TNF拮抗剂的结构、功能与结核感染_Wallis2008

中信国健临床通讯

2009年第2期

TNF拮抗剂的结构、功能与结核感染

Robert S.
Wallis.

THE LANCET
Infectious Diseases. 2008; 8:601–611.

TNF在抗结核的肉芽肿结构的形成和维持中有重要作用    

Furst
DE, et al. Semin Arthritis Rheum. 2006;36:159-67.

肿瘤坏死因子拮抗剂：结构,功能及结核感染风险

Robert S. Wallis

PPD
Inc, Washington, DC, USA and Pfizer Global Research and
Development, New London, CT, USA (R S Wallis MD)

Correspondence to: Dr Robert S Wallis, Pfizer
Global Research and Development, 50 Pequot Ave, MS6025 B3149, New London, CT 06320, USA.
rswallis@gmail.com

摘要

使用肿瘤坏死因子拮抗剂可能引起感染，自从这类药物首次引进以来的十年间，我们对这方面的了解已不断进展。近来的几项研究已证实：与可溶性肿瘤坏死因子受体相比较，肿瘤坏死因子抗体增加结核感染，尤其是潜伏性结核感染复发的风险。这项发现似乎可以用二者在结构与功能方面的差别来解释。本综述就肿瘤坏死因子拮抗剂的靶专一性，化学计算学及结合动力学与其感染风险之间的关系进行研究。基于我们对这些差异的了解不断进展，预防与处理接受肿瘤坏死因子拮抗剂治疗的患者发生的结核感染的临床技术可能会有所提高。

序言

今年是首批肿瘤坏死因子拮抗剂被批准用于治疗慢性炎症性疾病的第十周年(译注：今年指2008年)。已证实单克隆抗体与可溶性受体这两种肿瘤坏死因子拮抗剂，是治疗类风湿关节炎(RA)、银屑病、银屑病关节炎、强直性脊柱炎和幼年类风湿关节炎的强效药物。然而，随着这类药物应用的临床经验不断增多，关于各药物在治疗肉芽肿性炎症的功效与引起肉芽肿性感染的风险方面的差异，尤其是结核感染，已经变得显而易见。自从该专题的综述在2003年[1]发表以来，我们对其了解已不断进展。本综述关注最近发表的一些文献，这些研究阐述了肿瘤坏死因子拮抗剂在引发结核病方面的结构与功能的相关性，以及结核易感人群的防治。

肿瘤坏死因子的生物学

肿瘤坏死因子(TNF)和肿瘤坏死因子受体(TNFR)超家族的成员是免疫细胞增殖、存活、分化和死亡的重要调节因子[2-4]。最先产生的肿瘤坏死因子是一种跨膜蛋白(即跨膜型TNF,
tmTNF)，之后被一种金属蛋白酶酶切，成为可溶形式(即可溶性TNF,
sTNF)[5-7]。三个单体聚合成为三聚体的肿瘤坏死因子，就产生了生物活性，有活性的TNF结合细胞表面的TNFR1或TNFR2，并引导形成聚合体形式的受体[8-10]。

TNFR1与TNFR2有共同的活性，也有各自不同的活性。两种受体均可介导抗凋亡与促炎症途径；TNFR1还能通过死亡结构域半胱天冬酶依赖的途径诱导细胞凋亡[4]。TNFR1和TNFR2均敲除的小鼠实验表明TNFR1对于机体抵抗细菌感染是必须的，而TNFR2可能在下调TNF引起的炎症信号传导方面起作用[11,12]。这些区别就可能赋予两种形式的TNF以不同的活性，因为TNFR2能够被tmTNF而非sTNF充分激活[13]。

TNF在机体抵抗感染的最初宿主反应中起到重要作用[3,14]。在结核感染中，它引起巨噬细胞活化、细胞聚集、肉芽肿形成及肉芽肿完整性的维持[15-19]。缺乏TNF或TNFR1基因，或者使用抗TNF单克隆抗体治疗的小鼠在受结核分枝杆菌感染后不能控制感染[16,18]。其它研究也提示TNF、TNFR1和TNFR2在小鼠抵抗单核细胞增多性李斯特菌和鼠伤寒沙门氏菌等其它胞内病原体方面有重要作用[11,21-23]。

淋巴毒素(曾被称为TNFβ)是一种与TNF密切相关的细胞因子，有几项研究检验了其是否在宿主抗分枝杆菌反应中发挥显著作用。活化的淋巴毒素是由α和β亚基组成的三聚体，缺乏α或β亚基的小鼠在受结核感染后表现为肺部菌载量明显增加[24,25]。TNF与淋巴毒素均缺乏的小鼠极易受到如牛型结核分枝杆菌卡介苗(Mycobacterium
bovis
BCG)等减毒分枝杆菌感染[26,27]。然而，只有淋巴毒素似乎不足以帮助TNF缺陷小鼠形成肉芽肿[18]，提示这些细胞因子在宿主抗分枝杆菌感染中的作用不同。

