視神經脊髓炎免疫學發病機制研究進展

謝嶼平，盧娉霞 綜述,曹穎平 審校

(福建醫科大學附屬協和醫院檢驗科,福建福州 350001)

視神經脊髓炎(NMO)即德維克病或德維克綜合征，是以急性視神經炎與長節段橫貫性脊髓炎同時或相繼出現的中樞神經系統自身免疫性脫髓鞘病變。常于青壯年起病，東方人的發病率高于多于西方人，女性發病率高于男性，復發率較高，預后不佳，可能導致患者癱瘓與失明，甚至死于呼吸衰竭。嚴重降低了NMO患者的生活質量，給患者本人、家庭及社會醫保體系產生巨大的經濟壓力[1]。過去，由于對NMO的認識不足，多將NMO認為是多發性硬化的亞型納入研究[2]，但二者的發病部位、易感人群、臨床表現及血清學抗體均具有一定區別[3]，因此，近年來，將NMO從多發性硬化中獨立出來。而自從將NMO視為獨立的自身免疫性脫髓鞘疾病后，國內外關于NMO的研究也越來越多。其病因與發病機制尚未明確，本文從抗體、補體、免疫細胞的角度就NMO的免疫學發病機制研究進展作一綜述。

1 抗水通道蛋白(AQP4)抗體

AQP4分子是在中樞神經系統的星型膠質細胞與室管膜細胞上表達的雙向水通道蛋白，在參與維持機體的水平衡中具有不可或缺的作用[4]。2004年LENNON等[5]初次在NMO患者血液中檢測到免疫球蛋白(Ig)AQP4抗體(NMO-IgG)，并在小鼠組織中通過間接免疫熒光追蹤發現，該抗體主要分布在病變的微血管、血管周圍間隙、軟腦膜及軟腦膜下等部位。這一里程碑的發現將NMO從多發性硬化癥中區別開來，且AQP4抗體在NMO及其具有相關癥狀的綜合征中特異度很高，其診斷靈敏度為73%，特異度達91%，因此，可將AQP4抗體作為NMO的特異性生物標志物。2006年在新修訂的NMO確診標準中又補充了血液中檢出AQP4抗體作為支持條件，從以前的視神經炎及脊髓炎2個條件修訂為這2條為必備標準加上以下3項支持標準中至少成立2項即可確定為NMO:脊髓磁共振成像(MRI)檢測T2信號提示有超過3個脊椎節段的病灶，頭顱MRI檢測信號排除多發性硬化影像學診斷標準或血清AQP4-IgG陽性[6]。當機體免疫系統受到外源性未知抗原刺激后初始T細胞分化為AQP4反應性T細胞，繼而輔助效應B細胞分化為功能性漿細胞并產生AQP4抗體，抗體可透過血-腦屏障，與構成血-腦屏障的星型膠質細胞足突上的AQP4分子特異性結合，繼而破壞血-腦屏障通透性與完整性，AQP4抗體及其他炎癥成分隨之進入到中樞神經系統內，產生血管周圍炎性反應并殺傷少突膠質細胞，最終發生脫髓鞘反應并引起神經元變性[7]。有學者認為，AQP4抗體與星形膠質細胞結合后AQP4分子內吞，進而引起細胞膜Na+依賴的谷氨酸轉運體(GLT1)的缺失與氨基酸轉運蛋白下降，導致谷氨酸轉運到細胞內受限，最終打破谷氨酸平衡，引起中樞神經系統興奮毒性，造成神經細胞損傷與脫髓鞘[8]，而有學者針對是否是AQP4抗體造成這一現象持有不同的觀點，RATELADE等[9]發現，雖然NMO-IgG和AQP4在轉染的細胞培養物中迅速內化，但在原代星形膠質細胞培養物中并未發現NMO-IgG，其認為，AQP4分子或GLT1的內吞并不是AQP4抗體在體內出現所致。因此，對AQP4抗體是否是啟動因素目前尚無定論。

