慢性鼻窦炎的内表型研究进展及精准治疗
李华斌，赖玉婷，姜文秀
（复旦大学附属眼耳鼻喉科医院，上海200031）
【引用本文】李华斌，赖玉婷，姜文秀. 慢性鼻窦炎的内表型研究进展及精准治疗. 山东大学耳鼻喉眼学报，2019，33（3）：预出版.
李华斌教授
●主任医师，教授，博士研究生导师。复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科副主任、耳鼻喉科研究院副院长。国家杰出青年基金获得者。
●主要学术任职：中华医学会耳鼻咽喉头颈外科学分会青年委员会副主任委员，中国医疗保健国际交流促进会过敏科学分会和中华预防医学会过敏病预防与控制专业委员会常务委员，上海市医学会变态反应专科分会副主任委员。《Clinical Otolaryngology》《World Journal of Otolaryngology-Head and Neck Surgery》《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》《临床耳鼻咽喉头颈外科杂志》等期刊编委。
●研究方向：长期从事鼻科和过敏性疾病的基础和临床研究，擅长鼻内镜微创手术。
摘要
慢性鼻窦炎（CRS）是耳鼻咽喉头颈外科的常见疾病，其内在的病理机制复杂，目前治疗的主要方式有药物治疗和手术治疗，但对于某些特殊内表型的CRS，手术往往无效。近年在精准医学的倡导下，趋向于根据CRS的内表型，研制新的生物制剂，施予精准治疗方案，包括针对Ⅱ型炎症内表型、嗜酸粒细胞型内表型、上皮屏障功能和上皮来源细胞因子内表型等。
根据EPOS2012，慢性鼻窦炎（chronic rhinosinusitis, CRS）指鼻腔和鼻窦持续超过12周的慢性炎症，以鼻塞或流涕为特征，伴发面部疼痛/肿胀，嗅觉的下降或丧失。其他临床表现包括鼻内镜检查发现鼻息肉(nasal polyps, NP)，和/或中鼻道脓涕，和/或中鼻道水肿堵塞；CT发现窦口鼻道复合体或鼻窦黏膜改变。根据息肉是否存在，可分为慢性鼻窦炎不伴息肉（chronic rhinosinusitis without nasal polyps, CRSsNP）和慢性鼻窦炎伴有息肉（chronic rhinosinusitis with nasal polyps, CRSwNP）两种类型。目前治疗慢性鼻窦炎伴或不伴鼻息肉的主要方式有药物治疗和手术治疗；其中药物治疗包括局部或全身使用激素治疗、抗生素治疗、鼻腔生理盐水盥洗治疗。慢性鼻窦炎有极大的异质性，包括临床表现（外表型，phenotype），潜在的细胞和分子病理机制（内表型，endotype）以及治疗反应，均存在明显个体差异。慢性鼻窦炎的内表型是基于分子和细胞水平的病理机制，是功能和病理的内在区别，决定了慢性鼻窦炎的进展、用药方案及效果、手术的选择及预后；同时亦为研发生物制剂、寻求靶点治疗提供重要的信息。在慢性鼻窦炎中，一种内表型可对应一种表型，亦可存在于多种表型中，因而要识别慢性鼻窦炎的内表型较困难。精准治疗是根据患者独特的免疫、基因和心理特征，提供个体特异性的治疗。包括疾病的预防、个体化治疗、预测疾病转归和治疗的成功率，患者参与保证良好的依从性，保证治疗方案的最佳效果。鼻内镜手术之前被公认为标准的慢性鼻窦炎治疗方式，但对于某些特殊内表型的慢性鼻窦炎，手术往往无效，手术切除息肉病变并未考虑疾病的本质炎症类型，影响术后黏膜重塑过程。如慢性鼻窦炎伴支气管哮喘、嗜酸粒细胞浸润、阿司匹林恶化型呼吸道疾病，而所有这些因素均指向于一种内表型—Ⅱ型炎症，仅手术治疗，术后易复发。因而在慢性鼻窦炎的治疗过程中，除了传统的药物及手术治疗，还应充分考虑疾病的内在细胞和分子病理机制，即慢性鼻窦炎的内在表型，施予精准有效的生物制剂辅助或为主的治疗，从而取得长期有效的治疗效果。
