基于體外循環細胞干預性治療的臨床應用

戴馨琳 綜述 龔德華,2 審校

血液凈化采用對流、彌散或吸附等手段從血液中清除某種或某些溶質及水分,以緩解臨床癥狀或疾病的治療方式,包括血液透析、血液濾過、血液灌流、血漿吸附及其組合方式等。實際上臨床除了針對血液中溶質進行干預治療外,還存在針對循環中細胞進行干預治療的方式,即體外循環細胞干預性治療(extracorporeal cell intervention therapy, ECIT),主要依靠吸附和離心兩種方式從血液中清除細胞。作為藥物治療以外的輔助治療手段,ECIT目前已成熟用于自身免疫異常相關的慢性炎癥性疾病中,如慢性炎癥性腸病、銀屑病等,包括應用于處于試驗階段的膿毒癥的救治。因而,本文對ECIT相關技術及臨床應用進展綜述如下。

ECIT技術形式及特點

吸附吸附即利用特定材料制成吸附柱,吸附血液中的白細胞,不同于通常意義的血液灌流。目前已用于臨床的吸附柱包括Cellsorba?(日本Asahi Kasei醫療公司)及Adacolumn?(日本JIMRO醫療公司)兩種產品(表1)。

表1 吸附性體外循環細胞干預性治療比較

Cellsorba?裝置為親水性高分子無紡布聚酯纖維組成的濾器型白細胞去除裝置,外殼為聚碳酸酯材料,通過改變表面介質密度而控制纖維之間有效孔徑,或通過改變纖維表面凈電荷,使白細胞濾除,基于這一裝置建立的治療模式稱為白細胞去除治療(leukocytapheresis, LCAP)[1]。據報道單次LCAP的白細胞去除量約為1.6×1010個。LCAP后出現的白細胞超調現象,即治療過程中的前30 min白細胞計數可下降60%,去除約90～100%的粒細胞和單核細胞、30～60%的淋巴細胞和約30%的血小板,但在治療結束后15 min,白細胞計數則上升至基線水平的170%。被吸附清除的主要是活化的白細胞,而治療后快速補充的白細胞是人體自身維穩過度的現象,其中在此過程中血管壁、脾臟和淋巴結釋放的白細胞是未活化的白細胞,即缺乏致炎能力的白細胞。除白細胞外,還可以去除部分促炎細胞因子產生源頭,如活化的血小板、單核細胞-血小板集落(MPA)和白細胞-血小板集落(LPA)。LCAP后促炎細胞因子[如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素1β(IL-1β)、IL-2、IL-8和干擾素γ(IFN-γ)]明顯降低,而免疫調節細胞因子(如IL-4)的濃度則顯著增加[2],T細胞和B細數量也顯著減少,CD4/CD8比值無變化而TH1/TH2比值顯著降低,同時似乎可選擇性去除CD14+CD16+DR++單核細胞[3]。循環細胞及細胞因子的變化與臨床療效的相關性,還需進一步的研究證實。

Adacolumn?吸附柱為一種填充220g直徑2mm的醋酸纖維素珠作為吸附載體的高選擇性白細胞吸附裝置(圖1)[1],基于該裝置建立的治療模式稱為粒細胞和單核細胞清除術(granulocytes and monocytes apheresis,GMA)。抗凝全血通過Adacolumn?吸附柱后,醋酸纖維素珠從血漿中吸附IgG和免疫復合物,后者再與Fcγ受體結合,Fcγ受體在不同細胞上的表達存在的極大差異(淋巴細胞2%,粒細胞65%,單核細胞55%),使之可選擇性吸附髓系白細胞,對紅細胞和血小板沒有明顯吸附作用。因此GMA主要是選擇性清除某些髓系白細胞亞群,如CD14+CD16+DR++表型細胞,即促炎單核細胞,而增加CD4+CD25+表型即調節性T細胞(Treg),后者表達高水平的IL-2受體(CD25)和轉錄因子P3,通過抑制免疫細胞的過度激活參與調節免疫反應[4];纖維素珠也可吸附補體活化產生的iC3b,并使其與細胞表面粘附因子Mac-1的結合,由此消耗表達Mac-1的活化白細胞;抑制TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8生成,顯著升高抗炎因子IL-10和巨噬細胞炎性蛋白1β水平從而減輕炎癥[2]。

圖1 粒細胞和單核細胞清除術連接示意圖

除上述兩種細胞吸附裝置外,尚有“選擇性細胞吸附裝置(SCD)”,其基本原理是在枸櫞酸抗凝導致體外循環局部低離子鈣的情況下,血液流經濾器膜外側(透析液側),由于膜外側剪切應力遠低于膜內側,血液中白細胞,主要是中性粒細胞就會粘附于纖維表面,據認為部分粘附細胞會再次進入血液,但可能進入凋亡狀態,從而對機體免疫狀態起到調理作用。動物實驗證實這種白細胞的捕獲-再釋放裝置對膿毒癥休克導致的急性腎損傷,顯著降低中性粒細胞活性,減輕組織浸潤并緩解系統性毛細血管滲漏,改善心功能及延長生存時間[5]。

