適應性免疫在阿爾茨海默病中的作用①

劉海萍 王斌 張蓓 萬億 孫波 高明旭 張麗（青島大學基礎醫(yī)學院，青島 266071）

阿爾茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是一種不可治愈的神經退行性疾病，是21世紀以來一直面臨的巨大挑戰(zhàn)。了解疾病的發(fā)病機制，尤其是免疫系統(tǒng)的各組成部分怎樣參與疾病的發(fā)展對戰(zhàn)勝疾病至關重要［1］。長期以來大多研究者認為，AD患者認知功能與淀粉樣蛋白β的細胞外聚斑塊（Aβ）及高磷酸化Tau蛋白在細胞內的聚集和分泌有關，并對神經元造成高毒性損傷［2-6］。面對過量沉積的Aβ和高磷酸化Tau蛋白，免疫系統(tǒng)如何應對？目前研究較多的是固有免疫系統(tǒng)的應答，小膠質細胞、樹突狀細胞、NK細胞、多形核細胞等多種固有細胞參與AD的炎癥反應［7］。激活的小膠質細胞，吞噬并清除淀粉樣蛋白沉積物等碎片和有毒物質，并產生IL-1β和TNF-α等炎癥細胞因子。但隨著疾病的進展，小膠質細胞轉換成前炎癥表型，形成慢性炎癥惡性循環(huán)，促進Tau和Aβ積累，神經元的損傷超過更新，加重病情的進展［8-9］。另有研究發(fā)現(xiàn)，AD的CSF中較高sTREM2濃度與神經元損傷有關，但針對sTREM2免疫應答尚無報道［10］。盡管存在一定的固有免疫的認知，但是適應性免疫反應在AD中的研究甚少，現(xiàn)對目前的研究狀況綜述如下。

1 總T淋巴細胞及CD4+淋巴細胞

T細胞在AD的病理學研究中發(fā)現(xiàn)大量T細胞浸潤［11］。在海馬區(qū)，比較同齡對照組，早期AD患者大腦有較高數(shù)量的CD3+T細胞，海馬CD3+T細胞的數(shù)量和Tau病理有關，預示異常Tau趨化T細胞進入大腦［12］。Aβ沉積的AD小鼠模型實驗發(fā)現(xiàn)T細胞的浸潤。CD3+T細胞位于腦淀粉樣變的小鼠海馬區(qū)［13］。盡管T細胞的數(shù)量和斑塊的沉積相關，T細胞并沒有出現(xiàn)于斑塊周圍［13］。將非特異性的Treg注入AD小鼠模型，能夠提高小鼠的認知能力，并減少Aβ的沉積。然而在其他類型的小鼠模型中，出現(xiàn)了相反的結果，去除Treg同樣減少了Aβ沉積和逆轉了認知的下降。結果提示，T細胞參與的免疫應答的個體差異性。

已有研究發(fā)現(xiàn)，Aβ是AD T細胞的靶向抗原之一。人群統(tǒng)計學分析發(fā)現(xiàn)，Aβ特異性T細胞的增殖在一部分AD患者中大于同齡健康組，具顯著性差異。但是另一部分差異無統(tǒng)計學意義?？赡芤驗锳D是常見神經退行性疾病，選取的健康對照組里面可能包含有臨床前期的老年人群。MONSONEGO等［14］測量了中老年健康受試者和AD患者對Aβ的細胞免疫反應。與中年人相比，外周血健康的老年受試者和AD患者中具有較強Aβ反應性T細胞的比例顯著增多。由于老年人常伴有自身反應性T細胞和B細胞，目前尚不能區(qū)分衰老和AD誘導T細胞的差異。Aβ1-42是一種自身抗原，并且自身反應性T細胞與多種活動有關，例如免疫調節(jié)、自我維持、修復以及自身免疫性疾?。?5］。研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有接受測試的受試者中都檢測到了Aβ反應性T細胞，這表明這些細胞逃避了中樞和外周耐受性。通過T細胞的細胞因子組庫分析鑒定為具有Th1、Th2和Th0多種表型的CD4+T細胞。老年人和患有AD患者中Aβ反應性T細胞的活化和擴增可能表明Aβ沉積被大腦局部APC捕獲，遷移至二級淋巴結，誘導T細胞活化［14］。

并非所有的適應性免疫細胞都對AD有害，小鼠模型試驗表明，Aβ特異性T細胞的保護性或致病性取決于Th細胞亞群的表型。Aβ特異性的Th1損害認知功能和提高認知功能均有報道［16-17］。Aβ特異性的Th2細胞可以逆轉認知功能的損害［18］。在AD小鼠模型中，完全清除了適應性免疫細胞加速淀粉樣β斑塊的沉積，加劇神經炎癥［19］。綜上，CD4+T細胞多種表型參與AD，保護性或致病性取決于Th細胞亞群的表型。

