免疫功能對促進缺血性腦卒中康復的影響

吳乘帆，蔣敬庭

免疫功能對促進缺血性腦卒中康復的影響

吳乘帆，蔣敬庭

腦卒中是一種腦血液循環障礙性疾病，其恢復是一長期且復雜的過程，目前治療手段有限。但長期以來，臨床試驗發現運動治療可提高人體免疫水平，促進腦卒中后的康復，有利于卒中后遺癥的恢復。在免疫學層面上，B 細胞免疫活性及表達水平的提高，有利于保護中樞神經系統，預防缺血性腦損傷。同時，B 細胞表達的 Toll 樣受體（toll-like receptors，TLRs）與許多神經退行性疾病，如阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）、多發性硬化（multiple sclerosis，MS）及缺血性腦卒中密切相關，可調節由腦局部缺血引起的神經損傷的嚴重程度。軸突生長抑制因子在腦卒中康復中的作用也越來越受到重視。

1 缺血性腦卒中的發生

缺血性腦卒中是由腦供血動脈（頸動脈和椎動脈）狹窄或閉塞、腦供血不足導致的腦組織壞死的總稱。有四種類型的腦缺血：短暫性腦缺血發作（TIA）、可逆性神經功能障礙（RIND）、進展性卒中（SIE）、完全性卒中（CS）。缺血性腦卒中高居人類死因的第二位［1］。腦卒中患者不斷增加，且約有三分之二的腦卒中患者會伴有卒中后殘疾，導致語言和認知上出現障礙，缺乏日常活動（ADL）的能力［2-5］。短暫或持久的局灶性腦缺血可引起系列病理生理變化導致腦損害，且隨時間和缺血程度增加而加重。癥狀可持續 24 h或更長，致使大腦功能失調［6］，甚至導致死亡。如何有效治療腦卒中成為人們關注的熱點，通過實驗研究和臨床試驗，逐漸發現了康復治療以及免疫學在腦卒中康復中的作用。

2 物理治療對缺血性腦卒中后免疫的影響

大腦中動脈阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）的小鼠其外周血促炎細胞因子降低，抗炎細胞因子升高，表明腦梗死后處于免疫抑制狀態。實驗表明，患者腦卒中后處于免疫抑制狀態，抗菌功能降低，感染的可能性增加［7］。正常條件下，促炎反應與抗炎反應處于平衡狀態，平衡狀態破壞所引起的免疫異常在腦卒中相關性感染的發展進程中具有極為重要的作用。

Nave 等［8］對 215 例亞急性腦卒中患者（出血性和缺血性）實施 4 周體能訓練（有氧代謝訓練，一周 5次，50 min/次）或者 4 周放松療程（一周 5 次，50 min/次）。從缺血性腦卒中患者中選出 100 位形成一個簡易樣本，接受磁共振成像（MRI）掃描并在體能訓練前后分別進行抽血。磁共振掃描確認腦灌注的參數，血管大小，微血管密度（Q 值），以此來評估大腦新血管形成的程度。通過驗血確定幾項免疫參數、炎癥指標、內皮功能和脂肪代謝。研究發現，亞急性腦卒中患者步行速度有明顯提高，Barthel 指數（Barthel Index，BI）也有上升。表明物理治療有利于腦卒中的康復。

物理治療包括運動療法和物理因子療法，其中運動療法在腦卒中預防和治療中的作用明顯［9-10］。手術后患者長期臥床，缺乏鍛煉，導致身體機能下降，機體免疫水平降低，從而會引起一系列疾病的發生和發展。物理治療對腦卒中后遺癥運動缺陷有很大影響［11］，不僅能增強患者體質，提高步行能力，而且能促進神經營養因子的生成，進而提高神經在行動、語言、認知系統中的可塑性［12］，有利于一系列腦卒中后遺癥的恢復。動物實驗亦證實，運動鍛煉能增加腦源性神經營養因子、多巴胺的生成以及新神經的形成，增強神經可塑性并促進功能恢復［13］。重復一些日常活動可以使腦卒中患者 ADL 能力適度提高［14］。

