視神經脊髓炎譜系疾病發病相關抗體的研究進展

韓夢雨，金明

視神經脊髓炎（neuromyelitis optica，NMO），又稱Devic 病，是一種自身抗體介導、體液免疫主導的中樞神經系統（central nervous system，CNS）致殘性自身免疫性炎性脫髓鞘性（繼發性）疾病，以視神經炎（optic neuritis，ON）和（或）急性橫貫性脊髓炎為典型臨床表現[1]。與NMO 相關的ON，通常具有眼球轉動疼痛、視力急劇下降等癥狀，甚至失明，具有較高的致盲率。抗水通道蛋白4 抗體 （aquaporin-4 immunoglobulin G，AQP4-IgG） 的發現與確認，使得NMO 在發病機制、診斷及治療上取得顯著進步[2-3]。視神經脊髓炎譜系疾病 （neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD）概念的最早提出是基于特異性AQP4-IgG 在臨床的廣泛使用[3]，但隨著AQP4-IgG臨床檢測特異性的逐漸提高，NMO 和NMOSD 診斷標準不足之處也日益凸顯[4]。2015 年國際NMO 診斷團隊提出了一種新的NMOSD 國際診斷標準，NMOSD 包括NMO、ON、長節段性橫貫性脊髓炎（longitudinally extensive transverse myelitis，LETM）和其他典型的脫髓鞘性腦綜合征[5]。檢測血清中AQP4-IgG 的狀態是目前診斷NMO 患者最有效和最直接的方法[1-2]。然而，文獻報道臨床上還有約20%的NMO 患者血清AQP4-IgG 呈陰性[5-6]，該部分患者的生物標志物尚未得到明確驗證，推測其體內可能含有未被識別的病理性抗體或其他生物標志物。對于AQP4-IgG 水平與NMOSD 疾病活動、嚴重程度、治療反應或長期預后的相關性尚無一致意見[7-8]，說明在NMOSD 發病機制中仍存在一些空白有待研究，對NMOSD 患者進行早期診斷、疾病特異性干預及病情監測的生物標志物仍需不斷完善。本文綜述了與NMOSD 發病相關的抗體及其在NMOSD 發生與發展中的作用和臨床意義，期待為開發適合NMOSD 的早期診斷及追蹤疾病進展的個體化生物標志物提供幫助。

1 抗水通道蛋白4 抗體（AQP4-IgG）

眾多研究為AQP4-IgG 在NMO 免疫發病機制中的潛在作用提供了證據[1]。AQP4-IgG 主要通過誘導激活補體系統、增加血腦屏障（blood brain barrier，BBB）的通透性、介導星形膠質細胞的毒性作用及參與炎性免疫過程等發揮作用[9]。AQP4 在全身均有表達，在CNS 中，AQP4 主要在視神經、脊髓、腦干、下丘腦、血管周、室管膜周和下區、延髓最后區和視上核等組織表達[10]；且CNS 中的AQP4 超分子結構與骨骼肌中的不同，這可能解釋了AQP4 表達組織對NMOSD 敏感性的差異[10]。AQP4 單體在星形膠質細胞中以M1（在Met-1 處發生翻譯激活）和M23（在Met-23 處發生翻譯激活）2 種亞型表達，AQP4-M23能在細胞膜上聚集組裝成大面積的正交排列顆粒（orthogonal arrays of particles，OAPs），而AQP4-M1只能形成零散的顆粒。每一個AQP4-IgG 的四聚體結構可通過細胞表面的OAPs 與其他四聚體結合，故AQP4-IgG 識別AQP4 的位點是OAPs，并非四聚體的亞基[11-12]。

