四環(huán)素及其衍生物在類風濕關(guān)節(jié)炎的應(yīng)用

張辰蔚，李　洋

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院風濕免疫科， 哈爾濱 150001)

ChinJAllergyClinImmunol，2016，10(3)：286- 291

在治療類風濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)的藥物中，四環(huán)素(tetracycline)及其衍生物近幾十年來一直受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。早在1968年Sanchez[1]就報道14例應(yīng)用四環(huán)素治療的RA患者獲得了一定療效，但隨后的研究對其抗菌性有一定爭議，所以沒有在臨床推廣。直到多西環(huán)素(doxycycline)、米諾環(huán)素(minocycline)等新型四環(huán)素類抗生素相繼問世，其抗風濕類疾病作用才逐漸受到重視。本文旨在對四環(huán)素及其衍生物治療RA的作用機制、安全性及臨床前景等進行綜述。

背景介紹

RA是一種全身性自身免疫性疾病，主要表現(xiàn)為侵蝕性關(guān)節(jié)炎，其發(fā)病機制尚未明確。RA最初曾被認為是感染所致，1948年首次提出類胸膜肺炎菌在泌尿生殖系的致病過程也可出現(xiàn)在滑膜組織，Bartholomew在滑膜組織中培養(yǎng)分離出了支原體，開啟了四環(huán)素治療RA的研究[2]。隨后的研究逐漸發(fā)現(xiàn)四環(huán)素不僅是一種抗生素，且同時還具有抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、調(diào)節(jié)免疫及抗炎等多種作用。米諾環(huán)素和多西環(huán)素已在十幾個關(guān)于RA的試驗中被證明有一定的臨床療效[3]。到目前為止四環(huán)素及其衍生物用于治療RA的作用機制尚不完全清楚。

四環(huán)素類抗生素的作用機制

抗感染

四環(huán)素類抗生素是一種廣譜抗生素，廣泛應(yīng)用于革蘭陽性及陰性細菌，細胞內(nèi)支原體、衣原體及立克次體等引起的感染，還可用于寄生蟲及非感染性疾病的治療，通過對蛋白質(zhì)合成的破壞發(fā)揮抗菌作用。四環(huán)素可逆性結(jié)合細菌核糖體的30S亞基，干擾轉(zhuǎn)移RNA和信使RNA之間的相互作用[4]。

國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)從關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)液或其他標本中檢測出多種支原體，并已從患者體內(nèi)檢測出相應(yīng)的支原體抗體。Ataee等[5]檢測了131例RA患者滑膜液樣本中肺炎支原體(M.pneumonia)、人型支原體(M.hominis)、關(guān)節(jié)炎支原體(M.arthritidis)，檢出率分別為30例(22.9%)、23例(17.6%)和13例(9.9%)。在這項研究中，RA炎患者支原體的整體檢出率為53.4%。因此四環(huán)素在治療RA患者中的抗支原體作用有待更進一步的探究。

免疫調(diào)節(jié)

Kloppenburg等[6- 7]的研究顯示米諾環(huán)素能降低體外T細胞增殖，包括T細胞激活和趨化的抑制作用，促炎細胞因子的表達下調(diào)。他們觀察到米諾環(huán)素治療24 h后的培養(yǎng)上清中白細胞介素2(interleukin- 2，IL- 2)、干擾素(interferon，IFN)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)明顯降低。這種效應(yīng)被認為具有信號相關(guān)性。當T細胞通過非依賴鈣途徑被刺激，米諾環(huán)素對TNF的生產(chǎn)產(chǎn)生抑制作用，這種作用與TNF-α mRNA水平降低有關(guān)。然而，如果細胞刺激通過鈣依賴性途徑，可觀察到米諾環(huán)素對IFN和TNF呈劑量依賴性，但TNF的下降并沒有伴隨著TNF-α mRNA表達水平降低。另一方面，Popovic等[8]報道了結(jié)果相反的數(shù)據(jù)，米諾環(huán)素對嚙齒類動物的T細胞增殖和IFN-γ的產(chǎn)生并無影響。

