炎症已成为医学科学中最热门的流行语之一,被认为是导致或加剧从过敏到自闭症再到阿尔茨海默病等多种疾病的罪魁祸首。
但尚不清楚已经存在了几十年的标准抗炎药是否会对患有这些疾病的患者有所帮助,尤其因为它们常常伴有危险的副作用。因此,在全国各地的实验室中,科学家们正试图破解基本的生物学原理,了解炎症如何导致疾病,以及是否有可能开发出能够中断这一过程的药物。
本周,炎症在疾病中广泛作用的最新证据来自一项全球临床试验,该试验针对 10,000 名曾发生过心脏病发作的患者,结果显示诺华公司的一种抗炎药物降低了他们再次心脏病发作或中风的风险。一个意外的副作用:该药物还显著降低了肺癌的风险。
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这一发现仍需通过更多研究来证实。但首席研究员、布莱根妇女医院心脏病专家保罗·里德克博士表示,他认为这项试验清楚地表明了炎症在刺激癌症生长中的作用。他说,结果“颠覆了人们看待肿瘤学的方式”。
尽管炎症已被研究了几十年,但关于这种复杂的生理状况仍有很多东西需要学习。基本上,这是身体不必要的过度活跃状态,其中免疫系统的储备能力被推向超负荷运转。这种过度的免疫激活会向身体的各个部位发出错误的细胞信号,并可能最终使糖尿病、阿尔茨海默病,甚至可能是癌症等疾病恶化。
“炎症浪费了您的能量并浪费了您的[免疫系统]储备,这些储备通常是需要和必需的,并且仅限于受伤和感染等急性情况,”美国国家过敏和传染病研究所 HIV 发病机制部门负责人伊里尼·塞雷蒂博士说。
但是,预防疾病并不像平息炎症那么简单。
抗炎药具有可预测且危险的副作用,这在最近对诺华药物卡纳单抗在心血管疾病患者中的试验中有所体现。参与试验的一些患者最终更容易感染严重感染,例如细菌性皮肤感染蜂窝组织炎、致命的血液感染败血症,甚至肺结核。这是因为身体依靠炎症来触发免疫系统来对抗此类入侵者。过度抑制它,免疫系统可能不会挺身而出保护您。
“问题是,如果您阻止炎症,您就阻止了一种原始机制,通过这种机制,我们受到保护,免受与我们共享地球的生物体的侵害,”圣路易斯华盛顿大学内分泌学、代谢和脂质研究主任克莱·塞门科维奇博士说。
另一个障碍:每个人对抗炎药的反应都不同,部分原因在于他们的基因构成。而且每种药物都针对身体中许多炎症途径的不同方面。
约翰·霍普金斯大学感染和炎症成像研究中心主任桑杰·贾恩博士说,有些药物像“大锤”一样工作,全面降低炎症,从而使患者更容易受到感染。
其他药物,如卡纳单抗,则作用于炎症途径中更具针对性的部分——特别关注白介素 1-β,这是一种细胞信号蛋白,有助于启动免疫反应。这些蛋白质由巨噬细胞产生——白细胞被编程为攻击感染和其他异物。该药物可防止这些细胞进入过度活跃状态,但据推测,剩余的免疫系统仍然完好无损。
加州大学旧金山分校的免疫学研究员亚历克斯·马森博士说:“令人兴奋的是,我们开始看到针对这些炎症途径的治疗方法的多样化和特异性。”
以下是炎症起关键作用的一些疾病,以及研究人员希望如何应对它们。
HIV:病毒碎片刺激免疫系统
接受标准抗逆转录病毒药物治疗的 HIV 感染者通常非常成功地控制了他们的感染。尽管如此,残留的病毒碎片继续在他们的血液中漂浮——并不断“刺激免疫系统,增加慢性炎症”,塞雷蒂说。
随着时间的推移,这种炎症会导致过度的血液凝固——并最终使他们患心血管疾病的风险增加一倍。
NIAID 正在灵长类动物身上进行一项初步研究,使用一种从蜱虫唾液中提取的药物,旨在防止血液凝固。(蜱虫和其他此类昆虫的唾液中含有天然抗凝剂,使其更容易饮用和消化它们赖以生存的血液。)
这项刚刚发表在《科学转化医学》上的研究发现,该药物设法减轻了异常的血液凝固和免疫激活。研究人员现在希望进一步测试这种蜱虫唾液药物,以最终创造出一种药物,不仅可能对 HIV 中出现的凝血和炎症有用,而且对许多其他疾病(如埃博拉出血)也可能有用。
糖尿病:治疗是一种棘手的平衡行为
糖尿病被认为是慢性、低度炎症的后果,这种炎症似乎会改变细胞吸收葡萄糖的方式。