1 Ⅱ型炎症型内表型的精准治疗 上皮细胞活化后产生的细胞因子诱导ILC2s及Th2型细胞活化，并分泌Ⅱ型炎性因子，这些因子促发鼻腔鼻窦一系列的病理改变。Ⅱ型炎症包括Th2细胞和2型固有淋巴细胞及其分泌的炎性因子。目前有报道，基于CRS患者鼻腔组织或息肉匀浆后的炎性因子水平的聚类分析可将CRS内表型分为10个群集，进一步根据IL-5的水平将10个群集分为IL-5阴性群、IL-5重度升高群及IL-5重度升高集群，而在IL-5重度升高的集群，几乎所有病例伴发息肉，且有极高的哮喘伴发率。基于CRS患者手术前黏膜分泌的炎性因子水平的聚类分析，可将CRS内表型为5个集群，集群1和2各类细胞因子和健康对照者并无差别，集群3和集群4均主要以Th2细胞因子上调为主，集群3表现为高水平的IL-5、IL-6、IL-9、IL-10、IL-13、IL-17A、IFN-γ和嗜酸粒细胞趋化因子。集群4表现为IL-4、IL-3、IL-4、IL-5、IL-9、IL-13、IL-17A水平升高。集群5的特征通过高水平的IL-1β，而集群6具有升高的IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-12、IL-13、IL-17A、IL-21和TNF-α。数据显示集群3和4由CRSwNP患者组成，相对其他组，这两组伴发哮喘的比率最高，分别为83％和86％。这些簇的特征还在于组织嗜酸粒细胞增多，更高的SNOT-22生活质量评分、鼻窦CT评分和内镜息肉评分，以及更高的复发率。
Ⅱ型炎症因子及其下游因子的差异对制定生物制剂尤其重要。目前经过概念验证针对鼻息肉的炎性因子研发的生物制剂包括抗IL-4、抗IL-5、抗IL-13。这些生物制剂均是针对与特异病理机制相关的特异分子：IL-5调节嗜酸粒细胞的存活、成熟及活化，IL-4和IL-13对IgE的形成起重要作用。临床试验中，抗IL-5和抗IL-4 a受体的生物制剂可降低鼻内镜下息肉评分并减轻鼻窦炎的症状。口服表达于Th2细胞表面的D2型前列腺素同源趋化因子受体激动剂可靶向治疗Ⅱ型CRS。
嗜酸粒细胞、肥大细胞和ILC2s主要产生IL-5，这是Th2炎症的强烈驱动因素，且具有更高的哮喘合并症风险。超过80％的欧洲NP病例和20％~60％的亚洲NP病例在NP组织匀浆中表达IL-5。根据以前的机制研究，拮抗IL-5被认为是很好的治疗靶点。在小型临床试验中，用抗IL-5mAb（reslizumab）治疗的受试者显示鼻息肉中息肉大小减少，血液嗜酸粒细胞计数和ECP浓度降低。与非应答者相比，应答者的鼻腔分泌物中IL-5水平更高。然而，治疗组无症状改善。另一种抗IL-5单克隆抗体mepolizumab的临床试验显示，与先前研究结果相似，抗IL-5抗体治疗可改善息肉评分、血嗜酸性细胞计数、血清ECP和血清IL-5Rα，但症状评分无明显改善。目前的研究尚不清楚哪种生物标志物可用于选择抗IL-5治疗的良好反应者。
靶向IL-4Rα的Dupilumab对IL-4和IL-13的信号传导具有抑制作用，因两种细胞因子均通过IL-4Rα作为共同亚基发出信号。IL-4和IL-13通过两种不同的受体起作用。一种是1型，仅由IL-4激活并表达在淋巴细胞上。另一种是由IL-4和IL-13激活并被各种细胞表达的2型受体。因2型受体可能在多发性过程中发挥关键作用，阻断2型受体预期可控制顽固性过敏性疾病。Dupulimab可能在治疗顽固性NP中发挥作用。最近一项多中心临床试验证明了dupilumab治疗NP后可显著降低鼻息肉评分、嗅觉和CT评分及改善其他临床结果（如鼻部症状和生活质量）。