米諾環(huán)素也被報道對T細胞表面標志物的表達有影響。2011年Szeto等[9]為了更好地理解米諾環(huán)素對CD4+T細胞的影響，探討了三個主要的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達的激活：NF-κB(nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells)、激活蛋白1(activator protein 1，AP- 1)和活化T細胞的核因子(nuclear factor of activated T-cells，NFAT)。研究采用熒光素酶測定法，發(fā)現(xiàn)米諾環(huán)素在初始的人CD4+T細胞中介導(dǎo)選擇性抑制NFAT調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄激活。在活化后幾個小時，米諾環(huán)素增加NFAT1的去磷酸化并減少其核轉(zhuǎn)位。米諾環(huán)素可以提高糖原合成酶激酶- 3(glycogen synthase kinase 3，GSK3)活性，通過減少細胞外鈣內(nèi)流抑制細胞內(nèi)Ca2+。這是米諾環(huán)素對CD4+T細胞特異性免疫調(diào)節(jié)的關(guān)鍵作用機制。作者總結(jié)了米諾環(huán)素影響T細胞的兩個潛在機制：(1)GSK3活性增加；(2)減少細胞內(nèi)鈣通量。米諾環(huán)素作用通過線粒體機制降低CD4+T細胞激活NFAT1。結(jié)果表明，米諾環(huán)素和PMA(phorbol 12-myristate 13-acetate)介導(dǎo)的效應(yīng)加速經(jīng)磷酸化調(diào)節(jié)和NFAT1失活，這與細胞內(nèi)Ca2+水平加速回歸基本一致。

抗炎、阻止病理損傷

抑制MMP活性：MMP是一類鋅和鈣依賴性降解細胞外基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)蛋白的蛋白水解酶。它們參與了許多生理過程，包括胚胎發(fā)育、組織重塑和炎癥反應(yīng)?？煞譃榛诘孜锾禺愋缘哪z原酶(MMP- 1、MMP- 8和MMP- 13)、明膠酶(MMP- 2和MMP- 9)、基質(zhì)酶(MMP- 3、MMP- 7和MMP- 10、MMP- 11)、膜型基質(zhì)金屬蛋白酶(MT-MMP)。MMP活性增加與各種疾病的病理生理過程有關(guān)，特別是一些重要的炎性反應(yīng)，與許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病、血-腦屏障損傷、心臟重塑、RA、炎癥性腸道疾病和腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)[10- 17]。

MMP在結(jié)締組織的重塑中起重要作用，參與了RA和骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)的發(fā)病機制。抑制MMP是四環(huán)素類抗生素共有的特性，涉及直接抑制和間接抑制。直接抑制是通過四環(huán)素與酶的金屬離子的相互作用來調(diào)節(jié)[18]。間接的機制可能與mRNA的表達和合成基質(zhì)金屬蛋白酶的抑制有關(guān)。四環(huán)素能降低MMP的活性，從而減少了軟骨破壞。四環(huán)素類藥物也能上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMP)的產(chǎn)生[19]。有研究報道，多西環(huán)素能抑制骨關(guān)節(jié)炎動物模型的骨和軟骨破壞，并抑制MMP，特別是膠原酶MMP- 8和MMP- 13[20- 21]。

抑制磷脂酶A2 (lipoprotein-associated phospho-lipase A2，PLA2)的活性： PLA2在炎癥過程中發(fā)生著重要的作用。最近，米諾環(huán)素被報道可以干擾印度眼鏡蛇毒的PLA2 Ca2+結(jié)合活性部位的構(gòu)象，阻止和阻斷Ca2+與底物入口的活性位點結(jié)合，起到抑制酶活性的作用。特別是米諾環(huán)素的C7位二甲胺基可能起主要作用，與屬于疏水隧道與界面結(jié)合位點殘留的PLA2形成疏水連接[22]。此外，四環(huán)素類藥物的優(yōu)勢在于能很容易地穿過膜的細胞壁，這有別于其他的PLA2抑制劑。