关于tmTNF是否足以保护机体抵御肉芽肿性病原体，也有几项研究。结果表明，对于TNF和淋巴毒素均缺乏的小鼠，转基因表达的tmTNF能有效恢复对牛型分枝杆菌卡介苗(M
bovis MCG)的抵抗力，部分恢复对结核杆菌毒株(virulent M tuberculosis)的防御[20, 28,
29]。但是，仅表达tmTNF的小鼠最终感染结核(M
tuberculosis)[20]。研究还表明tmTNF可部分抵抗单核细胞增生性李斯特菌感染[30-32]。

低剂量吸入所致慢性结核感染小鼠常被用作研究人类结核潜伏性感染的模型，因为这些动物的菌载量稳定，存活率相对来说不易减低。用TNF中和抗体治疗这些慢性结核感染的小鼠之后发现小鼠菌载量增加了一倍，肉芽肿结构受损，生存率降低[17]。这些实验证实了TNF在肉芽肿形成和维持中都是必需的。这些实验还表明不同形式的TNF在宿主抵抗感染性病原体的反应中有共有的和各自不同的作用，从而支持了下述观点：治疗用TNF拮抗剂选择性抑制sTNF，或许可以降低感染风险。

图1.
TNF拮抗剂的结构

Fab=抗原结合片段;
mAb=单克隆抗体; TNFR2=肿瘤坏死因子受体2; sTNFR=可溶性肿瘤坏死因子受体

TNF拮抗剂

目前有三种TNF单克隆抗体获批准，即英夫利昔、阿达木和舍妥利珠(certolizumab)(图1)。英夫利昔是一种由人类IgG1恒定区和鼠类可变区组成的人鼠嵌合型单克隆抗体。阿达木是一种人单克隆抗体，含有人类IgG1恒定区和可变区。舍妥利珠是人源化抗TNF单抗的Fab'(抗原结合片段)经聚乙二醇化处理而成。英夫利昔和阿达木被批准用于治疗类风湿关节炎、银屑病关节炎、强直性脊柱炎和克罗恩病[33-34]。这些抗体用于治疗类风湿关节炎的中心试验表明40–50%的患者达到了ACR50的反应(即美国风湿病学会综合评分提高了50%)；治疗克罗恩病的试验中，有类似比例的患者获得了临床缓解[30,34]。英夫利昔还被批准用于治疗溃疡性结肠炎，可能对结节病(sarcoidosis)也有效，尽管反应似乎不像治疗克罗恩病那么完全[35-37]。舍妥利珠最近被批准用于治疗克罗恩病，而且似乎对类风湿关节炎也有效[38-40]。英夫利昔可通过静脉给药，通常4到6周一次，往往产生的最大血药浓度超过80μg/mL，最低血药浓度小于5
μg/mL[41]。阿达木和舍妥利珠通过皮下注射给药，通常每两周一次，有研究称阿达木的血药浓度为5–10
μg/mL[42]。

依那西普，一种可溶性TNF受体，目前也应用于临床。它 由人类IgG1
Fc片段与两分子的人类TNFR2胞外段构成。与抗TNF抗体不同的是，依那西普与TNF和淋巴毒素(包括淋巴毒素α的同型三聚体)都能结合。依那西普获批准治疗类风湿关节炎、银屑病关节炎、幼年类风湿关节炎和强直性脊柱炎[43]。依那西普治疗类风湿关节炎的重要临床试验显示ACR50应答率为40–50%[43]。依那西普似乎对治疗肉芽肿性炎症疾病无效，如克罗恩病或结节病[44,45]。它通过皮下注射给药，通常一周一次或两次，血药浓度为1–2.4
μg/mL。

TNF拮抗剂与肉芽肿性感染

有关TNF拮抗剂对肉芽肿性感染有何影响的临床研究面临着几大挑战。这些感染在北美或者欧洲如此罕见，以至于不能将它们作为前瞻性随机对照临床试验的观察终点。例如，一项有关依那西普的荟萃分析纳入了多项随机安慰剂对照试验和延伸期研究，结果发现在这些地区，这种治疗对结核的各种影响均未超过预期[46]。既然如此，我们只好依赖于非随机的研究设计，比如患者注册登记和自愿报告系统，(总体而言)这些系统的数据由于固有缺陷而较不可信。只有一部分不良事件报告给了美国食品药品监督管理局(FDA)的不良事件报告系统(AERS)。报告可能不完全，缺乏相关数据，诸如共患病以及合并用药等信息。不同患者人群中也会由于医疗保险政策而产生处方偏倚。

许多感染因国家或地区而异。比如结核病发病率(每10万病人年)，在罗马尼亚为140，保加利亚为41，西班牙为18，而瑞典、美国或加拿大只有5[47,48]。其它感染，如组织胞浆菌和球孢子虫病，仅在某些地区发生，因而不需要公共卫生部门官员上报[49]。因此处方的地区差异可能会被误认为是治疗本身的生物学作用差异。

