免疫炎癥因素在癲癇中的作用機(jī)制

張伊佳 秦 炯

(北京大學(xué)人民醫(yī)院，北京100044)

癲癇是大腦神經(jīng)元異常放電導(dǎo)致短暫性大腦功能障礙的疾病。在癲癇發(fā)病機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)：免疫及炎癥反應(yīng)與癲癇的發(fā)生有著非常重要的關(guān)系。大人口基數(shù)研究中顯示有自身免疫疾病的兒童與同齡人相比癲癇的發(fā)病率高5倍，從總體角度上提示免疫及炎癥反應(yīng)對(duì)于癲癇的發(fā)病可能存在一定的作用[1]。對(duì)炎癥性癲癇的首次報(bào)道可以追溯到1958年，來自蒙特利爾神經(jīng)病研究所的Theodore Rasmussen描述了一些兒童出現(xiàn)藥物難治性局灶性癲癇和進(jìn)行性偏癱的癥狀，組織病理學(xué)檢查證實(shí)患兒存在大腦半球的炎癥改變。后來這種疾病被命名為拉姆森腦炎，并發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞在它的發(fā)病中起到了非常重要的作用——T細(xì)胞的細(xì)胞毒作用導(dǎo)致皮質(zhì)和白質(zhì)中神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的凋亡[2]。在此之后，越來越多的證據(jù)都表明免疫炎癥與癲癇存在著千絲萬縷的聯(lián)系。除了拉姆森腦炎之外，West綜合征、Landau-Kleffner綜合征、免疫相關(guān)性癲癇持續(xù)狀態(tài)導(dǎo)致的急性腦病、陳舊持續(xù)性熱性驚厥所致顳葉內(nèi)側(cè)硬化等癲癇綜合征都有自身抗體、細(xì)胞因子等免疫相關(guān)分子參與的痕跡。

而在對(duì)炎癥作用的研究中，人們發(fā)現(xiàn)：在癲癇的發(fā)病過程中，免疫反應(yīng)的激活既可能是癲癇的病因也是癲癇的結(jié)果。一方面，免疫反應(yīng)的激活會(huì)加速和促進(jìn)癲癇的發(fā)生，另一方面，有時(shí)候免疫反應(yīng)的激活是由癲癇發(fā)作引起的。在這之間，不同的機(jī)制連接著免疫反應(yīng)與癲癇發(fā)作。

1 炎癥反應(yīng)導(dǎo)致癲癇的機(jī)制

關(guān)于癲癇的發(fā)病機(jī)制，主流觀點(diǎn)一直認(rèn)為神經(jīng)元是發(fā)病的基礎(chǔ)。近幾十年來GABA和谷氨酸受體靶向神經(jīng)元離子通道已成為治療癲癇藥物的主要靶點(diǎn)。但近年來，各種各樣的實(shí)驗(yàn)指出：雖然癲癇發(fā)作的最終效應(yīng)細(xì)胞是神經(jīng)元細(xì)胞，炎癥反應(yīng)在促進(jìn)發(fā)作及維持發(fā)作上也發(fā)揮著重要的作用[3]，而此中涉及的炎癥反應(yīng)又包括神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥和全身的炎癥反應(yīng)兩大類：神經(jīng)炎癥直接影響神經(jīng)血管和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能，全身炎癥的影響是由血腦屏障功能喪失所介導(dǎo)的。

炎癥導(dǎo)致癲癇的機(jī)制大概可以分為3個(gè)步驟：①在外周或中樞神經(jīng)系統(tǒng)突發(fā)嚴(yán)重的損傷，激發(fā)了免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。能夠引起這樣的免疫反應(yīng)原因有很多，如外周感染、自身免疫病、中樞系統(tǒng)血管性疾病(血栓、栓塞、出血)、血管炎、神經(jīng)損傷、代謝病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染、驚厥及癲癇持續(xù)狀態(tài)等。②多種炎癥介質(zhì)釋放。在活化的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中，炎性細(xì)胞因子如IL-1β、IL-6和TNF-α等產(chǎn)生增加，觸發(fā)下游級(jí)聯(lián)的炎癥反應(yīng)，而這炎癥反應(yīng)也影響了神經(jīng)元和血腦屏障的內(nèi)皮細(xì)胞，在這個(gè)過程中NF-κB、COX-2、補(bǔ)體系統(tǒng)、趨化因子及急性期蛋白等多個(gè)環(huán)節(jié)都被激活[4]。

除此以外，在損傷后，神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞快速釋放高遷移率族蛋白B1(HMGB1)，并在星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中激活Toll樣受體(TLR)信號(hào)傳導(dǎo)通路，這一反應(yīng)激發(fā)了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥并降低了神經(jīng)元的閾值[5]。HMGB1常作為一種損傷應(yīng)激狀態(tài)的細(xì)胞表達(dá)“危險(xiǎn)信號(hào)”，用以提醒機(jī)體處于危險(xiǎn)的微環(huán)境之中。