有學者對物理治療聯合阿托伐他汀對缺血性腦卒中患者血清腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）水平的影響進行了研究。實驗將 50 例急性缺血性卒中患者隨機分為阿托伐他汀組（單用組，25 例）和早期物理治療聯合阿托伐他汀組（聯用組，25 例）。單用組加用阿托伐他汀鈣（20 mg/片，每晚 1 片），聯用組在單用組基礎上給予早期物理治療。在治療前、治療 2 周和6 周后分別檢測血清 BDNF 水平，采用美國國立衛生研究院卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）評定神經功能缺損程度，Barthel 指數評定日常生活活動能力，改良 Rankin 量表（modified Rankin Scale，mRS）評定殘疾程度。實驗發現，早期物理治療與阿托伐他汀聯合應用能更有效地促進急性缺血性腦卒中患者的神經功能恢復，其機制與提高血清 BDNF 水平有關［15］。

作為細胞因子的神經營養素對免疫功能的調節主要通過兩種途徑來實現。其一是通過神經系統作用于脾臟，脾臟的免疫功能受神經系統的嚴密控制，與支配神經纖維的數量有關，主要是交感神經，而 NGF 和NT-3 的作用對象正是交感神經。免疫應答時，NGF 和 NT-3 通過神經誘生作用起到調節免疫的作用。其二，神經營養素還可通過直接作用于免疫系統本身來調節免疫功能。脾內免疫細胞均發現有活性的 NTS 特異性受體，與 NTS 結合后可促進淋巴細胞的增殖分化，刺激上調淋巴細胞表面的 IL-2 受體的表達，NTS 還可促進肥大細胞集結和脫顆粒，增強中性粒細胞存活、趨化、吞噬作用。

3 免疫細胞及分子在腦卒中康復中的作用

3.1 B 細胞在腦卒中康復中的作用

B 細胞是指經外周血進入脾、淋巴結，合成抗體，發揮體液免疫功能。與 T 細胞在組織內分布不同，且在形態上不易區別。早期研究認為在腦卒中康復過程中具有重要作用的是 T 細胞而非 B 細胞，因此有關 B 細胞在腦卒中方面作用的研究較少。但事實上 B 細胞的轉移抑制 T 細胞、單核細胞、嗜中性粒細胞和巨噬細胞滲出至缺血半球，減少梗死體積［16-18］。Stowe 等［19］通過研究 B 細胞在腦卒中康復中的作用發現，重復缺氧預處理（repetitive hypoxic preconditioning，RHP）可在腦卒中發病前誘導產生一種自然保護表型，保護中樞神經系統，短暫低氧處理后數小時內，小鼠外周 B 細胞數量顯著升高［20］。

研究結果表明，RHP 可上調腦卒中后大腦皮層血管中CXCL13 的表達。CXCL13 是一種 B 細胞特異性趨化因子，可通過高內皮靜脈捕獲 B 細胞和濾泡輔助性 T 細胞，動員兩者進入淋巴結的生發中心，誘導 B 細胞的活化，產生抗體。RHP 可提高缺血性半球中 B 細胞的表達，與對側半球中 B 細胞數量相當。進一步提取卒中前小鼠脾 B 細胞，并微陣列分析與 B-T 細胞相互作用的有關基因，結果表明，與抗原呈遞、B 細胞分化等相關的基因表達均被明顯抑制。在接受 RHP 治療的小鼠中發現成熟和活化的B 細胞，卒中時保護神經和血管的子群表達提高［21］。B 細胞對腦卒中的作用機制，還有待進一步研究（表 1）。

同時，B 細胞可表達 TLRs［22］，已發現其參與炎癥反應和局部缺血誘導的神經損壞，與 AD、MS 和缺血性腦卒中等多種神經退行性疾病密切相關。腦卒中發生后，受損腦組織的星形膠質細胞、小膠質細胞和神經元都可導致炎性細胞的激活。Toll 樣受體分泌增加，進一步激活下游的 NF-κB和胞外信號調節激酶等相關炎性通路，促進 IL-4、IL-6、IFN-y、IL-1B 等在腦缺血病灶的浸潤；同時中性粒細胞、單核-巨嗜細胞等分泌增多，誘導主要組織相容性復合體 I（MHC I）類分子和主要組織相容性復合體 II（MHC II）類分子的高表達，從而加重缺血區的損傷。

