缺血性卒中炎癥免疫反應(yīng)機(jī)制及炎癥免疫調(diào)節(jié)的研究現(xiàn)狀

張祥欽綜述，姜永軍審校

卒中現(xiàn)已成為我國(guó)排名第一的致死病因，缺血性卒中占其中的69.6%～70.8%，3個(gè)月內(nèi)病死率9%～9.6%，致死/殘疾率34.5%～37.1%[1]。目前缺血性卒中的有效藥物治療方法是靜脈溶栓，但因其有時(shí)間窗限制且可能造成嚴(yán)重出血，受益患者范圍小。研究者開始尋求應(yīng)用更廣泛、更安全的治療手段。近年的許多研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體在缺血性卒中發(fā)生后產(chǎn)生的炎癥免疫反應(yīng)早期對(duì)腦組織起保護(hù)作用，但隨著炎癥激活浸潤(rùn)加重反而會(huì)造成損害，而且伴隨淋巴細(xì)胞消耗減少和免疫器官萎縮，機(jī)體可發(fā)生卒中誘導(dǎo)的免疫抑制(SIDS)，增加了感染的風(fēng)險(xiǎn)。卒中引發(fā)的感染，如卒中相關(guān)性肺炎(SAP)和尿路感染(UTI)是卒中不良事件增加的重要因素[2]。因此，通過(guò)炎癥免疫調(diào)節(jié)或許可以起到減少腦部損傷、改善預(yù)后的作用。

1 缺血性卒中后機(jī)體的炎癥免疫反應(yīng)機(jī)制

當(dāng)缺血性卒中發(fā)生后，缺血部分腦組織的ATP合成被破壞致細(xì)胞死亡，死亡的細(xì)胞產(chǎn)生大量炎癥介質(zhì)和損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)。DAMPs通過(guò)模式識(shí)別受體(PRRs)激活附近的小膠質(zhì)細(xì)胞，激活后的小膠質(zhì)細(xì)胞可分泌趨化因子和促炎因子，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞等向病灶轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)。血管旁邊的小膠質(zhì)細(xì)胞可吞噬血管內(nèi)皮，從而破壞血腦屏障(BBB)的完整性。外周的免疫細(xì)胞，如T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞等因BBB的通透性增加被調(diào)集到病灶處，病灶神經(jīng)組織的免疫表型暴露，與淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)，對(duì)腦組織造成損害。如此循環(huán)，缺血部位的炎癥進(jìn)一步加重。早期的炎癥可起到清除壞死組織、促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)的作用，但過(guò)多的免疫細(xì)胞在大腦聚集及消耗會(huì)使得外周的免疫細(xì)胞減少、免疫器官萎縮，引起免疫抑制，使機(jī)體感染的風(fēng)險(xiǎn)增加[3～5]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)卒中后的免疫反應(yīng)主要通過(guò)體液途徑和神經(jīng)途徑來(lái)調(diào)節(jié)，具體包括下丘腦-垂體-腎上腺素軸(HPA軸)、交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)。其中起重要作用的免疫細(xì)胞是T淋巴細(xì)胞。

1.1 HPA軸 炎癥反應(yīng)在缺血性腦卒中發(fā)生后6 h內(nèi)產(chǎn)生，分泌的炎性細(xì)胞因子，如白細(xì)胞介素-1(IL-1)、IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)會(huì)刺激下丘腦室旁核(PVN)的神經(jīng)元合成促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)。CRF被分泌入垂體門脈血流系統(tǒng)后促進(jìn)促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)的分泌。ACTH可促進(jìn)糖皮質(zhì)激素分泌，而糖皮質(zhì)激素可誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞數(shù)量的減少[2]。

1.2 交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS) 交感神經(jīng)纖維在所有的原發(fā)性(骨髓和胸腺)免疫器官和次級(jí)免疫器官(脾臟和淋巴結(jié))均有分布。當(dāng)腦部的CRF升高后會(huì)增加交感神經(jīng)激活放電，SNS過(guò)度激活腎上腺素能神經(jīng)元可引起腎上腺髓質(zhì)和周圍器官分泌兒茶酚胺。兒茶酚胺通過(guò) β-受體作用于免疫細(xì)胞減少促炎因子TNF-α和增加抗炎因子IL-10的釋放。兒茶酚胺雖然增加了血液中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，但持續(xù)的升高可能會(huì)減少循環(huán)淋巴細(xì)胞的數(shù)量，從而導(dǎo)致免疫器官(如脾臟)萎縮[2]。

