大環內酯類抗菌藥物的免疫調節作用研究進展

郭瑜修

【關鍵詞】大環內酯類；免疫調節；抗炎作用

中圖分類號：R969.3 文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2017.06.029

大環內酯類藥物可累積在細胞內，胞內濃度可達到血漿濃度100倍以上，阿奇霉素比羅紅霉素和克拉霉素在胞內的累積程度更明顯[1]，故在非典型性微生物（如支原體、衣原體等）感染臨床治療中有著確切療效。隨著對該類藥物研究的深入，大環內酯類抗菌藥物的抗菌作用機制、臨床療效及其耐藥機制不斷得到闡明，另外也發現其具有免疫調節活性及抗炎作用。大環內酯類藥物的免疫調節活性比其抗菌活性更受人關注和得到廣泛的認識[2]。對宿主免疫的調節是多途徑的，國內外都有大量的研究報道。現就大環內酯類藥物的免疫調節作用及相關機制進行歸納總結。

1大環內酯類在呼吸道疾病中的免疫調節作用

在部分呼吸道疾病中，不管是否存在感染，炎癥反應是主要的病理生理改變，免疫損傷和功能失調，在發病過程中起到一定的作用。大環內酯類抗菌藥物具有免疫調節活性，在臨床治療過程中除外抗菌作用，同時可增強宿主機體免疫功能；在治療一些慢性炎癥性呼吸道疾病時表現出免疫抑制，而起到抗炎作用[3]。臨床試驗表明，長期小劑量使用大環內酯類抗菌藥物（如阿奇霉素）對于慢性炎癥性肺部疾病[包括彌漫性泛細支氣管炎（DPB）、慢性阻塞性肺炎（COPD）和肺囊性纖維化（CF）等]有確切的療效，可防止炎癥反應進一步加重，患者的肺功能得到改善，病人從治療中受益，該類抗菌藥物的免疫調節活性和抗炎作用在治療過程中較其抗菌作用發揮更大作用，但大部分研究的樣本量較小，隨訪時間較短[4～6]。在體內、體外研究中發現，大環內酯類抗菌藥物可減少黏液的分泌；具有氣道受限，或咳痰、呼吸困難等癥狀的DPB患者，接受該類抗菌藥物治療有效[7]。在吸煙誘導的COPD大鼠模型體內試驗中[8]，阿奇霉素通過抑制炎癥細胞（包括中性粒細胞和巨噬細胞）及降低血管內皮細胞因子和血管內皮細胞因子受體2的表達，減輕肺氣腫。小劑量、長期應用克拉霉素（500 mg/日，頓服，療程8周）治療鼻息肉后，部分過敏性或非過敏性患者的息肉變小，鼻部癥狀明顯改善[9]。雖然大環內酯類抗菌藥物對免疫調節和抗炎作用的研究主要集中于慢性炎癥性呼吸道疾病，但在急性呼吸道疾病（如社區獲得性肺炎）治療中，短期應用也表現出免疫增強活性[10]。采用阿奇霉素序貫療法治療小兒支原體肺炎患兒，可顯著改善其血清中炎性因子及體液免疫功能[11]。在呼吸機相關性多重耐藥鮑曼不動桿菌肺炎小鼠模型中，阿奇霉素治療組的肺泡灌洗液中炎癥細胞總數、中性粒細胞和白細胞介素（IL）-1β、IL-6、巨噬細胞炎癥蛋白（MIP）-2等炎癥因子明顯降低，阿奇霉素能減輕肺部炎癥，降低死亡率[12]；阿奇霉素的抗炎作用，使其在治療多重耐藥鮑曼不動桿菌肺炎中產生一定療效。大環內酯類抗菌藥物在呼吸道疾病（包括慢性疾病和急性疾病）的治療過程中，其抗菌和免疫調節、抗炎作用均起調節作用，對于部分慢性疾病，尤其免疫調節功能起到更好的療效。

