缺血性卒中炎癥免疫反應機制及炎癥免疫調節的研究現狀

張祥欽綜述，姜永軍審校

卒中現已成為我國排名第一的致死病因，缺血性卒中占其中的69.6%～70.8%，3個月內病死率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，但因其有時間窗限制且可能造成嚴重出血，受益患者范圍小。研究者開始尋求應用更廣泛、更安全的治療手段。近年的許多研究發現，機體在缺血性卒中發生后產生的炎癥免疫反應早期對腦組織起保護作用，但隨著炎癥激活浸潤加重反而會造成損害，而且伴隨淋巴細胞消耗減少和免疫器官萎縮，機體可發生卒中誘導的免疫抑制(SIDS)，增加了感染的風險。卒中引發的感染，如卒中相關性肺炎(SAP)和尿路感染(UTI)是卒中不良事件增加的重要因素[2]。因此，通過炎癥免疫調節或許可以起到減少腦部損傷、改善預后的作用。

1 缺血性卒中后機體的炎癥免疫反應機制

當缺血性卒中發生后，缺血部分腦組織的ATP合成被破壞致細胞死亡，死亡的細胞產生大量炎癥介質和損傷相關分子模式(DAMPs)。DAMPs通過模式識別受體(PRRs)激活附近的小膠質細胞，激活后的小膠質細胞可分泌趨化因子和促炎因子，誘導中性粒細胞、單核細胞/巨噬細胞等向病灶轉移、浸潤。血管旁邊的小膠質細胞可吞噬血管內皮，從而破壞血腦屏障(BBB)的完整性。外周的免疫細胞，如T淋巴細胞、B淋巴細胞和自然殺傷(NK)細胞等因BBB的通透性增加被調集到病灶處，病灶神經組織的免疫表型暴露，與淋巴細胞產生免疫反應，對腦組織造成損害。如此循環，缺血部位的炎癥進一步加重。早期的炎癥可起到清除壞死組織、促進神經修復的作用，但過多的免疫細胞在大腦聚集及消耗會使得外周的免疫細胞減少、免疫器官萎縮，引起免疫抑制，使機體感染的風險增加[3～5]。中樞神經系統卒中后的免疫反應主要通過體液途徑和神經途徑來調節，具體包括下丘腦-垂體-腎上腺素軸(HPA軸)、交感神經系統(SNS)和副交感神經系統(PNS)。其中起重要作用的免疫細胞是T淋巴細胞。

1.1 HPA軸 炎癥反應在缺血性腦卒中發生后6 h內產生，分泌的炎性細胞因子，如白細胞介素-1(IL-1)、IL-6和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)會刺激下丘腦室旁核(PVN)的神經元合成促腎上腺皮質激素釋放因子(CRF)。CRF被分泌入垂體門脈血流系統后促進促腎上腺皮質激素(ACTH)的分泌。ACTH可促進糖皮質激素分泌，而糖皮質激素可誘導淋巴細胞數量的減少[2]。

1.2 交感神經系統(SNS) 交感神經纖維在所有的原發性(骨髓和胸腺)免疫器官和次級免疫器官(脾臟和淋巴結)均有分布。當腦部的CRF升高后會增加交感神經激活放電，SNS過度激活腎上腺素能神經元可引起腎上腺髓質和周圍器官分泌兒茶酚胺。兒茶酚胺通過 β-受體作用于免疫細胞減少促炎因子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胞和淋巴細胞，但持續的升高可能會減少循環淋巴細胞的數量，從而導致免疫器官(如脾臟)萎縮[2]。

1.3 副交感神經系統(PNS) PNS主要通過由迷走神經介導的膽堿能抗炎通路(CAIP)來調節大腦和全身的炎癥反應。CIAP由迷走神經、脾臟及α7煙堿型乙酰膽堿受體(α7nAChR)組成。炎癥介質可以通過迷走神經刺激脾臟分泌乙酰膽堿，乙酰膽堿作用于免疫細胞上的α7nAChR，而α7nAChR調節大腦中的小膠質細胞，并能抑制調節炎癥因子表達的NF-κB轉錄，最終導致單核細胞失活，使TNF、IL-6等促炎因子降低，保護神經細胞免受氧化應激和改善功能恢復[3,6]。

1.4 T細胞 T細胞是介導細胞免疫應答的主要免疫細胞，卒中誘導的免疫抑制主要也是表現為循環、脾臟和胸腺的T細胞急劇消耗。T細胞的常見亞群為：輔助性T細胞(Th)、調節性T細胞(Treg)和細胞毒性T細胞(Tc)。CD4+是輔助性T細胞亞群，具有調節免疫反應活性的功能；CD8+是抑制性T細胞亞群，有抑制B淋巴細胞產生抗體、抑制細胞毒性T細胞殺傷的作用。T細胞分化模型主要有Th1細胞和Th2細胞。Th1免疫的特征是炎癥細胞因子(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胞因子(如IL-4和IL-10)水平升高。隨著外周的免疫細胞向大腦聚集，胸腺的T細胞免疫會從促炎的Th1型轉向抗炎的Th2型，Th1/Th2比值下降。