1.3 副交感神經(jīng)系統(tǒng)(PNS) PNS主要通過(guò)由迷走神經(jīng)介導(dǎo)的膽堿能抗炎通路(CAIP)來(lái)調(diào)節(jié)大腦和全身的炎癥反應(yīng)。CIAP由迷走神經(jīng)、脾臟及α7煙堿型乙酰膽堿受體(α7nAChR)組成。炎癥介質(zhì)可以通過(guò)迷走神經(jīng)刺激脾臟分泌乙酰膽堿，乙酰膽堿作用于免疫細(xì)胞上的α7nAChR，而α7nAChR調(diào)節(jié)大腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞，并能抑制調(diào)節(jié)炎癥因子表達(dá)的NF-κB轉(zhuǎn)錄，最終導(dǎo)致單核細(xì)胞失活，使TNF、IL-6等促炎因子降低，保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激和改善功能恢復(fù)[3,6]。

1.4 T細(xì)胞 T細(xì)胞是介導(dǎo)細(xì)胞免疫應(yīng)答的主要免疫細(xì)胞，卒中誘導(dǎo)的免疫抑制主要也是表現(xiàn)為循環(huán)、脾臟和胸腺的T細(xì)胞急劇消耗。T細(xì)胞的常見亞群為：輔助性T細(xì)胞(Th)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)和細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Tc)。CD4+是輔助性T細(xì)胞亞群，具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)活性的功能；CD8+是抑制性T細(xì)胞亞群，有抑制B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體、抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞殺傷的作用。T細(xì)胞分化模型主要有Th1細(xì)胞和Th2細(xì)胞。Th1免疫的特征是炎癥細(xì)胞因子(如IFN-γ、TNF-α和IL-2)的升高，而Th2型免疫的特征是免疫抑制細(xì)胞因子(如IL-4和IL-10)水平升高。隨著外周的免疫細(xì)胞向大腦聚集，胸腺的T細(xì)胞免疫會(huì)從促炎的Th1型轉(zhuǎn)向抗炎的Th2型，Th1/Th2比值下降。

2 炎癥免疫調(diào)節(jié)的研究現(xiàn)狀

如上所述，炎癥免疫反應(yīng)有3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：炎癥激活浸潤(rùn)、淋巴細(xì)胞減少、免疫器官萎縮。越來(lái)越多的研究圍繞這3個(gè)環(huán)節(jié)開展，許多關(guān)鍵靶點(diǎn)及調(diào)節(jié)方法被發(fā)現(xiàn)或已經(jīng)投入試驗(yàn)當(dāng)中。

2.1 炎癥激活浸潤(rùn)環(huán)節(jié)

