視神經(jīng)脊髓炎免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

謝嶼平，盧娉霞 綜述,曹穎平 審校

(福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院檢驗(yàn)科,福建福州 350001)

視神經(jīng)脊髓炎(NMO)即德維克病或德維克綜合征，是以急性視神經(jīng)炎與長節(jié)段橫貫性脊髓炎同時或相繼出現(xiàn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性脫髓鞘病變。常于青壯年起病，東方人的發(fā)病率高于多于西方人，女性發(fā)病率高于男性，復(fù)發(fā)率較高，預(yù)后不佳，可能導(dǎo)致患者癱瘓與失明，甚至死于呼吸衰竭。嚴(yán)重降低了NMO患者的生活質(zhì)量，給患者本人、家庭及社會醫(yī)保體系產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)壓力[1]。過去，由于對NMO的認(rèn)識不足，多將NMO認(rèn)為是多發(fā)性硬化的亞型納入研究[2]，但二者的發(fā)病部位、易感人群、臨床表現(xiàn)及血清學(xué)抗體均具有一定區(qū)別[3]，因此，近年來，將NMO從多發(fā)性硬化中獨(dú)立出來。而自從將NMO視為獨(dú)立的自身免疫性脫髓鞘疾病后，國內(nèi)外關(guān)于NMO的研究也越來越多。其病因與發(fā)病機(jī)制尚未明確，本文從抗體、補(bǔ)體、免疫細(xì)胞的角度就NMO的免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述。

1 抗水通道蛋白(AQP4)抗體

AQP4分子是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的星型膠質(zhì)細(xì)胞與室管膜細(xì)胞上表達(dá)的雙向水通道蛋白，在參與維持機(jī)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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)將NMO從多發(fā)性硬化癥中區(qū)別開來，且AQP4抗體在NMO及其具有相關(guān)癥狀的綜合征中特異度很高，其診斷靈敏度為73%，特異度達(dá)91%，因此，可將AQP4抗體作為NMO的特異性生物標(biāo)志物。2006年在新修訂的NMO確診標(biāo)準(zhǔn)中又補(bǔ)充了血液中檢出AQP4抗體作為支持條件，從以前的視神經(jīng)炎及脊髓炎2個條件修訂為這2條為必備標(biāo)準(zhǔn)加上以下3項(xiàng)支持標(biāo)準(zhǔn)中至少成立2項(xiàng)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(jié)段的病灶，頭顱MRI檢測信號排除多發(fā)性硬化影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)或血清AQP4-IgG陽性[6]。當(dāng)機(jī)體免疫系統(tǒng)受到外源性未知抗原刺激后初始T細(xì)胞分化為AQP4反應(yīng)性T細(xì)胞，繼而輔助效應(yīng)B細(xì)胞分化為功能性漿細(xì)胞并產(chǎn)生AQP4抗體，抗體可透過血-腦屏障，與構(gòu)成血-腦屏障的星型膠質(zhì)細(xì)胞足突上的AQP4分子特異性結(jié)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(jìn)入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，產(chǎn)生血管周圍炎性反應(yīng)并殺傷少突膠質(zhì)細(xì)胞，最終發(fā)生脫髓鞘反應(yīng)并引起神經(jīng)元變性[7]。有學(xué)者認(rèn)為，AQP4抗體與星形膠質(zhì)細(xì)胞結(jié)合后AQP4分子內(nèi)吞，進(jìn)而引起細(xì)胞膜Na+依賴的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLT1)的缺失與氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白下降，導(dǎo)致谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)受限，最終打破谷氨酸平衡，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮毒性，造成神經(jīng)細(xì)胞損傷與脫髓鞘[8]，而有學(xué)者針對是否是AQP4抗體造成這一現(xiàn)象持有不同的觀點(diǎn)，RATELADE等[9]發(fā)現(xiàn)，雖然NMO-IgG和AQP4在轉(zhuǎn)染的細(xì)胞培養(yǎng)物中迅速內(nèi)化，但在原代星形膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)物中并未發(fā)現(xiàn)NMO-IgG，其認(rèn)為，AQP4分子或GLT1的內(nèi)吞并不是AQP4抗體在體內(nèi)出現(xiàn)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(fā)的重要部位，對血清AQP4抗體陽性的NMO患者進(jìn)行回顧性分析結(jié)果顯示，腦干病變發(fā)生率明顯高于AQP4陰性患者，且復(fù)發(fā)率更高[10]。但患者中存在的抗AQP4抗體與復(fù)發(fā)率的相關(guān)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(xiàng)研究表明，復(fù)發(fā)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(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，CHANSON等[11]也發(fā)現(xiàn)，AQP4抗體與疾病活動或嚴(yán)重程度無關(guān)，其認(rèn)為，在臨床中該自身抗體作為NMO患者隨訪或預(yù)測復(fù)發(fā)生物標(biāo)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(fù)發(fā)期患者中已不是主導(dǎo)的因素，疾病的復(fù)發(fā)可能是通過其他方式，如分泌細(xì)胞因子及細(xì)胞免疫等所致[12]。

2 補(bǔ) 體

補(bǔ)體是一組存在于健康者或動物血清、組織液中的蛋白質(zhì)，經(jīng)活化后有酶活性，其在固有免疫與適應(yīng)性免疫中均具有至關(guān)重要的作用，NMO-IgG也需要補(bǔ)體發(fā)揮補(bǔ)體依賴的細(xì)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(bǔ)體與Ig一同注射入小鼠則會出現(xiàn)類似NMO的臨床和病理改變，如神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞水腫、髓鞘分解和軸突損傷[13]。

