神經精神狼瘡血腦屏障損傷機制的研究進展

羅玉立，楊一帆，羅家昂，王湘宇，付李胤且，趙維慶，劉爽，徐健

(昆明醫科大學第一附屬醫院風濕免疫科，昆明 650032)

系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種以血清中出現多種自身抗體和免疫復合物為主要特征的彌漫性結締組織病，該病好發于育齡期女性，其癥狀變化多樣，幾乎所有器官均可受累。當發生中樞或外周神經系統癥狀時，被定義為神經精神狼瘡(neuropsychiatric systemic lupus erythematosus，NPSLE)。NPSLE臨床表現多樣，國際尚無統一診斷標準，目前仍采用美國風濕病學會于1999年發表的對NPSLE中頭痛、認知障礙、急性意識障礙、癲癇發作、焦慮和抑郁狀態等癥狀的定義作為診斷標準[1]。NPSLE發病機制是多因素綜合作用的結果，其中血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)的破壞是最早被提出的在NPSLE發病機制中發揮作用的病理生理機制。BBB是存在于血液循環與大腦之間的動態界面，它調節著大腦微環境的穩態，保護中樞神經系統呈免疫豁免狀態，使神經元細胞免受循環中潛在的神經毒性物質的威脅，維持著中樞神經系統的正常活動和功能。BBB主要由大腦毛細血管內皮細胞、基膜和星形膠質細胞足突共同構成。BBB的破壞是SLE神經病理改變的重要組成部分，其完整性的喪失可以促進神經毒性物質進入中樞神經系統進一步對神經元造成損傷。目前已有多項研究證實NPSLE患者存在BBB功能障礙；另外動物實驗也發現BBB損傷可以導致狼瘡模型小鼠出現抑郁樣表現[2-4]。但是NPSLE中BBB損傷的機制目前尚不完全清楚，細胞因子、補體系統、自身抗體在NPSLE患者BBB的破壞中發揮著重要的調控作用。現就NPSLE患者BBB損傷機制的研究進展進行綜述。

1 細胞因子對BBB的影響

作為腫瘤壞死因子超家族的成員之一，腫瘤壞死因子相關弱凋亡誘導因子(tumor necrosis factor-related weak inducer of apoptosis,TWEAK)通過與其特異性受體Fn14的結合參與細胞凋亡、炎癥反應、BBB通透性的調節等病理生理過程。體內多種細胞表面均有TWEAK分布，而Fn14主要在內皮細胞、間質細胞等非造血細胞表面表達。正常情況下，Fn14的表達水平較低，但在炎癥反應等病理條件下Fn14表達明顯增高[5]。相較于健康對照者，SLE組血清中TWEAK含量明顯增加，提示血清TWEAK可能是SLE潛在的血清學生物標志物，可以反映疾病活動度[6]。

在缺血性腦卒中模型中已證明TWEAK/Fn14的相互作用增加了BBB的通透性[7]。Stock等[8]研究發現，在MLR/lpr狼瘡小鼠的大腦皮質中TWEAK和Fn14表達增加。Wen等[9]發現相較于敲除Fn14基因的MRL/lpr小鼠，野生型MRL/lpr小鼠大腦中Fn14表達上調且其BBB通透性顯著增加，提示TWEAK可能與MRL/lpr小鼠BBB的通透性增加有關。有研究將Fc-TWEAK通過側腦室給藥的方式注入C57小鼠腦內，發現C57小鼠BBB通透性增高，且表現出抑郁樣行為及認知功能障礙[10]。但此研究的爭議在于側腦室給藥的方式針道損傷本身會破壞BBB完整性，使循環中各種免疫因子進入腦內，破壞了大腦微環境。為了確定是否可以通過TWEAK/Fn14信號直接觸發MRL/lpr小鼠BBB通透性的改變，另一研究將Fc-TWEAK靜脈注射到MRL/lpr小鼠體內,也發現其BBB通透性增高[11]。這一研究證明了在MRL/lpr小鼠中TWEAK/Fn14信號可以誘導BBB功能障礙。

