抗體介導(dǎo)自身免疫性腦炎發(fā)病機制研究進展

狄曉萌 王佳偉 劉磊

自身免疫腦炎(autoimmune encephalitis，AE)泛指一類由于免疫系統(tǒng)針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元或膠質(zhì)細胞產(chǎn)生炎性反應(yīng)而導(dǎo)致的疾病，臨床以急性或亞急性發(fā)作的癲癇、認知障礙及精神癥狀為主要臨床表現(xiàn)。AE相關(guān)抗體對于病因?qū)W診斷至關(guān)重要。目前認為其主要包括抗細胞表面抗體(antibodies against cell surface antigens，CSAab)、抗細胞內(nèi)突觸抗原抗體(antibodies against intracellular synaptic antigens，SyAab)和抗細胞內(nèi)抗原抗體(antibodies against intraneuronal antigens，INAab)。其中，CSAab所針對抗原包括谷氨酸能受體、γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid，GABA)能受體或分泌的跨突觸蛋白如富含亮氨酸膠質(zhì)瘤失活蛋白1(leucine-rich glioma inactivated 1，LGI1)等，理論上可直接致病。INAab即傳統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)副腫瘤綜合征抗體，包括Hu抗體、Yo抗體、Ma2抗體等，這一類抗體理論上并不直接致病，而是T細胞介導(dǎo)免疫應(yīng)答的一種附帶現(xiàn)象[1]。上述細胞毒性T細胞廣泛浸潤，并通過穿孔素或顆粒酶殺傷神經(jīng)元導(dǎo)致不可逆變性，這是經(jīng)典神經(jīng)系統(tǒng)副腫瘤綜合征核心致病機制。SyAab則介于CSAab和INAab之間，包括抗谷氨酸脫羧酶65(65 kDa glutamic acid decarboxylase，GAD65)抗體和抗Amphiphysin抗體[2]，其針對抗原表位在突觸囊泡融合和再攝取過程中暴露而與抗體直接作用?，F(xiàn)就CSAab和SyAab介導(dǎo)AE的發(fā)病機制進行介紹，INAab不在此次綜述之列。

1 AE致病因素

1.1 感染因素部分AE患者發(fā)病前可有頭痛、上呼吸道癥狀、腹瀉等前驅(qū)感染癥狀，因此感染性因素被認為可能是產(chǎn)生自身免疫疾病的觸發(fā)因素。一項前瞻性研究結(jié)果顯示，有27%的單純皰疹病毒(herpes simplex virus，HSV)性腦炎患者經(jīng)治療后繼發(fā)AE，且均檢測出自身抗體，其中64%患者檢出抗N-甲基-D天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor encephalitis，NMDAR)抗體，其余36%患者檢出其他未知抗體[3]。Linnoila等研究發(fā)現(xiàn)，給予小鼠鼻腔接種HSV-1，2/3的小鼠血清出現(xiàn)抗NMDAR抗體，且抗體陽性小鼠海馬突觸后NMDAR減少，上述改變與抗NMDAR腦炎機制一致[4]。HSV感染誘發(fā)抗體產(chǎn)生AE的機制包括：(1)分子模擬：HSV病毒蛋白序列與 NMDAR 上某些抗原決定簇結(jié)構(gòu)類似，使得抗體錯誤地結(jié)合了自身NMDAR并引起致病效應(yīng)。一項回顧性研究顯示，抗NMDAR腦炎患兒抗HSV-IgG出現(xiàn)率較對照組兒童更高，而兩組間Epstein-Barr病毒、巨細胞病毒抗體無統(tǒng)計學(xué)差異，提示HSV與NMDAR之間存在分子相似的可能性[5]。(2)抗原暴露：HSV感染所引起的炎癥反應(yīng)、組織壞死和神經(jīng)元變性可能會暴露并釋放抗原，成為自身免疫靶點，后者被輸送到局部引流中樞的頸深淋巴結(jié)。隨后在淋巴結(jié)中，抗原提呈細胞與CD4+T細胞協(xié)助生成記憶B細胞。記憶B細胞進入大腦中成熟分化為漿細胞并分泌抗體[6]并最終致病。少數(shù)特定病原體感染(如艾滋病、弓形蟲或惡性瘧原蟲)，甚至極少數(shù)情況下接種疫苗，也可成為特定類型AE患者的潛在關(guān)聯(lián)或觸發(fā)因素[7]。