細(xì)胞因子通過破壞內(nèi)皮細(xì)胞中緊密連接組織或產(chǎn)生一氧化氮和激活基質(zhì)甲基纖維素酶來影響血腦屏障的通透性[4]。血腦屏障通透性的改變降低了神經(jīng)元的反應(yīng)閾值，提高了神經(jīng)元的興奮性，并導(dǎo)致白蛋白滲出。星形膠質(zhì)細(xì)胞攝取白蛋白后，緩沖細(xì)胞外K+和重新攝取細(xì)胞外谷氨酸的能力受到影響，最終導(dǎo)致神經(jīng)元微環(huán)境的改變[6]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證明了血腦屏障的通透性改變與癲癇發(fā)作的關(guān)系：大鼠自發(fā)性癲癇發(fā)作的頻率與血腦屏障破壞的程度呈正相關(guān)[7]。

哺乳動(dòng)物血腦屏障顯著的特征之一是其維持腦和血之間的離子和滲透梯度的能力。而研究者在滲透性休克誘導(dǎo)血腦屏障損傷的臨床試驗(yàn)中找到了血腦屏障功能障礙引發(fā)癲癇發(fā)作的確鑿證據(jù)[8]。血腦屏障的損傷介導(dǎo)的體內(nèi)平衡變化的離子是細(xì)胞外鉀，而鉀離子在神經(jīng)元電活動(dòng)中的重要作用不言而喻。細(xì)胞外鉀的增加觸發(fā)了廣泛的神經(jīng)生理學(xué)改變。除此以外，血腦屏障損傷還導(dǎo)致了白蛋白滲出和星形膠質(zhì)細(xì)胞通過TGF-β依賴性機(jī)制攝取[9]。而這進(jìn)一步導(dǎo)致了內(nèi)流的鉀離子通道的減少和對(duì)于鉀離子緩沖能力的降低[9]。細(xì)胞外液緩沖能力下降加劇了鉀離子濃度的升高，從而使神經(jīng)元去極化程度和敏感性增加。

核因子NF-κB也是一類在免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞因子，它通過與某些基因增強(qiáng)子上B位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)相應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄參與了多種基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，與炎癥免疫反應(yīng)密切相關(guān)。膠質(zhì)細(xì)胞中NF-κB活化促使星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞釋放大量炎性因子、有氧活性物質(zhì)以及興奮性細(xì)胞毒性物質(zhì)，誘導(dǎo)膠質(zhì)細(xì)胞一氧化氮合酶合成增加，導(dǎo)致一氧化氮及相關(guān)神經(jīng)毒性氧化物過量表達(dá)，促使神經(jīng)元死亡[10]。實(shí)驗(yàn)證明癲癇發(fā)作后腦組織中NF-κB表達(dá)過量，NF-κB介導(dǎo)的信號(hào)通路被過度激活，且NF-κB的活性與癲癇嚴(yán)重程度相關(guān)[11]。推測(cè)相關(guān)的機(jī)制可能是：在細(xì)胞靜息狀態(tài)下，NF-κB與抑制性蛋白I-κB結(jié)合于胞質(zhì)中，處于無活性狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞受到剌激后I-κB激酶(IKKs)被激活，I-κB被蛋白酶小體降解，暴露出NF-κB蛋白上的核易位信號(hào)，使NF-κB被激活并進(jìn)人細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用。③神經(jīng)元功能改變，導(dǎo)致了驚厥的可能易感性增加。

神經(jīng)元功能的改變由多種因素引起。最近的證據(jù)表明，IL-1β激活神經(jīng)元中的IL-1R1，誘導(dǎo)了Src激酶介導(dǎo)的N-甲基天冬氨酸(NMDA)受體(涉及癲癇發(fā)作的一種關(guān)鍵的谷氨酸受體)的NR2B亞基的酪氨酸磷酸化。NMDA受體介導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)了神經(jīng)興奮性和癲癇發(fā)作[12]。HMGB1(一種在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)與癲癇發(fā)作和復(fù)發(fā)相關(guān)的促炎癥因子)也應(yīng)用了相同的機(jī)制[5]。IL-1β還可以抑制星形細(xì)胞再攝取谷氨酸，并通過TNF-α產(chǎn)生增加星形細(xì)胞的膠質(zhì)釋放[13]，導(dǎo)致細(xì)胞外谷氨酸水平升高。IL-1b還可以抑制GABA介導(dǎo)的Cl-流，從而可能減少抑制性神經(jīng)[14]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明編碼免疫反應(yīng)的特定基因(如IL-1、IL-6及其受體，IL-1β)的表達(dá)在癲癇持續(xù)狀態(tài)或腦外傷時(shí)會(huì)上調(diào)[15]。