最后，许多此类感染的自然病程因存在临床长期潜伏性感染而复杂化，在潜伏感染中，感染被局限化但未被宿主清除。这对结核而言尤其明显，一旦感染结核就会发生这种情况，甚至经过几十年的临床潜伏期才被再激活(图2)。还没有由于目前的测试还不能完全区分可能被再激活的真正潜伏，还是病原菌已被机体清除但保留了免疫记忆[50]。在诸如类风湿关节炎等某些炎症疾病患者中，由于疾病本身或相关治疗导致这些测试出现假阴性[51]。要区分进展期的新近结核感染与潜伏感染的再激活，单凭临床无法可信地判断，尤其是免疫功能不全(immunocompromised)的患者。因此，在结核感染的不同阶段，特定治疗的不同效果就容易被混淆。

图2.
结核分枝杆菌感染的进展

尽管面临这些挑战，还是有若干研究检验了TNF拮抗剂对结核的作用，并得到相似结论。规模最大的两项研究是在美国完成的，该地区结核发病率最低。2004年，我们公布了一项研究，是关于1998年1月至2002年9月期间上报给FDA
AERS的与英夫利昔和依那西普有关的肉芽肿性感染[52]。不久后该报告即被更正，将本不应该包括在内的发生英夫利昔相关结核感染的欧洲患者从中除去[53]。该研究是在获悉各种TNF拮抗剂治疗总人数的基础上进行分析。主要发现是，与依那西普相比，英夫利昔引发结核病、球孢子虫病和组织胞浆菌病的风险增加了2到7倍(见表1)，并且机会感染发病距离启动抗TNF治疗的时间也更短(依那西普和英夫利昔分别为48周和17周)。

此后，再也没有任何研究能在病例数量或者统计检验效能(statistical
power)方面与2004年的研究相提并论。然而，采
用了不同患者搜集方法的很多小型研究都提供了宝贵证据证实我们的研究发现不是报告偏倚所致。一项由Bergstrom及其同事所做的报告[54]，通过对居住在美国西南部的985名类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、银屑病关节炎和反应性关节炎患者的回顾性分析，发现英夫利昔引发球孢子虫病的风险是其它抗风湿药物的五倍(p
<0.01)，该数值与FDA AERS数据分析结果(6.4倍)很接近。

2006年，Brassard及其合作者发表了一项巢式病例对照研究[55]，分析了与类风湿关节炎治疗有关的结核病发生风险，数据来源是包含了112300例RA患者的美国医保数据库，糖皮质激素的结核病发生风险最高(校正率值比为1.7,
95%CI: 1.3–2.2)，其次是英夫利昔(1.6, 1.0–2.6)，第三位是依那西普(1.2, 0.9–1.8;
见表2)。英夫利昔和依那西普相关结核病发作时间的分布与美国FDA
AERS(见表3)的报告结果惊人地相似。然而，整个RA队列的结核发病率是预期的五倍多，这可能是将潜伏性结核感染误判为活动性结核病[68,69]。由此导致真正结核病患者的比例被稀释，并有可能造成该研究中免疫抑制治疗的表观风险下降。

有两项与阿达木有关的欧洲研究很有趣。2006年的一项病例对照研究使用了法国RATIO注册登记数据库(Recherche
sur Anti-TNF et Infections
Opportunistes)来观察TNF拮抗剂引起的感染并发症[65,66]。该研究在两年半内确诊了37例结核患者，其中18例与英夫利昔有关，17例与阿达木有关，2例与依那西普有关。相对于依那西普而言，阿达木和英夫利昔相关的结核病比值比(odds
ration)分别是14.6 (95%CI: 1.7–129.0) 、5.9 (95%CI:
0.7–47.0)。尽管该分析的95%置信区间很宽，但结果提示阿达木相关结核病发生风险高于依那西普，而与英夫利昔相似。

一项研究回顾了1999到2005年间960例葡萄牙患者使用TNF拮抗剂的临床经验[64]。共确诊13例结核病患者，8例来自英夫利昔治疗的456例患者(即18/1000例)，4例来自171例使用阿达木的患者(即23/1000例)，一例来自333例使用依那西普的患者(即3/1000例)。泊松(Poisson)分析表明，依那西普相关结核病患者仅有0.013的概率来自两种TNF单抗人群。抗TNF抗体相关的未经校正的结核病发生风险是依那西普的6.4倍。

这些数据连同其它小型研究的数据[57-59,61-63,67]概括在表2和表3中，以上的研究结果均提示与TNF单抗相比，依那西普引起的患结核的风险降低，且结核病发作时间延迟。这些对照观察数据使我们有可能更加透彻地了解TNF拮抗剂治疗过程中结核病发生原因，因为开始使用TNF拮抗剂之后不久就出现的聚集性发作与结核再激活相一致。与此截然不同，新发结核感染所致结核病例预计在整个治疗过程中都是随机出现的。

