医学教材 白三烯与呼吸系统疾病

与呼吸系统疾病1大家好目录contents01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05ICS不能降低白三烯水平2大家好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3大家好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”（Slowreactingsubstance，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)DiscoveryandDevelopmentofMontelukast(Singulair®),inCaseStudiesinModernDrugDiscoveryandDevelopment(edsX.HuangandR.G.Aslanian),JohnWiley&Sons,Inc.,Hoboken,NJ,USA.doi:10.1002/9781118219683.ch82.HendersonWRJr.AnnIntermMed.1994;121:684-69701“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SuneK.Bergström、BengtI.Samuelsson和JohnR.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1,2SuneK.BergströmBengtI.SamuelssonJohnR.Vane1.2.*白三烯属于前列腺素家族01“白三烯”的合成获得诺贝尔奖1990年，诺贝尔化学奖被授予EliasJamesCorey，以表彰他在生物合成理论和方法学中的贡献1Corey的研究涉及医学上最重要的合成是对花生四烯酸类如白三烯、前列腺素、前列环素和血栓素的合成21.2.EliasJamesCroey01白三烯的生物合成Peters-GoldenM,etal.NEnglJMed2007;357:1841-54半胱氨酰白三烯CysteinylleukotrienesCysLTs: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抗原免疫复合物交叉结合的IgE细菌补体细胞因子渗透性激发污染刺激01白三烯的种类Peters-GoldenM,etal.NEnglJMed2007;357:1841-54LTA4LTC4LTD4不稳定LTB4和CysLTs的前体其他CysLTs的前体最强的气道平滑肌收缩作用

LTE4终产物尿中测得CysLTs半胱氨酰白三烯

水解aaLTA4水解酶：使LTA4水解为LTB4；bLTC4合成酶：使谷胱甘肽结合物和LTA4结合形成LTC4LTB4粒细胞趋化因子化学动力物质LTC4合成酶b01白细胞中白三烯合成和受体的表达Peters-GoldenM,etal.NEnglJMed2007;357:1841-54notdetermined(ND)未定01CysLT1受体的分布PluripotentHemopoieticStemCell：多能造血干细胞WilliamBusse.Chest2005;127;1312-132601白三烯相关的疾病*FDA获批适应症Peters-GoldenM,etal.NEnglJMed2007;357:1841-5401

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、稳定性很差第二代LTRA第三代LTRA1980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13大家好02感冒病毒运动变应原触发触发触发常见哮喘症状:呼吸困难喘息咳嗽胸闷症状气道炎症GINA2016PapadopoulosNG,etal.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Th0CD4+TCellTh1CD4+TCellTh2CD4+TCellIL-4,IL-6IL-13B细胞IgE速发相反应：支气管痉挛IL-3GM-CSFIL-502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骨髓祖细胞生长和分化白介素-5嗜酸性粒细胞血液滚动选择素粘附移行整合素内皮细胞组织肥大细胞组织细胞白三烯趋化因子化学趋化作用白介素-3白介素-5存活和活化细胞外基质T细胞GM-CSFGM-CSF白介素-3白介素-5GM-CSF嗜酸性粒细胞Rothenberg.NEnlJMed.1998May28;338(22):1592-600.02GM-CSF：granulocyte-macrophagecolony-stimulatingfactor，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Eo/BCFU：Eosinophil-basophilcolony-formingunit，嗜酸粒细胞-嗜碱粒细胞集落生成单位NAMC：Nonadherentmononuclearcell，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/BCFU生成（每106NAMC，n=10）：0.01µmol/LLTD4组vs稀释剂组（p=0.045）0.1µmol/LLTD4组vs稀释剂组（p=0.04）加用孟鲁司特可以显著抑制（vs0.01µmol/LLTD4组）：1µmol/L(P=0.01)10µmol/L(P=0.028)50µmol/L(P=0.03）*P<0.05vs0µmol/LLTD4△P<0.05vs0µmol/L孟鲁司特BraccioniF,etal.JAllergyClinImmunol.2002Jul;110(1):96-101LTD4协同GM-CSF刺激外周血嗜酸性造血祖细胞分化，孟鲁司特可以抑制这种作用02LTRA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：BraccioniF,etal.JAllergyClinImmunol.2002Jul;110(1):96-101Eo/BCFU：Eosinophil-basophilcolony-formingunit，嗜酸粒细胞-嗜碱粒细胞集落生成单位NAMC：Nonadherentmononuclearcell，非粘附单核细胞*P<0.05vs0µmol/LLTD4△P<0.05vs0µmol/L孟鲁司特骨髓IL-5刺激的Eo/BCFU生成（每0.25×106NAMC，n=9）：0.1µmol/LLTD4组vs稀释剂组（p=0.01）