2 炎癥免疫調節的研究現狀

如上所述，炎癥免疫反應有3個關鍵環節：炎癥激活浸潤、淋巴細胞減少、免疫器官萎縮。越來越多的研究圍繞這3個環節開展，許多關鍵靶點及調節方法被發現或已經投入試驗當中。

2.1 炎癥激活浸潤環節

2.1.1 小膠質細胞 小膠質細胞占大腦膠質細胞的10%，是中樞神經系統常駐免疫細胞。在炎癥免疫反應中小膠質細胞被激活是反應啟動的最關鍵步驟[7]，因此對小膠質細胞的研究越來越多。小膠質細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和誘導一氧化氮合酶，并可通過分泌基質金屬蛋白酶(MMP)破壞BBB；M2型分泌抗炎因子，如IL-10、TGF-β、IL-4、IL-3、胰島素樣生長因子-1以及神經營養因子。小膠質細胞在缺血性卒中急性期主要為M2型，而在亞急性期、慢性期則轉化為M1型。M2小膠質細胞的早期調集巨噬細胞在病灶聚集以清除壞死組織，對機體起到保護作用。卒中后7 d內M2型小膠質細胞逐漸減少，M1小膠質細胞開始支配損傷區域，誘導吞噬作用，增加促炎介質的分泌，轉為慢性炎癥，加重腦組織損傷[8]。因此，通過調節小膠質細胞的狀態來治療缺血性卒中可能是一個新的突破點[7]。Mamun等[9]研究發現介導巨噬細胞在周圍免疫細胞和其他炎癥性疾病中激活的干擾素調節因子(IRF)可以調節小膠質細胞激活狀態的轉換。他們發現IRF5信號可轉導M1，IRF4信號轉導M2，通過IRF5-IRF4調節軸可以使M1-M2相互轉換，從而在基因層面控制小膠質細胞促炎和抗炎反應，達到滿足卒中不同時期的炎癥狀態需求。他汀類藥物也因其可以減弱小膠質細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]的綜述提到上調中樞神經細胞胞內cAMP信號來抑制小膠質細胞的遷移和激活以達到減輕免疫介導損傷的目的。但這樣一來會阻止了早期有益的炎癥反應，其應用的價值還有待證實。另外一些研究另辟途徑，不去干預小膠質細胞的激活狀態，而是減少小膠質細胞的數量以達到減輕免疫反應的效果。Chen等[11]的一項研究使用了濃度為2 mg/kg的K+通道激活劑NS309對腦外傷模型的小鼠進行腹腔內注射，發現NS309可明顯減少小膠質細胞的數量，降低小鼠的免疫功能。因此認為NS309在卒中的治療上也有同樣的潛力[11]。

2.1.2 損傷相關分子模式(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酸等，可觸發炎性小體和激活先天免疫[3]。HMGB1可通過作用于T淋巴細胞，導致外周血及脾臟中T淋巴細胞及CD4+T淋巴細胞減少，從而下調外周免疫。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可減輕細胞的免疫抑制并恢復淋巴細胞的活化狀態。

2.1.3 細胞因子 細胞因子在卒中的過程中具有兩面性，一方面可加重腦損傷;另一方面又可促進腦部神經的恢復。具有促炎作用的Thl類炎性細胞因子如IFN-7、TNF-α、IL-2、IL-1、IL-6、IL-8和具有抗炎作用的Th2類炎性細胞因子如IL-4和IL-10這些細胞因子都被認為是潛在的急性卒中的治療靶點[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，發現IL-11治療組(20 μg/kg、40 μg/kg)與MCAO比較腦梗死體積和神經功能缺損評分(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，并促進神經的修復。那他珠單抗具有抑制白細胞向中樞神經系統浸潤的作用，當前多用在多發性硬化的治療上，應用于卒中治療上尚缺乏有效證據，需要更大范圍的臨床試驗去證實其效果[4]。

2.2 外周淋巴細胞減少環節

2.2.1 HAP軸和SNS 如上所述，HAP軸分泌的糖皮質激素及SNS分泌的兒茶酚胺均可使外周的淋巴細胞減少，但多項研究表明使用糖皮質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淋巴細胞和NK細胞分泌的INF-γ下降并且減少TNF-α、促進IL-10的作用有關。在兒茶酚胺介導的免疫反應中，自然殺傷細胞(iNKT細胞)起著重要作用，通過激活iNKT細胞上的β腎上腺能受體，可以使T細胞由Th1向Th2轉移。一些研究開始使用iNKT細胞激活物α-GalCer來改善宿主的免疫力以減少卒中后感染并發癥[14]。另外，近年也有人開始關注SNS在卒中后誘導腸道通透性方面的作用，Doyle等[15]證實腦卒中后β-腎上腺素能受體的激活可以觸發腸道屏障的破壞，從而使腸道內的共生細菌擴散到周圍，進而發生致命的感染。