2.1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞 小膠質(zhì)細(xì)胞占大腦膠質(zhì)細(xì)胞的10%，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐免疫細(xì)胞。在炎癥免疫反應(yīng)中小膠質(zhì)細(xì)胞被激活是反應(yīng)啟動(dòng)的最關(guān)鍵步驟[7]，因此對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的研究越來(lái)越多。小膠質(zhì)細(xì)胞最常見的激活類型分為M1和M2。M1型分泌促炎因子，如IL-1、IL-6、TNF-α、IFN-γ和誘導(dǎo)一氧化氮合酶，并可通過(guò)分泌基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)破壞BBB；M2型分泌抗炎因子，如IL-10、TGF-β、IL-4、IL-3、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1以及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子。小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性卒中急性期主要為M2型，而在亞急性期、慢性期則轉(zhuǎn)化為M1型。M2小膠質(zhì)細(xì)胞的早期調(diào)集巨噬細(xì)胞在病灶聚集以清除壞死組織，對(duì)機(jī)體起到保護(hù)作用。卒中后7 d內(nèi)M2型小膠質(zhì)細(xì)胞逐漸減少，M1小膠質(zhì)細(xì)胞開始支配損傷區(qū)域，誘導(dǎo)吞噬作用，增加促炎介質(zhì)的分泌，轉(zhuǎn)為慢性炎癥，加重腦組織損傷[8]。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的狀態(tài)來(lái)治療缺血性卒中可能是一個(gè)新的突破點(diǎn)[7]。Mamun等[9]研究發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)巨噬細(xì)胞在周圍免疫細(xì)胞和其他炎癥性疾病中激活的干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)可以調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。他們發(fā)現(xiàn)IRF5信號(hào)可轉(zhuǎn)導(dǎo)M1，IRF4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)M2，通過(guò)IRF5-IRF4調(diào)節(jié)軸可以使M1-M2相互轉(zhuǎn)換，從而在基因?qū)用婵刂菩∧z質(zhì)細(xì)胞促炎和抗炎反應(yīng)，達(dá)到滿足卒中不同時(shí)期的炎癥狀態(tài)需求。他汀類藥物也因其可以減弱小膠質(zhì)細(xì)胞激活功能而起到減輕卒中后的炎癥損傷的作用[10]。Xin等[8]的綜述提到上調(diào)中樞神經(jīng)細(xì)胞胞內(nèi)cAMP信號(hào)來(lái)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的遷移和激活以達(dá)到減輕免疫介導(dǎo)損傷的目的。但這樣一來(lái)會(huì)阻止了早期有益的炎癥反應(yīng)，其應(yīng)用的價(jià)值還有待證實(shí)。另外一些研究另辟途徑，不去干預(yù)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活狀態(tài)，而是減少小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量以達(dá)到減輕免疫反應(yīng)的效果。Chen等[11]的一項(xiàng)研究使用了濃度為2 mg/kg的K+通道激活劑NS309對(duì)腦外傷模型的小鼠進(jìn)行腹腔內(nèi)注射，發(fā)現(xiàn)NS309可明顯減少小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量，降低小鼠的免疫功能。因此認(rèn)為NS309在卒中的治療上也有同樣的潛力[11]。

2.1.2 損傷相關(guān)分子模式(DAMPs) DAMPs-RRs途徑在炎癥激活中也起到重要作用。DAMPs包括高遷移率族蛋白 B1(HMGB1)、熱休克蛋白(HSP)、三磷酸腺苷(ATP)、S100B 蛋白、硫酸肝素、DNA、RNA、氧化低密度脂蛋白、β淀粉樣蛋白和透明質(zhì)酸等，可觸發(fā)炎性小體和激活先天免疫[3]。HMGB1可通過(guò)作用于T淋巴細(xì)胞，導(dǎo)致外周血及脾臟中T淋巴細(xì)胞及CD4+T淋巴細(xì)胞減少，從而下調(diào)外周免疫。Liesz A等[12]的研究表明采用藥物或基因工程的方法阻斷HMGB1和RRs可減輕細(xì)胞的免疫抑制并恢復(fù)淋巴細(xì)胞的活化狀態(tài)。

2.1.3 細(xì)胞因子 細(xì)胞因子在卒中的過(guò)程中具有兩面性，一方面可加重腦損傷;另一方面又可促進(jìn)腦部神經(jīng)的恢復(fù)。具有促炎作用的Thl類炎性細(xì)胞因子如IFN-7、TNF-α、IL-2、IL-1、IL-6、IL-8和具有抗炎作用的Th2類炎性細(xì)胞因子如IL-4和IL-10這些細(xì)胞因子都被認(rèn)為是潛在的急性卒中的治療靶點(diǎn)[2]。Zhang等[13]的研究將IL-11蛋白(10 μg/kg、20 μg/kg、40 μg/kg)注入小鼠尾部，發(fā)現(xiàn)IL-11治療組(20 μg/kg、40 μg/kg)與MCAO比較腦梗死體積和神經(jīng)功能缺損評(píng)分(NDS)明顯下降，雖然IL-11治療組(10 μg/kg)下降不明顯。但這也足以證明IL-11可減小腦梗死的體積，并促進(jìn)神經(jīng)的修復(fù)。那他珠單抗具有抑制白細(xì)胞向中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤(rùn)的作用，當(dāng)前多用在多發(fā)性硬化的治療上，應(yīng)用于卒中治療上尚缺乏有效證據(jù)，需要更大范圍的臨床試驗(yàn)去證實(shí)其效果[4]。

2.2 外周淋巴細(xì)胞減少環(huán)節(jié)