表1.美国英夫利昔或依那西普相关肉芽肿性感染

	英夫利昔	依那西普	I:E	P值*
Aspergillosis曲菌病曲霉菌病	8·63 (17)	6·19 (7)	1·39:1	0·243
Candidiasis念珠菌病	10·15 (20)	5·31 (6)	1·91:1	0·061
Bartonellosis巴尔通氏体病	0·51 (1)	0 (0)	n/a	0·563
Coccidioidomycosis球孢子虫病	5·58 (11)	0·88 (1)	6·34:1	0·013
Cryptococcosis隐球菌病	5·08 (10)	7·08 (8)	0·72:1	0·179
Histoplasmosis组织浆菌病	18·78 (37)	2·65 (3)	7·09:1	<0·0001
Legionellosis 军团菌病	0·51 (1)	0 (0)	n/a	0·563
Leprosy麻风	0·51 (1)	0 (0)	n/a	0·563
Listeriosis李司忒李斯特氏菌病	8·63 (17)	0·88 (1)	9·81:1	0·0006
Non-tuberculosis mycobacterioses 非结核分枝杆菌病	11·17 (22)	6·19 (7)	1·80:1	0·066
Nocardiosis 诺卡菌病	3·55 (7)	0·88 (1)	4·03:1	0·090
Pneumocystosis 肺孢子虫病	0·51 (1)	0 (0)	n/a	0·563
Salmonellosis沙门氏菌病	0 (0)	1·77 (2)	n/a	0·031
Toxoplasmosis弓形体病	2·03 (4)	0 (0)	n/a	0·101
Tuberculosis 结核病	53·81 (106)	28·32 (32)	1·90:1	<0·0001
n/a=无适用数据。所显示数据是发病率，是每10万治疗患者(病例数)中相关感染疾病发病例数。这是基于制药厂提供的治疗患者数，英夫利昔、依那西普治疗患者数量分别为197000例和113000例。I:E表示原始发病率的比值(英夫利昔比依那西普)。 *: 统计学显著性是通过Poisson分析确定的。选自第53号参考文献。

我最近通过隐马尔科夫(hidden
Markov)模型检验了这两项观察的重要性[70]。马尔科夫模型描述的是临床状况的转换，如结核病的发生(图2)。该模型还能包括一些不能直接观察到，却可以通过分析可观察状态而揭示出的隐蔽状态。该模型旨在确定新发感染、潜伏感染、感染演进及再激活的几率，从而最佳地重现治疗距结核病发作的时间分布以及发病率。该模型是通过迭代法实现的。治疗距结核病发生的时间在不同研究之间的变异度较小，本研究正是利用这一特点，增加了600个随机模拟的结核病发病率，它能涵盖实际报告发生率的整个范围。图3显示了一项典型模拟的结果。治疗距结核病发作时间的实际观测值和造模值(分别用实线和虚线表示)极其接近，这表明这例模型拟合成功；推测相应的结核病发生率(图中未显示)，与目标值相差小于2%。

这项研究有两个重要发现。首先，数学建模表明英夫利昔所致潜伏性感染再激活的月发生率超过20%，是依那西普的12.1倍(p<0.001)。两种药物的结核再激活发生率差异基本上不受各自结核病发生率的影响(图3)。英夫利昔治疗组结核再激活的月发生率较高可以解释英夫利昔治疗开始不久就出现大量结核病病例，尽管潜伏性结核感染者真正能被再激活的比例并不高(150例/10万人群)。两年之内，英夫利昔相关的再激活结核病患者累计数是依那西普的3.4倍。然而，分析还表明，两种药物都会引起高比例的新发感染，并直接演进为活动性结核病。通常，90%以上的新发感染能够被机体的免疫反应所抑制。

最近一项小鼠研究也支持该结论。Plessner及其同事利用急性或慢性结核感染(M
tuberculosis)小鼠，比较了可溶性小鼠TNFR2融合蛋白与抗TNF抗体的作用[71]。研究发现抗TNF抗体治疗的慢性结核感染小鼠(再激活模型)肺部结核菌集落形成单位数目增加，存活率下降，而在TNFR2融合蛋白治疗的小鼠中没有这种情况。但是，两种TNF拮抗剂都会增加急性结核(M
tuberculosis)感染小鼠的细菌载量和死亡率。

总之，这些研究提示：抗TNF抗体英夫利昔和阿达木引发结核病的风险是可溶性TNF受体—依那西普的数倍，这种增加的风险更多地源自于潜伏性结核(M
tuberculosis)感染的再激活。但是，对于新发结核(M
tuberculosis)感染的结局，这两种药物有着相同的副作用。

表2英夫利昔或依那西普治疗RA时结核病发生风险的相关研究汇总
[56]

	发病率(每1000病人年, 括号内发病例数)			I:A:E 比值
	Infliximab	Adalimumab	Etanercept
美国(FDA AERS, 1998–02) [53]	0·5* (106)	..	0·3* (32)	1·9:n/a:1
美国(Pharmetrics, 1998–03) [55]	3·1 (19)	..	2·3 (32)	1·3:n/a:1
美国(NDB, 1998–99) [57]	0·7 (4)	..	0 (0)	n/a
英国(BSRBR, 2001–05) [58]	1·5 (7)	0·9 (1)	0·5 (2)	3·0:1·8:1
瑞典(ARTIS, 1999–04) [59]	1·5 (9)	..	0·8 (4)	1·8:n/a:1
德国(RABBIT, 2001–03) [60]	3·1 (1)	..	0 (0)	n/a
西班牙(BIOBADASER, 2000–01) [61, 62]	15·0 (17)	0 (0)	0 (0)	n/a
西班牙(BIOBADASER, 2002–04) [63]	3·9 (2)	0 (0)	0 (0)	n/a
葡萄牙(1999–05) [64]	17·5* (8)	23·0* (4)	3·0* (1)	5·8:7·7:1
法国(RATIO, 2004–06) [65, 66]†	.. (18)	.. (17)	.. (2)	5·9:14·6:1