表达于Th2细胞表面的趋化因子受体CRTH2和D型前列腺素受体（the D type of prostanoid receptor, DPR）是G蛋白偶联前列腺素（prostaglandin D 2, PGD2）受体。当肥大细胞分泌的PGD2与CRTH2或DPR结合时可延长嗜碱性粒细胞、嗜酸粒细胞及Th2细胞的受体，促进趋化因子和细胞因子的分泌。目前针对CRTH2 / DRP受体的拮抗剂处在临床试验阶段。
2 嗜酸粒细胞型内表型的精准治疗 在西方国家，嗜酸型慢性鼻窦炎约占慢性鼻窦炎病例的70％~80％，而在亚洲包括中国韩国等国家却仅占30％~40％。而组织内嗜酸粒细胞增多是慢性鼻窦炎预后的最重要因素。有研究表明，嗜酸型慢性鼻窦炎对类固醇治疗的反应优于非嗜酸型慢性鼻窦炎。而后者手术治疗效果更好，尤其是老年病例。对于高嗜酸性慢性鼻窦炎患者，手术应彻底切除所有鼻腔鼻窦的炎症黏膜，甚至可扩大到draf Ⅲ型的额窦开放手术，以保证去除黏膜的免疫记忆及缩短复发时间。当手术范围足够大，彻底清除病变开放窦口后，术后很少复发；临床上患者血嗜酸粒细胞增多，CT提示双侧病变且筛窦病变为主，伴有哮喘或阿司匹林过敏，这些均是嗜酸粒细胞型慢性鼻窦炎预后不良的预测因子。
由于IgE的浓度在嗜酸型NP中局部组织中上调，因此拮抗IgE可能用于治疗嗜酸型慢性鼻窦炎。奥马珠单抗（Omalizumab）是重组人源化抗IgE单克隆抗体，可与游离IgE高亲和力结合，降低肥大细胞，嗜碱性粒细胞和树突细胞上IgE受体的表达，从而干扰这些效应细胞的活化。Omalizumab已被欧洲和美国监管机构批准用于治疗中到重度过敏性哮喘，而治疗过敏性鼻炎和CRS尚处于研究阶段。有研究报道，在合并哮喘的慢性鼻窦炎患者中，奥马珠单抗治疗可减轻鼻症状，改善生活质量，降低鼻内镜下息肉评分和Lund-Mackay CT评分，并减少进一步医疗或手术治疗的需要。在嗜酸型慢性鼻窦炎的息肉组织中中IgE介导的信号传导可使肥大细胞分泌骨膜蛋白，由此推断骨膜蛋白可能是嗜酸型慢性鼻窦炎对奥马珠单抗产生治疗反应的生物标志物。此外新的抗IgE生物制剂仍在不断研究。Ligelizumab亦是一种单克隆抗体，与奥马珠单抗相比，具有更高的IgE亲和力和更强的抑制游离IgE效果。Quilizumab是另一种人源化单克隆抗体，靶向特别是膜IgE的M1表位，可以阻断人IgE的产生。
在运用抗生素治疗慢性鼻窦炎时，需根据内表型进行针对性选择。长期口服克拉霉素并不适用于IgE升高型的炎症，而对中性粒细胞升高的炎症则有较好效果。而靶向基质金属蛋白酶和IgE的四环霉素特别适应于Ⅱ型嗜酸性炎症。
3 上皮屏障功能和上皮来源细胞因子内表型的精准治疗 呼吸道慢性疾病，如变应性鼻炎（allergic rhinitis, AR）、CRS和哮喘上皮屏障功能有一定程度的受损，且与炎症的严重性相关，因此修复上皮的屏障功能可能成为一种有效的治疗手段。上皮屏障功能的修复可减少过敏原和/或有害颗粒过度渗透到黏膜下层，阻断免疫系统的持续激活和相应的症状。已在体内和体外研究证明干扰Toll样受体或表皮生长因子受体信号传导可调节呼吸道的屏障功能。皮质类固醇由于具有抗炎作用，已作为呼吸道炎性疾病的常规治疗方法。而除了抗炎效果，最近一项研究表明，皮质类固醇可上调紧密连接表达，从而恢复原代上皮细胞培养物和屋尘螨（house dust mite, HDM）诱导的过敏性气道炎症模型中的屏障功能，从而增强屏障的完整性。而与未使用类固醇的患者相比，服用吸入类固醇的HDM AR患者的上皮通透性降低。
呼吸道黏膜上皮不仅具有天然抵御的屏障功能，还可被诱发产生一系列的细胞因子，在免疫调节中发挥重要作用。呼吸道上皮被微生物或外界毒素激活后释放的IL-25、IL-33和胸腺基质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin, TSLP），成为Ⅱ型炎症反应的主要起点。在双盲安慰剂对照研究中用人类抗TSLP单克隆抗体AMG 157治疗轻度特应性哮喘患者，可减少过敏原诱导的支气管收缩。在小鼠中，抗IL-33减轻气道炎症及气道重塑。IL-25及其受体在过敏性哮喘患者的嗜酸粒细胞上表达。单克隆抗IL-25抗体在小鼠中的应用预防了AHR，IL-25可能代表另一种有希望的药物靶标。慢性鼻窦炎伴发哮喘的内表型与过敏性气道炎症的内表型极为相似，在哮喘中取得的免疫治疗突破有望应用与该类型的慢性鼻窦炎的治疗中。