1.2 腫瘤因素早期研究顯示，年輕女性抗NMDAR腦炎患者患卵巢畸胎瘤的比例高達58%，盡管這一比例隨著樣本量的擴大而逐漸降低，但仍不容忽視[8]。此外，抗α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體1/2(anti-α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolipropionic acid receptor 1/2，AMPAR1/2)腦炎可能合并胸腺瘤及小細胞肺癌等腫瘤；超過半數(shù)的抗γ-氨基丁酸B受體(gamma-aminobutyric acid-B receptor，GABABR)腦炎罹患小細胞肺癌；抗LGI1、抗接觸素相關(guān)蛋白2(contactin associated protein-like 2，CASPR2)以及抗γ-氨基丁酸A受體(GABAAR)腦炎可能與胸腺瘤相關(guān)；而抗代謝型谷氨酸受體5(metabotropic glutamate receptor 1，mGluR5)腦炎以及抗代謝型谷氨酸受體1(metabotropic glutamate receptor1，mGluR1)腦炎均有合并霍奇金淋巴瘤報道[6]。這些腫瘤中或含有神經(jīng)組織，或表達抗體作用靶點的神經(jīng)元蛋白。凋亡的腫瘤細胞釋放這些異位表達的神經(jīng)元蛋白，作為抗原被區(qū)域淋巴結(jié)內(nèi)抗原提呈細胞攝取、處理，并呈遞到免疫系統(tǒng)，引發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)[9]。除此之外，部分胸腺瘤患者由于缺乏介導(dǎo)胸腺髓質(zhì)上皮細胞表達組織特異性自身抗原的aire基因，改變了陰性選擇機制，從而引起獲得性自身免疫性多腺體綜合征(autoimmune polyglandular syndrome)[10]，這一機制同樣可供AE研究者借鑒參考。

1.3 遺傳易感性AE患者可能存在遺傳易感性。2017年韓國一項研究發(fā)現(xiàn)，抗LGI1腦炎與HLA-Ⅱ類基因DRB1*07：01-DQB1*02：02單倍型、HLA-Ⅰ類基因B*44：03和C*07：06相關(guān)[11]。而2018年一項針對高加索人群的研究表明，LGI1抗體陽性AE患者中HLA-DRB1*07：01-DQA1*02：01-DQB1*02：02單倍型富集，與之相對應(yīng)的是CASPR2抗體陽性患者中HLA-DRB1*11：01-DQA1*05：01富集[12]。2020年，華西醫(yī)院一項研究發(fā)現(xiàn)，HLA-DRB1*03：01或HLA-DQB1*02：01等位基因以及HLA-DRB1 *03：01-DQB1*02：01單倍型代表了抗LGI1腦炎的強易感基因座。HLA-DRB1 *08：03-DQB1*06：01或HLA-B*08：01-C*07：02單倍型可能與抗LGI1腦炎相關(guān)，抗NMDAR或抗GABABR腦炎患者未發(fā)現(xiàn)明顯HLA關(guān)聯(lián)性[13]。抗GAD65腦炎常與HLA-Ⅱ類單倍型DQA1*05：01-DQB1*02：01-DRB1 *03：01相關(guān)[14]?？笽gLON5腦病則與HLA-DRB1*10：01和HLA-DQB1*05：01等位基因有很強相關(guān)性[15-16]。此外，Toll 樣受體 3(Toll-like receptor 3，TLR3)途徑是天然免疫關(guān)鍵組成部分，能阻止病毒在中樞神經(jīng)系統(tǒng)復(fù)制。有研究證實，TLR3通路缺陷的患者(尤其是TLR3缺陷)更容易出現(xiàn)HSV腦炎的復(fù)發(fā)，且更容易發(fā)展為AE[17]。