在人類大腦微血管內皮細胞構建的體外BBB模型中，發現在可溶性TWEAK的刺激下，促炎細胞因子和趨化因子[CC趨化因子配體2、白細胞介素(interleukin,IL)-8、IL-6)]的分泌增加，細胞間黏附分子1及血管細胞黏附分子1分泌增多可誘導白細胞與內皮細胞相互作用，促分裂原活化的蛋白激酶通路激活使基質金屬蛋白酶9表達上調、緊密連接蛋白-1(zonula occluden-1,ZO-1)表達下調[12]。在炎癥過程中，黏附分子是炎癥細胞附著于內皮細胞的關鍵因素。基質金屬蛋白酶9作為一種膠原酶，通過破壞細胞間緊密連接導致BBB功能障礙[13]。ZO-1在調節BBB功能中起重要作用，其生成減少可導致內皮細胞間緊密連接結構的破壞，進而使BBB通透性增加。IL-6是炎癥過程中重要的促炎細胞因子。促炎細胞因子的釋放可能導致BBB的破壞[14]。

從以上動物實驗及體外實驗可以推測，在SLE病理環境中激增的TWEAK與大腦毛細血管內皮細胞上的Fn14特異性結合，激活下游多種信號通路并釋放多種細胞因子，導致BBB的破壞。但以上實驗結果能否在SLE患者中復制，還有待進一步研究。

2 補體系統對BBB的影響

補體系統是人體非特異性免疫的組分之一，其成分復雜，補體系統的激活是對抗入侵微生物的一種有效防御機制，然而其過度反應則會導致宿主防御功能破壞。補體系統激活是SLE發病機制中的關鍵事件，可反映SLE疾病活動度[15]。補體激活時C5裂解生成C5a，CD88是其主要的功能受體之一，C5a與其受體結合后可以誘發強效的炎癥反應。

一項臨床研究分析了80例SLE患者(其中包括29例NPSLE患者)血清及腦脊液C5a、C5水平與腦脊液/血清白蛋白比值，相較于健康對照組，SLE組血清C5a含量增加明顯，而血清C5水平差異無統計學意義；對比血清C5a含量發現NPSLE組顯著高于SLE組，而兩者C5水平比較差異無統計學意義，NPSLE組腦脊液/血清白蛋白比值與腦脊液C5a及C5水平均呈正相關[16]。推測C5向C5a的轉化在NPSLE發病機制中起著重要作用，BBB通透性增加導致腦脊液C5a和C5水平升高。但該試驗并未探究BBB通透性增加的原因。

Mahajan等[17]在人腦微血管內皮細胞、星形膠質細胞所模擬的BBB模型中觀察到，當細胞暴露于狼瘡血清或C5a時，BBB模型跨膜電阻值降低，表明單層膜通透性增加，提示C5a破壞了BBB的完整性。在小鼠腦微血管內皮細胞株建立的體外BBB模型中加入SLE患者血清共培養后，發現核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)從細胞質向細胞核重新分布、細胞肌動蛋白骨架重排、ZO-1 mRNA表達下調，而用C5a受體拮抗劑(C5aRant)處理可以阻止以上改變，提示C5a/C5a受體信號通路通過調控NF-κB的易位入核，下調ZO-1的表達、促進細胞肌動蛋白骨架重組，最終損壞了細胞間緊密連接結構，從而使BBB功能受損[3]。另一研究在小鼠腦內皮細胞中觀察到，C5a/C5a受體信號可以通過誘導型一氧化氮合酶和活性氧類生成增加，導致BBB通透性增高，而C5a受體拮抗劑或C5a抗體可減輕這一作用，并維持腦內皮細胞結構的完整性[18]。細胞肌動蛋白骨架維持著細胞的結構完整性,其重組將增加血管通透性。誘導型一氧化氮合酶和活性氧類作為炎癥介質已被證明可通過促進肌動蛋白細胞骨架重排改變BBB通透性。

在人腦微血管內皮細胞和星形膠質細胞構建的二維BBB模型中發現，C5a與C5a受體結合后導致NF-κB易位入核，使緊密連接蛋白claudin-5和ZO-1表達下調，從而導致BBB通透性增加；同時，在狼瘡病理環境中C5a/C5a受體信號激活也可導致肌動蛋白重排，從而影響血管通透性[17]。該研究驗證了之前動物實驗的結果[18]，并進一步探索了C5a誘導BBB通透性改變的機制。Mahajan等[19]分別用C5a和狼瘡血清處理人腦微血管內皮細胞后，發現內皮細胞凋亡增加且血管通透性增加，而選擇性C5a受體1拮抗劑減少了這些細胞的凋亡[19]。推測C5a/C5a受體信號也可通過誘導細胞凋亡導致內皮細胞數量減少，從而破壞BBB完整性。

