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1 四环素类抗生素和强力霉素的结构
四环素类药物是一大类抗生素，其名字来源于四环素的结构，它们都具有相似的四环母核结构—氢化骈四苯（图1），差别仅仅是取代基团不同。四环素可分为天然品和半合成品两类，天然品是由链霉菌（Streptomyces）产生的，主要有金霉素、土霉素和去甲金霉素等。半合成的四环素有多西环素即强力霉素和米诺环素即二甲胺四环素。
图1 四环素类药物四环母核结构—氢化骈四苯及强力霉素结构（略）
2 四环素类药物治疗自身免疫性疾病的作用机制
自身免疫性疾病主要是由自身抗原激发的免疫性疾病，其中发病过程和自身免疫性T细胞、自身抗体和炎症因子密切相关。而四环素类药物可以抑制这些细胞活性，以及其分泌的炎症介质。其作用主要通过以下几个方面的机制发挥作用。
2.1 抑制基质金属蛋白酶（matrix metallproteinases，MMPs） 在某些自身免疫性疾病中，如风湿性和类风湿性关节炎的发展后期容易导致关节畸形，在关节畸形的发生过程中MMPs可能参与了关节软骨和骨质的重塑过程。MMPs的蛋白酶活性可以水解关节中的细胞外基质，当细胞外基质再次合成时，胶原蛋白发生大量的交联，造成胶原蛋白的排列混乱。Shlopov B.V.在研究中发现从关节炎中分离的软骨组织其MMP-1、MMP-8和MMP-13mRNA平均比正常关节软骨组织高1.8～3.9倍，将关节炎分离的软骨组织与强力霉素（1～10mg/ml）共育，三种MMP的mRNA都出现下调，而且能够抑制TNF-α刺激的正常软骨组织三种MMP基因的转录 ［1，2］ 。Sorsa T.的结果表明除了CMT-5外，其它的CMT都能抑制氨基-醋酸苯汞（amino phenylmercuric acetate，APMA）或NaOCl活化pro-MMP8、9的作用。但与其他有关文献报道不同的是，Sorsa T.认为CMT的Ca 2+ /Zn 2+ 结合部位对于其生物学活性来说可能并不是至关重要的 ［3］ 。
2.2 抑制前炎症因子或炎症因子 Kloppenburg M等在研究四环素类药物治疗风湿性关节炎时发现米诺霉素具有明显的抗炎症作用。他们从关节炎病人的滑膜中分离T细胞，并通过TCR/CD3途径活化T细胞。在活化的T细胞与米诺霉素共育时发现米诺霉素不仅能抑制T细胞的增殖，而且抑制其分泌的IL-2、IFN-γ和TNF-α。其作用机制可能和米诺霉素的螯合作用有关，因为在细胞培养体系中加入了外源性Ca 2+ 其抑制作用就减弱了。米诺霉素对内源性的Ca 2+ 没有明显的影响 ［4］ 。Roche Y等在体外研究中发现强力霉素在10mg/L时对人粘附的单个核细胞胞外的IL-1活性有轻微的上调作用，但对胞内的IL-1活性有相应的下调作用。在高浓度时强力霉素明显上调细胞外的IL-1活性，同时单核细胞表面的MHC-II抗原表达下调 ［5］ 。Shlopov B.V.采用Northern blot and Western blot分析了从关节炎病人分离的软骨组织经过强力霉素处理后表达的胶原酶、细胞因子及其受体的情况，结果发现强力霉素明显抑制MMP-1和MMP-13mRNA及蛋白产物。酶蛋白的下调水平与mRNA的改变相平行，提示强力霉素在转录和转录后水平对酶均有调控作用。此外用10mg/ml强力霉素处理软骨后TGF-β3上调2.2倍，同时上调TGF-βRI和TGF-βRII，但下调IL-1α、IL-1β和IL-6mRNA。IL-1α、IL-1β和IL-6的下调可以进一步下调对MMPs产生的刺激，而TGF-β3的上调可以导致局部的前炎症性细胞因子和MMPs的产生 ［2］ 。Solomon A等在人角膜上皮细胞的研究中发现LPS能刺激角膜上皮细胞产生的IL-1α、成熟的IL-1β和IL-1受体拮抗剂（IL-1receptor antagonist，IL-1RA），而强力霉素抑制LPS刺激的角膜上皮细胞产生的IL-1β，但是上调其产生的抗炎症的IL-1RA，此外强力霉素抑制IL-1转换酶β（IL-1beta-converting enzyme，ICE即caspase1）的蛋白表达但不影响其mRNA的转录。强力霉素抑制分泌在上清中的IL-1β的生物学活性，从而抑制IL-1β诱导的MMP-1和MMP-3，其抑制作用与强的松相近 ［6］ 。D'Agostino P也报道CMT-1和CMT-8能上调LPS诱导的巨噬细胞系J774的IL-12基因转录，但是对其蛋白表达具有抑制作用;而对其分泌的TNF-α和IL-10没有影响 ［7，8］ 。强力霉素的这种抑制多种炎症因子的作用可能在治疗某些自身免疫性疾病中具有重要的作用。Milano S发现四环素类药物就有保护小鼠在LPS诱导下不发生休克和细胞因子介导的炎症反应。注射四环素（1.5、10和20mg/kg）或强力霉素（1.5mg/kg）能保护腹腔注射致死剂量的LPS（500mg/鼠）小鼠免于死亡。四环素的保护作用主要在早期，如果在注射LPS1h后再注射四环素就没有保护作用了。LPS处理而被四环素类药物保护免于死亡的小鼠，其TNF-α，IL-1α，血中硝酸盐和脾脏和腹膜细胞产生iN-OS活性的明显被抑制，这些因素与小鼠的生存密切相关。此外体外试验发现四环素类药物抑制LPS处理的小鼠腹腔巨噬细胞的NO合成，但是它们不能下调巨噬细胞合成IL-1α和TNF-α。因此四环素类药物不是直接抑制IL-1α和TNF-α的合成，而是可能通过对其它途径的修饰，从而下调IL-1α和TNF-α的合成。这个结果同时也提示四环素类药物可以预防和治疗败血症引起的休克 ［9］ 。