補(bǔ)體系統(tǒng)的激活能誘導(dǎo)粒細(xì)胞浸潤，星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷甚至死亡，繼而引起繼發(fā)性少突膠質(zhì)細(xì)胞死亡，脫髓鞘和最終導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞死亡，補(bǔ)體介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞死亡可能是引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性反應(yīng)的最初事件[14]。在AQP4抗體與星形膠質(zhì)細(xì)胞AQP4分子結(jié)合后，活化的可溶性補(bǔ)體蛋白也跟著連接到AQP4分子上，然后形成C5b～9攻膜復(fù)合物并在附近的少突膠質(zhì)細(xì)胞沉積，引發(fā)一系列炎性反應(yīng)。在AQP4-IgG和補(bǔ)體存在的條件下，將大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞和成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞原代共培養(yǎng)，可觀察到與星形膠質(zhì)細(xì)胞緊密接觸的少突膠質(zhì)細(xì)胞早期死亡，而這些特征在單純少突膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)及在AQP4-IgG和C6耗竭血清的共培養(yǎng)下卻看不到[15]。因此，補(bǔ)體也是除AQP4分子外，另一參與NMO發(fā)生的重要分子。另外，有研究表明，補(bǔ)體系統(tǒng)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(fù)雜的發(fā)病機(jī)制[16]。

3 自然殺傷(NK) 細(xì)胞

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

4 T細(xì)胞

雖然NMO-IgG參與了介導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織損傷，但NMO的致病級聯(lián)機(jī)制仍有待商榷。有研究表明，抗原特異性T細(xì)胞有助于在外周免疫隔室中產(chǎn)生NMO-IgG，以及在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中參與NMO病程的發(fā)展。AQP4特異性T細(xì)胞與NMO-IgG共轉(zhuǎn)移能導(dǎo)致小鼠產(chǎn)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(xì)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(xì)胞17(Th17)細(xì)胞增多，相關(guān)的細(xì)胞因子IL-17、趨化因子(CXCL)1等也升高[23]。濾泡輔助性 T 細(xì)胞(Tfh)是近年來發(fā)現(xiàn)的歸類于CD4+T細(xì)胞亞群之一的新細(xì)胞群，定位于脾臟與淋巴結(jié)等外周免疫器官的生發(fā)中心，能通過分泌IL-21促進(jìn)B細(xì)胞活化，并促進(jìn)其克隆選擇和親和力成熟[24-25]。最近一項(xiàng)研究表明，對NMO譜系疾病患者的檢測發(fā)現(xiàn)，外周血中CD4+CXCR5+PD-1+T細(xì)胞比例和血清IL-21水平比多發(fā)性硬化患者和健康對照者更高，且在復(fù)發(fā)期與緩解期NMO譜系疾病患者比較中，復(fù)發(fā)期比緩解期外周血中的表達(dá)更高，此外，用甲潑尼龍治療患者后Tfh細(xì)胞群和血清IL-21水平降低[26]。提示Tfh細(xì)胞和IL-21與疾病活動有關(guān)。另外，在動物模型實(shí)驗(yàn)中，攜帶有MOG特異性T、B細(xì)胞的轉(zhuǎn)基因鼠也產(chǎn)生了嚴(yán)重的NMO樣癥狀[27]，說明NMO的發(fā)病可能是T-B聯(lián)合免疫的結(jié)果。與健康對照組比較，在NMO中AQP4 p61-80特異性T細(xì)胞擴(kuò)增并表現(xiàn)出Th17極化[28]。此外，NMO中的單核細(xì)胞能產(chǎn)生更多的能促進(jìn)Th17極化的細(xì)胞因子——IL-6[29]。越來越多的研究表明，細(xì)胞免疫也在NMO的發(fā)生、發(fā)展中占據(jù)重要的地位。

5 其 他

NK細(xì)胞及殺傷性T細(xì)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(xì)胞、中性粒細(xì)胞和嗜酸粒細(xì)胞，其均可引起ADCC，以及通過調(diào)理和活化補(bǔ)體誘導(dǎo)的脫顆粒，參與補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒作用[30]。有研究表明，在小鼠大腦模型中，中性粒細(xì)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(xì)胞是導(dǎo)致NMO病理生理的因素之一[31]。

嗜酸細(xì)胞浸潤在NMO病灶比多發(fā)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(xì)胞與表達(dá)AQP4的細(xì)胞系共培養(yǎng)后嗜酸粒細(xì)胞能通過FC受體殺傷靶細(xì)胞；在體內(nèi)通過持續(xù)性注射AQP4抗體與補(bǔ)體構(gòu)建NMO小鼠模型后發(fā)現(xiàn)，嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞缺陷的小鼠病變比正常免疫小鼠病變輕[33]。在NMO-IgG和補(bǔ)體存在下加入巨噬細(xì)胞可加重NMO病灶的嚴(yán)重程度，可能與加入巨噬細(xì)胞后激活了內(nèi)源性小膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)[30]。

6 小 結(jié)

NMO免疫學(xué)相關(guān)的病因錯綜復(fù)雜，其發(fā)病因素并不是孤立的，各種免疫因素構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)常相互促進(jìn)、互為因果。目前認(rèn)為，是機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生AQP4抗體而與星型膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞足突上的AQP4分子結(jié)合，激活補(bǔ)體、NK細(xì)胞、T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等其他免疫相關(guān)的細(xì)胞與分子，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘及神經(jīng)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(jìn)一步深入了解NMO，仍需對該病的病因、發(fā)病機(jī)制、診治和預(yù)防等進(jìn)行大規(guī)模的研究，從而為今后NMO的預(yù)防與治療提供更有效的理論依據(jù)。