視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病發(fā)病相關(guān)抗體的研究進展

韓夢雨，金明

視神經(jīng)脊髓炎（neuromyelitis optica，NMO），又稱Devic 病，是一種自身抗體介導(dǎo)、體液免疫主導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）致殘性自身免疫性炎性脫髓鞘性（繼發(fā)性）疾病，以視神經(jīng)炎（optic neuritis，ON）和（或）急性橫貫性脊髓炎為典型臨床表現(xiàn)[1]。與NMO 相關(guān)的ON，通常具有眼球轉(zhuǎn)動疼痛、視力急劇下降等癥狀，甚至失明，具有較高的致盲率?？顾ǖ赖鞍? 抗體 （aquaporin-4 immunoglobulin G，AQP4-IgG） 的發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)，使得NMO 在發(fā)病機制、診斷及治療上取得顯著進步[2-3]。視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病 （neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD）概念的最早提出是基于特異性AQP4-IgG 在臨床的廣泛使用[3]，但隨著AQP4-IgG臨床檢測特異性的逐漸提高，NMO 和NMOSD 診斷標(biāo)準(zhǔn)不足之處也日益凸顯[4]。2015 年國際NMO 診斷團隊提出了一種新的NMOSD 國際診斷標(biāo)準(zhǔn)，NMOSD 包括NMO、ON、長節(jié)段性橫貫性脊髓炎（longitudinally extensive transverse myelitis，LETM）和其他典型的脫髓鞘性腦綜合征[5]。檢測血清中AQP4-IgG 的狀態(tài)是目前診斷NMO 患者最有效和最直接的方法[1-2]。然而，文獻報道臨床上還有約20%的NMO 患者血清AQP4-IgG 呈陰性[5-6]，該部分患者的生物標(biāo)志物尚未得到明確驗證，推測其體內(nèi)可能含有未被識別的病理性抗體或其他生物標(biāo)志物。對于AQP4-IgG 水平與NMOSD 疾病活動、嚴(yán)重程度、治療反應(yīng)或長期預(yù)后的相關(guān)性尚無一致意見[7-8]，說明在NMOSD 發(fā)病機制中仍存在一些空白有待研究，對NMOSD 患者進行早期診斷、疾病特異性干預(yù)及病情監(jiān)測的生物標(biāo)志物仍需不斷完善。本文綜述了與NMOSD 發(fā)病相關(guān)的抗體及其在NMOSD 發(fā)生與發(fā)展中的作用和臨床意義，期待為開發(fā)適合NMOSD 的早期診斷及追蹤疾病進展的個體化生物標(biāo)志物提供幫助。

1 抗水通道蛋白4 抗體（AQP4-IgG）

眾多研究為AQP4-IgG 在NMO 免疫發(fā)病機制中的潛在作用提供了證據(jù)[1]。AQP4-IgG 主要通過誘導(dǎo)激活補體系統(tǒng)、增加血腦屏障（blood brain barrier，BBB）的通透性、介導(dǎo)星形膠質(zhì)細胞的毒性作用及參與炎性免疫過程等發(fā)揮作用[9]。AQP4 在全身均有表達，在CNS 中，AQP4 主要在視神經(jīng)、脊髓、腦干、下丘腦、血管周、室管膜周和下區(qū)、延髓最后區(qū)和視上核等組織表達[10]；且CNS 中的AQP4 超分子結(jié)構(gòu)與骨骼肌中的不同，這可能解釋了AQP4 表達組織對NMOSD 敏感性的差異[10]。AQP4 單體在星形膠質(zhì)細胞中以M1（在Met-1 處發(fā)生翻譯激活）和M23（在Met-23 處發(fā)生翻譯激活）2 種亞型表達，AQP4-M23能在細胞膜上聚集組裝成大面積的正交排列顆粒（orthogonal arrays of particles，OAPs），而AQP4-M1只能形成零散的顆粒。每一個AQP4-IgG 的四聚體結(jié)構(gòu)可通過細胞表面的OAPs 與其他四聚體結(jié)合，故AQP4-IgG 識別AQP4 的位點是OAPs，并非四聚體的亞基[11-12]。

