水通道蛋白4和视神经脊髓炎

张丽丽，罗　妍，王　迁

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院风湿免疫科，风湿免疫病学教育部重点实验室，北京 100730)

视神经脊髓炎(neuromyelitis optica，NMO)是一种主要累及视神经和脊髓的、复发性、严重的中枢神经系统(central nervous system，CNS)炎性脱髓鞘病变。NMO可为一种独立疾病，也可与结缔组织病(connective tissue disease，CTD)并存。在很长一段时期内，NMO被认为是多发性硬化症(multiple sclerosis，MS)的一种变异型，因为这两种疾病都与CNS炎性脱髓鞘病变有关。但是，随着研究的深入，人们发现两者在病变部位、病理改变、临床表现及疗效等方面都存在明显差异；尤其是以星形胶质细胞足板水通道蛋白(aquaporin，AQP)4为靶抗原的循环免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)1型抗体NMO-IgG的发现，使NMO被重新认识，并将其与MS及其他CNS脱髓鞘病变区别开来[1]。NMO-IgG在NMO发病过程中的作用也因此成为了学术界研究的热点。

NMO临床特点及诊断

与MS相比，NMO的病变部位主要位于视神经和脊髓，少数病例也可累及下丘脑和第三、四脑室周围区等，这些都是AQP4高表达的部位。纵向脊髓炎(longitudinal myelitis，LM)也是NMO区别于MS的特异性表现，MS患者发生脊髓炎很少超过1个以上脊髓节段。另外，90%以上MS患者腰椎穿刺检查可见寡克隆带，而70%NMO患者为阴性。在临床上，当患者同时具有视神经炎(optic neuritis，ON)和横贯性脊髓炎(transverse myelitis，TM)的临床表现并满足以下3项诊断标准中至少2项时可被确诊为NMO：(1)头颅核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查正常或具有不能满足MS诊断标准的非特异性白质病变；(2)脊髓MRI检查发现T2存在连续性的脊髓损伤，范围≥3个椎体；(3)血清抗AQP4抗体阳性。

Wingerchuk等[2]提出了NMO疾病谱(NMO spectrum disorder，NMOSD)的概念，其中主要包括：(1)NMO；(2)NMO限定形式，包括原发性单次发作或复发性LM和头颅MRI正常的复发性ON；(3)亚洲人视神经-脊髓MS[3]，指亚裔人群发生的MS，其与白人MS的不同之处在于主要累及视神经和脊髓且程度较重，发病年龄较大且女性好发；(4)伴有系统性自身免疫性疾病的LM或ON；(5)头颅MRI在第三和四脑室周围脑干区或下丘脑有特征性损害的LM或ON。NMOSD概念的提出是基于血清NMO-IgG阳性NMO的限定形式发展为NMO的风险较大。有研究表明，约50%血清NMO-IgG阳性、单次发作性LM患者在随后12个月会出现复发或转为NMO。另有数据显示，血清NMO-IgG阳性的脊髓炎患者发生复发性ON的危险性增加。相对于单次发作性LM，伴有ON的患者、复发性病例或纵向延伸性TM患者的血清NMO-IgG阳性率更高[4]。据统计，约60%～90%NMO患者血清NMO-IgG阳性。女性患者约占病例的85%，儿童和老人也可发生。据报道，儿童NMO平均发病年龄为12岁，其中98%表现为ON、TM或两者并存，76%可检测到其他多种自身抗体，42%伴随系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)、干燥综合征(Sjögren’s syndrome，SS)、幼年型类风湿及Graves病等多种自身免疫病。女性患者在妊娠后3个月及分娩后可能出现疾病反复，因此在此期间采取相应的预防措施是必要的。

此外，NMO也可是CTD患者CNS受累的一种表现形式。据统计，约70%的SLE和约20%的SS患者会有CNS受累，其中可在部分患者血清中检测到NMO-IgG。乔琳等[5]对北京协和医院11例诊断明确的原发性干燥综合征(primary Sjögren’s syndrome，pSS)合并NMOSD患者的临床资料进行回顾性分析发现，以神经系统受累为首发症状者为8例，其中7例行AQP4抗体检测者中有6例呈阳性结果。国外学者在对17例CTD并发NMO患者进行研究时发现，其中6例合并pSS，包括SS和SLE重叠者2例，MS和SS重叠者2例，单纯NMO者2例[6]。苏丽等[7]回顾性分析了北京协和医院2000至2010年65例NMO住院患者的病例，发现共8例合并CTD，占到12.3%，其中SS最常见。这些报道均提示，需要进一步思考CTD和NMO在发病过程中存在的相关性。然而，目前研究认为，NMO-IgG并非CTD患者神经系统受累的特异性标记，而只是与独特临床表型(即TM和复发性ON)高度相关[8]。