2 發(fā)病機制

CSAab致病效應(yīng)包括：(1)阻斷受體功能(如抗GABABR抗體)；(2)引起受體交聯(lián)和內(nèi)化，從而減少突觸后膜受體密度(如抗NMDAR抗體)；(3)干擾蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(如抗LGI1抗體)。自身抗體主要為IgG1亞類(如抗NMDAR抗體)，而LGI1和CASPR2抗體主要為IgG4亞類。IgG4抗體在交聯(lián)和內(nèi)化靶抗原方面能力方面不及IgG1，同時不能激活補體[9]。一般來說，IgG1介導(dǎo)AE較IgG4介導(dǎo)AE具備更多的炎癥表現(xiàn)。血清及腦脊液中細胞因子水平對AE及疾病嚴重程度可能存在提示意義。多項研究表明抗NMDAR腦炎患者腦脊液中CXCL-13、IL-6、IL-17、CXCL-10、IL-1β等細胞因子水平升高，血清中IL-2水平升高[18]。也有研究表明，抗NMDAR腦炎患者疾病嚴重程度與腦脊液中CXCL-10、CCL3、IL-10、CCL22及IL-6水平呈正相關(guān)，高滴度抗體組中腦脊液CCL3水平高于低滴度抗體組[19]?？筁GI1腦炎血清和腦脊液中CXCL13水平明顯升高[20]?？笴ASPR2腦炎血清CXCL10水平升高[21]，腦脊液中CXCL13和可溶性細胞間黏附分子-1(soluble intercellular adhesion molecule 1，SICAM1)升高。其中，CXCL13指向B細胞介導(dǎo)炎癥，而sICAM1指向T細胞介導(dǎo)炎癥[22]。

目前已發(fā)現(xiàn)的針對不同神經(jīng)元抗原的AE抗體種類繁多，且中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身抗體譜正在不斷拓寬。由于自身抗體針對的抗原不同，各自的致病機制也存在一定差異?，F(xiàn)著重闡述幾種發(fā)生率較高的CSAab及2種SyAab(Amphiphysin抗體及GAD65抗體)的致病機制。

2.1 抗NMDAR腦炎NMDAR是分布在突觸后膜表面的電壓門控離子型谷氨酸受體，是由兩個必需亞基即GluN1(又稱NR1)，兩個調(diào)節(jié)亞基即GluN2(又稱NR2)或GluN3型(又稱NR3)構(gòu)成的異四聚體。抗NMDAR抗體通過識別并結(jié)合GluN1細胞外N368/G369結(jié)構(gòu)域，從而破壞NMDAR和ephrin B2受體相互作用，導(dǎo)致細胞膜表面NMDAR內(nèi)化[23]。有研究表明，NR1亞單位表達降低的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出類似精神分裂癥的行為異常，這與上述機制相符[24]。

2.2 抗LGI1腦炎LGI1是位于突觸間隙的分泌型神經(jīng)元蛋白，與突觸前膜的去整合素金屬蛋白酶23(ADAM23)及Kv1.1鉀通道、突觸后膜的去整合素金屬蛋白酶22(ADAM22)及AMPAR共同形成一個跨突觸的復(fù)合體。LGI1抗體的靶抗原表位分布在LGI1的富亮氨酸重復(fù)序列(leucine-rich repeat，LRR)和epitempin重復(fù)序列(epitempin repeat，EPTP)區(qū)域，抗體阻止LGI1與ADAM23和ADAM22結(jié)合，同時導(dǎo)致突觸前膜電壓門控K+通道和突觸后膜AMPAR功能障礙，最終改變了突觸的興奮性和可塑性[25]。

2.3 抗AMPAR1/2腦炎AMPAR是由GluA1-4亞基組成的異四聚體配體門控離子通道，在調(diào)節(jié)快速興奮性谷氨酸能神經(jīng)傳遞中起關(guān)鍵作用。興奮性突觸主要表達由GluA1/GluA2或GluA2/GluA3組成的AMPAR通道[26]。在自身免疫性腦炎患者中發(fā)現(xiàn)了針對AMPAR亞單位(GluA1和GluA2)的抗體。用GluA1-GluA2抗體處理原代大鼠海馬神經(jīng)元后，突觸AMPAR亞單位水平顯著降低，抗體去除后這種現(xiàn)象迅速逆轉(zhuǎn)。其機制可能是由于GluA2抗體促進受體內(nèi)化，從而減少突觸中含有GluA2的AMPAR[27]。

