缺血性腦卒中與免疫相關因子表達關系的研究進展

任　玥，曹文鋒，吳曉牧

缺血性腦卒中與免疫相關因子表達關系的研究進展

任玥，曹文鋒，吳曉牧

江西省人民醫(yī)院(南昌330006)

摘要：近年來許多研究表明越來越多的免疫相關因子有助于預測缺血性腦卒中患病風險。另一方面，缺血后免疫炎性反應是缺血性腦卒中病程進展造成腦組織損傷的主要原因。因此，腦卒中免疫學的理解和推進有助于發(fā)展新的臨床策略以及診療手段。本研究對缺血性腦卒中發(fā)生前及缺血后免疫炎性反應的不同階段免疫相關因子的表達和作用進行簡短回顧，為腦卒中高危人群的判定以及針對腦卒中后免疫反應的治療藥物開發(fā)提供新思路。

關鍵詞：缺血性腦卒中；缺血后免疫炎性反應；細胞因子

腦卒中在我國以及世界范圍都已成為人類死亡和致殘的重要病因之一，嚴重危害人類生命健康，顯著降低生活質(zhì)量，對家庭和社會造成沉重負擔。70%～80%的腦卒中為缺血性發(fā)作，缺血后免疫炎性反應是缺血性腦卒中病程進展造成腦組織損傷的一個重要原因。充分了解免疫系統(tǒng)在缺血后的反應和作用將有助于臨床醫(yī)師對腦卒中以及其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷病人的診療。此外，腦卒中免疫學的推進也有助于發(fā)展新的臨床策略以及診療手段。本研究對缺血性腦卒中發(fā)生前及缺血后免疫炎性反應的不同階段免疫相關因子的表達和作用進行綜述，探討它們的變化對腦卒中高危人群的判定以及針對腦卒中后免疫反應的治療藥物開發(fā)的影響和意義。

1提示腦卒中患病風險的免疫標記物

近來許多研究提示腦組織損傷前發(fā)生的炎癥和免疫系統(tǒng)激活可影響中風患病風險。由于肥胖、高血壓及糖尿病的普遍存在，大部分腦卒中病人可能已處于一種“慢性低度全身性炎癥”的狀態(tài)。血清中的一些免疫標記物可提示中風前后的免疫系統(tǒng)狀況，有望成為為數(shù)不多的中風患病風險可量化指標之一。

曾有研究表明，血液中白細胞的活動可作為預測腦梗死的指征。持續(xù)1周的白細胞特別是中性粒細胞增多與高中風風險相關[1]。然而，中性粒細胞數(shù)量的增多是作為潛在炎癥的指標與中風相關，還是這些中性粒細胞自身參與觸發(fā)了局部缺血的發(fā)生，目前還尚未可知。有報道認為中性粒細胞可能通過干擾微血管血流或損傷血管內(nèi)皮而參與導致局部缺血的發(fā)生[1]。白細胞介素6(IL-6)是由內(nèi)皮細胞、單個核細胞以及巨噬細胞等分泌的前炎性細胞因子。有研究認為血液中IL-6水平的上升暗示腦卒中和心血管疾病患病風險的升高。研究表明IL-6可通過影響凝血因子Ⅷ和血友病因子以及誘導血小板的生成紊亂而發(fā)揮促凝作用，從而促進血栓的形成[2]。有實驗證實斑塊破裂部位的IL-6細胞因子水平顯著高于循環(huán)血液中的水平[3]。IL-6水平升高進一步可導致C反應蛋白(CRP)的產(chǎn)生[2]。許多研究指出血中CRP水平與中風患病風險相關，然而也有學者認為CRP只可反映機體具有潛在炎癥的可能性，因此目前是否能將CRP作為中風的獨立預測因子仍具有爭議。針對大量CRP相關研究的后設分析得出，與傳統(tǒng)標志相比，血液CRP水平測定作為中風風險預測手段并不是必須的，但可為其提供有價值的參考[4]。此外，有研究顯示在實驗性中風模型中，CRP可導致腦組織損傷的加重，提示其在加重腦卒中病情的機制中發(fā)揮重要作用[5]。除此之外，近年來又有越來越多的免疫相關因子被認為可能與中風患病風險相關，它們包括RANTES(CCL5)、CXCL10、CCL3以及抗凝血酶Ⅲ等。然而，這些因子用于預測中風患病危險的參考價值還有待進一步研究。