将使用两种及以上TNF拮抗剂的患者不计在内。2002年以后，BIOBADASER数据被分为二组记录，因为之后开始实施结核菌素皮试和异烟肼预防措施。".."=未报告;
"ARTIS"=瑞典抗类风湿治疗; "BIOBADASER"=西班牙风湿病学会生物制剂数据库;
"BSRBR"=英国风湿病学会生物制剂注册登记数据库; "FDA
AERS"=美国食品药品管理局不良事件报告系统；"I:A:E"=英夫利昔、阿达木、依那西普的比值 ; "n/a"=不适用;
"NDB"=国立风湿性疾病数据库; "RABBIT"=生物制剂治疗类风湿关节炎研究;
"RATIO"=抗TNF治疗相关机会感染监测数据库

*: 每1000例治疗患者中的发生例数

†: 研究者计算了相对风险但未给出发病率。

经第56号文献出版社惠许使用。更多信息请访问http://www.uptodate.com。

表3
启动TNF拮抗剂治疗距结核病发作的时间

	Infliximab	Etanercept	I:E
Wallis等 (AERS) [52, 53]	17 周 (248)	48 周 (39)	1:2·8
Wolfe等 (NDB) [57]	21 周 (4)	..	n/a
Keane等 (AERS) [67]	12 周 (70)	..	n/a
Askling等 (ARTIS) [59]	19 周 (11)	32 周 (6)	1:1·7
Brassard等 (PharMetrics) [55]	17 周 (19)	79 周 (32)	1:4·6
总计(加权均数)	16·2 周	59·6 周	1:3·7

所示数据是治疗距结核病发作的中位数时间(括号内是病例数)。包括了各种适应症的治疗患者。"AERS"=美国食品药品管理局不良事件报告系统; "ARTIS"=瑞典风湿性疾病治疗数据库; "I:E"=英夫利昔、依那西普的比值; "NDB"=国立风湿性疾病数据库; "RATIO"=抗TNF治疗相关机会感染监测数据库

从结构与功能看不同的感染风险

各种TNF拮抗剂在结构与功能方面的诸多差异可以解释它们引发肉芽肿性感染风险的不同。

药代动力学

英夫利昔、阿达木和依那西普在药物动力学和剂量方面存在相当大的差异[33,
34, 43]。英夫利昔的血药峰浓度(80–100 μg/mL)是依那西普和阿达木(5–10
μg/mL)的若干倍。有人提出英夫利昔血药峰值较高，可能是其引发感染风险增加的原因[42,72]。然而阿达木相关临床数据提示，尽管其血药峰值不高，但引发结核病的风险与英夫利昔一样高[64,65]。

图3.
通过隐马科夫模型和蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟来分析TNF拮抗剂引发的结核病

(A)
从启动英夫利昔或依那西普治疗距结核病发作的时间，图中实线所示为报告给美国食品药品管理局的数据，虚线为模型数据。(B分析600次模拟结核病发病率，它们足以覆盖英夫利昔或依那西普相关的上报结核发病率。马科夫模型参数是通过迭代法确定的，这能最接近地复制出观察到的结核发病时间分布及目标发病率。该分析发现英夫利昔引起的每月潜伏感染再激活率为依那西普的12.1倍(p<0.001)。经第70号文献出版社惠许使用。

特异性

英夫利昔和阿达木仅结合TNF，而依那西普与TNF和淋巴毒素均能结合。然而，与淋巴毒素的结合特性似乎与感染风险无关，单克隆抗体的感染风险更大。正如小鼠实验所示,，保留淋巴毒素活性似乎不足以在临床上帮助机体抵御结核病[18]。

sTNF的结合动力学

Nesbitt及其同事利用表面等离子共振技术检测了TNF拮抗剂与sTNF的亲和力[73]。依那西普、舍妥利珠、阿达木和英夫利昔的平衡解离常数分别为33.4、89.3、157.4和227.2
pmol/L。数值越低提示亲和力越高，潜在的中和效能越大。基于该分析可能有人会认为，阿达木和英夫利昔的效力不如依那西普和舍妥利珠。但是，其它研究表明TNF很容易与依那西普分离，2到3小时之后90%以上结合的细胞因子就已解离[74]。与此相反，该研究未发现TNF与英夫利昔的解离。依那西普与组织中TNF解离就可以解释Plessner等人在TNF拮抗剂治疗慢性感染小鼠的肺组织免疫组化切片中仅能测到英夫利昔(而未见依那西普)[71]。

sTNF的结合

依那西普仅结合三聚体形式的可溶性TNF，结合比例为每个sTNF三聚体结合一个依那西普二聚体，阻止大的抗原抗体复合物形成。与此相反，英夫利昔、阿达木与单体、三聚体sTNF都容易结合。每个单克隆抗体分子含有两个TNF结合位点，所以存在多个TNF三聚体之间有桥接的可能，从而产生大的免疫复合物[71,74-76]。该过程有可能导致免疫复合物沉积、活化补体以及诱发狼疮样现象，如肾小球肾炎和血管炎。然而，有研究合计所有TNF拮抗剂数据，发现这些现象是极罕见的[77,78]。