離心離心式細胞清除是采用離心加速方式,利用血液成分密度差異使之分層從而選擇性分離清除的方式。具體方法即引導血液流經離心盤,后者以1 000～2 000 r/min速度旋轉,使血液中密度不同的成分在轉盤中迅速分層,最內側為血漿層,最外側為紅細胞層,中間即為白細胞層,血小板則介于血漿層與白細胞層之間。分層后的血液通過不同引導通道流出轉盤,根據治療目的不同進行進一步處理:如血漿置換(PE)則分離血漿丟棄;外周血干細胞采集則分離白細胞層以保存。此種技術更多應用于輸血科及血液科,高白細胞性白血病去白治療即常采用這種技術[6]。相較于吸附方法,離心式血細胞去除技術具有成本低,技術成熟,副作用小等優勢,基于離心式細胞分離技術發展起來的體外循環細胞光化學療法(extracorporeal photopheresis)則在臨床應用較多。其基本原理是患者提前服用光敏劑8-甲氧基補骨脂素后,再通過體外離心分離白細胞,使含光敏劑的白細胞通過適當紫外線照射,導致其死亡或凋亡,而未被處理的免疫細胞則促進增殖,起到免疫調節作用,對皮膚T細胞淋巴瘤、移植物抗宿主病(GVHD)、實體移植器官排斥反應及自身免疫性疾病有較好治療效果[7]。

ECIT的臨床應用

慢性炎癥性腸病(IBD)IBD是一種以反復發作的腸道炎癥為特點的非特異性慢性炎癥性疾病,臨床表現包括血便、腹瀉、腹痛、發熱、體重減輕等,極大影響患者的工作活動和生活質量。常見IBD包括潰瘍性結腸炎(UC)和克羅恩病(CD)。近年來研究發現,體內促炎性細胞因子的升高或許是IBD活動或加重的重要因素,而循環中的髓系白細胞被認為是產生促炎細胞因子的重要來源。進一步清除循環中的這些白細胞即可能減少促炎細胞因子的產生,減少白細胞黏膜浸潤,進而緩解或減輕腸道炎癥作用。因此,ECIT選擇性清除循環中白細胞,已成為復發性、難治或藥物不耐受的IBD患者的輔助治療手段。

Sawada等[8]在1995年首次報道采用LCAP治療活動性IBD 患者13例,治療有效率高達84.6% 。雙盲對照試驗發現,常規藥物聯合ECIT治療組有效率顯著優于常規藥物對照組[9]。與常規ECIT治療(每周一次)相比,強化ECIT治療(每周兩次)臨床緩解率更高、且緩解更迅速[10-11]

IBD易復發,依賴長期藥物,部分患者出現藥物耐受或對藥物治療抵抗。ECIT的目的并不是為了替代藥物,而是作為藥物治療的補充或挽救性措施,以減少藥物不良作用,或作為藥物抵抗/禁忌時的替代治療。研究提示ECIT可減少UC患者糖皮質激素的用量,且對比單用激素治療有效率更高,不良反應發生率更低,出現疾病復發的間隔時間更長[12-13]。此外,GMA治療用于激素抵抗的難治性IBD患者時,有效率可高達81%,隨訪12月緩解率達78%[14-15]。

IBD藥物治療在一些特殊人群中面臨困難,生育期女性病例面臨著發病時間與妊娠時間重疊的問題,這種情況下藥物治療存在諸多限制,而IBD病情失控亦會影響妊娠結局。雖然研究例數較少,但使用GMA治療妊娠期及哺乳期活動性UC患者仍可體現較高的臨床緩解率(可達80%),且無嚴重不良反應[16-17]。因患兒長期藥物治療需考慮對期生長發育的影響,采用ECIT治療不僅可以減少激素用量,且疾病活動也能得到較好的控制[18]。ECIT治療作為一種替代藥物的備選方案,可降低老年患者因藥物治療帶來的合并癥多及不良反應的風險[17]。2018年的一項研究比較了老年患者(≥65歲)與中青年患者進行GMA治療的效果及安全性[19],結果顯示,兩者緩解率無差異(70.8%vs87.5%,P>0.05),無嚴重不良反應,證實了GMA在老年人中的有效性及安全性。

