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(fā)病率、高致殘率和高死亡率，已經(jīng)成為全球亟待解決的健康問題[2]。研究發(fā)現(xiàn)，卒中可以快速激活免疫炎性反應(yīng)，引起繼發(fā)性腦損傷，最新觀點認為，卒中后腦內(nèi)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(xù)影響卒中后的腦病生理變化[3]。免疫系統(tǒng)參與卒中的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的各個環(huán)節(jié)，卒中后中樞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)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(guān)的免疫失衡

炎癥在腦血管閉塞后很快即出現(xiàn)，由于缺血缺氧，活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生觸發(fā)凝血級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)皮細胞、血小板及補體系統(tǒng)的激活，使纖維蛋白血小板聚集導(dǎo)致微血管閉塞，造成“無復(fù)流”現(xiàn)象[4]。黏附分子如P-選擇素會快速轉(zhuǎn)移到壞死的細胞膜表面，產(chǎn)生促炎信號，內(nèi)皮細胞氧化應(yīng)激狀態(tài)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(yīng)激和炎性介質(zhì)的釋放增加了血腦屏障的通透性，促使大量的蛋白質(zhì)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(zhì)，如組胺，加速了白細胞的浸潤[8]。

由于神經(jīng)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(gòu)成了損傷相關(guān)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(zhì)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(guān)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(zhì)細胞是腦內(nèi)最早接受DAMPs信號的細胞之一，激活后的小膠質(zhì)細胞發(fā)生形態(tài)改變，并分泌多種炎性因子。同時，DAMPs如ATP還可以促進血管內(nèi)凝血和血小板聚集[10-11]，ATP則作為早期的神經(jīng)信號促進免疫細胞的炎癥反應(yīng)[11-12]。除小膠質(zhì)細胞外，DAMPs還可以被血管周圍的巨噬細胞、內(nèi)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(fā)生后數(shù)小時內(nèi)在腦內(nèi)檢測到，最先發(fā)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(diào)CD15和CD11b黏附受體等，促進病灶部位炎癥發(fā)展[14]。隨后，淋巴細胞也被動員向腦內(nèi)浸潤，包括自然殺傷細胞、CD4、CD8T細胞等。多種細胞和炎癥介質(zhì)參與，共同導(dǎo)致卒中后急性期腦內(nèi)炎癥的發(fā)展，加重繼發(fā)性腦損傷[3，14]。

在亞急性期，腦損傷可以重塑免疫系統(tǒng)，使免疫系統(tǒng)功能從活化轉(zhuǎn)為抑制，最主要的特征表現(xiàn)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(diào)，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(fā)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(diào)節(jié)的尚不明確，目前認為中樞系統(tǒng)通過神經(jīng)源性信號下調(diào)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(jīng)系統(tǒng)參與[16]，而類固醇和兒茶酚胺的拮抗調(diào)節(jié)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(nèi)結(jié)構(gòu)可以檢測到以小膠質(zhì)細胞為主的神經(jīng)膠質(zhì)活化。距離卒中發(fā)病時間越長，神經(jīng)膠質(zhì)活化越明顯[20]；同時，動物模型研究也證實，在病灶對側(cè)的大腦半球也會出現(xiàn)外周免疫細胞浸潤。這些證據(jù)提示卒中后神經(jīng)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(fù)，持續(xù)破壞腦內(nèi)結(jié)構(gòu)，抑制全腦功能，導(dǎo)致遲發(fā)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(yù)治療

目前對于卒中的治療，最有效的方式依然是實現(xiàn)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(shù)[22]。但血管再通治療受限于治療時間窗、臨床醫(yī)師的技術(shù)和醫(yī)療中心的設(shè)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(fā)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(xiàn)，并持續(xù)存在于腦內(nèi)，影響腦內(nèi)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(diào)節(jié)可能會限制腦缺血后組織損傷的設(shè)想，已經(jīng)在動物及臨床患者中做了諸多探索。結(jié)合近年來的研究，主要的干預(yù)策略包括：①減少外周免疫細胞向腦內(nèi)的浸潤，如1-磷酸鞘氨醇受體（sphingosine-1-phosphate receptor，S1PR）調(diào)節(jié)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(nèi)皮細胞的相互作用而減少其向腦內(nèi)的遷移；②抑制關(guān)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(huán)素（minocycline）。這些治療方案的結(jié)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(huán)系統(tǒng)，可以減輕卒中患者急性期腦內(nèi)炎癥，減輕神經(jīng)功能缺損，有效地促進卒中患者神經(jīng)功能康復(fù)[23]。芬戈莫德協(xié)同rt-PA使用還能改善側(cè)支循環(huán)延長溶栓時間窗，減少溶栓后出血轉(zhuǎn)化[24]。目前，用第二代S1PR調(diào)節(jié)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(yīng)用在多發(fā)性硬化的治療上[26]，還能夠抑制卒中急性期內(nèi)皮細胞和白細胞之間的相互作用，改善認知和修復(fù)腦功能，具有一定的腦保護作用，但是還需要更多的實驗數(shù)據(jù)支持[27]。IL-1受體拮抗劑——阿那白滯素（anakinra）也開始應(yīng)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(guān)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(yīng)用改善了大鼠缺血性卒中模型的神經(jīng)功能損傷[29]，但卻沒有成功地轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)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(fā)癥，從而改善預(yù)后[31]。

3 前景展望

目前針對炎癥和免疫反應(yīng)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(yīng)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(huán)境的變化。隨著免疫系統(tǒng)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(jīng)功能恢復(fù)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(fā)現(xiàn)。此外，上述包括芬戈莫德和那他珠單抗在內(nèi)的免疫干預(yù)手段主要是通過阻止外周免疫細胞向腦內(nèi)遷移而減輕神經(jīng)炎癥，但是無法阻止腦內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的炎癥過程，如危險信號釋放和小膠質(zhì)激活。未來實現(xiàn)腦內(nèi)局部和外周系統(tǒng)性的聯(lián)合免疫干預(yù)，有可能形成更加有效的卒中免疫治療方案。