綜上可見，在SLE病理過程中，C5a/C5a受體信號可通過活化內皮細胞、調控炎癥因子生產、促進細胞骨架重構、誘導細胞凋亡等多種途徑導致BBB功能障礙，而該信號的阻斷可減輕對BBB功能的破壞，C5a受體可能是SLE治療的潛在靶點。

3 自身抗體

3.1抗N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)抗體 NMDAR是一種對鈣離子具有高度通透性的離子門控通道型谷氨酸受體，廣泛分布于中樞神經系統，參與興奮性突觸傳遞、學習記憶和認知功能等生理過程。NR1、NR2為NMDAR具有功能活性必需的亞單位，其中NR2在大腦皮質中廣泛分布。一項研究發現，狼瘡小鼠大腦中NR2 mRNA的表達下調與學習和記憶障礙有關[20]。Hirohata等[21]研究發現SLE患者腦脊液中的抗NMDAR抗體滴度與神經精神癥狀呈正相關。

抗NR1抗體和抗NR2抗體是抗NMDAR抗體主要的兩種亞型，目前在SLE中研究較多的是抗NR2型抗體。有研究檢測了22例SLE患者的血清及腦脊液，發現腦脊液中抗NR2抗體呈低滴度陽性，而血清中抗NR2抗體滴度較健康對照組明顯增高，同時發現血清抗NR2抗體滴度與狼瘡病情活動度呈正相關[22]。另一項包含107例SLE患者及43名健康對照的臨床研究發現，有神經精神表現的SLE患者血清抗NR2抗體水平明顯高于無神經精神表現的SLE患者和健康對照組，且血清抗NR2抗體水平增加與疾病活動度相關[23]。以上研究提示抗NR2抗體與狼瘡活動度及狼瘡神經精神癥狀有關。

早期研究多認為抗NMDAR抗體只有在BBB完整性受損的前提下才能進入中樞神經系統引起大腦損傷[24]。但有研究發現，抗NMDAR抗體本身即可引起BBB通透性增高，在大鼠腦微血管內皮細胞建立的體外BBB模型中加入抗NR2抗體共培育后，跨膜電阻值較空白對照組明顯降低，表明內皮細胞通透性增加，提示抗NR2抗體可導致BBB功能障礙[25]。研究者為了解其機制，將從SLE患者血清中提純的IgG型抗NR2抗體與臍靜脈內皮細胞共培養后，發現抗NR2抗體與臍靜脈內皮細胞表面的NMDAR亞型NR2結合后激活人臍靜脈內皮細胞NF-κB信號通路，促使人血小板內皮細胞黏附分子-1、細胞間黏附分子1及血管細胞黏附分子1與細胞因子(IL-6、IL-8)表達增加，從而導致人臍靜脈內皮細胞炎癥[26]。此研究支持了抗NR2抗體在中樞神經系統外產生，并導致BBB炎癥破壞從而促使抗NR2抗體進入腦脊液的可能性，但是需要進一步研究來闡明人臍靜脈內皮細胞與人腦內皮細胞是否具有相同的功能。

綜上推測，SLE患者血清中的抗NR2抗體通過激活大腦內皮細胞NF-κB炎癥信號通路造成BBB炎癥性破壞從而增加BBB通透性，使抗NR2抗體進入腦脊液進一步損傷中樞神經系統。

3.2抗葡萄糖調節蛋白78(glucose-regulated protein 78，GRP78)抗體 GRP78是一種應激蛋白，屬于熱激蛋白70多基因家族[27]。GRP78蛋白可以通過阻止未折疊蛋白的積聚，保護細胞免于凋亡。GRP78蛋白在BBB內皮細胞表面表達豐富[28]。GRP78蛋白在多種癌癥中呈高表達，抗GRP78抗體也已在多種癌癥和自身免疫性疾病患者血清中被檢測到。有報道稱，在類風濕關節炎患者血清中抗GRP78抗體水平明顯升高，SLE患者血清抗GRP78抗體的含量略有增加[29]。抗GRP78抗體與NPSLE中彌漫性神經精神癥狀有關[28]。