tmTNF的结合

TNF拮抗剂与跨膜型TNF的亲和力不同于sTNF，而依那西普与tmTNF的结合力略弱于英夫利昔(两者分别为1.15
nmol/L和0.45
nmol/L)[74]。在平衡状态时，与tmTNF结合的英夫利昔分子数目是依那西普分子的四倍多。采用人类肺癌细胞株的研究发现，舍妥利珠、英夫利昔和阿达木都能够阻断tmTNF信号传导，而且效力两倍于依那西普[73]。依那西普与tmTNF的解离类似于其与sTNF的解离，比英夫利昔更快、更完全[74](译者注：Nesbitt等人于2007年的报道[126]以及Kaymakcalan等人于2009年的报道[127]都发现依那西普可与跨膜型TNF结合，Kaymakcalan等人证实依那西普、英夫利昔和阿达木与跨膜型TNF的结合力非常相近[127])。

细胞毒性

依那西普、英夫利昔和阿达木均可介导补体依赖的细胞毒作用(CDC)及抗体依赖的细胞毒作用(ADCC)。初步数据表明，当三种TNF拮抗剂浓度较高时，三者均可对转染tmTNF的肿瘤细胞诱导出CDC[79]。据报告，两大类TNF拮抗剂也能诱导ADCC；有限的数据表明，阿达木和英夫利昔在这方面是更有效的诱导因子[79,80]。然而，这些观察结果的临床意义还不确定，因为一项研究将三种药物以临床上可以达到的血药浓度用于受结核杆菌刺激的全血培养，结果并未发现存在细胞毒作用的证据[81]。

凋亡

肠道淋巴细胞的不完全凋亡被认为是克罗恩病的主要发病机理。有若干研究通过体外实验(采用生物素-dUTP和末端脱氧核酸转移酶进行缺口末端标记以及其它检验法)以及在体试验(采用同位素标记的Annexin
V
)，证实抗TNF单抗可以诱导固有层T细胞凋亡[82-87]。这种半胱天冬酶依赖的细胞学程序可以在TNF抗体治疗数小时到数天之内发生。它需要tmTNF胞内段的三个丝氨酸残基，可导致Bax、Bak和p21(WAF1/CIP1)蛋白的上调。利用基因工程过表达tmTNF的肿瘤细胞株，可以观察到英夫利昔和阿达木可诱导这些细胞产生凋亡[10]。依那西普对该系统没有产生作用，可能是因为其对tmTNF的结合力较弱，或者是因为其化学计量学特性(1:1)并不能促进tmTNF的交联。舍妥利珠对克罗恩病的疗效似乎支持这一假说[38]，因为其单价结构不能促进tmTNF交联(图1)。

除了克罗恩病之外，也研究了TNF拮抗剂诱导其它疾病患者的T细胞产生凋亡的情况，但这似乎不是区分TNF拮抗剂的主要因素[88-90]。

T细胞活化和细胞因子的表达

有若干研究发现TNF单抗能抑制T细胞活化及细胞因子(包括干扰素)表达但不影响细胞活力[81,91-95]。有两项研究表明，TNF抗体还能抑制T细胞表达CD69(一种早期活化标记物)或CD69+细胞的增殖[81,95]。依那西普在这方面的作用不大，或根本没有作用。抗原诱导T细胞产生干扰素γ是机体抵御结核杆菌感染所必需[19]。据报告，白介素10具有多方面的作用，它是一种与结核感染风险呈正相关的细胞因子[81,86]。

舍妥利珠相关临床试验及实验室研究或许有助于明确与抗TNF治疗相关的决定结核感染风险的各种潜在性差异因素的相对重要性。舍妥利珠没有Fc片段，所以不能参与补体活化或细胞裂解[79]。此外，其单价结构也不能促进免疫复合物的形成或tmTNF的交联。然而，它在结合sTNF、tmTNF方面似乎与其它单抗相似，并且治疗克罗恩病也有效[38]。两项使用舍妥利珠治疗RA患者的安慰剂对照III期研究(RAPID
1和RAPID
2)已经以摘要的形式做了报告[39,40]。这些国际性的试验包括了一些结核高发地区。目前已上报两个试验中均有五例活动性肺结核患者，发病率分别为每年每一千名暴露患者中出现6.9例和12.5例。这些研究的对照组中没有结核病例的报告。进一步分析这些早期报告以明确舍妥利珠相关结核病发生风险，可能对TNF拮抗剂的结构和功能与肉芽肿性感染发生风险的关系提供更多的认识。

潜伏性结核感染的诊断与处理

我们对于人类使用TNF拮抗剂引起结核病的发生风险的认识很大程度上反映了从结核低发地区搜集的临床经验。比如在美国，潜伏性感染和总人群每年的新发感染率均较低[96,97]。我们据此认为大部分结核病例是在高发地区获得潜伏性感染后的再激活所致。所以，为了将TNF拮抗剂相关结核病发生风险最小化，目前的策略重在对潜伏性感染的早期发现和治疗。