2 CD8+T淋巴細胞

AD患者的大腦有大量的適應性免疫細胞浸潤，由趨化性細胞因子趨化至損傷部位。大多數(shù)趨化因子在AD中過表達，CARTIER等［20］和DELARASSE等［21］綜述了其在AD發(fā)病機理中的作用。在AD小鼠海馬體內注射Aβ肽誘導腦微血管內皮細胞表達趨化因子受體CCR5，從而使表達CCL3（CC5的配體）的CD8+T細胞穿過血腦障礙到達炎癥部位?；罨腃D8+T細胞通過釋放含有顆粒酶A，B或穿孔素促進神經元死亡，導致認知障礙加重，阻斷CCR5或CCL3則可逆轉認知障礙的損傷，證明了CD8+T浸潤參與的AD病理機制［22］。

GATE等［23］采用4組人群多角度研究了適應性免疫在AD中的作用。第一組流式測試受試者PBMC的T細胞分群。檢測到AD患者的CD8+T細胞數(shù)量高于對照健康組，該簇細胞表達最高的是CD3+CD8+CD27-效應性記憶CD45RA+（TEMRA）T細胞。以上細胞具有強大的分泌促炎細胞因子和細胞毒性分子的功能［23］。結果指向：AD適應性免疫的標記是外周血CD8+TEMRA細胞的增加。第二組進行認知測評，發(fā)現(xiàn)CD8+TEMRA細胞數(shù)量和認知呈負相關。給予PMA等絲裂原刺激，AD患者的CD8+T產生更多的IFN-γ和TNF-α。進一步分選CD8+TEMRA進行單細胞測序，差異表達和途徑分析顯示，對比健康組，AD患者中CD8+TEMRA細胞的TCR和細胞因子信號增強。結果表明AD患者外周血CD8+TEMRA細胞對抗原的反應更高。第三組是尸檢病理研究，通過免疫組織化學檢查CD8和Aβ的表達并分析CD8+T細胞與腦血管的接近程度。在伴有腦淀粉樣血管病患者的血管周圍空間中存在大量血管外CD8+T細胞；而在健康人中未觀察到CD8+T浸潤。在Aβ斑塊周圍觀察到CD8+T細胞，AD患者海馬中CD3+CD8+T細胞的數(shù)量明顯多于對照健康海馬組。在AD患者與海馬相鄰的軟腦膜中，檢測到CD3+CD8+T細胞。由于健康老年人的腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）沒有免疫特征性變化，第四組檢測CSF中的TEMRA細胞擴增，發(fā)現(xiàn)在CSF中，克隆擴增的細胞主要是CD8+T細胞［24］。一例患有AD的患者CD8+CD45RA+CD27-TEMRA克隆大量擴增，占所有CD8+T細胞的44%。首次證明，克隆擴增的記憶性CD8+T細胞在AD的CSF中可能具有免疫監(jiān)視和清除作用。接著，流式分選CSF的活細胞，分析發(fā)現(xiàn)AD患者的腦脊液中觀察大量擴增的CD8+克隆，而在對照組中腦脊液較低，與前者CSF全細胞分析結果一致。scRNA-seq和scTCR-seq結合分析，AD患者高度擴增克隆的差異表達表明這些克隆是CD8陽性，并且它們上調了細胞毒性顆粒，蛋白酶和促炎癥細胞因子的表達，揭示AD患者的CSF中CD8+TEMRA克隆細胞的促炎以及細胞毒性功能。進一步利用患者真皮成纖維細胞作為自體抗原呈遞細胞，以篩選80種已知的MHC-I限制性表位的TCRαβ的反應性。結果僅鑒定出一個肽激活了TCRαβ1細胞：EBV反激活蛋白BZLF1肽。亦有報道AD嗜神經病毒HSV的感染［25］。與對照組相比，來自AD患者的CD8+TEMRA細胞還表達了較高水平的MHC基因，即人白細胞抗原C（HLA-C）和β-2-微球蛋白（β2M），此為損害認知的衰老因子。在研究中發(fā)現(xiàn)，除了大量CD8+T細胞，還有CD4+T細胞以及B細胞，他們在適應性免疫中的亞群及作用尚待進一步證實［23］。綜上，CD8+T遷移至大腦參與的AD病理機制，記憶性CD8+T細胞在AD可能通過促炎和細胞毒性作用實現(xiàn)免疫監(jiān)視和清除作用。

3 調節(jié)性T淋巴細胞（regulatory T cells，Tregs）

在AD中，Treg在單核細胞激活和控制過強的炎癥反應中起重要作用。在非轉基因成年大鼠大腦中，鑒定出TCRαβ+CD4+CD25hiTreg細胞，占所有腦CD4+細胞的15%。這些“大腦Treg”細胞存在于皮層、海馬及脈絡叢，分泌大量的IL-10，發(fā)揮強大的免疫抑制功能。與健康的老年對照患者相比，AD患者的外周血Treg水平升高。在發(fā)生AD風險較高的輕度認知障礙患者，其細胞的程序性死亡受體1（PD1）陰性的Treg（PD1NegTreg）亞群的外周水平顯著升高（PD1NegTreg細胞具有Terg群體中最強的免疫抑制功能），表明可能過度活躍的免疫抑制導致AD。在兩個AD小鼠模型中使用PD1抗體可降低Aβ斑塊負擔，改善認知并促進單核細胞進入［26］。與以上數(shù)據(jù)一致，AD小鼠模型中Treg的短暫耗竭導致Aβ斑塊負荷降低和改善認知，缺乏Treg也增加了單核細胞通過脈絡叢進入中樞神經系統(tǒng)的遷移［27］。以上結果表明，過度活躍的免疫抑制可能抑制疾病的消退。