阿那白滞素,一种生物抗炎药,已被发现通过阻断细胞因子蛋白白介素-1(免疫和炎症反应的关键引发者)来改善一些糖尿病症状。
但这里存在一个棘手的平衡行为。常用的类固醇,如泼尼松,是市场上最有效的抗炎药之一——但它们已被发现会使血糖水平飙升,长期使用甚至会干扰身体长期使用胰岛素的能力。因此,它们不适合用作糖尿病的治疗方法。
因此,塞门科维奇一直在探索糖尿病患者如何分解脂肪和其他脂质。大多数糖尿病患者不能正确代谢脂质——导致脂质水平波动,从而引发炎症。
一个诱人的线索:巨噬细胞似乎会促进炎症。因此,当塞门科维奇的团队中断了小鼠巨噬细胞制造脂肪的能力时,“它实际上惊人地抑制了其进行炎症信号传导的能力,”他说。
这项工作有助于对糖尿病的基本科学理解,但基于这项工作的药物开发还很遥远。
阿尔茨海默病:诱人的线索,但仍然没有答案
全国各地的实验室一直在竞相解开炎症在帕金森病、阿尔茨海默病、多发性硬化症和肌萎缩侧索硬化症或 ALS 等神经退行性疾病中的作用。
一个可能的线索来自哥伦比亚大学神经心理学家严古(音译,Yian Gu)所做的工作。她去年发现,某些营养物质可以保护大脑,而一种营养物质——胆固醇——似乎会加速大脑衰老。严古的团队发现,饮食中脂肪含量较高的患者表现出更明显的炎症迹象。
她说:“我们发现,具有更多促炎营养模式的人,其大脑体积更小,认知能力更差。”(她的受试者是健康的,没有痴呆症迹象。)
其他研究表明,免疫细胞在大脑中积聚,并表示随后的炎症会导致神经功能障碍。英国研究人员去年发现,一种阻断小胶质细胞(免疫系统的一部分)产生的药物对大脑功能有积极影响,至少在小鼠身上是这样。圣地亚哥索尔克研究所的科学家今年也发现,与神经系统疾病相关的基因在小胶质细胞中以更高的水平开启。
但是,虽然这似乎是药物开发的一个有希望的途径,但靶向大脑中的免疫细胞存在内在风险。
例证 A:纳他珠单抗的案例——一种用于治疗克罗恩病和多发性硬化症的生物药物。它通过阻止某些免疫细胞(如 T 细胞和自然杀伤细胞)进入大脑,有效地阻止了中枢神经系统的炎症。
但它有一个意想不到的副作用:它使患者更容易感染一种潜伏在大脑中的致命病毒,这种病毒受到免疫系统的抑制。
梅奥诊所免疫学和免疫疗法研究中心主任拉里·皮斯说:“如果您阻止这些免疫细胞进入大脑的能力,您可能会缓解多发性硬化症的一些问题。”“但这些相同的细胞调节病毒感染——并造成了一些严重的意外后果。”
抑郁症:与炎症的惊人联系
抑郁症是脑部炎症研究的一个令人惊讶的焦点,但最近的一系列研究表明,这些患者的体内通常有高水平的炎症标志物。例如:曾经用于治疗丙型肝炎的一种促炎药物被发现在约 40% 的服用者中引起抑郁症。
强生公司最近赞助了一项大型临床试验,招募了患有重度抑郁症的患者,以测试一种名为 sirukumab 的实验性生物药物,该药物可阻断一种炎症蛋白。最初用于类风湿性关节炎测试的该药物在临床试验中显示出有趣的副作用:它似乎改善了患者的情绪。
但一个主要的警告是:sirukumab 被美国食品和药物管理局咨询小组今年夏天驳回;该小组的关节炎专家以 12 比 1 的投票结果反对批准该药物,因为它导致了多例心血管疾病和严重感染死亡。
这一发现再次强调了靶向炎症的风险:这些是复杂的途径,需要进行非常精细的调整,以确保医疗治疗既安全又有效。
心脏病:一种药物在全球试验中显示出希望
尽管如此,还有其他有希望的试验正在进行中,这些试验更密切地检查炎症——尤其是在心血管领域。
里德克进行了这项 10,000 名患者的试验,他还在进行第二次相关试验——在心脏病中测试长期使用的免疫抑制药物甲氨蝶呤,以抑制炎症。理由是什么?卡纳单抗已显示出令人印象深刻的疗效,但它是一种昂贵的药物,一个疗程大约需要 16,000 美元。相比之下,甲氨蝶呤用于治疗关节炎时,费用约为 120 美元。
在这第二次试验中,先前发生过心脏病发作的患者接受低剂量的甲氨蝶呤,并进行评估,以查看其抗炎作用是否会降低心血管疾病的复发率。还将跟踪这些患者,以查看降低炎症是否会降低他们患癌症的可能性。
里德克说:“我们无法知道甲氨蝶呤或卡纳单抗在试验中是否会表现更好。”“我只是想为我的炎症假说争取两次机会。”