加用孟鲁司特可以显著抑制：1µmol/L(P=0.001)10µmol/L(P=0.002)

50µmol/L(P=0.004）LTD4协同IL-5刺激骨髓嗜酸性造血祖细胞分化，孟鲁司特可以抑制这种作用02白三烯和细胞因子相互作用Peters-GoldenM,etal.NEnglJMed2007;357:1841-5402半胱氨酰白三烯在呼吸道组织中的作用HayDWPetal.TrendsPharmacolSci16:304-309,1995.02CysLT是哮喘的关键介质之一GINA2016Appendix(Chapter3P19)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BusseW,etal.Chest.2005Apr;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02LTRA降低哮喘患者EOS水平AdultPersistentAsthmaPersistentAsthmainPediatricPatients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BusseW,etal.Chest.2005Apr;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02LTRA降低血中EOS水平ReissTF,etal.ArchInternMed.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**p<0.001孟鲁司特钠10mg组安慰剂组2周单盲安慰剂导入期12周双盲治疗期3周双盲安慰剂洗脱期12周孟鲁司特治疗组较安慰剂组显著降低血中嗜酸性粒细胞水平在≥15岁的哮喘患者中，探讨白三烯受体拮抗剂孟鲁司特的临床疗效。在美国50个医疗中心开展的随机、双盲、3阶段、安慰剂对照的平行分组研究。681例≥15岁不吸烟的健康患者，这些患者有至少1年的间歇性或持续性哮喘症状史。FEV1/预期值：50-85%研究设计：02LTRA降低痰和血中EOS水平n=16n=204周治疗后，痰嗜酸性粒细胞较基线值改变百分比：孟鲁司特组（下降3.6%）vs.安慰剂组（升高3.4%），p=0.026●孟鲁司特组

○安慰剂组p=0.009一项纳入40例成人慢性哮喘患者的随机、双盲、安慰剂对照的平行研究PizzichiniE,etal.EurRespirJ.1999Jul;14(1):12-8.4周治疗后，血嗜酸性粒细胞水平：孟鲁司特组vs.安慰剂组，p=0.009有症状的可行诱导痰检查的成人哮喘患者，痰中嗜酸性粒细胞>5%。支气管扩张剂沙丁胺醇（200mg）可以改善FEV1≥15%。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。02LTRA降低哮喘儿童血中EOS水平KnorrB,etal.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p=0.02外周血EOS336例6-14岁哮喘患儿。FEV1/预计值为50-85%，吸入β激动剂后FEV1改善≥15%，最低程度的日间症状和每日β激动剂使用。使用ICS每日治疗：孟鲁司特组39%，安慰剂组33%。02LTRA降低哮喘患儿FENOBrattonDL,etal.1999Dec;28(6):402-7基线值孟鲁司特4周洗脱期4周30%p<0.01一项纳入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β激动剂治疗，气道可逆（FEV1改善≥12%），FEV1/预计值60-85%。02LTRA+ICS可降低FeNOGroupA：1st

布地奈德（BD）200μgbid，2ndBD400μgbidGroupB：1stBD200μgbid+福莫特罗（FM）9μg/d，2ndBUD200μgbid+孟鲁斯特5mg/dGroupC：1stBUD200μgbid+孟鲁斯特5mg/d，2ndBUD200μgbid+福莫特罗9μg/dGroupD：BUD400μgbid用药2个月MiragliadelGiudiceM,etal.RespirMed.2007Aug;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*P<0.01vsGroupBT1,#P<0.05vsGroupCT2T1：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29大家好03白三烯参与AR的速发相和迟发相1.KayAB.NEnglJMed.2001Jan4;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.组胺、白三烯、血小板活化因子膜结合IgEIL-5IL-4过敏原MHCⅡ型分子T细胞受体IgE生成IL-4IL-5组胺释放因子神经肽神经营养因子神经肽组胺脂质细胞因子基本蛋白白三烯血小板活化因子急性过敏反应喘息荨麻疹喷嚏、鼻涕、结膜炎慢性过敏反应喘息加重持续的鼻塞湿疹肥大细胞肥大细胞B细胞嗜酸性粒细胞树突细胞Th2AR的发病机制203Peters-GoldenM,etal.ClinExpAllergy.2006;36(6):689-703.HolgateST,etal.NatRevDrugDiscov.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032015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BousquetJetal.JAllergyClinImmunol2001;108(Suppl5):S147-S334.03重度哮喘控制不佳与同时存在中重度鼻炎相关PonteEV,etal.Allergy.2008;63(5):564-9R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1.93.831.2312.6803MONICA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.RespirMed.2010;104:644–6512.JAsthma.2010;47（9）:986–99303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4.71001.50.8ACT评分25