Lennon 等[13]首次發(fā)現(xiàn)并確定了NMO 特異性的自身抗體，最初稱為NMO-IgG，其靶點AQP4 于次年被鑒定出來。隨后的獨立研究[14-16]證實，AQP4-IgG可作為NMO 的特異性生物標(biāo)志物，并指出基于細胞分析的免疫熒光法可提供最佳的靈敏度和特異度。AQP4-IgG 對NMO 具有高度的特異性（85%～99%），在大多數(shù)患者（68%～91%）的血清中都能檢測到[16-17]。腦部核磁共振 （magnetic resonance imaging，MRI）顯示的腦損傷也位于高AQP4 表達區(qū)域[17]。AQP4-IgG抗體的發(fā)現(xiàn)與鑒定也使得NMO 患者受益于B 細胞靶向治療，如利妥昔單抗或血漿置換[17]。同時，病理研究[16-17]表明AQP4 免疫反應(yīng)性定位于病灶血管周緣，并與NMO 病變中的AQP4-IgG 和激活的補體成分沉積成相應(yīng)的玫瑰花結(jié)型，這表明了體液免疫在NMO 發(fā)病機制中的作用。在CNS 中星形膠質(zhì)細胞足突末端的AQP4 和AQP4-IgG 相結(jié)合是NMO 發(fā)病機制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但AQP4-IgG 的合成是外源性的還是鞘內(nèi)的以及是通過何種機制和途徑進入CNS 的，目前尚無定論。多數(shù)學(xué)者[18-19]認(rèn)為來自循環(huán)系統(tǒng)的AQP4-IgG 通過被動擴散、受損或者功能不全的血腦屏障進入CNS，與AQP4-M23 形成的OAPs 結(jié)合，通過抗體依賴的細胞介導(dǎo)的細胞毒作用和補體依賴的細胞毒作用損傷星形膠質(zhì)細胞，募集巨噬細胞、嗜酸性粒細胞及中性粒細胞，繼發(fā)神經(jīng)元髓鞘脫失，甚至軸索損害、神經(jīng)元死亡等[20]。此外，AQP4-IgG 還可通過影響細胞內(nèi)外谷氨酸穩(wěn)態(tài)、改變星形膠質(zhì)細胞表面AQP4 的分布極性等途徑來促使NMO 病灶形成及加重病情發(fā)展[21]。如，興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運體2 （excitatory amino acid transporter 2，EAAT2）在NMO 發(fā)病機制中的作用為NMO 治療策略提供了新的方向。研究[12,22]表明，AQP4-IgG 與AQP4結(jié)合可以導(dǎo)致EAAT2 的下調(diào)，并損害谷氨酸的穩(wěn)態(tài)。EAAT2 在星形膠質(zhì)細胞中表達，負責(zé)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中90%以上的谷氨酸攝取，對興奮性突觸的谷氨酸清除也很重要[22]。據(jù)報道，EAAT2 和AQP4 作為大分子復(fù)合物存在于星形膠質(zhì)細胞膜中。由于星形膠質(zhì)細胞對谷氨酸濃度增加具有相對耐受性，因此，谷氨酸穩(wěn)態(tài)的損害對神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細胞具有特別的興奮毒性潛力。脊髓和視神經(jīng)中的少突膠質(zhì)細胞是NMO 脫髓鞘的主要部位，對谷氨酸濃度變化特別敏感[22]。細胞外谷氨酸水平的局部升高可導(dǎo)致少突膠質(zhì)細胞的損傷甚至死亡。

盡管AQP4-IgG 在NMO 診斷、治療等過程中具有重要的臨床應(yīng)用價值，但它不是通用的NMO 生物標(biāo)記物。如對老年人的研究中，有5%～10%的多發(fā)性硬化（multiplesclerosis，MS）患者同樣發(fā)現(xiàn)AQP4-IgG陽性[5-6,23]，AQP4-IgG 的陽性率也似乎因種族和地理位置而異[24-26]。最近一項研究[27]顯示，在NMOSD 復(fù)發(fā)期、緩解期不同階段，患者血漿中AQP4-IgG 水平比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。Chanson 等[28]認(rèn)為，血清NMO-IgG 表達水平與疾病復(fù)發(fā)、病殘程度和藥物治療無關(guān)，在臨床中NMO-IgG 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。以上說明，除了AQP4-IgG 的存在外，其他因素（如分泌細胞因子及細胞免疫） 可能也參與NMO 患者發(fā)病機制的組織損傷和疾病的臨床表現(xiàn)。

