卒中與免疫

胡昊天，施福東

卒中包括缺血性卒中和出血性卒中，目前已成為國人的第一位死亡原因[1]。缺血性卒中占卒中的70%以上，因其高發病率、高致殘率和高死亡率，已經成為全球亟待解決的健康問題[2]。研究發現，卒中可以快速激活免疫炎性反應，引起繼發性腦損傷，最新觀點認為，卒中后腦內炎癥不會局限于缺血灶周圍，而會向全腦擴散并長期存在，全腦炎癥可能會持續影響卒中后的腦病生理變化[3]。免疫系統參與卒中的發生、發展及預后的各個環節，卒中后中樞神經系統和免疫系統之間相互作用已成為近年來研究的熱點。

1 缺血性腦損傷相關的免疫失衡

炎癥在腦血管閉塞后很快即出現，由于缺血缺氧，活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產生觸發凝血級聯反應，導致內皮細胞、血小板及補體系統的激活，使纖維蛋白血小板聚集導致微血管閉塞，造成“無復流”現象[4]。黏附分子如P-選擇素會快速轉移到壞死的細胞膜表面，產生促炎信號，內皮細胞氧化應激狀態減少一氧化氮的利用率，與促炎信號一起加劇了缺血損傷[5]。氧化應激和炎性介質的釋放增加了血腦屏障的通透性，促使大量的蛋白質和細胞外滲[2，6-7]。同時在血管周圍，缺血再灌注激活了巨噬細胞及肥大細胞，釋放大量促炎因子及血管活性介質，如組胺，加速了白細胞的浸潤[8]。

由于神經元細胞損傷，各種分子信號由于蛋白酶的作用從壞死的細胞中釋放出來，構成了損傷相關分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），由ATP、高遷移率蛋白B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）、透明質酸、熱休克蛋白和各種RNA等組成，也被稱為危險信號[9]。這些危險信號可以作用于相關的模式識別受體如Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs），而激活下游的信號通路。小膠質細胞是腦內最早接受DAMPs信號的細胞之一，激活后的小膠質細胞發生形態改變，并分泌多種炎性因子。同時，DAMPs如ATP還可以促進血管內凝血和血小板聚集[10-11]，ATP則作為早期的神經信號促進免疫細胞的炎癥反應[11-12]。除小膠質細胞外，DAMPs還可以被血管周圍的巨噬細胞、內皮細胞及中性粒細胞等識別[13]。外周免疫細胞可以在卒中發生后數小時內在腦內檢測到，最先發生浸潤的是中性粒細胞，其通過釋放細胞因子TNF-α和干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ），上調CD15和CD11b黏附受體等，促進病灶部位炎癥發展[14]。隨后，淋巴細胞也被動員向腦內浸潤，包括自然殺傷細胞、CD4、CD8T細胞等。多種細胞和炎癥介質參與，共同導致卒中后急性期腦內炎癥的發展，加重繼發性腦損傷[3，14]。

在亞急性期，腦損傷可以重塑免疫系統，使免疫系統功能從活化轉為抑制，最主要的特征表現為淋巴細胞的減少甚至凋亡，單核細胞的活性下降，抗炎因子上調，脾臟萎縮[14-16]。這些外周免疫的抑制會增加呼吸道和泌尿道的感染，卒中后感染發生率為30%，感染可以加重患者癥狀和死亡率[17-18]。具體外周免疫變化是如何調節的尚不明確，目前認為中樞系統通過神經源性信號下調免疫功能，主要由下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA）軸及交感和副交感神經系統參與[16]，而類固醇和兒茶酚胺的拮抗調節可以抵消卒中后的淋巴細胞凋亡[19]，減緩脾臟萎縮[16]。

來自卒中患者的影像學研究及臨床前動物實驗證實，卒中后在遠離病灶部位的腦內結構可以檢測到以小膠質細胞為主的神經膠質活化。距離卒中發病時間越長，神經膠質活化越明顯[20]；同時，動物模型研究也證實，在病灶對側的大腦半球也會出現外周免疫細胞浸潤。這些證據提示卒中后神經炎癥并不會局限于病灶部位，而會向全腦擴散[3]。長期存在的全腦炎癥可能影響腦損傷后的修復，持續破壞腦內結構，抑制全腦功能，導致遲發性的卒中后改變，如癡呆、抑郁和疲勞等[3，21]。

