從神經(jīng)免疫疾病表型研究看腦小血管病表型研究

李海峰 王伊龍 陳向軍

腦小血管病(cerebral small vessel disease，CSVD)是腦血管病的重要組成部分，不僅可與大動脈粥樣硬化和心源性栓塞共存，也有其獨(dú)特的病因，如高血壓性、淀粉樣變、遺傳性、血管炎和感染性等。CSVD不僅可表現(xiàn)為急性卒中事件，亦可表現(xiàn)為認(rèn)知、運(yùn)動、情緒、步態(tài)和平衡等功能障礙?，F(xiàn)已認(rèn)識到CSVD是全腦病變而非單純局限性受累，尤其是其動態(tài)演變不僅與病理損害有關(guān)，也與腦的老化有關(guān)[1]。對CSVD的認(rèn)識遠(yuǎn)比其他類型腦血管病復(fù)雜。作為研究基礎(chǔ)，通過刻畫表型來全面并動態(tài)地反映CSVD真實(shí)的生物學(xué)特征最為關(guān)鍵。神經(jīng)免疫疾病與CSVD均有起病時點(diǎn)相對清晰且異質(zhì)性大的特點(diǎn)，一些神經(jīng)免疫疾病已形成完善的表型刻畫方法。本文采擷“他山之石”，從神經(jīng)免疫疾病表型研究方法來思考CSVD表型研究。

1 疾病表型的概念

表型指生物體可觀察到的特征或特征的組合，包括生物體的形態(tài)、物理形式和結(jié)構(gòu)、發(fā)展過程、生物化學(xué)和生理特性以及行為和行為的結(jié)果。當(dāng)代對表型的認(rèn)識是“具有特定基因型的個體，在一定環(huán)境條件下，所表現(xiàn)出來的性狀特征的總和”。疾病表型的概念也基于這個邏輯而形成，表型是疾病可被查知的表現(xiàn)，使疾病能被認(rèn)識和深入理解。多基因和環(huán)境因素的共同作用決定復(fù)雜疾病的表型。表型概念最初提出時是與基因型相對應(yīng)的，但在復(fù)雜疾病并不存在一一對應(yīng)的基因型-表型關(guān)系，表型概念也不再局限于探索遺傳機(jī)制，而是用來精細(xì)描述疾病的特定表現(xiàn)。認(rèn)識表型有助于總結(jié)臨床表現(xiàn)的特定組合和理解疾病分類，并探索它們與內(nèi)在決定因素和環(huán)境因素間的關(guān)系[2]。

疾病表型分為臨床表型、內(nèi)表型(endophenotype)和中間表型(intermediate phenotype)。臨床表型是疾病的癥狀和體征及其演變，直接通過醫(yī)生和患者的感官查知；內(nèi)表型和中間表型無法直接查知但可測量。內(nèi)表型側(cè)重觀察者的定量測量(如抑郁量表)，中間表型則側(cè)重于用儀器設(shè)備測量(如血糖和C反應(yīng)蛋白)。內(nèi)表型需要患者與檢查者(醫(yī)生、護(hù)士、康復(fù)評定人員、心理行為評價人員等)配合才能可靠獲得，亦可是神經(jīng)生理和神經(jīng)影像等結(jié)果，但同樣基于判讀者的分析經(jīng)驗(yàn)或智能化分析才能可靠獲得；中間表型則是借助儀器即可直接測量的數(shù)據(jù)。從已有文獻(xiàn)來看，內(nèi)表型和中間表型并未截然分開。復(fù)雜疾病的表型并非單純的臨床表型，大多數(shù)是臨床表型加內(nèi)表型或中間表型形成的復(fù)合表型，體現(xiàn)疾病亞類和不同個體間的異質(zhì)性[2]。