盡管目前這些標記物有助于預測中風患病風險，但其具體作用機制尚不明確。目前臨床資料還無法證實這些炎性因子的升高是否與缺血性腦卒中的發(fā)生和惡化直接相關。此外，它們還有可能只是提示了機體可能存在的潛在炎癥狀態(tài)。如今越來越多腦卒中病人具有伴發(fā)疾病，而這些病人普遍遭受更嚴重的缺血性腦組織損傷。有臨床研究顯示，服用抗炎及調(diào)脂藥辛伐他汀的腦卒中高危人群與服用安慰劑相比，腦卒中發(fā)病率顯著降低[6]。因此，針對腦卒中高危人群體內(nèi)炎癥的預防和治療可能在一定程度上降低腦卒中的患病率。

2缺血后免疫炎性反應進程

缺血后免疫炎性反應是缺血性腦卒中病程進展造成腦組織損傷的主要原因。缺血再灌注損傷各期的進展過程與缺血性腦卒中病人的預后直接相關。在缺血發(fā)生的超急性期(缺血發(fā)生6 h內(nèi))，缺血缺氧及其誘發(fā)的氧化應激可直接導致局部內(nèi)皮細胞及神經(jīng)細胞的死亡及血腦屏障的破壞。壞死及損傷的細胞釋放出一些內(nèi)源性分子可誘發(fā)缺血后免疫炎性反應的發(fā)生，被稱為危險相關分子模式(danger-associated molecular patterns，DAMPs)。Toll樣受體(TLRs)廣泛表達于小膠質(zhì)細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞以及血管內(nèi)皮細胞表面，DAMPs可與這些細胞表面的TLRs結合，使相應細胞活化。血管內(nèi)皮細胞的活化導致一些分子和酶類物質(zhì)表達異常。其中，細胞間黏附分子-1(ICAM-1)對趨化作用及炎細胞浸潤過程必不可少。有研究表明，局部缺血部位腦組織的血管內(nèi)皮細胞中可觀察到ICAM-1表達的升高，而ICAM-1缺失或抗體中和后可改善缺血后腦組織的損傷程度[7]。另外，基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)可通過加快血腦屏障的破壞而促進缺血后免疫炎性反應。研究發(fā)現(xiàn)MMP-9缺失小鼠可見梗死面積的減小[8]。因此，血管內(nèi)皮細胞的紊亂進一步加快血腦屏障的破壞及免疫細胞的浸潤。來自血液的免疫細胞進入神經(jīng)系統(tǒng)并活化，產(chǎn)生多種炎性細胞因子及趨化因子，最終導致缺血后免疫炎性反應的發(fā)生，造成缺血后腦組織損傷的進一步加重。