发现潜伏性结核感染的大量经验是有关结核菌素皮试(TST)的，它检测的是人体对结核菌衍生纯蛋白(PPD)的迟发型超敏反应。阳性皮试结果不能区分持续性结核感染与化疗根治或机体自然防御后的免疫记忆。事实上，马科夫(Markov)模型提示由于使用TNF拮抗剂而容易被再激活的那部分潜伏性结核感染患者仅是TST阳性的RA患者中的一小部分[97]。由于PPD的抗原簇也出现在包括M
bovis
BCG在内的非结核分枝杆菌中，因此TST作为潜伏性感染指示标准的特异性有所降低。有100多个国家在婴儿期接种BCG疫苗，美国没有批准使用BCG，主要是担心它可能干扰TST。据报告，原先TST阴性的健康美国成年人在接种疫苗之后一个月的TST反应是平均直径16.5毫米大小的硬结[98]。然而，这种反应持续时间不长，一年之后缩小至9.5毫米。婴儿的这种反应更轻微，消失也更快。比如说，一项研究发现，出生就接种疫苗的乌干达婴儿在家里没有接触过活动结核病患者，那么一岁时只有29%的TST反应硬结直径大于5毫米[99]。因而硬结直径较大的成人不大可能只是因为婴儿时期接种过BCG。

可以通过采用ESAT6(早期分泌抗原靶6)和CFP10(培养过滤蛋白10)等抗原，来提高潜伏性结核感染检测试验的特异性，所有BCG株系都没有这些编码基因[100]。体外试验检测T细胞对这些抗原的反应，可以测定T细胞释放的干扰素-γ(即干扰素-γ释放试验[IGRA])，可以选用ELISA法(QuantiFERON
Gold, Cellestis, Carnegie, Victoria, Australia)，也可以选用ELISPOT
法(T.SPOT-TB, Oxford Immunotech, Oxford,
UK)。有些研究报告称ESAT6和CFP10的敏感性低于PPD[101]，而其它研究无相似发现[102]。印度和秘鲁应用ESAT6和CFP10的研究表明提示结核高发区大部分TST反应实际上是由结核感染所致，而不是仅仅由于对卡介苗敏感[102,103]。

风湿病患者的TST反应降低[51,104,105]。可以通过降低阳性阈值(5毫米)或第一次阴性反应后7到10天重复测试(加强试验)，来增加试验敏感性。二者均以降低特异性的代价增加了敏感性[106,107]。通过放射学胸片发现局限性瘢痕和肺门淋巴结肿大，可以进一步提高筛查敏感性。

西班牙学者通过分析BIOBADASER注册登记库的数据评估了这一方法的有效性，西班牙结核病患病率属中等水平(22/例10万人群)，异烟肼耐药率较低(4%)[48,108]。该登记是从英夫利昔上市后一年即2000年开始的。2000年至2002年期间，英夫利昔治疗的1648例患者中报告了32例结核病例[63]，发病率是普通人群的23倍。而使用依那西普治疗的233例患者中没有发生一例结核病[63]。从2002年开始应用推荐的结核筛查方法，要求考虑使用TNF拮抗剂治疗的病人拍胸片，并采用5毫米阈值的两部皮试法。具有潜伏性结核感染证据的患者应该在使用TNF拮抗剂之前接受异烟肼治疗至少9个月。由此，英夫利昔治疗患者的结核发病率显著降低了74%[63]。异烟肼耐受性良好。接受异烟肼治疗的324例潜伏性结核感染患者中有7例转氨酶升高的报告，没有因为肝损伤而死亡或者需要住院治疗的[63]。

19世纪70年代和80年代的大型预防性治疗研究确定了异烟肼治疗24周和52周的有效率分别是65%和75%；12周的有效率仅21%[109,110]。而西班牙研究者的经验表明使用TNF拮抗剂并不干扰潜伏性结核的治疗。其实，从这些数据中可以清楚地看到使用TNF拮抗剂需要预防结核再激活，但不必等到潜伏感染根治之后才能用TNF拮抗剂，我们只需启动异烟肼治疗即可。目前推荐在TNF拮抗剂治疗之前接受1个月异烟肼治疗有助于确保患者对异烟肼有足够的耐受力。由于英夫利昔开始治疗距结核病发作的时间较短，结核病发生风险较高，因此最适合将英夫利昔治疗推迟。

其它研究认为，TST或者IGRA的反应越大，表示结核病发生风险越高[111,112]。没有采用加强或采用10毫米阈值的TST可能更适合用于接受依那西普治疗的患者。然而，这还必须经过一名内科医生根据具体病例作出评估，因为目前的数据表明筛查和治疗潜伏结核感染仅对英夫利昔有益。在治疗过程中，由于反应性或耐受性丧失，有些病人必须换用另一种TNF拮抗剂。由依那西普转用某种TNF单抗治疗的患者，应该筛查并治疗潜伏结核感染，如果之前没这么做。而对于换用依那西普的患者就不需要这样做，因为其导致结核再激活的高危期已过。