抑制一氧化氮合成酶：抑制誘生型一氧化氮合酶的活性也是大多數(shù)四環(huán)素類的共同特征。研究表明，其抑制作用可能是由于轉(zhuǎn)錄和(或)翻譯水平的影響，減少蛋白和特定酶的活性，隨后減少一氧化氮的產(chǎn)生。而并不是直接抑制誘生型一氧化氮合酶的活性[23]。同時，有報道顯示米諾環(huán)素具有抗氧化活性，能以濃度依賴的方式抑制自由基的產(chǎn)生和脂質(zhì)過氧化[24]。

抑制環(huán)氧合酶- 2：炎癥的產(chǎn)生主要是前列腺素的合成和釋放增加，其主要來自環(huán)氧合酶(cyclooxygenase，COX)的誘導(dǎo)型：COX- 2。米諾環(huán)素已被證明能減少COX- 2和前列腺素E2(prostaglandins E2，PGE2)的產(chǎn)生。此外，已知米諾環(huán)素抑制p38促分裂原活化蛋白激酶的活化，其參與了COX- 2的表達[25- 27]。

其他：多西環(huán)素能顯著降低動物模型的MMP活性，這抑制了軟骨細胞的增殖和肥厚。最近的實驗表明，米諾環(huán)素能刺激新骨形成和預(yù)防去勢大鼠的骨密度降低。在OA相關(guān)研究中顯示多西環(huán)素可減緩軟骨的破壞卻未能減輕疼痛[19]。

四環(huán)素類藥物可作為緩解RA疾病的抗風濕性藥物(disease modifying antirheumatic drug，DMARD)和皮膚結(jié)節(jié)病的治療藥物。它們也有助于防止OA的軟骨破壞和進一步減少皮膚鈣質(zhì)沉著癥的沉著面積和疼痛。四環(huán)素類抗生素還有減少黑色素細胞的凋亡及保護神經(jīng)細胞的作用，有報道稱可用于治療白癜風及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。目前沒有證據(jù)支持其可用在皮膚系統(tǒng)性硬化癥和血清陰性關(guān)節(jié)炎的治療[19]。

四環(huán)素類抗生素治療RA的臨床研究進展

一系列的開放隨機雙盲試驗證明了四環(huán)素衍生物對RA的治療作用，療效隨時間延長而增加，臨床表現(xiàn)及實驗室指標均有改善。

1995年Tilley等[28]曾組織6個臨床中心對219例RA患者進行臨床試驗，給患者口服米諾環(huán)素100 mg，每日兩次，共服48周。結(jié)果顯示：治療24周后，米諾環(huán)素治療的患者臨床癥狀包括關(guān)節(jié)腫脹和關(guān)節(jié)壓痛的改善、紅細胞沉降率的下降以及類風濕因子的轉(zhuǎn)陰率均比安慰劑組明顯，并有統(tǒng)計學(xué)意義。

Kloppenburg等[29]進行了米諾環(huán)素治療RA的雙盲安慰劑對照試驗。試驗表明，米諾環(huán)素對RA患者在臨床上有抗炎特性，優(yōu)于安慰劑。幾年后，Langevitz等[30]總結(jié)前2次試驗和3個雙盲對照研究的結(jié)果。他們的結(jié)論是：米諾環(huán)素可能有助于類風濕性關(guān)節(jié)炎患者，特別是在疾病早期或患者只有輕微癥狀時，顯示出有益的作用。一項Meta分析總結(jié)了2002至2003年的臨床試驗，證實了這些有益的影響[31]。盡管這些有前景的結(jié)果以及RA的半合成四環(huán)素得到FDA批準，但在最近的研究中，Greenwald承認四環(huán)素弱的抗炎特性可被許多其他藥物輕松超越[32]。