2 神經(jīng)免疫疾病表型研究方法的發(fā)展和問題

通常一種疾病被確認(rèn)為一個疾病實(shí)體前，均有其核心臨床特征組合作為原型表型與其他疾病區(qū)別，并提出用以解釋核心表型的發(fā)病機(jī)制假說。隨著認(rèn)識深入，各種不完全同于核心表型的臨床表現(xiàn)形成疾病的“外延”，顯示了疾病的異質(zhì)性。在同一疾病實(shí)體，不同的空間、時間、形態(tài)、生物學(xué)和病理學(xué)特征構(gòu)成了異質(zhì)性的基礎(chǔ)。聯(lián)系核心表型與疾病外延表現(xiàn)的紐帶是可體現(xiàn)病理生理的內(nèi)表型和中間表型。在神經(jīng)免疫疾病，自身抗體就是重要的中間表型，不僅使性質(zhì)相同的臨床表現(xiàn)形成一個病譜，也使臨床表現(xiàn)相近者因抗體不同而劃分成疾病亞類，甚至可能劃分為不同疾病實(shí)體。但僅有中間表型不足以確認(rèn)疾病表型，需結(jié)合臨床表型才能完整刻畫。

最早報道的吉蘭-巴雷綜合征(Guillain-Barré syndrome，GBS)以對稱性肢體無力、腱反射喪失和蛋白-細(xì)胞分離為特征，是GBS的“原型”。其后報道不同部位受累的變異型和軸索型擴(kuò)大了GBS的外延。在原型GBS表型患者發(fā)現(xiàn)神經(jīng)節(jié)苷脂抗體與臨床受累部位及髓鞘/軸索損害相關(guān)，其后從病理、電生理、免疫學(xué)和動物模型等角度對神經(jīng)節(jié)苷脂抗體與GBS臨床和病理之間關(guān)系進(jìn)行闡釋，最終在GBS這個疾病實(shí)體中以臨床受累部位及軸索/髓鞘損害為主線，形成幾個主要亞型，也形成了完整的GBS病譜[3-4]。

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorder，NMOSD)以視神經(jīng)和脊髓相繼受累為原型表型，對其異質(zhì)性的進(jìn)一步認(rèn)識始于水通道蛋白4(Aquaporin-4，AQP4)抗體的發(fā)現(xiàn)[5]。以AQP4抗體為紐帶，報道的NMOSD臨床表現(xiàn)逐漸擴(kuò)展到復(fù)發(fā)性視神經(jīng)炎、長節(jié)段脊髓炎、極后區(qū)綜合征和腦內(nèi)大片脫髓鞘。進(jìn)而在與NMOSD樣臨床表現(xiàn)的患者檢出髓鞘堿性糖蛋白(MOG)抗體[6]和膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)抗體[7]。

目前趨于將MOG抗體陽性的NMOSD樣患者與AQP4抗體陽性的NMOSD樣患者視作不同類型。MOG抗體陽性的脫髓鞘疾病不僅包括NMOSD樣受累者，即使以視神經(jīng)和脊髓受累為主，其臨床和影像學(xué)特征也與AQP4抗體陽性的NMOSD存在差別，所以最近有學(xué)者提出“NMO相關(guān)表型(NMO-related phenotypes)”來描述MOG抗體陽性的以視神經(jīng)炎、脊髓炎或兩者同時起病者[9]。問題是NMOSD是以臨床受累部位和病理作為分類基礎(chǔ)形成的疾病實(shí)體，而MOG抗體相關(guān)疾病(MOG antibody related disorders)[8]和GFAP星形膠質(zhì)細(xì)胞病(GFAP astrocytopathy)[7]是根據(jù)存在的自身抗體而命名，這兩者是作為獨(dú)立病種還是作為特發(fā)性脫髓鞘疾病的亞型還存在爭議。