2對細胞的調控

大環內酯類抗菌藥物可通過調節細胞（包括組織細胞和免疫細胞、炎癥細胞）功能進行免疫調控。①組織細胞（包括血管內皮細胞、肺泡上皮細胞）。大環內酯類藥物可預防由磷酸敏感吞噬細胞引起的氣道上皮組織的氧化損傷；該類抗菌藥物通過減輕血管內皮細胞損傷，促使內皮細胞完整，降低細胞黏附分子的表達，抑制中性粒細胞和單核細胞的跨內皮細胞移動及向炎癥部位過度聚集[13]；作用于氣道上皮細胞，降低轉錄因子AP-1和NF-kB的活性，調控細胞因子表達；減少IL-6、IL-8的產生，降低中性粒細胞向炎癥部位的趨化作用；降低黏液分泌和黏度；促進纖毛擺動；通過改變鏈接蛋白的緊密性促進上皮的完整性和跨膜電阻。阿奇霉素能誘導支氣管上皮細胞起到抗病毒效應，但紅霉素或泰利霉素不能誘導，在鼻病毒感染時，顯著提高氣道上皮細胞干擾素基因mRNA的轉錄和蛋白的生產。此外，阿奇霉素明顯降低鼻病毒的復制和釋放，但不能減少鼻病毒誘導的IL-6和IL-8 mRNA及蛋白的表達[14]。②中性粒細胞。大環內酯類抗菌藥物（如克拉霉素）能夠在白細胞內聚積達到高于血漿的濃度，同時抑制中性粒細胞向炎癥區域附著和移動，降低中性粒細胞的氧化爆發，抑制產生和釋放前炎性細胞因子，起到免疫抑制作用；同時促進中性粒細胞的凋亡。③肺泡巨噬細胞。抑制核轉錄因子（NF-κB）活性，調控炎癥細胞因子、趨化因子、免疫受體、細胞表面黏附分子的表達，減少參與炎癥啟動的重要細胞因子的產生[15]。大環內酯類藥物通過抑制肺部巨噬細胞產生粒細胞巨噬細胞集落刺激因子和IL-1β[16]，對中性粒細胞主導的肺部炎癥有明顯的抗炎作用。④同時，可抑制T淋巴細胞的增殖[17～18]，體外實驗顯示，阿奇霉素抑制T細胞增殖率、CD4+T細胞分泌細胞因子活化的作用呈劑量依賴性，同樣較高濃度（40 mg/L）的克拉霉素也能抑制CD4+T細胞的功能；通過分析分子信號通路表明阿奇霉素和克拉霉素均能降低mTOR下游靶點S6核糖體蛋白的磷酸化，從而抑制CD4+T淋巴細胞的增殖和功能。⑤外周血輔助T淋巴細胞17細胞（Th17細胞）。主要分泌IL-17，與CD4+、CD25+、Treg細胞可以相互轉化，當IL-6、IL-23增高，通過CD4+、CD25+、Treg細胞分化成Th17細胞，使IL-17分泌增多，促使機體的炎癥反應持續存在或進一步加重。體外實驗中，阿奇霉素能抑制Th17細胞功能，抑制Th17細胞分泌IL-17的作用亦呈劑量依賴性，隨著阿奇霉素濃度增加，IL-17的分泌越少[19]。在哮喘兒童中發現Th17細胞功能明顯亢進，阿奇霉素能夠抑制IL-17細胞因子的分泌，同時產生細胞因子IL-23減少[20]。