2.4 抗CASPR2腦炎CASPR2是一種細胞黏附蛋白，屬于Neurexin家族，表達在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)軸突[28]。Neurexin家族蛋白已被證明在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、突觸功能和神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮作用。CASPR2與Kv1.1和1.2共存于有髓軸突近節(jié)側(cè)區(qū)，與接觸蛋白2(TAG-1)相互作用，促進Kv1鉀通道在有髓軸突近節(jié)側(cè)區(qū)聚集[2]。CASPR2抗體主要是 IgG4亞型，可能通過改變CASPR2相關(guān)的細胞-細胞相互作用而直接致病[29]。CASPR2與抗體結(jié)合可能會導(dǎo)致周圍神經(jīng)軸突上CASPR2/Kv1.1/1.2復(fù)合體表達下調(diào)，出現(xiàn)神經(jīng)肌強直、神經(jīng)病理性疼痛和自主神經(jīng)功能障礙等臨床表現(xiàn)[30]。

2.5 抗GABABR腦炎GABABR是由GABAB1和GABAB2兩個亞基組成的G蛋白偶聯(lián)受體，激活后主要介導(dǎo)抑制效應(yīng)[31]，廣泛分布于海馬、丘腦和小腦。GABABR至少通過兩種機制介導(dǎo)突觸前抑制：激活G蛋白偶聯(lián)的內(nèi)向整流K+通道，導(dǎo)致突觸后膜的超極化；直接抑制Ca2+通道。突觸后GABABR通過類似機制誘導(dǎo)一種緩慢的抑制性突觸后電位從而介導(dǎo)抑制[32]?；颊呖贵w識別的主要抗原GABAB1亞基是GABA結(jié)合和受體功能所必需的，而GABAB2亞基是將受體定位到細胞膜適當(dāng)區(qū)域和G蛋白偶聯(lián)所必需的[33]?？笹ABABR抗體在體外通過阻斷受體功能而不改變受體表面密度來阻止其激活[6]。新近發(fā)現(xiàn)一種GABABR輔助蛋白——鉀通道四聚體結(jié)構(gòu)域蛋白16(potassium channel tetramerisation domain containing 16，KCTD16)，該蛋白屬于細胞內(nèi)蛋白家族，與GABABR結(jié)合，參與受體下游抑制信號的傳遞。KCTD16抗體與潛在小細胞肺癌相關(guān)[34]。

2.6 抗IgLON5腦病IgLON家族成員5(IgLON5)是一種神經(jīng)細胞黏附分子，屬于免疫球蛋白家族?？笽gLON5腦病是一種以抗IgLON5抗體和神經(jīng)元特異性tau蛋白積聚為特征的疾病[35]。其臨床表現(xiàn)為獨特的非快速眼動睡眠(non-rapid eye movement，NREM)及快速眼動睡眠(rapid eye movement，REM)異常，伴有阻塞性睡眠呼吸暫停、喘鳴、發(fā)作性中樞性低通氣、癡呆、步態(tài)不穩(wěn)、舞蹈病、構(gòu)音障礙、吞咽困難、自主神經(jīng)障礙和核上性凝視麻痹，與經(jīng)典的tau蛋白病極其相似。抗IgLON5抗體識別Ig樣結(jié)構(gòu)域2作為免疫原性區(qū)域，并導(dǎo)致IgLON5從神經(jīng)細胞膜不可逆地內(nèi)化[16]。IgLON5抗體可以破壞培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)元的細胞骨架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致神經(jīng)軸突腫脹?？笽gLON5腦病患者腦脊液中神經(jīng)纖維絲輕鏈(NfL)水平顯著升高，這可能與細胞骨架破壞有關(guān)。上述發(fā)現(xiàn)表明IgLON5抗體與其他細胞表面抗體不同，它破壞了神經(jīng)元細胞骨架的維持，在神經(jīng)免疫和神經(jīng)變性之間搭建了橋梁[35]。

2.7 抗mGluR5腦炎代謝性谷氨酸受體(mGluRs)是G蛋白偶聯(lián)谷氨酸受體，介導(dǎo)中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性神經(jīng)傳遞。mGluR有8種類型(mGluR1～mGluR8)，分3組，它們具有相似的作用機制和突觸定位[36]。mGluR1和mGluR5屬于組1，主要定位于突觸后，均通過Ca2+/IP3(1，4，5-三磷酸肌醇)信號傳導(dǎo)通路調(diào)節(jié)包括長時程抑制(long-term depression，LTD)在內(nèi)的突觸功能[37]。mGluR5抗體屬于IgG1亞類，可能通過交聯(lián)和內(nèi)化受體導(dǎo)致特異性突觸及突觸外mGluR5簇密度顯著降低[38]，最終導(dǎo)致記憶力下降等臨床表現(xiàn)。