3參與缺血后免疫炎性反應的免疫細胞

巨噬細胞是來自血液的各種浸潤免疫細胞中最主要的炎性效應細胞。缺血再灌注后12 h～24 h就可觀察到巨噬細胞的浸潤，并在第3天達到高峰。激活的巨噬細胞可產(chǎn)生多種細胞因子，包括白細胞介素1β(IL-1β)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素23(IL-23)等，并且加速缺血后免疫炎性反應進程。巨噬細胞特異性標志物CD11b缺失小鼠表現(xiàn)出減輕的缺血性腦損傷[9]。T細胞在腦缺血延遲期發(fā)揮重要作用。缺血部位腦組織內(nèi)T細胞數(shù)量在缺血再灌注后24 h升高并于延遲期達到峰值(第3天左右)。T細胞多集中于梗死邊緣區(qū)，并位于血管附近。浸潤的T細胞包括30%～40%的CD4T細胞、20%～30%的T細胞、20%～30%的CD8T細胞。研究發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，重組激活基因(RAG)缺失小鼠和嚴重聯(lián)合免疫缺陷小鼠這兩種體內(nèi)同時缺少T細胞和B細胞的動物模型中均可見顯著減小的梗死灶，并且 CD4T和CD8T細胞的缺失而不是B細胞的缺失導致了梗死面積的顯著降低[10]。因此目前多認為T細胞具有神經(jīng)毒作用。盡管如此，T細胞在缺血腦組織中所發(fā)揮的功能尚有待闡明。由于缺血后免疫炎性反應始于缺血急性期，因此T細胞可能主要作為固有免疫反應的效應細胞而發(fā)揮作用。來自巨噬細胞釋放的各種細胞因子可誘導T細胞向相應效應性亞群分化，分泌各種功能性細胞因子，造成腦組織的進一步損傷，或抑制炎性反應抵抗損傷。另一方面，T細胞介導的獲得免疫也有可能在缺血性腦損傷過程中發(fā)揮作用，然而在該過程中激活T細胞的特定抗原目前尚不明確。Subramanian等[11]應用一種T細胞受體的配體作為治療手段，可對缺血性腦損傷起保護作用，該配體由MHCⅡ類分子構成，可與髓磷脂結合。而Becker等[12]也發(fā)現(xiàn)到髓磷脂堿蛋白耐受的動物梗死面積減小，并認為可能存在某種對神經(jīng)元蛋白耐受的T細胞亞群可發(fā)揮神經(jīng)保護作用。最近一項研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)具有對缺血性腦損傷的保護作用[13]，在一定程度上支持了這一觀點。因此，T細胞有希望成為延長卒中治療時間窗的神經(jīng)保護性治療新靶點。除此之外，B細胞、NK細胞以及NKT細胞也有被報道出現(xiàn)在缺血腦組織中。然而，這些免疫細胞所發(fā)揮的具體作用目前尚不十分明確，仍需更多研究以進一步闡明。

4缺血后免疫炎性反應相關細胞因子與介質(zhì)