3對細胞因子的調控

研究表明大環內酯類抗菌藥物（包括紅霉素、阿奇霉素、克拉霉素、泰利霉素等）對細胞因子的分泌具有調控作用。羅紅霉素可減少人氣道上皮細胞產生和分泌IL-6、IL-8以及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子[21]。阿奇霉素可抑制肺炎鏈球菌（包括對阿奇霉素敏感和耐藥的菌株）誘導的肺泡巨噬細胞分泌腫瘤壞死因子（TNF）[22]。暴露于肺炎鏈球菌的小鼠肺炎模型，經HMR-3004（酮內酯類抗菌藥物）治療后，肺泡灌洗液中的IL-6、IL-1β和一氧化氮的水平明顯降低，同時肺部的中性粒細胞聚集減少[23]。體外實驗結果顯示，阿奇霉素可選擇性抑制IL-1的產生，削弱（炎癥通路的調控器及細胞內脂多糖感應器）炎癥性半胱天冬酶（caspase）4的誘導，減弱細胞內脂多糖（LPS）傳感，并不通過NF-kB途徑。克拉霉素、羅紅霉素對單核細胞分泌細胞因子沒有調控作用，不能抑制IL-1的產生。LPS誘導的膿毒癥大鼠模型中，阿奇霉素選擇性地下調IL-1β[24]。閉塞性細支氣管炎伴機化性肺炎患者肺泡巨噬細胞能分泌較多炎癥因子[包括TNF-α，可溶性腫瘤壞死因子受體2（sTNFR2），IL-6，IL-8和 趨化因子配體18 （CCL18）]，阿奇霉素和克拉霉素對這些細胞因子的產生有呈劑量依賴性的抑制作用，且克拉霉素的作用較阿奇霉素明顯[25]。阿奇霉素治療有肺氣腫的吸煙者，肺泡灌洗液中的趨化因子配體1、TNF-α、IL-13、IL-12p40等細胞因子較安慰劑對照組降低，同時微生物的代謝產物增加；這些微生物代謝產物能減弱體外LPS誘導肺泡巨噬細胞產生趨化因子配體1、TNF-α、IL-13、IL-12p40[26]。克拉霉素治療鼻息肉病患者中，對過敏性和非過敏性患者產生免疫調節不一致，在非過敏性患者中IL-8和TNF-α下調明顯，而在過敏性患者中IL-8和IL-1β下降較明顯[9]。索利霉素（Solithromycin）作為新的大環內酯類抗菌藥物，可抑制外周血單個核細胞釋放TNF-α和基質金屬蛋白酶9（MMP 9）的活性，通過NF-κB途徑起作用，其具有比臨床中應用的紅霉素、克拉霉素、阿奇霉素和泰利霉素等大環內酯類抗生素更強的抗炎作用[27]。endprint

綜上所述，大環內酯類藥物的免疫調節活性和抗炎作用，在體內、體外、臨床實驗中都得到了證實，盡管研究結果不盡一致，目前也沒有充分肯定的依據表明在治療過程中患者是否真正受益于該類抗菌藥物的免疫調節和抗炎作用，但為我們在臨床合理選擇藥物提供有益參考。

參考文獻

[1] Matzneller P，Krasniqi S，Kinzig M，et al.Blood，tissue，and intracellular concentrations of azithromycin during and after end of therapy[J].Antimicrob Agents Chemother，2013，57（4）：1736-1742.

[2] Kanoh S，Rubin BK.Mechanisms of action and clinical application of macrolides as immunomodulatory medications[J].Clin Microbiol Rev，2010，23（3）：590-615.

[3] Tauber SC，Nau R.Immunomodulatory properties of antibiotics[J].Curr Mol Pharmacol，2008，1（1）：68-79.

[4] Rubin BK，Henke MO.Immunomodulatory activity and effectiveness of macrolides in chronic airway disease[J].Chest，2004，125（2 Suppl）：70S-78S.

[5] Spagnolo P，Fabbri LM，Bush A.Long-term macrolide treatment for chronic respiratory disease[J].Eur Respir J，2013 ，42（1）：239-251.

[6] Erakovic' Haber V，Bosnar M，Kragol G.The design of novel classes of macrolides for neutrophil-dominated inflammatory diseases[J].Future Med Chem，2014，6（6）：657-674.

[7] Takeshita K，Yamagishi I，Harada M，et al.Immunological and anti-inflammatory effects of clarithromycin：inhibition of interleukin 1 production of murine peritoneal macrophages[J].Drugs Exp Clin Res，1989，15（11-12）：527-533.

[8] Wan YF，Huang ZH，Jing K，et al.Azithromycin attenuates pulmonary inflammation and emphysema in smoking-induced COPD model in rats[J].Respir Care，2015，60（1）：128-134.

[9] Peric A，Vojvodic D，Baletic N，et al.Influence of allergy on the immunomodulatory and clinical effects of long-term low-dose macrolide treatment of nasal polyposis[J].Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub，2010，154（4）：327-333.

[10] Kovaleva A，Remmelts HH，Rijkers GT，et al.Immunomodulatory effects of macrolides during community-acquired pneumonia：a literature review[J].J Antimicrob Chemother，2012，67（3）：530-540.