隨著2000年以后生物標(biāo)志物研究的快速進(jìn)展，神經(jīng)免疫疾病表型的刻畫從在臨床原型表型者檢出標(biāo)志性抗體這一重要中間表型再通過中間表型使臨床表型擴(kuò)展，轉(zhuǎn)化為積極探索中間表型并探索與中間表型相關(guān)的臨床表現(xiàn)外延。當(dāng)臨床表現(xiàn)與已知臨床表型不符或雖相符卻未查到已知抗體，若免疫治療有效，就積極篩查是否存在新抗體，并對新抗體產(chǎn)生機(jī)制及抗體結(jié)合靶位與臨床受累進(jìn)行相關(guān)分析，就有可能劃分疾病亞類或確認(rèn)新的疾病。自身免疫性腦炎的表型研究就是基于這一思路，目前已明確了多種抗體與自身免疫性腦病綜合征有關(guān)[9]。這樣的方法能盡可能發(fā)現(xiàn)潛在的神經(jīng)免疫疾病表型，也帶來了更為明顯的臨床異質(zhì)性表現(xiàn)。為了解決這個問題，不基于假設(shè)檢驗(yàn)而以數(shù)據(jù)驅(qū)動的思路已經(jīng)引入復(fù)雜臨床表現(xiàn)疾病的表型刻畫過程，聚類分析和主成分分析等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是最常用方法。Al-Diwani等[10]報道，盡管自身免疫性腦炎的神經(jīng)和精神癥狀在每個患者并存，但采用主成分分析可顯示不同患者間的差異，有助于區(qū)分其中的亞類。

問題是以中間表型作為紐帶時，若過度依賴中間表型作為分類基礎(chǔ)，將面臨抗體陰性但臨床表型與抗體陽性者相同時抗體陰性者歸類何處的問題。這就需要更好刻畫臨床表型，且考慮到臨床表型與病理學(xué)及病理生理機(jī)制的關(guān)系。GBS認(rèn)識的年代是臨床表型與中間表型認(rèn)識共同進(jìn)步的年代，兩者的交匯成為了疾病表型研究的典范。在以中間表型成為主要促進(jìn)因素的年代，臨床表型的刻畫如何相對獨(dú)立于中間表型并最終交匯是一個重要挑戰(zhàn)。臨床表型加內(nèi)表型也許是重要途徑。

3 內(nèi)表型既精細(xì)反映疾病特征又指導(dǎo)個體化治療

疾病表型研究不僅為了診斷分類，疾病的嚴(yán)重程度、進(jìn)展速度以及需達(dá)到的治療目標(biāo)均可作為內(nèi)表型研究，尋找與其有關(guān)的獨(dú)立因素，并作為預(yù)測指標(biāo)用于個體化治療。與診斷分類主要依據(jù)由臨床表型和中間表型聯(lián)合形成的復(fù)合臨床表型不同，個體化治療研究主要根據(jù)內(nèi)表型，部分也依據(jù)中間表型。多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)的活動性分類[11]、無疾病活動性證據(jù)狀態(tài)[12]和進(jìn)展速度[13]等內(nèi)表型是MS疾病實(shí)體內(nèi)個體化異質(zhì)性的體現(xiàn)，無疾病活動性證據(jù)又是MS的治療目標(biāo)，對急進(jìn)性[14]和有治療突破[15]等表型患者直接指導(dǎo)采用降級或升級療法[16]。預(yù)測病程和轉(zhuǎn)歸也是表型的直接應(yīng)用，尤其是中間表型，如N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)抗體[17]或MOG抗體[6]持續(xù)陽性或初始抗體水平較高者相應(yīng)疾病的復(fù)發(fā)率顯著增高，提示需要更長時間的免疫治療。

通過表型研究進(jìn)行疾病分類有助于指導(dǎo)治療，根據(jù)患者個體間發(fā)展的異質(zhì)性來刻畫表型指導(dǎo)個體化干預(yù)更有實(shí)際價值。