2.2.1 HAP軸和SNS 如上所述，HAP軸分泌的糖皮質(zhì)激素及SNS分泌的兒茶酚胺均可使外周的淋巴細(xì)胞減少，但多項(xiàng)研究表明使用糖皮質(zhì)激素受體拮抗劑米非司酮(RU486)并不能顯著降低卒中患者30 d死亡率，但β-受體阻滯藥治療卻可以[14]。可見SNS在免疫應(yīng)答中起到的作用要比HAP軸大。這或許與兒茶酚胺具有使T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞分泌的INF-γ下降并且減少TNF-α、促進(jìn)IL-10的作用有關(guān)。在兒茶酚胺介導(dǎo)的免疫反應(yīng)中，自然殺傷細(xì)胞(iNKT細(xì)胞)起著重要作用，通過(guò)激活iNKT細(xì)胞上的β腎上腺能受體，可以使T細(xì)胞由Th1向Th2轉(zhuǎn)移。一些研究開始使用iNKT細(xì)胞激活物α-GalCer來(lái)改善宿主的免疫力以減少卒中后感染并發(fā)癥[14]。另外，近年也有人開始關(guān)注SNS在卒中后誘導(dǎo)腸道通透性方面的作用，Doyle等[15]證實(shí)腦卒中后β-腎上腺素能受體的激活可以觸發(fā)腸道屏障的破壞，從而使腸道內(nèi)的共生細(xì)菌擴(kuò)散到周圍，進(jìn)而發(fā)生致命的感染。

2.2.2 PNS 在CAIP通路中，α7nAChR由大多數(shù)CD4+T淋巴細(xì)胞表達(dá)，使用煙堿刺激α7nAChR可抑制Th17分化(Th17作用見下文)從而達(dá)到減輕炎癥作用。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，使用nAChRα7的激動(dòng)劑伐倫克林延遲給藥可減輕腦卒中小鼠的大腦炎癥及改善其運(yùn)動(dòng)功能[16]。

2.2.3 淋巴細(xì)胞 在卒中急性期，T細(xì)胞的作用比B細(xì)胞要重要。如上所述，利用T細(xì)胞治療的關(guān)鍵是改善Th1/Th2比值下降，使抗炎的Th2重新轉(zhuǎn)向促炎的Th1。近年，CD4+T細(xì)胞的一種亞群Th17(Th17細(xì)胞)引起了關(guān)注，它可產(chǎn)生IL-17。Th17、Th1是主要的促炎細(xì)胞，Treg細(xì)胞具有廣泛的抑制功能，可以同時(shí)抑制Th17、Th1細(xì)胞的產(chǎn)生。IL-17，Th17、Th1之間的比例調(diào)節(jié)同樣可改善卒中的免疫失衡狀態(tài)。Treg/Th17失衡在急性腦梗死的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中具有重要作用，因此維持Treg/Th17平衡成為探索急性腦梗死新治療方案的方向之一，但目前仍需更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)去驗(yàn)證其治療作用[17]。Wang等[18]的研究表明使用ACC1抑制可維持Treg/Th17平衡，從而改善卒中的神經(jīng)預(yù)后。Jin等[19]的研究認(rèn)為CD147參與了免疫突觸的形成、T細(xì)胞的激活及分化Th17細(xì)胞，通過(guò)抑制CD147可改善腦卒中后的肺部感染和免疫反應(yīng)。B細(xì)胞在卒中后的炎癥免疫反應(yīng)中主要起到保護(hù)、防御的作用，因B細(xì)胞經(jīng)抗原刺激后可分化為漿細(xì)胞，而漿細(xì)胞可合成和分泌抗體(免疫球蛋白)以起防御作用[2]。在感染早期，脾臟的B細(xì)胞因?qū)垢腥径拿黠@[20]。維持B細(xì)胞的數(shù)量是治療卒中的另一個(gè)手段。Sterling等[20]的實(shí)驗(yàn)使用B細(xì)胞移植至小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)小鼠的3 d和7 d的梗死體積減少。McCulloch等[21]的研究證明β-腎上腺素能受體拮抗劑可防止脾臟B細(xì)胞的丟失，從而維持脾臟B細(xì)胞的數(shù)量及免疫球蛋白的正常水平，減輕機(jī)體感染。

