缺血性脑卒中与免疫相关因子表达关系的研究进展

任　玥，曹文锋，吴晓牧

缺血性脑卒中与免疫相关因子表达关系的研究进展

任玥，曹文锋，吴晓牧

江西省人民医院(南昌330006)

摘要：近年来许多研究表明越来越多的免疫相关因子有助于预测缺血性脑卒中患病风险。另一方面，缺血后免疫炎性反应是缺血性脑卒中病程进展造成脑组织损伤的主要原因。因此，脑卒中免疫学的理解和推进有助于发展新的临床策略以及诊疗手段。本研究对缺血性脑卒中发生前及缺血后免疫炎性反应的不同阶段免疫相关因子的表达和作用进行简短回顾，为脑卒中高危人群的判定以及针对脑卒中后免疫反应的治疗药物开发提供新思路。

关键词：缺血性脑卒中；缺血后免疫炎性反应；细胞因子

脑卒中在我国以及世界范围都已成为人类死亡和致残的重要病因之一，严重危害人类生命健康，显著降低生活质量，对家庭和社会造成沉重负担。70%～80%的脑卒中为缺血性发作，缺血后免疫炎性反应是缺血性脑卒中病程进展造成脑组织损伤的一个重要原因。充分了解免疫系统在缺血后的反应和作用将有助于临床医师对脑卒中以及其他中枢神经系统损伤病人的诊疗。此外，脑卒中免疫学的推进也有助于发展新的临床策略以及诊疗手段。本研究对缺血性脑卒中发生前及缺血后免疫炎性反应的不同阶段免疫相关因子的表达和作用进行综述，探讨它们的变化对脑卒中高危人群的判定以及针对脑卒中后免疫反应的治疗药物开发的影响和意义。

1提示脑卒中患病风险的免疫标记物

近来许多研究提示脑组织损伤前发生的炎症和免疫系统激活可影响中风患病风险。由于肥胖、高血压及糖尿病的普遍存在，大部分脑卒中病人可能已处于一种“慢性低度全身性炎症”的状态。血清中的一些免疫标记物可提示中风前后的免疫系统状况，有望成为为数不多的中风患病风险可量化指标之一。

曾有研究表明，血液中白细胞的活动可作为预测脑梗死的指征。持续1周的白细胞特别是中性粒细胞增多与高中风风险相关[1]。然而，中性粒细胞数量的增多是作为潜在炎症的指标与中风相关，还是这些中性粒细胞自身参与触发了局部缺血的发生，目前还尚未可知。有报道认为中性粒细胞可能通过干扰微血管血流或损伤血管内皮而参与导致局部缺血的发生[1]。白细胞介素6(IL-6)是由内皮细胞、单个核细胞以及巨噬细胞等分泌的前炎性细胞因子。有研究认为血液中IL-6水平的上升暗示脑卒中和心血管疾病患病风险的升高。研究表明IL-6可通过影响凝血因子Ⅷ和血友病因子以及诱导血小板的生成紊乱而发挥促凝作用，从而促进血栓的形成[2]。有实验证实斑块破裂部位的IL-6细胞因子水平显著高于循环血液中的水平[3]。IL-6水平升高进一步可导致C反应蛋白(CRP)的产生[2]。许多研究指出血中CRP水平与中风患病风险相关，然而也有学者认为CRP只可反映机体具有潜在炎症的可能性，因此目前是否能将CRP作为中风的独立预测因子仍具有争议。针对大量CRP相关研究的后设分析得出，与传统标志相比，血液CRP水平测定作为中风风险预测手段并不是必须的，但可为其提供有价值的参考[4]。此外，有研究显示在实验性中风模型中，CRP可导致脑组织损伤的加重，提示其在加重脑卒中病情的机制中发挥重要作用[5]。除此之外，近年来又有越来越多的免疫相关因子被认为可能与中风患病风险相关，它们包括RANTES(CCL5)、CXCL10、CCL3以及抗凝血酶Ⅲ等。然而，这些因子用于预测中风患病危险的参考价值还有待进一步研究。

尽管目前这些标记物有助于预测中风患病风险，但其具体作用机制尚不明确。目前临床资料还无法证实这些炎性因子的升高是否与缺血性脑卒中的发生和恶化直接相关。此外，它们还有可能只是提示了机体可能存在的潜在炎症状态。如今越来越多脑卒中病人具有伴发疾病，而这些病人普遍遭受更严重的缺血性脑组织损伤。有临床研究显示，服用抗炎及调脂药辛伐他汀的脑卒中高危人群与服用安慰剂相比，脑卒中发病率显著降低[6]。因此，针对脑卒中高危人群体内炎症的预防和治疗可能在一定程度上降低脑卒中的患病率。