2 髓鞘少突膠質(zhì)細胞糖蛋白抗體（MOG-IgG）

髓鞘少突膠質(zhì)細胞糖蛋白抗體 （myelin oligodendrocyte glycoprotein immunoglobulin G，MOG-IgG）是NMO 新的潛在生物學(xué)標(biāo)志物中研究最多的自身免疫性抗體。MOG-IgG 相關(guān)疾病最常見的表現(xiàn)是7歲以下兒童的急性播散性腦脊髓炎，以及青少年和成人的ON。MOG-IgG 陽性相關(guān)的NMOSD 患者臨床表現(xiàn)更傾向于侵襲視神經(jīng)（前段）而非脊髓，因此，以雙側(cè)ON 為臨床表現(xiàn)就診眼科的NMOSD 患者中MOG-IgG 陽性更多見。MOG 是免疫球蛋白超家族的成員，僅在CNS 髓鞘和少突膠質(zhì)細胞表面表達，是少突膠質(zhì)細胞成熟的潛在分化標(biāo)志物，參與補體依賴的細胞毒作用的調(diào)節(jié)，這使MOG 成為炎癥性脫髓鞘疾病中細胞和體液免疫反應(yīng)的潛在靶點[11,29]。特別指出的是，臨床上懷疑NMOSD 時，測試AQP4-IgG和MOG-IgG 是合理的。

MOG-IgG 與NMOSD 的臨床相關(guān)性及其在炎癥性脫髓鞘疾病免疫原性發(fā)生過程中的作用成為近些年來研究的熱點之一。2015 年新的NMOSD 診斷標(biāo)準(zhǔn)中也指出該抗體可能參與NMO/NMOSD 的發(fā)病[5]。Mader 等[30]首先在一些血清AQP4-IgG 陰性的NMO/NMOSD 患者中發(fā)現(xiàn)了MOG-IgG 介導(dǎo)的免疫反應(yīng)。此后，關(guān)于MOG-IgG 與NMO／NMOSD 的研究逐漸增多。Hamid 等[31]發(fā)現(xiàn)，MOG 抗體在20%～42%的AQP4-IgG 陰性的NMOSD 患者中呈陽性 （相當(dāng)于NMOSD 患者總隊列的4%～11%）。盡管一些MOG-IgG 陽性患者符合NMOSD 的診斷標(biāo)準(zhǔn)，但MOG-IgG 陽性和AQP4-IgG 陽性的NMOSD 患者間存在流行病學(xué)、臨床和MRI 特征的差異。相較于AQP4-IgG 陽性患者，MOG-IgG 陽性者具有年輕，以男性、白種人多見，對激素和血漿置換效果更明顯等特點[12,32]。ON 是MOG-IgG 陽性的NMOSD 患者最常見的臨床表現(xiàn)，以雙側(cè)ON 更為常見，此類患者大多能在眼底檢查時見到視盤水腫[32-33]。此外，MOG-IgG陽性的NMOSD 患者很少伴有自身免疫性疾病，但該類患者體內(nèi)共存的其他自身抗體更為常見[34]，且其LETM 或其他腦部的臨床癥狀發(fā)生率也低于AQP4-IgG 陽性的患者。在AQP4-IgG 陰性的LETM首次發(fā)作的患者中，約有8%～23%的患者出現(xiàn)MOG-IgG 陽性；相比之下，MOG-IgG 陽性的LETM患者一般年齡較小，病情易復(fù)發(fā)，但預(yù)后較好[35]。MOG-IgG 陽性的NMOSD 患者平均年復(fù)發(fā)率更長（0.5 年，范圍：0.1～1.0 年）且視力受損更嚴(yán)重（視力＜2/10），但患者隨訪結(jié)束時視力相對較好[36]。重要的是，較大比例的MOG-IgG 患者可能患有單相疾病，暫時存在MOG-IgG 陽性，這意味著不一定需要長期免疫抑制[30]。

目前MOG-IgG 和AQP4-IgG 雙陽性檢出率極低。Peschl 等[29]總結(jié)了與MOG-IgG 相關(guān)炎性脫髓鞘疾病有關(guān)的文獻，發(fā)現(xiàn)515 例AQP4-IgG 陽性的NMO 患者中，僅3 例出現(xiàn)MOG-IgG 陽性，雙抗體陽性率低于1%。另一個使用CBA 方法檢測的研究中，未有1 例患者發(fā)現(xiàn)血清AQP4-IgG 和MOG-IgG 雙陽性[32]。腦脊液檢測提示腦脊液髓鞘堿性蛋白水平升高，但不能檢測到膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic portein，GFAP），提示患者出現(xiàn)嚴(yán)重脫髓鞘，但并沒有引起炎癥細胞浸潤，軸突丟失，神經(jīng)元或星形膠質(zhì)細胞死亡[37]。與AQP4-IgG 相關(guān)疾病累及星形膠質(zhì)細胞不同，MOG-IgG 相關(guān)疾病的靶抗原是少突膠質(zhì)細胞，2 種疾病在病理生理基礎(chǔ)上有顯著差異。