异烟肼耐药性因国家而异，报告的发生率在中国和俄罗斯的某些地区高达10–29%[108]。在这些地区，异烟肼治疗潜伏性结核感染的效果不佳。替代方案可以考虑联合用药，如利福平加吡嗪酰胺，然而由于严重肝毒性而限制了其应用[113,114]。

我们还担心的是，由于新的病原体感染而潜在地加剧结核病。每年新发结核感染与和结核病患病率密切相关，在中国和印度这样的结核流行国家，结核的年发生率为美国的10到100倍[115,116]。尽管还缺乏完善的安全性资料，但这些地区的生物制剂治疗越来越多[117]。新发结核感染的进展不受针对潜伏性感染所采取的治疗措施的影响，除非在感染期间给与治疗。结核流行区的人群之中，由于潜伏性结核感染治疗失败而引起的结核病例，可能代表了异烟肼停用之后新发感染的进展。随着英夫利昔和依那西普在结核流行区的使用日益增多，鉴于两者会加大新发结核感染向活动性疾病演进的风险，因此需要采取预防性措施。

结核病患者的治疗

对于因使用拮抗剂而患结核病的患者，相关优化治疗还存在很多疑问。大多数权威会建议这种情况下应停止抗TNF治疗，直到抗结核治疗反应显效，但这方面还没有临床试验。一个单病例报告描述的是一位患腹膜结核的患者经过两个月的抗结核治疗后成功恢复了英夫利昔治疗[118]。一项小型临床实验报告称，使用依那西普辅助性治疗新诊断的肺结核患者，表现出了加速的微生物学和临床反应[119]。一项类似的研究使用大剂量甲强龙治疗，发现血浆和细胞中的TNF水平与对照组相比降低了60%，还发现痰培养转阴比对照组加快了一个月[120]。有了这些辅助性治疗，微生物学反应得到加速，究其原因，可能是由于抗结核药物对肉芽肿的穿透力较高，或者是由于药物对代谢活跃细菌的效力增强[121,122]。这些研究表明抗TNF治疗不仅不抑制，反而会促进标准的抗结核治疗，但是这方面仍值得进一步的研究。

从活动性结核治疗中撤除英夫利昔可能与结核加剧这一矛盾现象有关联[123,124]。这种反常反应(paradoxicalreaction)的临床表现包括发热加重、肺浸润、缺氧、全身淋巴结肿大，以及原先并不明显的颅内结核瘤有进展。在同时合并或未合并HIV感染的患者中，也曾有过类似反应的描述，而与停用TNF单抗有关的反常反应似乎更加严重。播散型结核病是临床主要易患类型。这种反应代表本来正常的抗分枝杆菌免疫反应的恢复过度。这种反应必须与继发性严重感染(如曲霉病)、耐药反应及真正的结核治疗失败相鉴别。据报告，有些由于停用英夫利昔而引起的反常性加重病例需要糖皮质激素、手术切除，或者恢复TNF拮抗剂的治疗。曾报告使用英夫利昔治疗一位播散性结核病患者出现的非常严重的，难处理的涉及中枢神经系统的反常反应，之前未使用过抗TNF治疗[125]。还需要进一步研究与TNF拮抗剂撤药有关的反常反应的防治。

结论

将TNF拮抗剂引入临床已经极大地促进了一些慢性炎性疾病的治疗，但是也让我们更好地认识到这些治疗在临床上引发肉芽肿性感染的风险。一些研究已经证实，TNF抗体引发肉芽肿型感染，尤其是潜伏性结核感染的风险高于TNF受体，如英夫利昔相关结核病的月发生率为依那西普的12倍。这些药物结构和功能方面的差异似乎是临床活性谱(clinical
spectrum of
activity)及相关感染风险差别的原因。这个过程的中心环节可能是与活化T细胞tmTNF的结合。为了更好地了解这些药物的疗效、感染风险与作用机制的关系，更有效地预防和控制这些感染，还需要做进一步的临床和实验室研究。

搜索策略和选择标准

该综述所选用的文章是通过搜索Medline、会议摘要数据库和关键综述的参考文献列表中获得的。搜索关键词包括TNF拮抗剂的名字加上下列一个或以上的词语："mechanism"、"
monocyte " 、" macrophage" 、"T cell"
、"cytokine"、"lysis"、"apoptosis"、"granuloma"、"granulomatous"、"tuberculosis"、"histoplasmosis"、"coccidioidomycosis"或"aspergillosis"。优先考虑原始研究出版物。搜索不加任何时间限制。

Conflicts of
interest

I have served as a consultant for
Wyeth and Amgen, with fees totalling less than US$10 000 during the
past 3 years. This Review was prepared while I was employed by PPD
Inc, a company that undertakes research for the pharmaceutical and
biotechnology industries and for governmental agencies. I am
currently employed by Pfizer Global Research and Development.
Neither company has any financial or other interest in any of the
products or manufacturers mentioned in this Review.

Acknowledgments

I thank J Louie, Rheumatology,
University of California at Los Angeles, CA, USA, for critical
review and comments.

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