使用 TLR4 突變小鼠對缺血性損傷導致的大腦中動脈閉塞進行實驗，結果表明，TLR4 突變與小鼠神經行為的改善、水腫的減少和促炎性細胞因子的分泌水平降低有關。TLR4 突變可導致 NF-κB 及AKT-GSK3-β 通路無法被激活，有利于缺血性腦卒中恢復［23］。Su 等［24］發現腫瘤壞死因子受體相關因子 6（tumor necrosis factor-associated factor 6，TRAF6）基因多態性與缺血性腦卒中發病機制有關。TRAF6 基因編碼一種蛋白作為 TLR 通路的下游，TLRs 激活炎癥級聯反應并介導腦缺血后炎癥損傷。Caso等［25］發現 TLR4 突變小鼠大腦梗死面積較小，在神經和行為測試中表現更好，且卒中誘導的 IRF-1、誘生型一氧化氮合酶和環氧酶（COX-2）表達水平均較低，IFN-β 和脂質過氧化標記物丙二醇的活性水平也很低，此外，其還在 TLR4突變小鼠中發現了可調節腦損傷的基質金屬蛋白酶-9。Rajbhandari 等［26］發現無髓鞘的軸突碎片的 TLR4 依賴性小膠質細胞促進軸突生長，TLR4 在小膠質細胞軸突碎片清除中起重要作用，促進軸突再生。Lehnardt 等［27］發現，相較于野生型小鼠，TLR2 突變小鼠中樞神經系統損傷的可能性較低。在野生型小鼠腦缺血過程中，TLR2mRNA 表達上調。在腦缺血 24 ～ 72 h，浸潤性病變的小神經膠質細胞中表達 TLR2 蛋白。Larochelle 等［28］發現，LPS 和 Pam3CSK4預處理小膠質細胞組在腦缺血損傷中，TNF、TLR2mRNA表達上調。小神經膠質細胞的 TLR2 傳播卒中誘導的中樞神經損傷。除誘導內在神經膠質細胞生成細胞因子外，TLRs還可在卒中后促進黏附分子的表達，促進淋巴細胞浸潤到缺血腦區［29］。這些研究均表明 TLRs 在調節由腦局部缺血引起的神經損傷中具有重要作用（表 1）。

3.2 DNA 免疫阻斷軸索生長抑制因子在腦卒中康復中的作用

阻斷軸突生長抑制因子，如髓鞘相關糖蛋白、Nogo-A、Tenascin-R 和少突膠質細胞髓鞘相關糖蛋白，可在損傷后抑制軸突反應性生長，從而使健側大腦的神經細胞發出新的神經纖維，有利于卒中的康復。采用大腦中動脈阻斷法構建卒中大鼠模型，分別在卒中前或卒中后注射 DNA 疫苗，誘導大鼠產生特異性抗體。結果發現，卒中模型大鼠功能恢復明顯；形態學分析表明，健康側大腦半球神經細胞發出新生的神經投射，跨越中線到達損傷側中腦的去神經支配區。該結果進一步肯定了 DNA 免疫促進軸突再生治療方案的可能性［30］（表 1）。

表 1 免疫細胞及分子在腦卒中康復中的作用機制和意義

4 展望

康復治療和免疫學的結合在腦卒中的預防和治療中有良好的前景，兩者相輔相成，可促進卒中康復。物理治療可改善卒中后的免疫抑制狀態，改善卒中后遺癥，促進神經功能恢復。B 細胞保護中樞神經系統，減輕缺血性半球的炎癥，影響卒中的程度和腦梗死面積。Toll 樣受體減少梗死面積，調節由腦局部缺血引起的神經損傷程度。此外，腦卒中時 B 細胞及軸索生長抑制因子對神經系統保護的作用機制，還有待進一步研究。康復治療和免疫學結合的綜合治療手段將為腦卒中康復提供新策略。

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10.3969/j.issn.1673-713X.2016.05.015

國家自然科學基金（81171653）；海外及港澳學者合作研究基金（31428005）；江蘇省條件建設與民生科技專項資金（BL2014034）；江蘇省自然科學基金（BK2011246）

110000 沈陽，中國醫科大學臨床二系（吳乘帆）；213003 蘇州大學附屬第三醫院腫瘤生物診療中心（蔣敬庭）

蔣敬庭，Email：jiangjingting@suda.edu.cn

2015-12-31