2缺血后免疫炎性反应进程

缺血后免疫炎性反应是缺血性脑卒中病程进展造成脑组织损伤的主要原因。缺血再灌注损伤各期的进展过程与缺血性脑卒中病人的预后直接相关。在缺血发生的超急性期(缺血发生6 h内)，缺血缺氧及其诱发的氧化应激可直接导致局部内皮细胞及神经细胞的死亡及血脑屏障的破坏。坏死及损伤的细胞释放出一些内源性分子可诱发缺血后免疫炎性反应的发生，被称为危险相关分子模式(danger-associated molecular patterns，DAMPs)。Toll样受体(TLRs)广泛表达于小胶质细胞、巨噬细胞、树突状细胞以及血管内皮细胞表面，DAMPs可与这些细胞表面的TLRs结合，使相应细胞活化。血管内皮细胞的活化导致一些分子和酶类物质表达异常。其中，细胞间黏附分子-1(ICAM-1)对趋化作用及炎细胞浸润过程必不可少。有研究表明，局部缺血部位脑组织的血管内皮细胞中可观察到ICAM-1表达的升高，而ICAM-1缺失或抗体中和后可改善缺血后脑组织的损伤程度[7]。另外，基质金属蛋白酶(MMPs)可通过加快血脑屏障的破坏而促进缺血后免疫炎性反应。研究发现MMP-9缺失小鼠可见梗死面积的减小[8]。因此，血管内皮细胞的紊乱进一步加快血脑屏障的破坏及免疫细胞的浸润。来自血液的免疫细胞进入神经系统并活化，产生多种炎性细胞因子及趋化因子，最终导致缺血后免疫炎性反应的发生，造成缺血后脑组织损伤的进一步加重。

3参与缺血后免疫炎性反应的免疫细胞

巨噬细胞是来自血液的各种浸润免疫细胞中最主要的炎性效应细胞。缺血再灌注后12 h～24 h就可观察到巨噬细胞的浸润，并在第3天达到高峰。激活的巨噬细胞可产生多种细胞因子，包括白细胞介素1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素23(IL-23)等，并且加速缺血后免疫炎性反应进程。巨噬细胞特异性标志物CD11b缺失小鼠表现出减轻的缺血性脑损伤[9]。T细胞在脑缺血延迟期发挥重要作用。缺血部位脑组织内T细胞数量在缺血再灌注后24 h升高并于延迟期达到峰值(第3天左右)。T细胞多集中于梗死边缘区，并位于血管附近。浸润的T细胞包括30%～40%的CD4T细胞、20%～30%的T细胞、20%～30%的CD8T细胞。研究发现，与野生型小鼠相比，重组激活基因(RAG)缺失小鼠和严重联合免疫缺陷小鼠这两种体内同时缺少T细胞和B细胞的动物模型中均可见显著减小的梗死灶，并且 CD4T和CD8T细胞的缺失而不是B细胞的缺失导致了梗死面积的显著降低[10]。因此目前多认为T细胞具有神经毒作用。尽管如此，T细胞在缺血脑组织中所发挥的功能尚有待阐明。由于缺血后免疫炎性反应始于缺血急性期，因此T细胞可能主要作为固有免疫反应的效应细胞而发挥作用。来自巨噬细胞释放的各种细胞因子可诱导T细胞向相应效应性亚群分化，分泌各种功能性细胞因子，造成脑组织的进一步损伤，或抑制炎性反应抵抗损伤。另一方面，T细胞介导的获得免疫也有可能在缺血性脑损伤过程中发挥作用，然而在该过程中激活T细胞的特定抗原目前尚不明确。Subramanian等[11]应用一种T细胞受体的配体作为治疗手段，可对缺血性脑损伤起保护作用，该配体由MHCⅡ类分子构成，可与髓磷脂结合。而Becker等[12]也发现到髓磷脂碱蛋白耐受的动物梗死面积减小，并认为可能存在某种对神经元蛋白耐受的T细胞亚群可发挥神经保护作用。最近一项研究发现调节性T细胞(Treg)具有对缺血性脑损伤的保护作用[13]，在一定程度上支持了这一观点。因此，T细胞有希望成为延长卒中治疗时间窗的神经保护性治疗新靶点。除此之外，B细胞、NK细胞以及NKT细胞也有被报道出现在缺血脑组织中。然而，这些免疫细胞所发挥的具体作用目前尚不十分明确，仍需更多研究以进一步阐明。