Lennon 等[13]首次發現并確定了NMO 特異性的自身抗體，最初稱為NMO-IgG，其靶點AQP4 于次年被鑒定出來。隨后的獨立研究[14-16]證實，AQP4-IgG可作為NMO 的特異性生物標志物，并指出基于細胞分析的免疫熒光法可提供最佳的靈敏度和特異度。AQP4-IgG 對NMO 具有高度的特異性（85%～99%），在大多數患者（68%～91%）的血清中都能檢測到[16-17]。腦部核磁共振 （magnetic resonance imaging，MRI）顯示的腦損傷也位于高AQP4 表達區域[17]。AQP4-IgG抗體的發現與鑒定也使得NMO 患者受益于B 細胞靶向治療，如利妥昔單抗或血漿置換[17]。同時，病理研究[16-17]表明AQP4 免疫反應性定位于病灶血管周緣，并與NMO 病變中的AQP4-IgG 和激活的補體成分沉積成相應的玫瑰花結型，這表明了體液免疫在NMO 發病機制中的作用。在CNS 中星形膠質細胞足突末端的AQP4 和AQP4-IgG 相結合是NMO 發病機制中的關鍵環節。但AQP4-IgG 的合成是外源性的還是鞘內的以及是通過何種機制和途徑進入CNS 的，目前尚無定論。多數學者[18-19]認為來自循環系統的AQP4-IgG 通過被動擴散、受損或者功能不全的血腦屏障進入CNS，與AQP4-M23 形成的OAPs 結合，通過抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用和補體依賴的細胞毒作用損傷星形膠質細胞，募集巨噬細胞、嗜酸性粒細胞及中性粒細胞，繼發神經元髓鞘脫失，甚至軸索損害、神經元死亡等[20]。此外，AQP4-IgG 還可通過影響細胞內外谷氨酸穩態、改變星形膠質細胞表面AQP4 的分布極性等途徑來促使NMO 病灶形成及加重病情發展[21]。如，興奮性氨基酸轉運體2 （excitatory amino acid transporter 2，EAAT2）在NMO 發病機制中的作用為NMO 治療策略提供了新的方向。研究[12,22]表明，AQP4-IgG 與AQP4結合可以導致EAAT2 的下調，并損害谷氨酸的穩態。EAAT2 在星形膠質細胞中表達，負責中樞神經系統中90%以上的谷氨酸攝取，對興奮性突觸的谷氨酸清除也很重要[22]。據報道，EAAT2 和AQP4 作為大分子復合物存在于星形膠質細胞膜中。由于星形膠質細胞對谷氨酸濃度增加具有相對耐受性，因此，谷氨酸穩態的損害對神經元和少突膠質細胞具有特別的興奮毒性潛力。脊髓和視神經中的少突膠質細胞是NMO 脫髓鞘的主要部位，對谷氨酸濃度變化特別敏感[22]。細胞外谷氨酸水平的局部升高可導致少突膠質細胞的損傷甚至死亡。

盡管AQP4-IgG 在NMO 診斷、治療等過程中具有重要的臨床應用價值，但它不是通用的NMO 生物標記物。如對老年人的研究中，有5%～10%的多發性硬化（multiplesclerosis，MS）患者同樣發現AQP4-IgG陽性[5-6,23]，AQP4-IgG 的陽性率也似乎因種族和地理位置而異[24-26]。最近一項研究[27]顯示，在NMOSD 復發期、緩解期不同階段，患者血漿中AQP4-IgG 水平比較，差異均無統計學意義。Chanson 等[28]認為，血清NMO-IgG 表達水平與疾病復發、病殘程度和藥物治療無關，在臨床中NMO-IgG 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。以上說明，除了AQP4-IgG 的存在外，其他因素（如分泌細胞因子及細胞免疫） 可能也參與NMO 患者發病機制的組織損傷和疾病的臨床表現。

2 髓鞘少突膠質細胞糖蛋白抗體（MOG-IgG）

髓鞘少突膠質細胞糖蛋白抗體 （myelin oligodendrocyte glycoprotein immunoglobulin G，MOG-IgG）是NMO 新的潛在生物學標志物中研究最多的自身免疫性抗體。MOG-IgG 相關疾病最常見的表現是7歲以下兒童的急性播散性腦脊髓炎，以及青少年和成人的ON。MOG-IgG 陽性相關的NMOSD 患者臨床表現更傾向于侵襲視神經（前段）而非脊髓，因此，以雙側ON 為臨床表現就診眼科的NMOSD 患者中MOG-IgG 陽性更多見。MOG 是免疫球蛋白超家族的成員，僅在CNS 髓鞘和少突膠質細胞表面表達，是少突膠質細胞成熟的潛在分化標志物，參與補體依賴的細胞毒作用的調節，這使MOG 成為炎癥性脫髓鞘疾病中細胞和體液免疫反應的潛在靶點[11,29]。特別指出的是，臨床上懷疑NMOSD 時，測試AQP4-IgG和MOG-IgG 是合理的。

