缺血性卒中后的免疫應答

孫林，王佳偉，2

卒中是世界上主要的致死和致殘的原因，其中缺血性卒中占87%以上[1]。諸多證據表明，免疫系統在缺血性卒中病理生理過程中發揮關鍵作用[2]。近來發現，中樞神經系統和免疫系統在缺血性卒中中相互作用，免疫機制參與缺血級聯反應的每一個階段；反之，缺血性腦損傷也可激活免疫系統或導致免疫抑制，相關的研究報道如雨后春筍，成為當下的一個熱點。

1 卒中后免疫系統作用

缺血性卒中發生后不久，局部缺血引起缺血核心和周邊區的神經元破壞，導致各種損傷相關模式分子（damage-associated molecular patterns，DAMPs）釋放，包括高遷移率族蛋白B1（high mobility group box1 protein，HMGB1）、尿酸、熱休克蛋白、S100蛋白、脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）。HMGB1是目前研究最多的分子，HMGB1通過與模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）相互作用，誘發下游發生生物效應。在卒中過程中，toll樣受體（toll-like receptors，TLRs）是最廣泛研究的PRRs，它能激活小膠質細胞和外周先天性免疫細胞。TLR信號下游效應包括激活適應性分子骨髓分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）或TIR區域包含適應子-誘導干擾素β。刺激這些途徑能引起前炎癥因子信號級聯活化，核因子（nuclear factor，NF）-NB轉移至核內，誘導基因轉錄，編碼前炎癥因子。即使是部分PRRs（TLR4）受刺激，隨后產生的前炎癥因子也與梗死面積的增大相關，可加重卒中。TLR4活化是小膠質細胞吞噬作用的一個重要內容，與卒中后神經生長有關[3]。除TLRs外，細胞內核苷酸結合寡聚化結構域蛋白樣受體（nucleotide-binding and oligomerization domain like receptors，NLRs）也是識別炎癥和免疫反應的關鍵調節因子[4]。NLRP3通過調節NLRP3間接前炎癥調節因子，促進神經元損害，NLRP3低可以減小腦梗死和血腦屏障的損害。

2 卒中后免疫系統的炎癥反應

缺血性卒中通常引起周圍炎癥，炎癥發展是卒中病理生理的關鍵因素之一，早期炎癥反應調節卒中的恢復和預后。炎癥過程受有害信號刺激，包括細胞死亡的細胞片段，受損細胞分泌因子，例如三磷腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、尿酸、活性氧類。它們在局部免疫細胞中，刺激前炎癥因子的分泌和生成。這些前炎癥因子激活局部小膠質細胞（包括血骨髓免疫細胞）遷移至梗死區，影響系統性免疫反應。相反，過度腦組織免疫反應誘導外周免疫抑制狀態可使卒中患者繼發致命性感染。卒中幾周后，觀察到腦內最初炎癥反應和外周免疫抑制具有調控聯系，但其機制并不清楚，可能與腦內釋放的前炎癥因子刺激免疫抑制細胞群擴展，從而抑制先天性和適應性免疫反應有關[5]。

炎癥反應通常受免疫系統抑制因子影響。自主神經系統可通過影響免疫細胞的神經環路抑制炎癥，如膽堿能抗炎通路-刺激迷走神經能減少周圍淋巴器官和腦內的炎癥[6]，這種抗炎效應通過激活先天性免疫細胞內的α7煙堿乙酰膽堿受體（α7-nicotinic acetylcholine receptor，α7-nAChR）來調節，免疫細胞中α7-AChR的激活能將前炎癥因子減至最低，并加強神經突觸的可塑性[7]。梗死區壞死細胞釋放的HMGB1，能夠激活小膠質細胞進入前炎癥區域，促進組織損害。在急性期，HMGB1影響卒中的改善和恢復，亞急性期卻是卒中誘導修復過程的關鍵。

3 免疫細胞及細胞因子的激活和作用

在缺血性卒中后的幾分鐘內，活化小膠質細胞開始發揮清除壞死組織和前炎癥因子[包括白細胞介素（interleukin，IL）-1β和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α]功能，以減輕腦損害和促進白細胞浸潤，另一方面，這些細胞也通過釋放抗炎因子，像IL-10和轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）發揮神經保護作用，抑制炎癥，并吸引和刺激淋巴細胞，識別抗原，形成記憶細胞群。除局部反應外，小膠質細胞群也能夠吸引血液-骨髓先天性免疫細胞進入病變區域，吞噬性骨髓細胞在組織修復和器官再生中發揮關鍵作用。未成熟骨髓細胞作用相反，它們被稱為“骨髓來源的抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）”，具有免疫抑制性[5]。MDSCs的生物學功能廣泛而復雜，它通過分泌基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-9和MMP-13促進血管再生[8-9]。