在小鼠動物模型中反復給予抗GRP78抗體會導致其血清白蛋白、IgG和纖維蛋白原外滲至小鼠大腦，提示抗GRP78抗體可導致BBB損傷[28]。抗GRP78抗體已經在一種自身免疫性疾病——蘭伯特-伊頓肌無力綜合征中被證實可導致BBB通透性增高[30]。和SLE一樣，視神經脊髓炎也是一種自身免疫性疾病，BBB損傷是其病理過程中重要的一環。一項臨床研究表明，抗GRP78抗體在視神經脊髓炎BBB損傷中也發揮了重要的作用，抗GRP78抗體與可血管內皮細胞表面GRP78受體結合后可通過激活NF-κB信號通路造成BBB功能障礙[28]。NF-κB作為一種核轉錄因子，可激活內皮細胞炎癥反應，并釋放多種炎癥介質，從而造成BBB功能障礙。

一項研究通過分析SLE患者血清抗GRP78抗體滴度及腦脊液/血清白蛋白比值證實SLE患者血清抗GRP78抗體水平明顯高于健康對照組，且血清抗GRP78抗體水平與腦脊液/血清白蛋白比值呈顯著正相關，提示血清抗GRP78抗體與BBB損傷有關[31]。但抗GRP78抗體在SLE病理環境下導致的BBB功能障礙機制是否與視神經脊髓炎BBB損傷機制一致目前仍不明確，國內外還缺少這方面的研究。

3.3抗核糖體P蛋白抗體 抗核糖體P蛋白抗體是SLE的特異性自身抗體之一，在臨床診療中出現該抗體陽性的SLE患者通常會密切關注其神經精神癥狀。有報道稱，抗核糖體P蛋白抗體陽性的SLE患者更易發生神經精神事件，尤其應關注抑郁及精神病方面的并發癥[32]。抗核糖體P蛋白抗體的檢測可用于SLE中樞神經病變的診斷[33]。

研究顯示，NPSLE患者腦脊液中存在抗核糖體P蛋白抗體[34]。Yoshio等[35]分析了52例SLE患者的腦脊液與血清抗核糖體P蛋白抗體滴度，發現兩者滴度呈顯著正相關。通過這些研究推測SLE患者血清抗核糖體P蛋白抗體可能以某種方式越過BBB,從而影響腦脊液抗核糖體P蛋白抗體的存在。另有研究指出，從SLE患者血清中提純的抗核糖體P蛋白抗體可激活臍靜脈內皮細胞產生炎癥反應[36]。抗核糖體P蛋白抗體可識別神經元表面P抗原，神經元表面P抗原主要在控制情感、記憶及認知的腦區分布[37]。據此推測，SLE患者血清中的抗核糖體P蛋白抗體可能通過激活BBB內皮細胞產生炎癥反應，釋放多種炎癥因子，從而破壞BBB完整性，使抗核糖體P蛋白抗體進入大腦，并與大腦中的神經元表面P抗原相結合，進一步造成中樞神經系統損傷，另一方面，BBB完整性受損，也使循環中存在的神經毒性物質進入中樞神經系統。但目前關于SLE病理環境下抗核糖體P蛋白抗體與BBB破壞的關系還缺乏直觀的研究，抗核糖體P蛋白抗體能否破壞BBB有待進一步論證。

4 小 結

NPSLE是SLE患者預后不良的重要表現之一,早期的診斷和治療十分重要。NPSLE病理生理機制至今雖未完全闡明，但現有研究均指出BBB功能障礙是其主要機制之一。目前普遍認為TWEAK、C5a、血清中抗NMDAR抗體、抗GRP78抗體等均可作用于SLE患者BBB，并激活其下游諸多信號通路，導致其通透性增加，促進神經毒性物質進入腦脊液進一步對神經元造成損傷。現階段對于BBB損傷機制的研究均為單個致病因素的剖析，然而SLE患者BBB功能障礙是多種致病因素共同作用的結果，因此，對于SLE中BBB損傷的機制仍不明確。因為對于NPSLE致病機制認識不夠充分，臨床現有傳統治療方案療效有限且不良反應較多，近年也有許多針對細胞因子的靶向藥物上市，雖然相較于傳統藥物如皮質醇、免疫抑制劑等其療效更加確切，但各種不良反應也不容忽視。因此，深入研究NPSLE中BBB的破壞機制，對于NPSLE的臨床診治具有重要意義。