(完全控制) 16–19

(控制不佳)

20–24

(控制良好) <16

(未控制)各ACT分类的患者数，%基线期

（n=968）第3个月

（n=863）第6个月

（n=755）第12个月

（n=517）第3个月

（n=589）第6个月

（n=530）第12个月

（n=377）基线期

（n=654）075502514.157.425.247.117.18.324.551.013.215.218.554.410.219.514.934.326.25.531.642.124.46.126.139.418.915.525.213.558.625.4JAsthma.2010;47（9）:986–993.04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37大家好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.McAnultyRJ.PulmPharmacolTher.2011Oct;24(5):478-86.2.LazaarAL,etal.AmJMed2003;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HuberHL,etal.ArchInternMedExp1922;30:689-760KariyawasamHH,etal.AmJRespirCritCareMed2007;175:896-90404MontuschiP,etal.DrugDiscovToday.2007May;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

haveapathophysiologicalroleinasthmabecausetheyarepotentbronchoconstrictors,increaseAHR,mucussecretionandcapillarypermeability,causeeosinophilrecruitmentandactivation,anddecreaseeosinophilapoptosis.CysLTs

arealsoinvolvedinairwayremodeling,inthattheypromotemyofibroblastaccumulationandairwaysmoothmusclehyperplasia.04BusseW,etal.Chest.2005Apr;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（p<0.001）；孟鲁斯特可以减少80.1%的增殖反应（p<0.001）。04LTRA抑制变应原诱导的小鼠气道平滑肌细胞增生HendersonWRJr,etal.AmJRespirCritCareMed.2002Jan1;165(1):108-16.小鼠模型试验p<0.001p<0.001气道平滑肌厚度

(µm)05101520253035生理盐水n=5卵清蛋白n=7孟鲁司特/卵清蛋白n=7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(p<0.001)，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%(p<0.001)04LTRA抑制变应原诱导的小鼠气道平滑肌细胞增生AW=airway;EP=epithelialcell;arrowheadsindicatecollagendeposition;arrowsindicateairwaymucus小鼠模型试验HendersonWRJr,etal.AmJRespirCritCareMed.2006Apr1;173(7):718-28.04LTRA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HendersonWRJr,etal.AmJRespirCritCareMed.2006Apr1;173(7):718-28.04LTRAVSHendersonWRJr,etal.AmJRespirCritCareMed.2006Apr1;173(7):718-28.LTRA抑制对激素抵抗的小鼠气道结构改变04LTRA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LexC,etal.RespirRes.2006Apr7;7:63.04LTRA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）LexC,etal.RespirRes.2006Apr7;7:63.RBM厚度（μm）使用LTRA患者(n=14)未使用LTRA患者(n=15)p<0.01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KellyMM,etal.Chest.2006Sep;130(3):741-53.LTRA对气道重塑的影响——临床研究0448大家好LTRA抑制气道肌成纤维细胞增殖安慰剂n=10孟鲁司特n=10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KellyMM,etal.Chest.2006Sep;130(3):741-53.0449大家好05ICS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50大家好05糖皮质激素对白三烯水平的影响Peters-goldenM,etal.JAllergyClinImmunol2003;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。51大家好05糖皮质激素无法抑制白三烯的合成减少无效增加Peters-godenM,etJAllergyClinImmunol2003;111:S37-4852大家好05ICS不能降低尿液白三烯水平支气管激发过敏原刺激收集尿液FP1000μg安慰剂14天21天14天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显著抑制过敏原引起的支气管收缩FP对过敏原刺激后尿液LTE4分泌没有显著影响O’ShaughnessyKMetal.AmRevRespirDis1993;147:1472-1476.支气管激发过敏原刺激收集尿液53大家好05ICS不能降低尿液白三烯水平O’ShaughnessyKM