2.3 抑制B细胞分泌免疫球蛋白和免疫球蛋白的类型转换 Kuzin II等报道强力霉素在治疗剂量（1～5mg/ml）时能够有效地抑制体外活化的B细胞分泌的免疫球蛋白（im-munoglobulin，Ig）以及Ig类型转换。这种对Ig抑制作用与强力霉素抑制终末B细胞分化相关抗原Blimp-1和mad-4mRNA以及浆细胞标志Syndecan-1and J chain表达水平相一致。这种作用也可被其它MMPs抑制剂所诱导，如CMT和化学机构与强力霉素无关的hydroxamate KB8301。强力霉素的这些作用可以解释四环素类药物所观察到的四环素类药物的免疫调节作用，同时意味着强力霉素等可以应用于由B细胞分泌的Ig所介导的自身免疫性疾病的治疗 ［10］ 。Smith-Norowitz TA报道米诺霉素和强力霉素可以抑制B细胞分泌IgE ［11］ 。此外也提出了新的问题:强力霉素诱导的转基因体系（Tet-on和Tet-off系统）可能并不适合应用于B细胞的发育和功能研究 ［12］ 。
2.4 抑制T细胞的增殖和诱导T细胞凋亡 Liu J报道强力霉素抑制Jurkat T淋巴细胞的增殖，并诱导其凋亡，经PHA刺激活化的JurkatT细胞比没有活化的JurkatT细胞更容易被诱导凋亡。强力霉素主要上调Jurkat T细胞表达FasL，通过Fas/FasL介导细胞凋亡，因此强力霉素可能可以通过诱导活化T细胞凋亡从而抑制自身反应性T细胞，达到治疗自身免疫性疾病的作用 ［13］ 。
2.5 抑制一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS） Amin AR研究证实四环素类药物都具有抑制关节炎的软骨组织细胞产生的骨关节炎相关的一氧化氮合成酶（human OA-affected nitric oxide synthase，OA-NOS）和诱导性一氧化氮合成酶（inducible NOS，iNOS）的作用。在抑制IL-1β诱导或自发产生的OA-NOS时强力霉素作用比米诺霉素强，但是抑制LPS和IFN-γ刺激产生的iNOS时米诺霉素比强力霉素作用强。四环素类药物的作用机制与乙酰基和竞争性抑制物L-精氨酸抑制iNOS的机制不同，其对无细胞提取物中的iNOS没有作用，其作用点主要在影响iNOS的转录和翻译，下调iNOS的蛋白表达以及抑制酶的生物学活性。四环素类药物对β-actin和甘油醛-3-磷酸脱氢酶的转录及β-actin和环氧化酶（cyclooxygenase，COX）的蛋白表达没有明显的调节作用 ［14，15］ 。D'Agostino P的结果也证实了这一点，但是P D'Agostino认为CMT可能更主要地影响酶的活性，而对表达影响比较小 ［16］ 。Patel RN的研究发现了新的问题，四环素类药物如强力霉素和米诺霉素抑制iN-OS，但是上调COX-2表达，并使PGE 2 产物增加。而CMT-3与此不同，它同时抑制LPS刺激的小鼠巨噬细胞、牛软骨细胞和人风湿性关节炎的软骨（能自发产生NO和PGE 2 ）产生的NO和PGE 2 。非常奇怪的是CMT-3增加COX-2蛋白的表达，但是抑制其生物学活性，同时抑制PGE 2 的累积。CMT-8也就有相类似的作用。CMT-3与强力霉素和米诺霉素作用的区别主要是因为:（1）CMT-3介导的对PGE 2 抑制与CMT-3对COX-2蛋白的活性抑制一致。但是与在有衣霉素存在时COX-2蛋白的非糖基化不同;（2）CMT-3和CMT-8对COX-2的mRNA没有调节作用。此外在人上皮细胞A549的研究中发现CMT-3和CMT-8对COX-1在蛋白和mRNA上都没有作用 ［17］ ，因此其作用可能存在细胞特异性。
总之，四环素类药物的生物学作用已不在局限于抗菌作用了，具有多种生物学作用，其在治疗风湿性关节炎中具有较为明确的作用，但在Ⅰ、Ⅱ临床试验中效果尚不理想，因此仍然需要进一步的研究，或者合成新的衍生物，以便达到更好的临床疗效。
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作者单位:611530四川省邛崃市人民医院放射科
212001江苏大学医学技术学院检验系，微生物学和免疫学教研室（* 通讯作者）