2.8 抗二肽基肽酶樣蛋白-6(dipeptidyl-peptidase-like protein-6，DPP6或DPPX)腦炎DPPX是Kv4.2鉀通道細胞表面輔助亞單位，這類鉀通道屬于哺乳動物的Shal K+通道家族，通過控制樹突興奮性從而影響突觸可塑性[39]?？笵PPX抗體通過降低細胞表面DPPX密度和細胞表面Kv4.2蛋白水平發(fā)揮作用[40]。

2.9 抗Neurexin-3α腦炎Neurexins是連接突觸前后的紐帶，其胞內(nèi)區(qū)域與突觸前神經(jīng)遞質(zhì)釋放機制相互作用，胞外區(qū)域與突觸后細胞黏附分子結(jié)合[41]。其中，Neurexin-3α在突觸發(fā)育和功能中起著關(guān)鍵作用，在海馬中，突觸前Neurexin-3α胞外區(qū)域介導(dǎo)突觸后AMPAR跨突觸調(diào)節(jié)[42]。Neurexin-3α抗體作用于發(fā)育階段大鼠胚胎神經(jīng)元，會導(dǎo)致 Neurexin-3α水平特異性降低，以及突觸總數(shù)減少，而作用于已成熟神經(jīng)元時，僅導(dǎo)致Neurexin-3α水平降低，而不影響突觸總數(shù)[41]。

2.10 抗GlyR腦炎甘氨酸受體(GlyR)抗體首次在一名伴有肌強直及陣攣的進行性腦脊髓炎(progressive encephalomyelitis with rigidity and myoclonus，PERM)患者中發(fā)現(xiàn)[43]。甘氨酸是成年哺乳動物大腦中的一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，其受體GlyR是由2個GlyRα亞基和3個GlyRβ亞基組成的異五聚體受體。GlyRα亞基負責(zé)結(jié)合配體，而GlyRβ通過與支架分子Gephyrin結(jié)合，參與受體運輸和突觸聚集[44]。患者抗體針對GlyRα1亞單位上的胞外表位[43]，通過對受體直接拮抗干擾了甘氨酸能神經(jīng)傳遞從而致病[45]。

2.11 抗Amphiphysin腦炎Amphiphysin是一種細胞內(nèi)突觸囊泡蛋白，分布于神經(jīng)元突觸前膜的囊泡，調(diào)節(jié)被膜突觸小泡，在去極化誘導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)胞吐后，其在從軸突終末的質(zhì)膜中回收囊泡膜這一過程中起著關(guān)鍵作用[46]。抗體使Amphiphysin SH3結(jié)構(gòu)域內(nèi)化，導(dǎo)致GABA能突觸受到破壞[47]。Amphiphysin抗體陽性患者臨床可表現(xiàn)為邊緣系統(tǒng)腦炎、腦干腦炎、僵人綜合征、小腦變性及周圍神經(jīng)病等，其中邊緣系統(tǒng)腦炎最為多見。

2.12 抗GAD65腦炎GAD表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制性神經(jīng)元及胰島β細胞，為谷氨酸轉(zhuǎn)化為中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸(GABA)的關(guān)鍵限速酶。GAD分為兩種不同的亞型——GAD65和GAD67。其中，GAD65錨定在突觸小泡上，介導(dǎo)短時間的GABA合成，并促進含GABA突觸小泡從高爾基體到突觸終末的運輸[48]?？笹AD65抗體干擾了GAD65與含GABA突觸小泡的結(jié)合，抑制了GABA包裝進囊泡以及囊泡穿梭到突觸間隙釋放部位的過程，導(dǎo)致囊泡內(nèi)GABA含量以及囊泡釋放率均下降[49]，最終影響GABA能神經(jīng)傳遞。

3 總結(jié)及展望

近年來發(fā)現(xiàn)越來越多的新型自身抗體參與介導(dǎo)AE，盡管其作用機制各異，但多數(shù)與通過基因敲除或者藥物拮抗劑改變同一蛋白功能所產(chǎn)生的效應(yīng)非常相似。未來應(yīng)繼續(xù)加強AE疾病分子機制研究，在為免疫治療打下堅實理論基礎(chǔ)同時，也為進一步了解人類大腦的復(fù)雜功能提供了全新視角。