MOG-IgG 相關(guān)研究對NMO 發(fā)病機制提出了新的挑戰(zhàn)及疑問，即MOG-IgG 陽性的NMO 患者是否是可以獨立于NMO／NMOSD 的獨立疾病實體。類似“MOG-IgG 相關(guān)脫髓鞘疾病” 等概念的提出需要深入的基礎(chǔ)和臨床研究進一步探討。

3 膠質(zhì)纖維酸性蛋白抗體（GFAP-IgG）

星形膠質(zhì)細胞在CNS 生理和病理的許多方面起著積極作用，尤其是NMO，其最本質(zhì)的病理機制是星形膠質(zhì)細胞的損傷。膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP） 是星形膠質(zhì)細胞中的標(biāo)志性中間絲蛋白，在細胞遷移和運動、膜上谷氨酸轉(zhuǎn)運體GLAST/EAAT1 的錨定和有絲分裂等方面起著重要作用，在CNS 損傷及相關(guān)疾病發(fā)病中起著關(guān)鍵作用。相關(guān)研究[38]表明，GFAP 的損傷或者缺損導(dǎo)致神經(jīng)元髓鞘繼發(fā)性脫失，進而引起星形膠質(zhì)細胞損傷、神經(jīng)元軸索變性及死亡。Uzawa 等[39]研究表明，與非炎性神經(jīng)系統(tǒng)疾病、特發(fā)性O(shè)N 和脊髓炎患者相比，NMO 患者腦脊液白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）和GFAP 水平在NMO 的初始免疫攻擊期間顯著升高。另一項研究[38]提示，NMO 急性期腦脊液GFAP-IgG 水平顯著增高，且與臨床癥狀和脊髓損害的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，但經(jīng)激素治療好轉(zhuǎn)后，腦脊液GFAP-IgG 表達濃度降至正常水平。Fang等[40]首先構(gòu)建GFAP 相關(guān)自身免疫性星形細胞病變的概念，并發(fā)現(xiàn)GFAP-IgG 在復(fù)發(fā)性免疫性腦膜炎的生物標(biāo)志價值。Elia 等[41]研究表明，GFAP-IgG 相關(guān)性脊髓炎與AQP4-IgG 相關(guān)性脊髓炎在臨床表現(xiàn)、腦脊液表現(xiàn)及頭顱MRI 表現(xiàn)等方面有著重要的區(qū)別?；诖?，考慮到GFAP 是一種細胞內(nèi)蛋白，GFAP-IgG 在NMO 發(fā)病中的直接性作用可能性甚微，但為了更好地闡明自身免疫性GFAP 星形細胞病及GFAP-IgG 在NMO 患者中的作用機制，還需要進一步的深入研究。

4 水通道蛋白-1 抗體（AQP1-IgG）

水通道蛋白-1（aquaporin-1，AQP1）也是水通道蛋白家族成員，它在視神經(jīng)、脊髓和腦白質(zhì)等易發(fā)生NMO 典型病變的區(qū)域中大量表達，眾多研究支持水通道蛋白-1 抗體 （aquaporin-1 immunoglobulin G，AQP1-IgG）參與NMO 的免疫發(fā)病機制[42-43]。Long等[44]提出AQP1-IgG 存在于大多數(shù)NMO 患者或高患病風(fēng)險患者中 （AQP4-IgG 血清陽性患者比例達74.8%），而在患有其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者中很少發(fā)現(xiàn)。Tzartos 等[42]發(fā)現(xiàn)，AQP4-IgG 血清陰性、AQP1-IgG血清陽性的疑似NMOSD 患者中，幾乎所有患者均有脊髓損傷（19/22）。雙血清陽性患者占AQP1-IgG血清陽性的24%，且在348 例疑似NMOSD 患者中，AQP1-IgG（16.7%）血清陽性比AQP4-IgG（12%）血清陽性更為普遍存在[42]。而健康人和神經(jīng)自身免疫性非脫髓鞘性疾病 （neuroautoimmune non-demyelinating disease，NIND）（如重癥肌無力）患者的血清中沒有檢測到AQP1-IgG。AQP1-IgG 血清陽性可疑NMOSD 患者的臨床特征與AQP4-IgG 血清陰性患者相似，LETM 多見，ON 少見，女性比例較低[44]。Tüzün等[45]發(fā)現(xiàn)，AQP1-IgG 與AQP4-IgG 血清雙陽性患者在初次發(fā)病時即發(fā)生ON，這表明富含AQP1 的視神經(jīng)很可能是自身免疫反應(yīng)的啟動點；血清雙陽性和AQP4-IgG 血清陽性患者比血清雙陰性患者更容易復(fù)發(fā)。AQP1 在典型NMO 病灶周圍的表達明顯減少或轉(zhuǎn)移至星形膠質(zhì)細胞內(nèi)，與AQP4 的分布相似，這意味著AQP1-IgG 同樣可能會導(dǎo)致BBB 和星形膠質(zhì)細胞損傷，推測AQP1-IgG 與視神經(jīng)脊髓炎發(fā)病機制相關(guān)[45-46]。