IL-1β在缺血再灌注后30 min內(nèi)表達于缺血部位腦組織。IL-1β是一種神經(jīng)毒性介質(zhì)，可直接誘導神經(jīng)元細胞死亡并且增加星形細胞和小膠質(zhì)細胞趨化因子的表達，在IL-1β功能缺失的情況下，梗死面積減小[14]。IL-1β是以無活性的前體形式(pro-IL-1β)被分泌，其mRNA表達受TLRs或其他受體信號通路調(diào)控。近年來，由炎性體(inflammasome)介導的IL-1β和半胱天冬酶-1(csapase-1)活化機制受到了特別關注。炎性體中的半胱天冬酶-1在缺氧條件下或者在死亡及受損細胞釋放的內(nèi)源性分子作用下被活化，并進一步作用于pro-IL-1β使其活化。炎性體廣泛表達于腦細胞(神經(jīng)元、星形細胞以及小膠質(zhì)細胞)和巨噬細胞中，已知有多種類型，但與缺血性腦損傷最為相關的特定類型目前尚不明確。因此，抑制IL-1β的生成及活化或許可成為治療缺血性腦損傷的可行途徑。TNF-α是參與缺血性腦損傷過程的另一重要細胞因子。TNF-α在缺血再灌注后1 h內(nèi)表達于缺血部位腦組織，可加速神經(jīng)元細胞死亡并促進星形細胞表達MHCⅡ類分子和ICAM-1，從而加劇炎癥細胞浸潤和血腦屏障破壞。因此TNF-α被認為具有神經(jīng)毒作用。然而，有研究發(fā)現(xiàn)TNF-α受體基因敲除小鼠表現(xiàn)出擴大的梗死灶[15]，提示TNF-α可能同時還具有神經(jīng)保護介質(zhì)的作用。因此人們猜測，TNF-α可一方面促進缺血后免疫炎性反應的進程，而另一方面則又參與缺血后免疫炎性反應信號的負反饋循環(huán)通路，TNF-α通過調(diào)節(jié)這兩方面功能而控制缺血后免疫炎性反應的持續(xù)時間，而這兩個對立功能中哪一方面處于活化狀態(tài)則似乎取決于受累腦細胞的類別。TNF-α中和抗體療法的應用則應在TNF-α的各種功能更加明確之后開展。來自T細胞產(chǎn)生的各種細胞因子在缺血后免疫炎性反應中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。γ干擾素(IFN-γ)主要來自CD4T細胞，可直接作用于神經(jīng)元促進神經(jīng)元細胞死亡，具有神經(jīng)毒作用。細胞因子白細胞介素12(IL-12)對IFN-γ分泌型輔助T細胞的分化至關重要，而在缺血腦組織中，浸潤的巨噬細胞和樹突狀細胞均可分泌IL-12。缺血性腦組織中浸潤的巨噬細胞可在缺血再灌注1 d后分泌IL-23，而IL-23為誘導Th17、T以及NKT細胞產(chǎn)生白細胞介素17(IL-17)的必要因子。有報道發(fā)現(xiàn)，在缺血腦組織中IL-17的主要來源為T細胞[16]。IL-17作為一種前炎性因子，可促進巨噬細胞表達分泌炎性細胞因子和趨化因子，并可通過促進MMPs和ICAM-1的表達調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞的屏障功能。有報道顯示，IL-23及IL-17缺失小鼠均在延遲期(第1天～第4天)表現(xiàn)出梗死面積的增大受到抑制[17]。因此，針對IL-23及IL-17分泌性細胞作為靶點的治療手段有希望被應用于卒中的治療。白細胞介素10(IL-10)是一種免疫抑制性細胞因子，有研究認為IL-10具有保護神經(jīng)組織抵抗缺血性腦損傷的作用。有報道顯示Treg細胞在缺血性腦損傷過程中是主要的IL-10分泌細胞，它們可以通過IL-10抑制TNF-α和IFN-γ的神經(jīng)毒作用，從而進一步發(fā)揮神經(jīng)保護作用[13]。白細胞介素4(IL-4)缺失可導致小鼠的缺血性腦損傷和神經(jīng)功能缺損加劇[18]，且IL-4可促進組織修復，因此IL-4可能發(fā)揮神經(jīng)保護作用。IL-6參與眾多免疫炎性反應，并且如前文所述可能與中風患病風險相關。研究表明IL-6缺失或應用IL-6受體拮抗劑并不能減輕缺血后腦損傷的程度[19]。然而，近來有研究發(fā)現(xiàn)來自腦細胞的IL-6通過激活STAT3參與促進血管新生和神經(jīng)元存活[20]。因此，IL-6很可能參與了缺血性腦損傷的組織修復過程。

綜上所述，在缺血性腦卒中發(fā)生前及缺血后免疫炎性反應的不同階段，對免疫相關因子表達的檢測和干預對缺血性卒中的預防和治療具有重要意義。因此，針對缺血性卒中免疫學機制的進一步研究有助于該病預防治療方法的改進及更新。

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(本文編輯郭懷印)

基金項目：國家自然科學基金(No.81160148)，贛科發(fā)(2012-125)

通訊作者：吳曉牧， E-mail：wuxm79@163.com

中圖分類號：R743R255.2

文獻標識碼：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．02．012

文章編號：1672-1349(2016)02-0146-04

(收稿日期：2015-06-18)