[11] 高翔.阿奇霉素序貫療法對小兒支原體肺炎患者炎性因子及體液免疫功能調節的影響研究[J].抗感染藥學，2016（4）：850-853.

[12] Yamada K，Yanagihara K，Kaku N，et al.Azithromycin Attenuates Lung Inflammation in a Mouse Model of Ventilator-Associated Pneumonia by Multidrug-Resistant Acinetobacter baumannii[J].Antimicrobial Agents & Chemotherapy，2013，57（8）：3883-3888.

[13] Kovaleva A，Remmelts HHF，Rijkers GT，et al.Immunomodulatory effects of macrolides during community-acquired pneumonia： a literature review[J].Journal of Antimicrobial Chemotherapy，2012，67（3）：530.

[14] Gielen V，Johnston SL，Edwards MR.Azithromycin induces anti-viral responses in bronchial epithelial cells[J].European Respiratory Journal，2010，36（3）：646-654.endprint

[15] Parameswaran GI，Sethi S.Long-term macrolide therapy in chronic obstructive pulmonary disease[J].CMAJ，2014，186（15）：1148-1152.

[16] Bosnar M，Bosnjak B，Cuzic S，et al.Azithromycin and clarithromycin inhibit lipopolysaccharide-induced murine pulmonary neutrophilia mainly through effects on macrophage-derived granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and interleukin-1beta.[J].Journal of Pharmacology & Experimental Therapeutics，2009，331（1）：104.

[17] Ratzinger F，Haslacher H，Poeppl W，et al.Azithromycin suppresses CD4+ T-cell activation by direct modulation of mTOR activity[J].scientific Reports，2014，4（9）：7438.

[18] Wu L，Zhang W，Tian L，et al.Immunomodulatory effects of erythromycin and its derivatives on human T-lymphocyte in vitro[J].Immunopharmacology & Immunotoxicology，2007，29（3-4）：587.

[19] Vandermeulen E，Somers J，Bellon H，et al.A mechanistic study on the effect of azithromycin on T helper-17 cells[J].European Respiratory Journal，2015，46（suppl 59）：OA3275.

[20] Sun Y，Zhou J，Zhang Q，et al.Influence of azithromycin on peripheral blood helper T lymphocyte 17 cells in children with bronchial asthma[J].Acta Academiae Medicinae Qingdao Universitatis，2015.

[21] Uriarte SM，Molestina RE，Miller RD，et al.Effect of Macrolide Antibiotics on Human Endothelial Cells Activated by Chlamydia pneumoniae Infection and Tumor Necrosis Factor-α[J].Journal of Infectious Diseases，2002，185（11）：1631.

[22] Ingram K，Marker M，Meals E，et al.Azithromycin Inhibits Macrophage Tumor Necrosis Factor Secretion in Response to Both Azithromycin-Susceptible and Azithromycin-Resistant Pneumococci.[J].Journal of the Pediatric Infectious Diseases Society，2014，3（2）：168-171.

[23] Duong M，Simard M，Bergeron Y，et al.Immunomodulating effects of HMR 3004 on pulmonary inflammation caused by heat-killed Streptococcus pneumoniae in mice[J].Antimicrobial Agents & Chemotherapy，1998，42（12）：3309-3312.

[24] Gualdoni GA，Lingscheid T，Schmetterer KG，et al.Azithromycin inhibits IL-1 secretion and non-canonical inflammasome activation[J].Sci Rep，2015，5：12016.

[25] Cai M，Bonella F，Dai H，et al.Macrolides inhibit cytokine production by alveolar macrophages in bronchiolitis obliterans organizing pneumonia[J].Immunobiology，2013，218（6）：930.

[26] Segal LN，Clemente JC，Wu BG，et al.Randomised，double-blind，placebo-controlled trial with azithromycin selects for anti-inflammatory microbial metabolites in the emphysematous lung[J].Thorax，2017，72（1）：13-22.

[27] Kobayashi Y，Wada H，Rossios C，et al.A novel macrolide solithromycin exerts superior anti-inflammatory effect via NF-κB inhibition[J].J Pharmacol Exp Ther，2013，345（1）：76-84.

（收稿日期：2017-04-12修回日期：2017-05-04）

（編輯：梁明佩）-±s）endprint