近年來關(guān)于四環(huán)素與其他藥物聯(lián)合使用也有報道，Grimstein等[33]研究的多西環(huán)素聯(lián)合調(diào)節(jié)人α- 1抗胰蛋白酶基因治療RA是一種很有前途的方法。兩種藥物可以抑制脂多糖刺激的成纖維細胞IL- 6分泌，進一步支持其治療RA的潛力。

四環(huán)素類抗生素不良反應(yīng)及安全性

四環(huán)素類最常見的藥物不良反應(yīng)(adverse drug reactions，ADR)包括：胃腸功能紊亂、食管炎、光過敏、小兒牙齒變色，極少見肝毒性、超敏反應(yīng)和特發(fā)性顱內(nèi)高壓。米諾環(huán)素更可能導(dǎo)致其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響(如頭暈、注意力不集中、共濟失調(diào)、眩暈、耳鳴伴乏力、惡心、嘔吐)及各個身體部位的色素沉著[34]。2013年Nisar等[35]報道了1例因長期使用米諾環(huán)素控制RA癥狀，而導(dǎo)致面部色素沉著的患者。根據(jù)一組多西環(huán)素治療OA的隨機對照試驗顯示，相比較安慰劑組而言多西環(huán)素組出現(xiàn)的不良反應(yīng)中，胃腸紊亂>50%，念珠菌性陰道炎占27%，光敏感占14%[19]。

2013年Garrido-Mesa等[32]報道米諾環(huán)素具有良好的長期使用安全記錄。由美國FDA推薦，長期劑量高達每天200 mg，通常是安全的且耐受性良好。米諾環(huán)素的副作用多在其使用的早期出現(xiàn)，隨著停藥而消失。總體而言，藥物的耐受性良好[4]。

國際指南關(guān)于四環(huán)素衍生物治療RA的推薦

2002年、2008年及2012年美國風濕病學(xué)會(American College of Rheumatology,ACR)發(fā)布的RA治療指南中一直將米諾環(huán)素作為傳統(tǒng)DMARD藥物的單一用藥，推薦劑量為100 mg，每日2次，起效時間為1～3個月，沒有作為二聯(lián)及三聯(lián)用藥推薦[36- 38]。而在2015年最新的ACR指南中推薦的傳統(tǒng)DMARD藥物不再包括米諾環(huán)素、硫唑嘌呤、環(huán)孢素和金制劑，因上述藥物在2012年后缺乏新的研究數(shù)據(jù)，只保留了最常用的甲氨蝶呤、羥氯喹、來氟米特及柳氮磺吡啶，這四種藥物也可以兩種或三種藥物聯(lián)合使用[39]。生物制劑雖然發(fā)展迅速，但目前仍然不能完全取代傳統(tǒng)DMARD藥物。

展　　望

綜上所述，盡管近年來對于四環(huán)素及其衍生物治療RA的研究進展相對緩慢，但其強大的抗炎及免疫調(diào)節(jié)的特性，仍然可以作為早期RA及難治性RA的治療選擇。四環(huán)素類藥物相對較少的不良反應(yīng)使得其安全性較高，未來也可作為治療RA的聯(lián)合用藥。此類藥物可能在RA等多種疾病中有治療前途，目前國內(nèi)研究及應(yīng)用較少，在作用機制、臨床療效、安全性及聯(lián)合用藥等方面還需要進一步研究。

[1]Sanchez I. Tetracycline treatment in rheumatoid arthritis and other rheumatic diseases(As tetraciclinas no tratamento da artrite reumatoide e doencas reumaticas inflamatorias)[J]. Brasil Medico,1968,82:22- 31.

[2]Skinner M, Cathcart ES, Mills JA, et al. Tetracycline in the treatment of rheumatoid arthritis. A double blind controlled study[J]. Arthritis Rheum, 1971,14:727- 732.

[3]Greenwald RA. The road forward: the scientific basis for tetracycline treatment of arthritic disorders[J]. Pharmacol Res, 2011, 64:610- 613.

[4]Carris NW, Pardo J, Montero J, et al. Minocycline as A Substitute for Doxycycline in Targeted Scenarios: A Systematic Review[J]. Open Forum Infect Dis,2015, 2:ofv178.