先天性免疫細胞的浸潤和激活導致各種細胞因子和調節因子產生，減少或緩解對缺血腦組織的炎癥損害。如炎癥細胞因子IL-1β，IL-6和TNF-α等影響梗死體積[6]。IL-1β被認為直接誘導神經元死亡和增加細胞因子表達。此外，IL-1β的慢性釋放與增加黏附分子表達和血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）通透性有關，促進白細胞進一步浸潤。卒中發生后1 h內，TNF-α水平增加與梗死體積和神經損害嚴重程度相關[10]。Zeng和同事[11]發現IL-6直接或間接調節TNF-α和IL-1β信使RNA（messenger RNA，mRNA）表達，表明IL-6是腦缺血后炎癥的重要調節因子。有證據表明，炎癥體和內皮細胞半胱天冬氨酸蛋白酶家族（cysteinyl aspartate specific proteases，caspases）-1的活化減少了卒中后血管生成[12]。

4 治療

迄今，對卒中的治療仍然有限，靜脈給予重組組織型纖溶酶原激活物（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）是有效的臨床應用。超出治療時間窗，rt-PA的潛在風險大于獲益，因此需要發展替代治療。缺血性卒中后炎癥反應的存在，產生了新的治療策略。先天性免疫反應可持續數天，因此免疫調節治療能擴展時間窗，不增加出血風險，而且將減緩繼發于藥物干預和再通引起的潛在再灌注損傷。因此，針對缺血性卒中后炎癥反應的新型免疫治療具有廣闊前景[13]。然而，卒中免疫治療存在諸多問題：如卒中動物模型不能完全重演人類疾病的病理。同時，抑制缺血的炎癥反應可以在急性期減輕腦組織損傷，卻可能影響機體修復等遠期結果。因此只有充分權衡免疫調節治療的風險和獲益之間的關系，才能更好地解決患者的臨床問題。

1 Macrez R，Ali C，Toutirais O，et al. Stroke and the immune system：from pathophysiology to new therapeutic strategies[J]. The Lancet Neurology，2011，10：471-480.

2 Downes CE，Crack PJ. Neural injury following stroke：are Toll-like receptors the link between the immune system and the CNS?[J]. Br J Pharmacol，2010，160：1872-1888.

3 Moraga A，Pradillo JM，Cuartero MI，et al. Tolllike receptor 4 modulates cell migration and cortical neurogenesis after focal cerebral ischemia[J]. FASEB J，2014，28：4710-4718.

4 Cai PY，Bodhit A，Derequito R，et al. Vagus nerve stimulation in ischemic stroke：Old wine in a new bottle[J]. Front Neurol，2014，5：107.

5 Youn JI，Collazo M，Shalova IN，et al.Characterization of the nature of granulocytic myeloidderived suppressor cells in tumor-bearing mice[J]. J Leukoc Biol，2012，91：167-181.

6 Ouyang YB. In fl ammation and stroke[J]. Neuroscience Letters，2013，548：1-3.

7 Egea J，Buendia I，Parada E，et al. Anti-in fl ammatory role of microglial alpha7 nachrs and its role in neuroprotection[J]. Biochem Pharmacol，2015，97：463-472.

8 Ostrand-Rosenberg S，Sinha P，Beury DW，et al.Cross-talk between myeloid-derived suppressor cells(mdsc)，macrophages，and dendritic cells enhances tumor-induced immune suppression[J]. Semin Cancer Biol，2012，22：275-281.

9 Liesz A，Dalpke A，Mracsko E，et al. Damp signaling is a key pathway inducing immune modulation after brain injury[J]. J Neurosci，2015，35：583-598.

10 Chiba T，Umegaki K. Pivotal roles of monocytes/macrophages in stroke[J]. Mediators In fl amm，2013，2013：759103.

11 Zeng L，Wang Y，Liu J，et al. Pro-in fl ammatory cytokine network in peripheral in fl ammation response to cerebral ischemia[J]. Neuroscience Letters，2013，548：4-9.

12 Lopez-Pastrana J，Ferrer LM，YF Li，et al. Inhibition of caspase-1 activation in endothelial cells improves angiogenesis -a novel therapeutic potential for ischemia[J]. J Biol Chem，2015，28：17 485-17 494.

13 Xu X, Jiang Y. The Yin and Yang of innate immunity in stroke[J]. Biomed Res Int，2014：807978.