與之相反，通過抗CD25抗體耗竭的Treg加速了APP/PS1小鼠的認知缺陷發(fā)作［28］?；罨男∧z質細胞向Aβ斑塊的募集也有所減少，而斑塊面積和濃度保持不變。當在同一模型腹膜內給予小劑量IL-2以擴展Treg時，認知功能與野生型對照匹配，斑塊周圍的小膠質細胞共定位增加。這項研究表明，Treg的擴增可能對AD以及小膠質細胞反應的影響都是有益的。然而，除了Treg之外，低劑量的IL-2還被證明可以在移植物抗宿主病患者中擴展自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）［29］。低劑量的IL-2可能會改善認知能力部分歸因于NK細胞擴增而不是Treg。

因此，混雜因素以及各種外周和中樞免疫細胞之間的密切相互作用，在整個AD過程中免疫抑制的作用仍然存在爭議。猜測可能與Treg對疾病發(fā)病早期或晚期作用不同有關目前尚無Treg在AD中的時效性報道。

4 T細胞作用時相

AD患者早期病理學研究發(fā)現(xiàn)大腦CD3+T［11-12］。AD患者大腦趨化因子CCL5、MCP-1，IL-8趨化大腦及外周T淋巴細胞遷移參與AD早期、進展至晚期的炎癥反應，并且隨著疾病的進展而增加，造成神經認知損害，包括語言、抽象推理障礙，炎癥嚴重會造成導致癲癇發(fā)作等與AD相關的神經系統(tǒng)癥狀［30］。AD早期外周血CD4+和CD19+淋巴細胞數(shù)量下降、線粒體耗竭，在早期和晚期階段應答的T淋巴細胞亞群也會不同，發(fā)揮的功能可能在早期和晚期是相反的。已經提出，T細胞譜可以根據(jù)AD發(fā)展的階段而變化，與促炎活性和疾病進展有關。效應T細胞Th釋放IFN-γ、IL17和Treg之間失衡導致神經保護作用降低并增加神經元損害，造成認知降低和癡呆［31］。IFN-γ+Th1對認知功能的損傷或修復存在爭議，針對Aβ42應答的Th1比Aβ40具有更高的神經毒性，而Th2有助于提高認知，CD8+T主要參與AD晚期炎癥損傷，加重癡呆的進程［32］。

5 B淋巴細胞

產生IgG的B細胞丟失可能會損害小膠質細胞的吞噬作用，從而加劇淀粉樣蛋白的沉積，而重新引入IgG可以逆轉小膠質細胞的吞噬作用，從IgG介導的調理吞噬作用的角度，闡述了適應性免疫應答在AD中的作用［29，33］。近期研究發(fā)現(xiàn)，B細胞在腫瘤免疫應答中發(fā)揮至關重要的作用，腫瘤組織中的B細胞和成熟的三級淋巴結構，是免疫治療的重要組成部分，與免疫治療的預后密切相關，既然B細胞能夠在腫瘤中發(fā)揮作用，猜測其可能也會進入AD炎癥微環(huán)境中發(fā)揮作用［34-37］。有關B細胞在AD發(fā)病機制的研究報道發(fā)現(xiàn)，比較正常健康組，AD患者存在特異性的抗Aβ42抗體［38］；總CD19+B淋巴細胞明顯下降，B細胞亞群重塑，初始B細胞減少記憶B細胞增加，B細胞的數(shù)量和表達前致炎因子都與重癥AD相關［39］；活化B細胞釋放的高水平細胞因子TNF-α促進斑塊形成［40］。以上結果初步證實了B細胞參與AD的進展，B細胞表達譜有望成為早期和晚期AD的診斷標志。

5 總結

盡管在各種前臨床研究中仍存在差異，但當前證據(jù)證明了免疫系統(tǒng)在AD中的重要作用。T淋巴細胞及其亞群、B淋巴細胞及固有免疫細胞通過與Aβ、Tau及HSV、EBV等自身/外源抗原的免疫反應在AD中發(fā)揮促進或拮抗作用，免疫反應的利弊與疾病時空密切關系，有待深入研究。未來亟需更多志愿者的CSF研究、鑒定AD特異性抗原以及單細胞測序、BCR/TCR組庫等高通量分析技術，將AD炎癥微環(huán)境的免疫應答作為一個整體，研究不同免疫細胞類型的交互作用，有利于確立新靶標和相應治療方案。