[5]Ataee RA, Golmohammadi R, Alishiri GH, et al. Simultaneous Detection of Mycoplasma pneumoniae, Mycoplasma hominis and Mycoplasma arthritidis in Synovial Fluid of Patients with Rheumatoid Arthritis by Multiplex PCR[J]. Arch Iran Med, 2015,18:345- 350.

[6]Kloppenburg M, Verweij CL, Miltenburg AM, et al. The influence of tetracyclines on T cell activation[J]. Clin Exp Immunol, 1995, 102:635- 641.

[7]Kloppenburg M, Brinkman BM, de Rooij-Dijk HH, et al. The tetracycline derivative minocycline differentially affects cytokine production by monocytes and T lymphocytes[J]. Antimicrob Agents Chemother, 1996, 40:934- 940.

[8]Popovic N, Schubart A, Goetz BD, et al. Inhibition of autoimmune encephalomyelitis by a tetracycline[J]. Ann Neurol, 2002,51:215- 223.

[9]Szeto GL, Pomerantz JL, Graham DR, et al. Minocycline suppresses activation of nuclear factor of activated T cells 1 (NFAT1) in human CD4+T cells[J]. Biol Chem, 2011, 286:11275- 11282.

[10] Nagase H, Woessner Jr JF. Matrix metalloproteinases[J]. J Bio Chem, 1999, 274: 21491- 21494.

[11] Spinale FG. Matrix metalloproteinases: regulation and dysregulation in the failing heart[J]. Cir Res, 2002, 90: 520- 530.

[12] Rosenberg GA. Matrix metalloproteinases in neuroinflam-mation[J]. Glia, 2002, 39: 279- 291.

[13] Mun-Bryce S, Rosenberg GA. Gelatinase B modulates selective opening of the blood-brain barrier during inflam-mation[J]. Am J Physiol, 1998, 274: R1203- 1211.

[14] Rohde LE, Ducharme A, Arroyo LH, et al. Matrix metalloproteinase inhibition attenuates early left ventri-cular enlargement after experimental myocardial infarction in mice[J]. Circulation, 1999, 99: 3063- 3070.

[15] Greenwald RA. Treatment of destructive arthritic diso-rders with MMP inhibitors. Potential role of tetracyclines[J]. Ann N Y Acad Sci, 1994, 732:181- 198.

[16] Baugh MD, Perry MJ, Hollander AP, et al. Matrix metalloproteinase levels are elevated in inflammatory bowel disease[J]. Gastroenterology, 1999,117:814- 822.

[17] Gialeli C, Theocharis AD, Karamanos NK. Roles of matrix metalloproteinases in cancer progression and their pharmacological targeting[J]. FEBS Journal, 2011, 278:16- 27.

[18] Duivenvoorden WC, Hirte HW, Singh G. Use of tetracycline as an inhibitor of matrix metalloproteinase activity secreted by human bone-metastasizing cancer cells[J]. Invasion Metastasis, 1997,17: 312- 322.

[19] Attar SM. Tetracyclines: what a rheumatologist needs to know? [J]. Rheum Dis, 2009,12:84- 89.

[20] Ryan ME, Greenwald RA, Golub LM. Potential of tetracyclines to modify cartilage breakdown in osteoar-thritis[J]. Curr Opin Rheumatol, 1996, 8: 238- 247.

[21] Smith GN Jr, Mickler EA, Hasty KA, et al. Specificity of inhibition of matrix metalloproteinase activity by doxycycline: relationship to structure of the enzyme[J]. Arthritis Rheum, 1999,42:1140- 1146.

[22] Dalm D, Palm GJ, Aleksandrov A，et al. Nonantibiotic properties of tetracyclines: structural basis for inhibition of secretory phospholipase A2[J]. J Mol Bio, 2010, 398:83- 96.

[23] Amin AR, Attur MG, Thakker GD, et al. A novel mechanism of action of tetracyclines: effects on nitric oxide synthases[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 1996, 93:14014- 14019.