有關(guān)AQP1-IgG 診斷的特異性，Tzartos 等[42]報道AQP1-IgG 對NMO 具有高度的敏感性和特異性；而Long 等[43]發(fā)現(xiàn)其特異性低于以往的研究，并認(rèn)為AQP1-IgG 在NMO 中低于AQP4-IgG 的診斷價值。但更值得關(guān)注的是MS 和NMO 患者血清中均有AQP1-IgG，這會影響對MS 和NMO 患者進行鑒別診斷，對AQP1-IgG 的進一步相關(guān)研究將會有助于其發(fā)展成為NMO 患者的潛在生物標(biāo)志物。

AQP1 在CNS 星形膠質(zhì)細胞中高表達、AQP1-IgG 存在于CNS 脫髓鞘患者的血清中、AQP1-IgG血清陽性與AQP4-IgG 血清陰性的NMO 臨床特征相似、疑似NMOSD 的患者體內(nèi)AQP1-IgG 高陽性率等特征促使AQP1-IgG 將可能成為AQP4-IgG 血清陰性的NMOSD 患者潛在的新型生物標(biāo)志物。

5 其他相關(guān)性抗體

除了以上論述的與NMO 發(fā)病、診斷及預(yù)后密切相關(guān)的抗體外，近些年來，CNS 其他一些相關(guān)性抗體在NMO 等相關(guān)性疾病發(fā)病中也備受關(guān)注，如抗N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA 型）受體抗體和甘氨酸受體抗體[6]?？筃MDA 受體腦炎見于年輕女性卵巢畸胎瘤，表現(xiàn)為記憶和意識障礙、躁動、癲癇、呼吸衰竭、自主神經(jīng)紊亂和無意識運動[47]。Motoyama 等[48]報道了抗NMDA 受體腦炎與復(fù)發(fā)性視神經(jīng)炎發(fā)病具有相關(guān)性。且另一項報道揭示少數(shù)抗NMDA 受體腦炎患者 （3.33%） 具有顯著的炎性脫髓鞘影像學(xué)（MRI）及臨床表現(xiàn)，可有AQP4-IgG 或MOG-IgG 陽性[49]。但以上抗體在NMOSD 中的生物學(xué)方面的價值有待進一步確認(rèn)。

6 小結(jié)

NMOSD 是臨床上常遇到的神經(jīng)眼科交叉性學(xué)科疾病，研究其發(fā)病機制和相關(guān)生物標(biāo)志物有助于早期診斷、控制急性發(fā)作和防止復(fù)發(fā)。NMOSD 發(fā)病機制的復(fù)雜性及其與免疫應(yīng)答的關(guān)系，延緩了有效治療及管理策略的發(fā)展。AQP4-IgG、MOG-IgG 等相關(guān)抗體的發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)，使得NMOSD 在診斷及治療上取得顯著的進步，但在NMOSD 發(fā)病機制中仍有一些空白有待探索。統(tǒng)一、優(yōu)化檢測手段，開發(fā)新型早期診斷、監(jiān)測治療反應(yīng)及預(yù)后的生物標(biāo)志物，對改進NMOSD 疾病管理和預(yù)防工作非常重要。相信在不久的將來，該疾病的研究及應(yīng)用能得到突破性的實質(zhì)性進展，期望本文為其提供幫助和借鑒。