腦干是NMO好發的重要部位，對血清AQP4抗體陽性的NMO患者進行回顧性分析結果顯示，腦干病變發生率明顯高于AQP4陰性患者，且復發率更高[10]。但患者中存在的抗AQP4抗體與復發率的相關性尚存在爭議，并不是所有NMO患者均能檢測到AQP4抗體，且最近一項研究表明，復發期、緩解期不同階段NMO譜系疾病活動度患者血漿AQP4抗體水平比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，CHANSON等[11]也發現，AQP4抗體與疾病活動或嚴重程度無關，其認為，在臨床中該自身抗體作為NMO患者隨訪或預測復發生物標志物的有效性仍有待考究。說明AQP4抗體僅作為NMO的病因之一，其在復發期患者中已不是主導的因素，疾病的復發可能是通過其他方式，如分泌細胞因子及細胞免疫等所致[12]。

2 補 體

補體是一組存在于健康者或動物血清、組織液中的蛋白質，經活化后有酶活性，其在固有免疫與適應性免疫中均具有至關重要的作用，NMO-IgG也需要補體發揮補體依賴的細胞毒作用。有研究表明，僅將NMO患者外周血Ig注射入小鼠腦中不能使小鼠致病，而從NMO中提取補體與Ig一同注射入小鼠則會出現類似NMO的臨床和病理改變，如神經膠質細胞水腫、髓鞘分解和軸突損傷[13]。

補體系統的激活能誘導粒細胞浸潤，星形膠質細胞損傷甚至死亡，繼而引起繼發性少突膠質細胞死亡，脫髓鞘和最終導致神經元細胞死亡，補體介導的星形膠質細胞死亡可能是引發中樞神經系統炎性反應的最初事件[14]。在AQP4抗體與星形膠質細胞AQP4分子結合后，活化的可溶性補體蛋白也跟著連接到AQP4分子上，然后形成C5b～9攻膜復合物并在附近的少突膠質細胞沉積，引發一系列炎性反應。在AQP4-IgG和補體存在的條件下，將大鼠星形膠質細胞和成熟少突膠質細胞原代共培養，可觀察到與星形膠質細胞緊密接觸的少突膠質細胞早期死亡，而這些特征在單純少突膠質細胞培養及在AQP4-IgG和C6耗竭血清的共培養下卻看不到[15]。因此，補體也是除AQP4分子外，另一參與NMO發生的重要分子。另外，有研究表明，補體系統僅在NMO-IgG陽性患者中被激活，可能表明NMO-IgG陰性患者仍存在與前者不同的復雜的發病機制[16]。

3 自然殺傷(NK) 細胞

NK細胞具有高效、非特異性殺傷靶細胞的功能，其能通過自身FC受體，與帶有靶細胞的抗體FC段結合并活化，活化的NK細胞釋放促進靶細胞凋亡的穿孔素和顆粒酶，高效殺傷靶細胞，即抗體依賴細胞介導的細胞毒作用(ADCC)。有研究表明，在不存在補體的情況下，體外將小鼠星形膠質細胞培養物與人重組單克隆NMO-IgG和NK細胞共培養，NK細胞能結合NMO-IgG的FC段，導致穿孔素和顆粒酶的釋放而引發ADCC[17]。在小鼠顱內注射NMO-IgG和NK細胞能引起AQP4和GFAP的喪失，但髓磷脂損失很小；而在NMO的離體脊髓切片模型中NK細胞極大地加劇了由NMO-IgG和補體產生的NMO損傷，引起髓磷脂顯著丟失[17]。在NMO-IgG存在下，將NK細胞與人胎兒星型膠質細胞共培養，通過檢測表面標志物顯示，NK細胞脫顆粒，進而星型膠質細胞死亡[18]。這些動物模型及人星型膠質細胞模型均表明，NMO-IgG可通過補體依賴或非依賴性方式殺傷星形膠質細胞[19]，非依賴方式可通過NK細胞的細胞免疫方式損害神經細胞。