[24] Song X, Xu A, Pan W, et al. Minocycline protects melanocytes against H2O2-induced cell death via JNK and p38 MAPK pathways[J]. Mol Med, 2008, 22: 9- 16.

[25] Cuello AC, Ferretti MT, Leon WC, et al. Early-stage inflammation and experimental therapy in transgenic models of the Alzheimer-like amyloid pathology[J]. Neurodegener Dis, 2010, 7: 96- 98.

[26] Defaux A, Zurich MG, Honegger P, et al. Minocycline promotes remyelination in aggregating rat brain cell cultures after interferon-γ plus lipopolysaccharide-induced demyelination[J]. Neuroscience, 2011, 187:84- 92.

[27] Chen CC, Chiu KT, Sun YT, et al. Role of the cyclic AMP-protein kinase A pathway in lipopolysaccharide-induced nitric oxide synthase expression in RAW264.7 macrophages. Involvement of cyclooxygenase- 2[J]. Biol Chem, 1999, 274: 31559- 31564.

[28] Tilley BC, Alarcón GS, Heyse SP, et al. Minocycline in rheumatoid arthritis. A 48-week, double-blind, placebo-controlled trial. MIRA Trial Group[J]. Ann Intern Med, 1995,122:81- 89.

[29] Kloppenburg M, Terwiel JP, Mallée C, et al. Minocyc-line in active rheumatoid arthritis. A placebo-controlled trial[J]. Ann N Y Acad Sci, 1994,732:422- 423.

[30] Langevitz P, Livneh A, Bank I, et al. Benefits and risks of minocycline in rheumatoid arthritis[J]. Drug Saf, 2000, 22:405- 414.

[31] Stone M, Fortin PR, Pacheco-Tena C, et al. Should tetracycline treatment be used more extensively for rheumatoid arthritis? Metaanalysis demonstrates clinical benefit with reduction in disease activity[J]. Rheumatol, 2003, 30:2112- 2122.

[32] Garrido-Mesa N, Zarzuelo A, Gálvez J. Minocycline: far beyond an antibiotic[J]. Br J Pharmacol, 2013, 169:337- 352.

[33] Grimstein C, Choi YK, Satoh M, et al. Combination of alpha- 1 antitrypsin and doxycycline suppresses collagen-induced arthritis[J]. Gene Med, 2010, 12:35- 44.

[34] Eisen DP. Tetracycline//Grayson LM, Kucers A, et al. Kucers’ The Use of Antibiotics Sixth Edition: A clinical review of antibacterial, antifungal and antiviral drugs[M]. Boca Raton, FL: CRC Press, 2010:843- 850.

[35] Nisar MS, Iyer K, Brodell RT, et al. Minocycline-induced hyperpigmentation: comparison of 3 Q-switched lasers to reverse its effects[J]. Clin Cosmet Investig Dermatol, 2013, 6:159- 162.

[36] American College of Rheumatology Subcommittee on Rheumatoid Arthritis Guidelines. Guidelines for the management of rheumatoid arthritis: 2002 Update[J]. Arthritis Rheum, 2002, 46:328- 346.

[37] Saag KG, Teng GG, Patkar NM, et al. American College of Rheumatology. American College of Rheumatology 2008 recommendations for the use of nonbiologic and biologic disease-modifying antirheumatic drugs in rheumatoid arthritis[J]. Arthritis Rheum, 2008, 59:762- 784.

[38] Singh JA, Furst DE, Bharat A, et al. 2012 update of the 2008 American College of Rheumatology recommendations for the use of disease-modifying anti rheumatic drugs and biologic agents in the treatment of rheumatoid arthritis[J]. Arthritis Care Res(Hoboken), 2012, 64:625- 639.

[39] Singh JA, Saag KG, Bridges SL Jr, et al. 2015 American College of Rheumatology Guideline for the Treatment of Rheumatoid Arthritis[J]. Arthritis Rheumatol, 2016, 68:1- 26.