4 CSVD表型研究的思考

神經(jīng)系統(tǒng)疾病因受累的空間、時間、形態(tài)、生物學(xué)和病理學(xué)特征不同而構(gòu)成相對獨(dú)特的表型。本文主要涉及最常見的高血壓性和淀粉樣CSVD，其他少見病因和遺傳性小血管病另文討論。其臨床表現(xiàn)豐富多樣，最常見腔隙綜合征和認(rèn)知障礙，亦可表現(xiàn)為情緒、運(yùn)動和步態(tài)等障礙，淀粉樣CSVD亦可表現(xiàn)為淀粉樣發(fā)作，兩者均可表現(xiàn)為腦出血或微出血(表1)[18-19]。以基底節(jié)和腦橋受累為主的腔隙綜合征和以腦葉非腔隙性受累為主的淀粉樣血管病由于病理特征和臨床受累部位的相對特征性，成為臨床最早刻畫的CSVD表型。但僅有這樣粗糙的臨床表型無法獲知其全貌。由于這些臨床表型是在病理解剖基礎(chǔ)上總結(jié)認(rèn)識到的，所以影像學(xué)尤其是MRI這樣的中間/內(nèi)表型數(shù)據(jù)對完善認(rèn)識CSVD的價值毋庸置疑。常見MRI表現(xiàn)包括近期皮層下小梗死、慢性腔隙、白質(zhì)高信號、血管周隙擴(kuò)大、微出血和腦萎縮等，在淀粉樣血管病還有特征性的皮層含鐵血黃素沉著。為了標(biāo)準(zhǔn)化，Wardlaw等[20]提出神經(jīng)影像學(xué)血管改變報告標(biāo)準(zhǔn)(STRIVE)以形成規(guī)范(表2)。這些病變常同時存在，患者的功能障礙和嚴(yán)重程度決定于這些病變的累積效應(yīng)。

不少學(xué)者探索CSVD的血液生物標(biāo)志物以期作為診斷和表型分類的線索。遺傳標(biāo)志物方面，與散發(fā)性淀粉樣血管病有較明確關(guān)聯(lián)的是ApoE基因，也有研究發(fā)現(xiàn)與早老素-1、腦啡肽酶和轉(zhuǎn)化生長因子-1基因關(guān)聯(lián)[21-22]。近年來在散發(fā)性CSVD中發(fā)現(xiàn)了許多關(guān)聯(lián)SNP，其蛋白作用于神經(jīng)血管單元的不同環(huán)節(jié)，多數(shù)與白質(zhì)高信號關(guān)聯(lián)，部分與小血管性卒中及腦出血/微出血關(guān)聯(lián)[23]。目前遺傳標(biāo)志物在CSVD的分類和診斷中的價值尚未明確，且遺傳標(biāo)志物本身受到CSVD表型刻畫的影響。在血清蛋白標(biāo)志物方面，有橫斷面研究報道神經(jīng)絲輕鏈蛋白水平與CSVD的MRI負(fù)荷及臨床功能障礙有關(guān)[24]，且在無癥狀性梗死時增高[25]，提示存在神經(jīng)損傷但無法作為疾病分類依據(jù)。一項關(guān)于無癥狀患者的隊列研究顯示，血清炎性因子水平與微出血發(fā)生有關(guān)，但因果關(guān)系尚未明確[26]；另一項針對無癥狀患者的隊列研究發(fā)現(xiàn)，CRP水平與腔隙性梗死(LS)、白質(zhì)深部高信號及腦室旁高信號均存在相關(guān)性，但經(jīng)校正常見血管病危險因素后發(fā)現(xiàn)其僅與LS有關(guān)[27]。以上均無法作為分類和診斷依據(jù)。無癥狀隊列中具有自然分布的異質(zhì)性，是研究分組最合理的來源，對表型研究的價值起決定性作用。目前大量有關(guān)標(biāo)志物的研究多為僅有CSVD組與健康對照比較的橫斷面研究，無法獲知存在差異的分子是否也與其他類型腦血管病存在相關(guān)，且針對健康人隊列和無癥狀隊列的研究亦較少。