2.2.2 PNS 在CAIP通路中，α7nAChR由大多數CD4+T淋巴細胞表達，使用煙堿刺激α7nAChR可抑制Th17分化(Th17作用見下文)從而達到減輕炎癥作用。另一項實驗表明，使用nAChRα7的激動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動功能[16]。

2.2.3 淋巴細胞 在卒中急性期，T細胞的作用比B細胞要重要。如上所述，利用T細胞治療的關鍵是改善Th1/Th2比值下降，使抗炎的Th2重新轉向促炎的Th1。近年，CD4+T細胞的一種亞群Th17(Th17細胞)引起了關注，它可產生IL-17。Th17、Th1是主要的促炎細胞，Treg細胞具有廣泛的抑制功能，可以同時抑制Th17、Th1細胞的產生。IL-17，Th17、Th1之間的比例調節同樣可改善卒中的免疫失衡狀態。Treg/Th17失衡在急性腦梗死的發生和發展過程中具有重要作用，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物實驗及臨床試驗去驗證其治療作用[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預后。Jin等[19]的研究認為CD147參與了免疫突觸的形成、T細胞的激活及分化Th17細胞，通過抑制CD147可改善腦卒中后的肺部感染和免疫反應。B細胞在卒中后的炎癥免疫反應中主要起到保護、防御的作用，因B細胞經抗原刺激后可分化為漿細胞，而漿細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細胞因對抗感染而消耗明顯[20]。維持B細胞的數量是治療卒中的另一個手段。Sterling等[20]的實驗使用B細胞移植至小鼠體內，發現小鼠的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細胞的丟失，從而維持脾臟B細胞的數量及免疫球蛋白的正常水平，減輕機體感染。

2.3 免疫器官萎縮環節 脾臟是人體最大的淋巴組織，對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]。針對免疫器官的萎縮環節的治療需要抑制兒茶酚胺的作用及減少脾臟淋巴細胞向腦部轉移。目前一種鞘氨醇1-磷酸鹽受體調節劑芬戈莫德(fingolimod)備受關注，它可以使淋巴細胞阻留于淋巴結和脾臟中，減少外周淋巴細胞進入腦內，可起到減輕腦內炎癥反應作用[4]。多項關于芬戈莫德治療腦卒中的實驗已經證明芬戈莫德可明顯減少外周淋巴細胞數量，抑制梗死面積擴大，并改善BBB通透性。Dang等[22]的一篇薈萃分析認為芬戈莫德的用量0.5 mg/kg或1 mg/kg療效較好。目前也有關于干細胞治療的方法提出，包括各種類型的干細胞或祖細胞(如造血干細胞或骨髓間充質干細胞)，目的是促進Tregs的分化，減少自身淋巴細胞的消耗[2]。對于干細胞的來源，有人使用人類臍帶血來源的多能干細胞、人脂肪源性干細胞等[23,24]。另一項研究在急性卒中早期使用全身性粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)治療，可以增加肺、脾和血液中的髓細胞，并刺激脾細胞和外周血免疫細胞釋放促炎細胞因子[25]。Shucheng He等[26]發現CCR2可招募缺血性腦卒中后免疫細胞遷移入腦，于是利用CCR2等抑制劑PG對在模擬缺血性腦卒中后大腦中動脈阻塞(MCAO)的小鼠進行試驗，結果提示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類結構—DRmQ來將炎癥隔絕在脾臟，從而逆轉脾臟的萎縮。但這些治療方法也還只是停留在動物試驗上，需要更加深入的研究開發。

3 結 語

目前炎癥免疫反應是被廣泛認可的缺血性卒中導致腦損傷的機制，但炎癥免疫調節治療缺血性腦卒中尚在探索的階段，仍有許多問題需解決。有人認為卒中后的炎癥免疫反應本身是機體的一種保護性改變，抑制這種反應將會得不償失；另外抑制了腦部的免疫反應也許能夠減輕腦組織的損害，但同時也可能導致外周的免疫力下降，同樣增加了感染的風險。在卒中的早期，炎癥免疫反應是有積極保護作用的，后期的炎癥浸潤及免疫抑制才對機體造成損害，所以如何選擇炎癥免疫調節的時機是一個需解決的問題。有許多研究在卒中發生后6 h內開始治療，認為這一時期可抑制先天的免疫反應發生，但它卻抑制了良性的炎癥反應。另外一些研究選擇在卒中后數天或數周開始治療被認為更加適合，因為它在針對了機體的適應性免疫的同時，又保留了早期保護性的炎癥反應[28]。無論如何，當前的許多研究結果均表明對卒中的小鼠進行炎癥免疫調節治療確實可明顯改善梗死的體積、減少感染。另外研究發現運用炎癥免疫調節的方法同樣可改善卒中后癡呆[29]。隨著上述的各個作用靶點的研究深入及臨床試驗開展，相信炎癥免疫調節的方法在缺血性卒中治療上將會擁有一個廣闊的應用前景。