4 T細胞

雖然NMO-IgG參與了介導中樞神經系統組織損傷，但NMO的致病級聯機制仍有待商榷。有研究表明，抗原特異性T細胞有助于在外周免疫隔室中產生NMO-IgG，以及在中樞神經系統中參與NMO病程的發展。AQP4特異性T細胞與NMO-IgG共轉移能導致小鼠產生類似NMO樣炎癥組織損傷[20-21]。NMO患者腦脊液、外周血中白細胞介素(IL)-6和IL-17升高[22]，與此同時，NMO患者外周血中輔助性T細胞17(Th17)細胞增多，相關的細胞因子IL-17、趨化因子(CXCL)1等也升高[23]。濾泡輔助性 T 細胞(Tfh)是近年來發現的歸類于CD4+T細胞亞群之一的新細胞群，定位于脾臟與淋巴結等外周免疫器官的生發中心，能通過分泌IL-21促進B細胞活化，并促進其克隆選擇和親和力成熟[24-25]。最近一項研究表明，對NMO譜系疾病患者的檢測發現，外周血中CD4+CXCR5+PD-1+T細胞比例和血清IL-21水平比多發性硬化患者和健康對照者更高，且在復發期與緩解期NMO譜系疾病患者比較中，復發期比緩解期外周血中的表達更高，此外，用甲潑尼龍治療患者后Tfh細胞群和血清IL-21水平降低[26]。提示Tfh細胞和IL-21與疾病活動有關。另外，在動物模型實驗中，攜帶有MOG特異性T、B細胞的轉基因鼠也產生了嚴重的NMO樣癥狀[27]，說明NMO的發病可能是T-B聯合免疫的結果。與健康對照組比較，在NMO中AQP4 p61-80特異性T細胞擴增并表現出Th17極化[28]。此外，NMO中的單核細胞能產生更多的能促進Th17極化的細胞因子——IL-6[29]。越來越多的研究表明，細胞免疫也在NMO的發生、發展中占據重要的地位。

5 其 他

NK細胞及殺傷性T細胞在人類NMO病灶中還較少見，人類NMO病灶周圍常含有豐富的巨噬細胞、中性粒細胞和嗜酸粒細胞，其均可引起ADCC，以及通過調理和活化補體誘導的脫顆粒，參與補體依賴的細胞毒作用[30]。有研究表明，在小鼠大腦模型中，中性粒細胞蛋白酶抑制劑可減輕模型中病灶的損傷，由此可見，中性粒細胞是導致NMO病理生理的因素之一[31]。

嗜酸細胞浸潤在NMO病灶比多發性硬化病灶更為多見[32]。體外在NMO抗體存在下，將小鼠骨髓來源的嗜酸粒細胞與表達AQP4的細胞系共培養后嗜酸粒細胞能通過FC受體殺傷靶細胞；在體內通過持續性注射AQP4抗體與補體構建NMO小鼠模型后發現，嗜酸性粒細胞、中性粒細胞缺陷的小鼠病變比正常免疫小鼠病變輕[33]。在NMO-IgG和補體存在下加入巨噬細胞可加重NMO病灶的嚴重程度，可能與加入巨噬細胞后激活了內源性小膠質細胞有關[30]。

6 小 結

NMO免疫學相關的病因錯綜復雜，其發病因素并不是孤立的，各種免疫因素構成的網絡常相互促進、互為因果。目前認為，是機體免疫系統產生AQP4抗體而與星型膠質細胞細胞足突上的AQP4分子結合，激活補體、NK細胞、T細胞、巨噬細胞等其他免疫相關的細胞與分子，引起中樞神經系統脫髓鞘及神經元變性。盡管目前的免疫研究給NMO的診治帶來了曙光，但有效的臨床治療措施尚不多，科研的研究病例較少，為進一步深入了解NMO，仍需對該病的病因、發病機制、診治和預防等進行大規模的研究，從而為今后NMO的預防與治療提供更有效的理論依據。