AQP4和NMO

AQP4是AQP家族成员之一，是双向水通道蛋白，允许水分子随渗透梯度改变自由通过细胞膜。大量研究表明，AQP4在神经激发、星形胶质细胞迁移及神经炎性反应中都发挥着重要作用。AQP4主要在脑、脊髓及视神经的星形胶质细胞中表达，尤其是在与脑脊液(cerebrospinal fluid，CSF)直接接触的软膜和室管膜表面大量表达。在细胞水平上，AQP4更倾向于在血管周围星形胶质细胞的足板上表达。AQP4也在类似于星形胶质细胞的支持细胞中表达，如视网膜Müller细胞。在肾集合管上皮细胞、胃黏膜壁细胞、气道、腺体及骨骼肌细胞中亦有AQP4的少量表达。NMO-IgG属于循环IgG1型抗体，研究表明，NMO-IgG与星形胶质细胞足板AQP4结合后介导的补体依赖的细胞毒性损伤是NMO的主要发病机制[9]。NMO的主要病理表现包括免疫球蛋白和激活的补体成分在血管周围沉积、AQP4和星形胶质细胞标记物胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic portein，GFAP)的缺失及大量炎性细胞浸润等。大量动物实验表明，当补体激活和炎性级联反应(如吞噬细胞浸润)破坏血脑屏障后，NMO-IgG可进入CNS并导致星形胶质细胞死亡。约60%～90%NMO患者血清中存在高度特异的NMO-IgG。通常，疾病复发前会出现NMO-IgG血清浓度升高，血浆置换可降低疾病活动度。但是，单纯的循环NMO-IgG并不足以导致NMO样损伤，缓解期和疾病明显活动前患者血清中往往也可检测到NMO-IgG。NMO-IgG在血浆中的浓度明显高于在CSF中的浓度。NMO的发生可能始于NMO-IgG从外周进入没有血脑屏障但表达AQP4的室周器官(如松果体、垂体后叶、后极区及第三脑室前端的血管器官)。病变主要发生在视神经和脊髓的另外一个原因可能是视神经板前区和脊髓颅神经出脑干段的血脑屏障尚未完全发育成熟而导致循环NMO-IgG可以轻易进入这些部位。此外，还可能存在其他可能破坏血脑屏障的诱因，如感染。据报道，约25%～30%的患者在疾病恶化前曾发生感染。传统观点认为，与其他CNS自身免疫性疾病相比，NMO不存在硬膜内抗体合成；但有研究发现，在NMO发作前，不仅出现循环浆细胞数量增加，脑脊液中也存在可产生NMO-IgG的浆细胞，由此提示NMO-IgG也可能在CNS中产生并成为NMO病理损伤形成的始动因素。此外，NMO患者血清和脑脊液中存在较高滴度的白细胞介素-6，使浆细胞暴露于白细胞介素-6可促进AQP4-IgG产生。

同时，也有部分NMO患者血清中检测不到NMO-IgG，还有患者发病多年后才能检出NMO-IgG。据推测，可能存在以下原因：(1)患者血清中有NMO-IgG存在，但对现有的检测方法不敏感。(2)患者体内可能存在针对其他抗原而非AQP4的抗体。2012年2项独立队列研究[10-11]证实，NMO患者可检测出抗髓鞘少突胶质细胞糖蛋白抗体。(3)血清NMO-IgG阴性患者的NMO主要由T淋巴细胞介导，可产生Th17的细胞是主要炎性调节因子，这也可以解释为何针对Th1的药物那他珠单抗通常无效甚至有时可使病情恶化。因此，NMO-IgG血清阴性的NMO可能由一系列独立的或重叠的机制介导，是一组包括部分MS、NMO-IgG血清阳性的NMO、体内存在其他抗体的NMO及其他非抗体介导的NMO的异质性疾病。

NMO治疗

由于NMO发病率较低，有关该疾病最佳治疗方案的大规模研究目前还未能开展。一般认为，治疗NMO应包括急性期和缓解期治疗[12]。急性期治疗主要是给予大剂量糖皮质激素冲击后改为口服用药继续治疗，如有必要应尽早使用血浆置换或静脉注射人免疫球蛋白。缓解期治疗目的主要是防止复发，可口服小剂量激素同时加用硫唑嘌呤或霉酚酸酯等免疫抑制剂。对于激素抵抗型和快速进展型患者，可应用血浆置换法或静脉注射人免疫球蛋白[13]。鉴于NMO是体液介导的疾病，有研究者认为，应将B细胞去除疗法常规用于NMO患者[14]。利妥昔单抗可选择性的迅速降低B细胞浓度，建议用于病情严重或激素抵抗型患者。专家建议，对于NMO-IgG血清阳性者，在首次LM发作后至少使用环磷酰胺、硫唑嘌呤或小剂量激素等维持治疗5年，复发率较高患者可考虑终身治疗，干细胞移植可作为反复发作患者的最后选择[15]。

另外，由于NMO-IgG与AQP4结合后导致的细胞毒性损伤、炎性细胞浸润和脱髓鞘病变在NMO发病过程中起着关键作用，使用能够与AQP4结合的非致病性抗体或小分子物质阻止AQP4与NMO-IgG的结合也可能起到治疗作用[16]。目前，已研究出了一种可抑制两者结合的非致病性、高亲和力单克隆抗体(Aquaporumab)[16]。此外，研究者也应用高通量筛选技术发现了几种可通过与AQP4结合而降低其NMO-IgG结合的小分子药物，如抗病毒药物阿比朵尔(Arbidol)、补体抑制剂艾库(Eculizumab)已在开放临床试验中[17]。抑制剂应用的难道在于维持CNS中药物的治疗浓度以达到长期阻止AQP4与NMO-IgG结合的目的。从理论上讲，降低细胞表面表达AQP4和抑制垂直排列粒子形成的治疗策论也是有益的。

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