4缺血后免疫炎性反应相关细胞因子与介质

IL-1β在缺血再灌注后30 min内表达于缺血部位脑组织。IL-1β是一种神经毒性介质，可直接诱导神经元细胞死亡并且增加星形细胞和小胶质细胞趋化因子的表达，在IL-1β功能缺失的情况下，梗死面积减小[14]。IL-1β是以无活性的前体形式(pro-IL-1β)被分泌，其mRNA表达受TLRs或其他受体信号通路调控。近年来，由炎性体(inflammasome)介导的IL-1β和半胱天冬酶-1(csapase-1)活化机制受到了特别关注。炎性体中的半胱天冬酶-1在缺氧条件下或者在死亡及受损细胞释放的内源性分子作用下被活化，并进一步作用于pro-IL-1β使其活化。炎性体广泛表达于脑细胞(神经元、星形细胞以及小胶质细胞)和巨噬细胞中，已知有多种类型，但与缺血性脑损伤最为相关的特定类型目前尚不明确。因此，抑制IL-1β的生成及活化或许可成为治疗缺血性脑损伤的可行途径。TNF-α是参与缺血性脑损伤过程的另一重要细胞因子。TNF-α在缺血再灌注后1 h内表达于缺血部位脑组织，可加速神经元细胞死亡并促进星形细胞表达MHCⅡ类分子和ICAM-1，从而加剧炎症细胞浸润和血脑屏障破坏。因此TNF-α被认为具有神经毒作用。然而，有研究发现TNF-α受体基因敲除小鼠表现出扩大的梗死灶[15]，提示TNF-α可能同时还具有神经保护介质的作用。因此人们猜测，TNF-α可一方面促进缺血后免疫炎性反应的进程，而另一方面则又参与缺血后免疫炎性反应信号的负反馈循环通路，TNF-α通过调节这两方面功能而控制缺血后免疫炎性反应的持续时间，而这两个对立功能中哪一方面处于活化状态则似乎取决于受累脑细胞的类别。TNF-α中和抗体疗法的应用则应在TNF-α的各种功能更加明确之后开展。来自T细胞产生的各种细胞因子在缺血后免疫炎性反应中发挥重要的调节作用。γ干扰素(IFN-γ)主要来自CD4T细胞，可直接作用于神经元促进神经元细胞死亡，具有神经毒作用。细胞因子白细胞介素12(IL-12)对IFN-γ分泌型辅助T细胞的分化至关重要，而在缺血脑组织中，浸润的巨噬细胞和树突状细胞均可分泌IL-12。缺血性脑组织中浸润的巨噬细胞可在缺血再灌注1 d后分泌IL-23，而IL-23为诱导Th17、T以及NKT细胞产生白细胞介素17(IL-17)的必要因子。有报道发现，在缺血脑组织中IL-17的主要来源为T细胞[16]。IL-17作为一种前炎性因子，可促进巨噬细胞表达分泌炎性细胞因子和趋化因子，并可通过促进MMPs和ICAM-1的表达调节内皮细胞的屏障功能。有报道显示，IL-23及IL-17缺失小鼠均在延迟期(第1天～第4天)表现出梗死面积的增大受到抑制[17]。因此，针对IL-23及IL-17分泌性细胞作为靶点的治疗手段有希望被应用于卒中的治疗。白细胞介素10(IL-10)是一种免疫抑制性细胞因子，有研究认为IL-10具有保护神经组织抵抗缺血性脑损伤的作用。有报道显示Treg细胞在缺血性脑损伤过程中是主要的IL-10分泌细胞，它们可以通过IL-10抑制TNF-α和IFN-γ的神经毒作用，从而进一步发挥神经保护作用[13]。白细胞介素4(IL-4)缺失可导致小鼠的缺血性脑损伤和神经功能缺损加剧[18]，且IL-4可促进组织修复，因此IL-4可能发挥神经保护作用。IL-6参与众多免疫炎性反应，并且如前文所述可能与中风患病风险相关。研究表明IL-6缺失或应用IL-6受体拮抗剂并不能减轻缺血后脑损伤的程度[19]。然而，近来有研究发现来自脑细胞的IL-6通过激活STAT3参与促进血管新生和神经元存活[20]。因此，IL-6很可能参与了缺血性脑损伤的组织修复过程。

综上所述，在缺血性脑卒中发生前及缺血后免疫炎性反应的不同阶段，对免疫相关因子表达的检测和干预对缺血性卒中的预防和治疗具有重要意义。因此，针对缺血性卒中免疫学机制的进一步研究有助于该病预防治疗方法的改进及更新。

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(本文编辑郭怀印)

基金项目：国家自然科学基金(No.81160148)，赣科发(2012-125)

通讯作者：吴晓牧， E-mail：wuxm79@163.com

中图分类号：R743R255.2

文献标识码：A

doi：10．3969/j．issn．1672-1349．2016．02．012

文章编号：1672-1349(2016)02-0146-04

(收稿日期：2015-06-18)