2.3 免疫器官萎縮環(huán)節(jié) 脾臟是人體最大的淋巴組織，對(duì)它的研究比其他的免疫器官要更多。它的萎縮主要是SNS分泌的兒茶酚胺所引起[2]。針對(duì)免疫器官的萎縮環(huán)節(jié)的治療需要抑制兒茶酚胺的作用及減少脾臟淋巴細(xì)胞向腦部轉(zhuǎn)移。目前一種鞘氨醇1-磷酸鹽受體調(diào)節(jié)劑芬戈莫德(fingolimod)備受關(guān)注，它可以使淋巴細(xì)胞阻留于淋巴結(jié)和脾臟中，減少外周淋巴細(xì)胞進(jìn)入腦內(nèi)，可起到減輕腦內(nèi)炎癥反應(yīng)作用[4]。多項(xiàng)關(guān)于芬戈莫德治療腦卒中的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明芬戈莫德可明顯減少外周淋巴細(xì)胞數(shù)量，抑制梗死面積擴(kuò)大，并改善BBB通透性。Dang等[22]的一篇薈萃分析認(rèn)為芬戈莫德的用量0.5 mg/kg或1 mg/kg療效較好。目前也有關(guān)于干細(xì)胞治療的方法提出，包括各種類型的干細(xì)胞或祖細(xì)胞(如造血干細(xì)胞或骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞)，目的是促進(jìn)Tregs的分化，減少自身淋巴細(xì)胞的消耗[2]。對(duì)于干細(xì)胞的來(lái)源，有人使用人類臍帶血來(lái)源的多能干細(xì)胞、人脂肪源性干細(xì)胞等[23,24]。另一項(xiàng)研究在急性卒中早期使用全身性粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)治療，可以增加肺、脾和血液中的髓細(xì)胞，并刺激脾細(xì)胞和外周血免疫細(xì)胞釋放促炎細(xì)胞因子[25]。Shucheng He等[26]發(fā)現(xiàn)CCR2可招募缺血性腦卒中后免疫細(xì)胞遷移入腦，于是利用CCR2等抑制劑PG對(duì)在模擬缺血性腦卒中后大腦中動(dòng)脈阻塞(MCAO)的小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果提示PG治療組MCAO小鼠的梗死面積明顯變小，而腦水腫減輕。Lee等[27]使用一種新型的部分MHC II類結(jié)構(gòu)—DRmQ來(lái)將炎癥隔絕在脾臟，從而逆轉(zhuǎn)脾臟的萎縮。但這些治療方法也還只是停留在動(dòng)物試驗(yàn)上，需要更加深入的研究開發(fā)。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前炎癥免疫反應(yīng)是被廣泛認(rèn)可的缺血性卒中導(dǎo)致腦損傷的機(jī)制，但炎癥免疫調(diào)節(jié)治療缺血性腦卒中尚在探索的階段，仍有許多問(wèn)題需解決。有人認(rèn)為卒中后的炎癥免疫反應(yīng)本身是機(jī)體的一種保護(hù)性改變，抑制這種反應(yīng)將會(huì)得不償失；另外抑制了腦部的免疫反應(yīng)也許能夠減輕腦組織的損害，但同時(shí)也可能導(dǎo)致外周的免疫力下降，同樣增加了感染的風(fēng)險(xiǎn)。在卒中的早期，炎癥免疫反應(yīng)是有積極保護(hù)作用的，后期的炎癥浸潤(rùn)及免疫抑制才對(duì)機(jī)體造成損害，所以如何選擇炎癥免疫調(diào)節(jié)的時(shí)機(jī)是一個(gè)需解決的問(wèn)題。有許多研究在卒中發(fā)生后6 h內(nèi)開始治療，認(rèn)為這一時(shí)期可抑制先天的免疫反應(yīng)發(fā)生，但它卻抑制了良性的炎癥反應(yīng)。另外一些研究選擇在卒中后數(shù)天或數(shù)周開始治療被認(rèn)為更加適合，因?yàn)樗卺槍?duì)了機(jī)體的適應(yīng)性免疫的同時(shí)，又保留了早期保護(hù)性的炎癥反應(yīng)[28]。無(wú)論如何，當(dāng)前的許多研究結(jié)果均表明對(duì)卒中的小鼠進(jìn)行炎癥免疫調(diào)節(jié)治療確實(shí)可明顯改善梗死的體積、減少感染。另外研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用炎癥免疫調(diào)節(jié)的方法同樣可改善卒中后癡呆[29]。隨著上述的各個(gè)作用靶點(diǎn)的研究深入及臨床試驗(yàn)開展，相信炎癥免疫調(diào)節(jié)的方法在缺血性卒中治療上將會(huì)擁有一個(gè)廣闊的應(yīng)用前景。