雖然可以用由腔隙、血管周隙、白質(zhì)高信號和微出血構(gòu)成的小血管病總分來反映小血管病對患者的總體影響[28]，但即使在歸類于高血壓性小血管病的不同患者各影像標(biāo)志物的嚴(yán)重程度及發(fā)展趨勢也有異質(zhì)性，且與LS、腦出血和認(rèn)知障礙等臨床事件的相關(guān)程度不同[29]。不同部位的影像標(biāo)志物也與臨床事件有不同的相關(guān)，如與腦室周圍白質(zhì)高信號相比，皮層下白質(zhì)高信號與發(fā)生卒中及因卒中死亡相關(guān)更密切[30]；深部血管周隙與高血壓相關(guān)更密切，而白質(zhì)中的血管周隙與淀粉樣血管病相關(guān)更密切[31]。血管通透性的改變與其他影像學(xué)標(biāo)志物及臨床事件間的關(guān)系也逐漸被認(rèn)識[18]。已有多種MRI模態(tài)技術(shù)用來研究CSVD，其反映的機(jī)制不同，包括小血管的血流、血管通透性、組織適應(yīng)能力及腦血管反應(yīng)性等[32]，這些技術(shù)能否作為影像標(biāo)志物來刻畫CSVD表型尚需進(jìn)一步研究。

表型是動態(tài)的概念，CSVD是不斷演變的全腦病變[1]。若最初的影像學(xué)檢查資料不全且亦未隨訪，人們看到的只是一個點(diǎn)的改變，而非一個面，更不是立體動態(tài)的。對CSVD MRI異常的長期隨訪增加了對其病理生理機(jī)制的理解，如融合型白質(zhì)病變患者的功能障礙進(jìn)展更快并與認(rèn)知功能下降相關(guān)密切，而腔隙的動態(tài)演變與總體功能障礙及認(rèn)知的關(guān)系相關(guān)較弱，微出血和MRI表現(xiàn)正常部位的微結(jié)構(gòu)改變與長期功能改變的相關(guān)性尚未明確[33]。

CSVD本身因累及的血管直徑不同其病理改變也不盡相同，直徑略大者多為小動脈粥樣硬化，而直徑較小者多為小動脈硬化和脂質(zhì)玻璃樣變，導(dǎo)致了不同的影像學(xué)改變[19]。不同臨床和影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)對LS和CSVD的定義不盡相同(表3)，包括不同MRI序列所見的急性期和慢性期病變的大小、是否伴有載體大血管病變和/或心源性栓塞以及是否伴有小血管病的其他影像學(xué)表現(xiàn)(微出血、白質(zhì)高信號和血管周隙擴(kuò)大)，標(biāo)準(zhǔn)的不一致是CSVD表型研究的難題。僅用影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)無法可靠判斷為LS，急性/亞急性LS需要與載體大血管病變堵

表1 常見CSVD的臨床和影像學(xué)特征[18]

注：CSVD：腦小血管病，表2、3同

表2 CSVD的MRI標(biāo)志物及釋義[18]

注：STRIVE：神經(jīng)影像學(xué)血管改變報告標(biāo)準(zhǔn)，表3同

表3 LS和CSVD的分類標(biāo)準(zhǔn)[19]

注：LS：腔隙性梗死，CCS：causative classification of stroke system

塞穿支動脈開口、動脈-動脈栓塞和心源性小栓塞(如卵圓孔未閉)鑒別。在實(shí)際應(yīng)用中各種臨床分類方案判斷CSVD的觀察者間一致性僅為中度，低于大動脈病變和心源性栓塞所致的卒中[34]。