所有這些機(jī)制提高了神經(jīng)元的敏感性，降低了驚厥的閾值，提高了驚厥的易感性。

2 癲癇引發(fā)免疫反應(yīng)的機(jī)制

在炎癥反應(yīng)引起神經(jīng)元細(xì)胞的閾值改變并導(dǎo)致癲癇的同時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞的電活動(dòng)也可以引發(fā)免疫反應(yīng)的發(fā)生。簡(jiǎn)單來說：神經(jīng)元回路對(duì)全身炎癥的反應(yīng)控制就是一個(gè)很好的例子。就如同腎上腺素能和膽堿能神經(jīng)對(duì)心率的調(diào)節(jié)，神經(jīng)的炎性反射回路也具有增加或減少全身炎癥器官和細(xì)胞活性的功能。炎性反射受細(xì)胞因子和其他免疫應(yīng)答介質(zhì)的調(diào)節(jié)。最常見的炎癥反射包括副交感神經(jīng)煙堿突觸對(duì)器官(如脾臟)的抗炎作用；而在許多膽堿能通路中，毒蕈堿受體活化能相反的增加炎癥反應(yīng)。

在外周神經(jīng)中，早有研究表明外周神經(jīng)元活性水平的提高可能引發(fā)外周組織中的炎癥反應(yīng)，也就是“神經(jīng)源性炎癥”，而近期研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元活動(dòng)也可能足以觸發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)免疫細(xì)胞，血管細(xì)胞和神經(jīng)元產(chǎn)生類似的炎癥反應(yīng)[16]。這種炎癥反應(yīng)能在一定程度上增加神經(jīng)系統(tǒng)的代謝、提高局部的血流和氧氣供應(yīng)；預(yù)防痛覺過敏并促進(jìn)突觸的形成；但當(dāng)炎癥程度擴(kuò)大、持續(xù)時(shí)間延長時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生疼痛、應(yīng)激、癲癇發(fā)作等不良的后果。

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞可以被刺激后從初級(jí)傳入神經(jīng)纖維釋放的物質(zhì)直接激活，如包括作用于神經(jīng)激肽1受體(NK1)的物質(zhì)P，作用于P2X嘌呤受體7(P2X7)的ATP和作用于代謝型谷氨酸受體(mGluRs)的谷氨酸。在神經(jīng)元活動(dòng)的數(shù)分鐘內(nèi)，星形膠質(zhì)細(xì)胞中這些遞質(zhì)就開始上調(diào)。除此以外，神經(jīng)元活動(dòng)導(dǎo)致了炎癥反應(yīng)其他成員的參與。在靜息狀態(tài)下，T細(xì)胞以相對(duì)低的數(shù)量存在于CNS實(shí)質(zhì)中。與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞一樣，這些T細(xì)胞表達(dá)大量的神經(jīng)遞質(zhì)受體，并且可以通過谷氨酸、P物質(zhì)、CGRP、生長激素、BDNF和神經(jīng)肽Y等細(xì)胞因子激活[17]。由此可見，神經(jīng)元是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中固有免疫與適應(yīng)性免疫細(xì)胞激活的強(qiáng)有力的觸發(fā)器。

3 炎癥機(jī)制的研究對(duì)于治療的意義

鑒于免疫系統(tǒng)的反應(yīng)在癲癇發(fā)病中的重要作用，多種不同的具有免疫抑制或免疫調(diào)節(jié)功能的藥物在癲癇的治療中發(fā)揮作用，常見的包括：類固醇激素、靜脈注射丙球、血漿置換、利妥昔單抗、環(huán)磷酰胺等。還有很多能夠調(diào)節(jié)固有免疫功能和減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)的藥劑(如褪黑素、米諾環(huán)素、分泌干擾素β的間充質(zhì)干細(xì)胞)的作用也在不斷地涌現(xiàn)出來。

對(duì)于炎癥機(jī)制的研究、藥物的使用和新藥的開發(fā)也有著指導(dǎo)意義。例如P-糖蛋白(P-gp)的過量表達(dá)可限制抗癲癇藥物進(jìn)入致癇灶，是難治性癲癇發(fā)生的主要機(jī)制，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用NF-κB抑制劑PDTC可抑制癲癇大鼠發(fā)作24 h后P-gp表達(dá)[18]，且P-gp與NF-κB表達(dá)強(qiáng)度具有正等級(jí)相關(guān)性，為改善難治性癲癇的治療提供了思路。

4 總結(jié)

免疫及炎癥因素的參與在癲癇發(fā)病中扮演著十分重要的角色，免疫反應(yīng)的激活既可能是癲癇的病因也是癲癇的結(jié)果。當(dāng)外周和中樞的炎癥反應(yīng)發(fā)生后，炎癥介質(zhì)釋放，血腦屏障通透性改變，神經(jīng)元興奮性增加，導(dǎo)致了癲癇的可能；而神經(jīng)元活性的反復(fù)異常增加可也引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。這些機(jī)制互相影響，成為癲癇發(fā)生的機(jī)制之一。從免疫因素的角度進(jìn)行相關(guān)機(jī)制研究，可能為癲癇的治療提供了新的方向和思路。