4 非Ⅱ型炎症内表型的精准治疗 慢性鼻窦炎非Ⅱ型炎症主要由鼻黏膜中的中性粒细胞起作用，可由感染或慢性刺激引起，如空气污染。此导致先天免疫系统失调和IL-17通路激活及IL-8介导中性粒细胞向鼻黏膜的募集。对非2型炎性疾病的内表型研究远落后于2型炎性疾病，非2型感染性炎症与中性粒细胞炎症相关，组织中性粒细胞增多与皮质类固醇的临床反应降低有关。Tomassen等研究在慢性鼻窦炎患者中鉴定出三种非Ⅱ型亚基因型：①以促炎细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8和MPO为特征的中性粒细胞炎症；②以IL-17、IL-22和TNF-α为特征的Th17-或Th22-驱动的炎症；③以IFN-γ为特征Th1驱动的炎症。这些亚基因型的组合在CRSsNP和CRSwNP中常见，因此产生混合的内表型。与复发性CRSwNP相比，非复发性CRSwNP患者具有更高水平的IFN-γ。迄今为止，尚无相关生物制剂被证明对非Ⅱ型炎症的治疗是有特异性疗效的。
5 组织重塑内表型的精准治疗 CRS的特征是组织水肿，基底膜增厚和杯状细胞增生。凝血和纤维蛋白溶解的级联反应是纤维蛋白沉积和溶解的生物学过程，凝血系统的紊乱参与CRSwNP局部组织的重塑。研究发现凝血系统在鼻窦组织中活化，凝血酶和凝血酶-抗凝血酶复合物在CRSwNP中增加，通过血管内皮细胞生长因子途径进行组织重塑。另有研究发现组织纤溶酶原激活物（t-PA）和活化凝血因子ⅫⅠa的下调促进纤维蛋白的沉积，纤维蛋白交联最终导致CRSwNP组织重塑。研究发现, CRS组织中t-PA主要表达于上皮细胞表达，其浓度与嗜酸粒细胞的标志物ECP浓度呈负相关，IL-4和IL-13下调上皮细胞表达t-PA。此外，M2巨噬细胞可被Th2细胞因子激活，产生凝血因子ⅩⅢa，促进四聚体复合物（FⅩⅢA2B2）的形成和纤维蛋白的交联过程。凝血系统的紊乱导致过量的纤维蛋白沉积，从而诱导NP的水肿重塑模式。目前尚缺乏有明确有效的精准治疗手段。
综上所述，根据慢性鼻窦炎患者的内表型差异，给予个体化治疗，相对于传统的药物和手术治疗，目标更明确，同时可减少复发和手术带来的创伤。目前针对慢性鼻窦炎内表型的理论研究已取得较大进步，但成熟可用于临床治疗的生物制剂有限。距离完善的生物治疗阶段，还需大量的理论与实践研究。精准的生物治疗在掌握慢性鼻窦炎的内表型基础上，应严格选择适应证。如嗜酸型CRSwNP、阿司匹林引起的呼吸系统疾病(aspirin-induced respiratory disease , AERD)及过敏性真菌性鼻窦炎(allergic fungal sinusitis, AFRS)，临床表现上具有共同特征：息肉形成，伴发哮喘，术后易复发；而内表型均具有Ⅱ型炎症反应特征，表现为组织和外周血中嗜酸粒细胞数量和IgE水平升高，在临床这些疾病可认为具有“亲属”关系；可考虑Ⅱ型炎症的靶向治疗。而免疫缺陷、纤毛移动缺陷症、囊性纤维化及感染性鼻窦炎均表现为黏膜中性的免疫反应，可被感染性因素诱发，且表现为Th1/Th17的炎性特征，靶向生物治疗是否有效尚且不明确。另外，根据临床表型及内表型可以战略性选择治疗方法，但在同一个体疾病中必定存在病理混合，同一种疾病综合数种内表型，治疗时需进行综合考虑，制定最有效的治疗策略。
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