MOG-IgG 與NMOSD 的臨床相關性及其在炎癥性脫髓鞘疾病免疫原性發生過程中的作用成為近些年來研究的熱點之一。2015 年新的NMOSD 診斷標準中也指出該抗體可能參與NMO/NMOSD 的發病[5]。Mader 等[30]首先在一些血清AQP4-IgG 陰性的NMO/NMOSD 患者中發現了MOG-IgG 介導的免疫反應。此后，關于MOG-IgG 與NMO／NMOSD 的研究逐漸增多。Hamid 等[31]發現，MOG 抗體在20%～42%的AQP4-IgG 陰性的NMOSD 患者中呈陽性 （相當于NMOSD 患者總隊列的4%～11%）。盡管一些MOG-IgG 陽性患者符合NMOSD 的診斷標準，但MOG-IgG 陽性和AQP4-IgG 陽性的NMOSD 患者間存在流行病學、臨床和MRI 特征的差異。相較于AQP4-IgG 陽性患者，MOG-IgG 陽性者具有年輕，以男性、白種人多見，對激素和血漿置換效果更明顯等特點[12,32]。ON 是MOG-IgG 陽性的NMOSD 患者最常見的臨床表現，以雙側ON 更為常見，此類患者大多能在眼底檢查時見到視盤水腫[32-33]。此外，MOG-IgG陽性的NMOSD 患者很少伴有自身免疫性疾病，但該類患者體內共存的其他自身抗體更為常見[34]，且其LETM 或其他腦部的臨床癥狀發生率也低于AQP4-IgG 陽性的患者。在AQP4-IgG 陰性的LETM首次發作的患者中，約有8%～23%的患者出現MOG-IgG 陽性；相比之下，MOG-IgG 陽性的LETM患者一般年齡較小，病情易復發，但預后較好[35]。MOG-IgG 陽性的NMOSD 患者平均年復發率更長（0.5 年，范圍：0.1～1.0 年）且視力受損更嚴重（視力＜2/10），但患者隨訪結束時視力相對較好[36]。重要的是，較大比例的MOG-IgG 患者可能患有單相疾病，暫時存在MOG-IgG 陽性，這意味著不一定需要長期免疫抑制[30]。

目前MOG-IgG 和AQP4-IgG 雙陽性檢出率極低。Peschl 等[29]總結了與MOG-IgG 相關炎性脫髓鞘疾病有關的文獻，發現515 例AQP4-IgG 陽性的NMO 患者中，僅3 例出現MOG-IgG 陽性，雙抗體陽性率低于1%。另一個使用CBA 方法檢測的研究中，未有1 例患者發現血清AQP4-IgG 和MOG-IgG 雙陽性[32]。腦脊液檢測提示腦脊液髓鞘堿性蛋白水平升高，但不能檢測到膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic portein，GFAP），提示患者出現嚴重脫髓鞘，但并沒有引起炎癥細胞浸潤，軸突丟失，神經元或星形膠質細胞死亡[37]。與AQP4-IgG 相關疾病累及星形膠質細胞不同，MOG-IgG 相關疾病的靶抗原是少突膠質細胞，2 種疾病在病理生理基礎上有顯著差異。

MOG-IgG 相關研究對NMO 發病機制提出了新的挑戰及疑問，即MOG-IgG 陽性的NMO 患者是否是可以獨立于NMO／NMOSD 的獨立疾病實體。類似“MOG-IgG 相關脫髓鞘疾病” 等概念的提出需要深入的基礎和臨床研究進一步探討。

3 膠質纖維酸性蛋白抗體（GFAP-IgG）

星形膠質細胞在CNS 生理和病理的許多方面起著積極作用，尤其是NMO，其最本質的病理機制是星形膠質細胞的損傷。膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP） 是星形膠質細胞中的標志性中間絲蛋白，在細胞遷移和運動、膜上谷氨酸轉運體GLAST/EAAT1 的錨定和有絲分裂等方面起著重要作用，在CNS 損傷及相關疾病發病中起著關鍵作用。相關研究[38]表明，GFAP 的損傷或者缺損導致神經元髓鞘繼發性脫失，進而引起星形膠質細胞損傷、神經元軸索變性及死亡。Uzawa 等[39]研究表明，與非炎性神經系統疾病、特發性ON 和脊髓炎患者相比，NMO 患者腦脊液白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）和GFAP 水平在NMO 的初始免疫攻擊期間顯著升高。另一項研究[38]提示，NMO 急性期腦脊液GFAP-IgG 水平顯著增高，且與臨床癥狀和脊髓損害的嚴重程度呈正相關，但經激素治療好轉后，腦脊液GFAP-IgG 表達濃度降至正常水平。Fang等[40]首先構建GFAP 相關自身免疫性星形細胞病變的概念，并發現GFAP-IgG 在復發性免疫性腦膜炎的生物標志價值。Elia 等[41]研究表明，GFAP-IgG 相關性脊髓炎與AQP4-IgG 相關性脊髓炎在臨床表現、腦脊液表現及頭顱MRI 表現等方面有著重要的區別。基于此，考慮到GFAP 是一種細胞內蛋白，GFAP-IgG 在NMO 發病中的直接性作用可能性甚微，但為了更好地闡明自身免疫性GFAP 星形細胞病及GFAP-IgG 在NMO 患者中的作用機制，還需要進一步的深入研究。

