一项入组48例未使用过激素的过敏性哮喘患儿研究：,布地奈德+孟鲁斯特治疗阶段FeNO值最低,*P0.01 vs Group B T1, #P0.05 vs Group C T2,T1：治疗1个月，T2：治疗2个月,03,白三烯与过敏性鼻炎,白三烯在AR发病中的作用中国AR指南推荐LTRA为一线治疗哮喘伴AR的治疗,03,白三烯参与AR的速发相和迟发相,1. Kay AB. N Engl J Med. 2001 Jan 4;344(1):30-7.2.中华耳鼻咽喉头颈外科杂志编集委员会鼻科组, 中华医学会耳鼻咽喉头颈外科分会鼻科学组.中华耳鼻咽喉头颈外科杂志. 2016;51(1): 1-17.,AR的发病机制2,03,Peters-Golden M, et al. Clin Exp Allergy. 2006;36(6):689-703.Holgate ST, et al. Nat Rev Drug Discov. 2003;2(11):902-914.,半胱氨酰白三烯是鼻部变应反应中重要的炎性介质,03,2015中国AR指南：LTAR为AR的一线治疗药物,LTRA改善鼻塞的效果优于第二代口服抗组胺药LTRA有效缓解 喷嚏 和 流涕 症状对鼻用糖皮质激素治疗后鼻部症状(主要是鼻塞)未得到良好控制的中-重度AR患者，可考虑联合应用白三烯受体拮抗剂安全性良好,中华耳鼻咽喉头颈外科杂志编集委员会鼻科组, 中华医学会耳鼻咽喉头颈外科分会鼻科学组.中华耳鼻咽喉头颈外科杂志. 2016;51(1): 1-17.,03,多数哮喘患者伴有过敏性鼻炎,约80%的哮喘患者伴有过敏性鼻炎,单纯哮喘,单纯过敏性鼻炎,过敏性鼻炎+ 哮喘,Bousquet J et al. J Allergy Clin Immunol 2001;108(Suppl 5):S147-S334.,03,重度哮喘控制不佳与同时存在中重度鼻炎相关,Ponte EV, et al. Allergy. 2008;63(5):564-9.OR,随访期内急诊就诊,哮喘未得到控制,无鼻炎 轻度鼻炎 中重度鼻炎,1.9,3.83,1.23,12.68,03,MONICA研究及亚组分析,在ICS或ICS+LABA控制不佳的哮喘患者中加用孟鲁司特钠的疗效,1. Respir Med. 2010;104:644651 2. J Asthma. 2010;47（9）:986993,03,伴/不伴过敏性鼻炎的亚组中，添加使用孟鲁司特ACT评分改善的情况,伴AR亚组,不伴AR亚组,ACT评分：在伴AR组和不伴AR组中，自基线期添加孟鲁司特至第12个月时，最小二乘平均ACT评分分别升高了6.4和4.7,100,1.5,0.8,各ACT分类的患者数，%,J Asthma. 2010;47（9）:986993.,04,白三烯与气道重塑,气道重塑的定义CysLTs在气道重塑中的作用机制LTRA可改善气道重塑,04,气道重塑的定义,气道管腔侧的改变包括上皮损伤、杯状细胞增生、粘膜下层粘液腺增大和粘液过量分泌上皮下区域的改变包括成纤维细胞增殖和活化、大量细胞外基质（ECM）蛋白沉积、血管新生和重构、平滑肌细胞增生肥大 以上这些改变最终导致气道壁增厚,1. McAnulty RJ. Pulm Pharmacol Ther. 2011 Oct;24(5):478-86.2. Lazaar AL, et al. Am J Med 2003;115:652-9.,气道重塑是指气道壁各种细胞和分子组分发生的数量和/或组织学的一系列改变,04,哮喘气道重塑,气道慢性炎症,气道重塑,8. 中华医学会儿科学分会呼吸学组. 中华儿科杂志 2008,46:745-753.,急性炎症,1922年Huber和Koessler首次描述了哮喘气道重塑现象,时间,过敏原刺激后24h，气道重塑和气道炎症将同时发生现在观念：有炎症就有气道重塑在哮喘的各个阶层都有气道重塑发生，气道重塑是重度哮喘的主要特征,Huber HL,et al. Arch Intern Med Exp 1922;30:689-760Kariyawasam HH, et al. Am J Respir Crit Care Med 2007;175:896-904,04,Montuschi P,et al. Drug Discov Today. 2007 May;12(9-10):404-12.,CysLTs在气道重塑中的作用机制,肌成纤维组织沉积,增加胶原沉积,EOS趋化性活化减少凋亡,增加粘液分泌,血浆渗漏,支气管狭窄平滑肌增生,CysLTs have a pathophysiological role in asthma because they are potent bronchoconstrictors, increase AHR, mucus secretion and capillary permeability, cause eosinophil recruitment and activation, and decrease eosinophil apoptosis. CysLTs are also involved in airway remodeling, in that they promote myofibroblast accumulation and airway smooth muscle hyperplasia.,04,Busse W, et al. Chest. 