慢性炎癥性皮膚疾病泛發性膿皰型銀屑病(GPP)是以發熱、皮膚紅斑和大面積無菌膿皰為特征的慢性自身免疫性疾病,對藥物干預的反應通常很差。雖然目前對GPP的病因和致病因素還不清楚,但涉及髓系白細胞升高的免疫模式失調似乎是GPP免疫發病機制中的一個重要因素。采用ECIT清除循環中髓系白細胞具有一定的病理生理基礎,同時在臨床亦觀察到一定的治療效果:一項前瞻性研究[20]顯示，加用GMA治療后中重度的GPP患者總體嚴重度評分都較基線顯著改善,皮損程度改善且生活質量亦也到提升,總體有效率達85.7%。此外,還有一些零星病例報道采用ECIT治療其他慢性炎癥性皮膚病,如皰疹樣膿皰病[21],掌跖膿皰病[22]及其相關關節骨炎亦取得一定的療效[23]。然而,關于ECIT在慢性炎性皮膚疾病中的應用,其療效還需更多的臨床研究以證明。

其他疾病藥物抵抗的類風濕關節炎(RA)亦可用ECIT治療。其可能的機理在于減少受累關節的活化T細胞浸潤,下調輔助性T細胞的P-糖蛋白(Pgp),改善調節性T細胞功能,糾正細胞因子失衡[24]。最近發表的一項非隨機的對照性研究,納入了51例風濕性關節炎活動性評分>3.2的患者,20例接受LCAP治療,31例接受藥物治療,結果顯示LCAP治療在改善關節病變評分方面顯著優于藥物治療[25]。另有報道2例泛耐藥的RA(對多種藥物抵抗,包括托法替尼)采用LCAP治療后疾病活動程度及對后續藥物治療的反應性改善[26]。

小樣本的觀察性研究報道LCAP可改善難治性哮喘的控制測試評分及呼出一氧化氮分數[27]。一例激素及利妥昔單抗都無效的腎病綜合征患者,采用LCAP治療后尿蛋白顯著降低,同時該患者對后續激素及利妥昔單抗敏感[28]。關于抗中性粒細胞胞質抗體(ANCA)相關性血管炎以及系統性紅斑狼瘡的研究較早,亦可表明ECIT治療ANCA相關性急進性腎小球腎炎患者可使腎功能得到改善、抗髓過氧化物酶抗體水平下降。肺出血患者在加用ECIT治療后咯血以及呼吸困難癥狀得到緩解,血氧分壓PaO2上升且X片示肺部陰影減少[29]。在后續研究結果表明加用ECIT可降低死亡率[30]。對于GMA治療系統性紅斑狼瘡的療效可體現在GMA治療10周后患者SLE-DAI評分的中位數從基線時的16降至6(P<0.001),且患者脫發及關節炎有不同程度的改善[31]。

急性感染相關的疾病如膿毒癥,其早期普遍存在循環中白細胞大幅升高及大量活化,并進一步成為炎癥風暴形成的根源之一。同樣,臨床還觀察到升高及活化的白細胞相當部分會募集到肺部、腎臟,導致系統性炎癥相關的肺或腎損傷。在這種情況下通過ECIT清除循環中過度活化的白細胞,理論上而言亦可一定程度上幫助緩解過度炎癥反應及避免繼發性的器官損傷[32]。然而,ECIT在這方面的應用上目前仍處于研究階段。

ECIT臨床應用存在的問題

目前來看ECIT療法的安全性較好,與治療相關的嚴重不良反應非常少見,治療過程中的不良事件發生率11.4%,嚴重不良事件3.7%。不良事件包括頭痛(2.3%);惡心嘔吐 (2.1%);發熱 (1.4%),彌散內血管內凝血(0.7%),膿毒癥 (0.7%),低血壓 (0.5%)等。其中治療相關的不良反應發生率為2.5%[33]。幾乎所有的不良事件都是輕～中度,無需停止治療。

除了療效及安全性,影響ECIT臨床應用的因素還包括治療成本、患者對體外循環治療的接受度以及血管通路問題。盡管可通過外周血管直接穿刺的方式建立血管通路,避免了中心靜脈置管,但同樣存在穿刺相關并發癥。為減少此類問題,單針模式似乎為一種不錯的發展方向。有研究顯示,與傳統雙針模式相比,單針模式并不影響治療效果[34],但顯著縮短護士用于建立血管通路的時間及顯著降低穿刺相關事故發生率。

ECIT的臨床應用還面臨著治療指征問題,即如何判斷患者能否從ECIT治療中獲益,從而減少無效使用。有研究報道,年齡增加(P=0.05)、UC發作≥3次(P=0.02)、ECIT療程≥2次(P=0.03)是影響ECIT近期療效的因素,特別是臨床活動指數(CAI)值高的患者治療反應性差(CAI≥16,P=0.001)。對于病程長或有多次復發史的UC患者,可能ECIT治療效果并不理想,因此不宜選擇此項治療[35]。

小結:ECIT已成熟應用于一些慢性炎性疾病的治療,包括IBD,銀屑病等,作為常規藥物治療抵抗、禁忌時的替代及補充,或與藥物治療聯合以降低一些毒副作用大的藥物所需劑量。同時其在膿毒癥等感染性炎癥的應用價值仍需進一步探索。