腦血管病的概念來源于病理學(xué)，現(xiàn)代影像學(xué)有助于提示病理學(xué)改變，因此CSVD的表型刻畫從一開始走了以生物標(biāo)志物為中間/內(nèi)表型的道路。臨床表型具有較大異質(zhì)性且邊界較模糊，并無法對認(rèn)知、運(yùn)動、情緒和平衡障礙等進(jìn)展性癥狀與其他疾病鑒別。即使在LS，最精準(zhǔn)的刻畫也只能基于完善MRI檢查。CSVD目前缺乏自身抗體這樣的關(guān)鍵中間表型，血清和遺傳標(biāo)志物研究受到小血管病判別準(zhǔn)確性的明顯影響?；诩夹g(shù)原理和病理學(xué)對MRI方法進(jìn)行優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化是CSVD表型研究的重要保證。

5 借鑒神經(jīng)免疫疾病完善CSVD的表型研究

神經(jīng)免疫疾病的表型研究會為CSVD研究提供借鑒。在神經(jīng)免疫疾病中MS與LS最為接近，可伴有廣泛的白質(zhì)病變和慢性進(jìn)展性功能障礙，包括行走和認(rèn)知功能障礙，且急性發(fā)作與長期功能障礙之間存在一定相關(guān)，MRI可作為MS不同亞型分類的基礎(chǔ)[11]并個體化地反映MS的病情進(jìn)展。影像學(xué)特征均為這兩種疾病重要的內(nèi)表型。已有用不同影像學(xué)特征預(yù)測MS患者不同功能障礙發(fā)展趨勢的隊列研究[35-36]，旨在作為個體化干預(yù)的決策基礎(chǔ)。在CSVD，也有研究用MRI在其發(fā)展過程中個體化地預(yù)測受累的功能閾及臨床事件終點(diǎn)[18，33]。

CSVD具有高度復(fù)雜性，在神經(jīng)免疫疾病中可能僅有自身免疫性腦炎能與之相比。后者雖有抗體作為主線，但仍需大量高級神經(jīng)功能的識別以及影像學(xué)和電生理學(xué)分析來精細(xì)刻畫。對于復(fù)雜疾病，簡單的分析方法無法充分對其認(rèn)識。與其他機(jī)制的腦血管病(如栓塞)一樣，CSVD的臨床特征和影像學(xué)特征需要模式化識別[37]，人工智能將起重要作用?，F(xiàn)已有不同病變MRI圖像的分割算法在CSVD和MS等疾病的人工智能研究中得到應(yīng)用，目標(biāo)是通過深度學(xué)習(xí)，將模糊的邊界相對清晰化，通過不同模式的歸類精細(xì)刻畫疾病表型。

與神經(jīng)免疫疾病清晰的治療目標(biāo)相比，CSVD的治療目標(biāo)相對欠清晰。預(yù)防復(fù)發(fā)和功能障礙進(jìn)展是神經(jīng)免疫疾病的治療目標(biāo)。以MS為例，從無急性復(fù)發(fā)和MRI新病灶以及無功能障礙進(jìn)展等方面定義了無臨床活動性狀態(tài)作為治療的目標(biāo)[12]。該指標(biāo)以幾個能反映MS病情個體化改變的臨床表型加內(nèi)表型形成復(fù)合表型，不僅成為日常工作的指導(dǎo)，也作為預(yù)后的客觀評價[12]。同時也注意到，即使達(dá)到無疾病活動性的目標(biāo)，用彌散張量成像技術(shù)仍發(fā)現(xiàn)一些微結(jié)構(gòu)受損，提示用先進(jìn)MRI技術(shù)對治療監(jiān)測具有意義。

總之，神經(jīng)免疫疾病表型研究已有不少成熟方法可供CSVD表型研究借鑒，疾病表型刻畫研究方法需結(jié)合發(fā)病機(jī)制研究的進(jìn)展。表型研究不僅為了分類和診斷，更是為了指導(dǎo)個體化治療，在CSVD范疇內(nèi)刻畫反映患者個體化發(fā)展的表型具有重要的研究和應(yīng)用價值。