4 水通道蛋白-1 抗體（AQP1-IgG）

水通道蛋白-1（aquaporin-1，AQP1）也是水通道蛋白家族成員，它在視神經、脊髓和腦白質等易發生NMO 典型病變的區域中大量表達，眾多研究支持水通道蛋白-1 抗體 （aquaporin-1 immunoglobulin G，AQP1-IgG）參與NMO 的免疫發病機制[42-43]。Long等[44]提出AQP1-IgG 存在于大多數NMO 患者或高患病風險患者中 （AQP4-IgG 血清陽性患者比例達74.8%），而在患有其他神經系統疾病患者中很少發現。Tzartos 等[42]發現，AQP4-IgG 血清陰性、AQP1-IgG血清陽性的疑似NMOSD 患者中，幾乎所有患者均有脊髓損傷（19/22）。雙血清陽性患者占AQP1-IgG血清陽性的24%，且在348 例疑似NMOSD 患者中，AQP1-IgG（16.7%）血清陽性比AQP4-IgG（12%）血清陽性更為普遍存在[42]。而健康人和神經自身免疫性非脫髓鞘性疾病 （neuroautoimmune non-demyelinating disease，NIND）（如重癥肌無力）患者的血清中沒有檢測到AQP1-IgG。AQP1-IgG 血清陽性可疑NMOSD 患者的臨床特征與AQP4-IgG 血清陰性患者相似，LETM 多見，ON 少見，女性比例較低[44]。Tüzün等[45]發現，AQP1-IgG 與AQP4-IgG 血清雙陽性患者在初次發病時即發生ON，這表明富含AQP1 的視神經很可能是自身免疫反應的啟動點；血清雙陽性和AQP4-IgG 血清陽性患者比血清雙陰性患者更容易復發。AQP1 在典型NMO 病灶周圍的表達明顯減少或轉移至星形膠質細胞內，與AQP4 的分布相似，這意味著AQP1-IgG 同樣可能會導致BBB 和星形膠質細胞損傷，推測AQP1-IgG 與視神經脊髓炎發病機制相關[45-46]。

有關AQP1-IgG 診斷的特異性，Tzartos 等[42]報道AQP1-IgG 對NMO 具有高度的敏感性和特異性；而Long 等[43]發現其特異性低于以往的研究，并認為AQP1-IgG 在NMO 中低于AQP4-IgG 的診斷價值。但更值得關注的是MS 和NMO 患者血清中均有AQP1-IgG，這會影響對MS 和NMO 患者進行鑒別診斷，對AQP1-IgG 的進一步相關研究將會有助于其發展成為NMO 患者的潛在生物標志物。

AQP1 在CNS 星形膠質細胞中高表達、AQP1-IgG 存在于CNS 脫髓鞘患者的血清中、AQP1-IgG血清陽性與AQP4-IgG 血清陰性的NMO 臨床特征相似、疑似NMOSD 的患者體內AQP1-IgG 高陽性率等特征促使AQP1-IgG 將可能成為AQP4-IgG 血清陰性的NMOSD 患者潛在的新型生物標志物。

5 其他相關性抗體

除了以上論述的與NMO 發病、診斷及預后密切相關的抗體外，近些年來，CNS 其他一些相關性抗體在NMO 等相關性疾病發病中也備受關注，如抗N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA 型）受體抗體和甘氨酸受體抗體[6]。抗NMDA 受體腦炎見于年輕女性卵巢畸胎瘤，表現為記憶和意識障礙、躁動、癲癇、呼吸衰竭、自主神經紊亂和無意識運動[47]。Motoyama 等[48]報道了抗NMDA 受體腦炎與復發性視神經炎發病具有相關性。且另一項報道揭示少數抗NMDA 受體腦炎患者 （3.33%） 具有顯著的炎性脫髓鞘影像學（MRI）及臨床表現，可有AQP4-IgG 或MOG-IgG 陽性[49]。但以上抗體在NMOSD 中的生物學方面的價值有待進一步確認。

6 小結

NMOSD 是臨床上常遇到的神經眼科交叉性學科疾病，研究其發病機制和相關生物標志物有助于早期診斷、控制急性發作和防止復發。NMOSD 發病機制的復雜性及其與免疫應答的關系，延緩了有效治療及管理策略的發展。AQP4-IgG、MOG-IgG 等相關抗體的發現與確認，使得NMOSD 在診斷及治療上取得顯著的進步，但在NMOSD 發病機制中仍有一些空白有待探索。統一、優化檢測手段，開發新型早期診斷、監測治療反應及預后的生物標志物，對改進NMOSD 疾病管理和預防工作非常重要。相信在不久的將來，該疾病的研究及應用能得到突破性的實質性進展，期望本文為其提供幫助和借鑒。