2005 Apr;127(4):1312-26.,CysLTs在气道重塑中的作用机制,重塑：CysLTs对于气道重塑的慢性作用或许比急性支气管狭窄作用更为重要。CysLTs增加肺成纤维细胞增殖。在小鼠腹腔巨噬细胞中，LTC4剂量依赖性刺激巨噬细胞衍生的的纤维生长因子；相反的，这种反应可以被LTRA抑制。CysLTs通过刺激成纤维细胞增加胶原合成促进肺纤维化。在大鼠成纤维细胞中，LTC4剂量依赖性的增加胶原合成而不依赖成纤维细胞增殖，这种增加可以被LTRA抑制。,平滑肌增殖：CysLTs可以增加生长因子诱导的气道平滑肌增殖。在致敏小鼠中，卵清蛋白的刺激气道旁的平滑肌层，使其厚度增加2.1倍（p0.001）；孟鲁斯特可以减少80.1%的增殖反应（p0.001）。,04,LTRA抑制变应原诱导的小鼠气道平滑肌细胞增生,Henderson WR Jr, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2002 Jan 1;165(1):108-16.,小鼠模型试验,p0.001,p0.001,形态学分析显示，卵清蛋白致敏的小鼠气道平滑肌层是盐水对照组的2.1倍(p0.001) ，而经过孟鲁司特治疗的致敏小鼠和未经治疗的小鼠相比，气道平滑肌层厚度减少了80.1%(p0.001),04,LTRA抑制变应原诱导的小鼠气道平滑肌细胞增生,AW=airway; EP=epithelial cell; arrowheads indicate collagen deposition; arrows indicate airway mucus,小鼠模型试验,Henderson WR Jr, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2006 Apr 1;173(7):718-28.,04,LTRA抑制变应原诱导的小鼠气道重塑,OVA=卵清蛋白；MK=孟鲁司特；DEX=地塞米松,Henderson WR Jr, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2006 Apr 1;173(7):718-28.,04,VS,Henderson WR Jr, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2006 Apr 1;173(7):718-28.,LTRA抑制对激素抵抗的小鼠气道结构改变,04,LTRA对气道重塑的影响临床研究,研究目的评估呼出气冷凝物（EBC）中CysLTs水平与气道重塑标记物网状基底膜（RBM）增厚的关系研究终点在ICS基础上使用LTRA的患儿中，EBC中CysLTs水平是否降低在支气管内活检中，检测EBC中CysLTs水平与RBM增厚的关系,Lex C, et al. Respir Res. 2006 Apr 7;7:63.,04,LTRA对气道重塑的影响临床研究,孟鲁司特治疗可显著降低哮喘患者EBC中CysLTs水平,研究结论：在未使用孟鲁司特治疗的哮喘患者中，EBC中CysLTs水平与RBM增厚相关,未接受孟鲁司特治疗的患者中，EBC中CysLTs水平与RBM增厚显著相关（n=13, r=0.75, p=0.003）,Lex C, et al. Respir Res. 2006 Apr 7;7:63.,RBM厚度（m）,研究对象：20例病情稳定的轻度过敏性哮喘成人患者，平均FEV1为预计值的88%，患者在研究前6个月内未使用过白三烯调节剂或口服激素研究设计：2个中心的随机、双盲、平行、对照研究目的：评估孟鲁司特对低剂量变应原刺激（LDAC）后气道成肌纤维细胞的作用,Kelly MM, et al. Chest. 2006 Sep;130(3):741-53.,LTRA对气道重塑的影响临床研究,04,LTRA抑制气道肌成纤维细胞增殖,研究结论：8周孟鲁司特治疗可明显抑制过敏性哮喘气道重塑中重要的结构细胞数量的改变因此，孟鲁司特可能是改善哮喘患者气道重塑的有效治疗措施,Kelly MM, et al. Chest. 2006 Sep;130(3):741-53.,04,05,ICS不能有效降低白三烯水平,口服泼尼松不能降低白三烯ICS不能降低白三烯,05,糖皮质激素对白三烯水平的影响,Peters-golden M, et al. J Allergy Clin Immunol 2003;111:S37-48,传统观点认为糖皮质激素通过脂皮素-1抑制磷脂酶A2导致前列腺素和白三烯合成减少。这种观点受到很多挑战，GCS在5-脂氧合酶通路的多个位点有阴性和阳性的效应，正常或哮喘个体的体外研究显示GCS对白三烯水平很少或没有影响。,05,糖皮质激素无法抑制白三烯的合成,减少,无效,增加,Peters-goden M,et J Allergy Clin Immunol 2003;111:S37-48,05,ICS不能降低尿液白三烯水平,目的评估丙酸氟替卡松对过敏原引起的气管收缩、高反应性和尿液LTE4分泌升高的作用,结果FP显著