2 卒中后的免疫干預治療

目前對于卒中的治療，最有效的方式依然是實現血管再通。主要有rt-PA靜脈溶栓及針對大血管閉塞的血栓切除術[22]。但血管再通治療受限于治療時間窗、臨床醫師的技術和醫療中心的設備要求及其所帶來的出血風險，極大地減少了患者的受益。發展新型單藥或輔助再通療法以減輕出血和腦水腫等風險并提高治療效果的方案是目前卒中研究的重要問題。

免疫炎癥在卒中后早期即出現，并持續存在于腦內，影響腦內病理改變，基于這些對卒中后免疫炎癥作用的認識，免疫炎癥有可能成為新的卒中治療的有效靶點。針對免疫調節可能會限制腦缺血后組織損傷的設想，已經在動物及臨床患者中做了諸多探索。結合近年來的研究，主要的干預策略包括：①減少外周免疫細胞向腦內的浸潤，如1-磷酸鞘氨醇受體（sphingosine-1-phosphate receptor，S1PR）調節劑芬戈莫德（fingolimod）抑制淋巴細胞從次級淋巴器官遷出，那他珠單抗（natalizumab）通過作用于整合素-α4抑制白細胞和內皮細胞的相互作用而減少其向腦內的遷移；②抑制關鍵促炎分子如IL-1；③非特異性抗炎藥物如他汀類藥物、米諾環素（minocycline）。這些治療方案的結果并不一致，以芬戈莫德為例，臨床前動物研究及小樣本臨床研究提示，通過芬戈莫德阻止淋巴細胞進入循環系統，可以減輕卒中患者急性期腦內炎癥，減輕神經功能缺損，有效地促進卒中患者神經功能康復[23]。芬戈莫德協同rt-PA使用還能改善側支循環延長溶栓時間窗，減少溶栓后出血轉化[24]。目前，用第二代S1PR調節劑西尼莫德（siponimod）治療出血性卒中的2期多中心臨床試驗正在進行中[25]。

整合素-α4單克隆抗體——那他珠單抗主要應用在多發性硬化的治療上[26]，還能夠抑制卒中急性期內皮細胞和白細胞之間的相互作用，改善認知和修復腦功能，具有一定的腦保護作用，但是還需要更多的實驗數據支持[27]。IL-1受體拮抗劑——阿那白滯素（anakinra）也開始應用于急性卒中的患者，它可以輕易地穿過血腦屏障，可使部分梗死的患者獲益，但是缺乏有效劑量等相關研究[28]。在動物研究中，細胞間黏附分子（intercelluar adhesion molecule，ICAM）-1抗體——恩莫單抗（enlimomab）的應用改善了大鼠缺血性卒中模型的神經功能損傷[29]，但卻沒有成功地轉化到臨床應用，臨床試驗中增加了患者的死亡率[30]。靜脈注射格列本脲（glyburide）可減輕急性半球梗死后的腦水腫，但具體的機制尚不明確，可能是通過降低血漿中炎性因子MMP-9的水平，進而減輕大面積梗死后的腦水腫并發癥，從而改善預后[31]。

3 前景展望

目前針對炎癥和免疫反應治療缺血性卒中方案的嘗試，效果并不是很理想，主要原因在于全身炎癥與局部炎癥之間、先天免疫細胞與適應性免疫細胞之間相互作用尚不清楚，動物實驗也無法完全模擬卒中后大腦微環境的變化。隨著免疫系統和缺血性卒中之間的相互作用研究的深入，全腦炎癥在卒中后的作用及在神經功能恢復中所扮演的角色將會逐步被闡明，而針對卒中更合適、安全的免疫療法可能會被發現。此外，上述包括芬戈莫德和那他珠單抗在內的免疫干預手段主要是通過阻止外周免疫細胞向腦內遷移而減輕神經炎癥，但是無法阻止腦內已經發生的炎癥過程，如危險信號釋放和小膠質激活。未來實現腦內局部和外周系統性的聯合免疫干預，有可能形成更加有效的卒中免疫治療方案。