炎性反应与帕金森病的研究进展

陈清 赵杨

帕金森病（Parkinson disease，PD）为仅次于阿尔茨海默病的第二大进行性中枢神经系统退行性疾病，其主要病理改变是脑内黑质致密部（substantia nigra pars compacta，SNpc）多巴胺（dopamine，DA）能神经元变性、死亡，残存神经元胞质内嗜酸性包涵体即路易小体（Lewy body，LB）形成［1］。自1817年詹姆士·帕金森首次撰述PD至今，PD复杂的致病因素和发病机制仍未完全阐明。PD发病涉及氧化应激反应、细胞凋亡、线粒体功能障碍、神经营养因子下调、钙超载、兴奋性氨基酸毒性作用和免疫炎性反应等病理机制。慢性炎性反应是大多数神经退行性疾病（包括阿尔茨海默病、多发性硬化及肌萎缩侧索硬化等），特别是PD的病理特征［2］。越来越多证据表明，炎性反应参与了DA能神经元的变性及PD的疾病进展［3］。

年龄老化、遗传危险因素和环境暴露可致中枢或外周神经系统炎性反应的启动［4］，诱发机体产生免疫应答，中枢和外周神经系统炎性反应在PD的前驱期发生并维持疾病的进展。固有免疫应答是大脑免疫系统的第一道防线，其机制包括血－脑脊液屏障、细胞吞噬和杀伤、补体系统，以及体液内多种因子的作用。固有免疫相关的效应细胞和效应分子也广泛参与适应性免疫应答的启动、效应和调节。适应性免疫应答是另一种防御机制，包括B淋巴细胞介导的体液免疫和T淋巴细胞介导的适应性免疫。本文就近年来炎性反应在PD发病中的相关研究进展进行综述。

1 固有免疫应答

有证据显示PD患者的中枢神经系统存在明显的固有免疫参与的炎性反应的激活，对死亡PD患者进行尸检发现，与同龄健康人相比，其脑脊液和黑质纹状体区包括白介素－1β（interleukin－1β，IL－1β）、转化生长因子－β（transforming growth factor－β，TGF－β）、γ干扰素（interferon－γ，IFN－γ）和IL－6等细胞因子水平增高［5］。此外，这些死亡PD患者的神经元外LB中还出现补体蛋白［5］。脑实质（神经元、星形胶质细胞、内皮细胞）内小胶质细胞的激活和反应性星形胶质细胞的出现被认为是中枢神经系统神经炎性反应的标志［6］。

1.1 脑内的固有免疫细胞——小胶质细胞 小胶质细胞通常被认为是脑内主要的天然免疫细胞，约占神经胶质细胞总数的10%，在中脑部位的分布最密集，是其他脑区的4.5倍，正常情况下，小胶质细胞在脑实质区发挥免疫监视功能，对维持所处微环境的稳态发挥重要作用［7］。病理情况下，小胶质细胞可被激活，发挥免疫吞噬等作用。α－突触核蛋白（α－synuclein）是 LB的主要组成部分，α－突触核蛋白能够直接激活小胶质细胞［8］，介导炎性反应，释放肿瘤坏死因子－α（tumor necrosis factor－α，TNF－α）、IL－1β、IL－6、一氧化氮（nitric oxide，NO）和自由基等物质［8］，导致神经元变性和坏死。α－突触核蛋白在PD的进展中也发挥重要作用，凋亡的DA能神经元周围的氧化应激反应可以诱导α－突触核蛋白硝化并聚集，进一步激活小胶质细胞，同时，硝化的α－突触核蛋白也可作为抗原介导适应性免疫应答。

对人类和其他灵长类动物的研究显示，小胶质细胞在DA能神经元变性的早期迅速被激活，并分化为不同的表型，在其后数年间只要小胶质细胞产生的激活物的类型、成分、剂量、持续时间及其信号转导途径等条件，能够达到维持其激活的最低炎性水平，小胶质细胞则一直保持激活状态，并且可以在脑组织中存在相当长的时间［9］。这意味着小胶质细胞一旦被激活，对DA能神经元的损害将是持久的。有研究表明，神经元不仅是小胶质细胞被动的作用靶标，它还能控制小胶质细胞的激活［10］。神经元通过兴奋性和抑制性信号调控小胶质细胞功能，神经元的抑制性信号使小胶质细胞在生理情况下处于“静息态”且具有抗炎作用，兴奋性信号在病理条件下诱导小胶质细胞激活转为有益或有害的表型。因此，各种信号分子的活动可以调节小胶质细胞的功能并可促成PD的炎性环境。神经元的抑制性信号分为释放信号与膜结合信号，神经元释放抑制性信号有CD22、趋化因子CX3C配体1（C－X3－C motif chemokine ligand 1，CX3CL1）、TGF－β、脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）、神经营养因子－3（neurotrophin－3，NT－3）、神经生长因子（nerve growth factor，NGF）等信号分子或神经递质（如多巴胺、去甲肾上腺素、五羟色胺等）。神经元膜结合神经元抑制性信号包括免疫球蛋白超家族中的CD200、CD22和CD47分子，所有的神经元抑制性信号均由神经元分泌或表达，并与小胶质细胞上的受体相结合，这些免疫受体包含抑制小胶质细胞激活的细胞质基序［11］。小胶质细胞保持“静息态”的机制还取决于神经元表达的配体密度，在PD中配体密度的减少导致小胶质细胞从抑制基态转为激活状态［12］。神经元释放兴奋性信号包括趋化因子〔如趋化因子 CC配体21（C－C motif chemokine ligand 21CCL21，CX3CL1）、趋化因子 CXC配体10（C－X－C motif chemokine 10，CXCL10）〕、谷氨酸、嘌呤〔三磷酸腺苷 （adenosine triphosphate，ATP）和三磷酸尿苷（uridine triphosphate，UTP）〕以及基质金属蛋白酶－3（matrix metalloproteinase，MMP－3），它们可以调节小胶质细胞的各方面功能［11］。综上所述，神经元和小胶质细胞协同作用，使中枢神经系统内的大部分小胶质细胞在正常情况下处于“静息态”，然而，当PD发生时神经元的完整性遭到破坏，神经元直接激活的信号产生或抑制性信号缺失，使小胶质细胞迅速激活。

1.2 血－脑脊液屏障（blood cerebrospinal fluid barrier，BCB）及其重要组成——星形胶质细胞在PD的相关的研究中，BCB损害及中脑黑质（substantia nigra，SN）外周免疫细胞的浸润可能参与了PD的发病过程。固有免疫激活释放的促炎因子可以增加BCB的通透性，BCB通透性增加一方面导致外周神经系统炎性因子和免疫细胞的渗出，这些适应性免疫细胞可被特异性的抗原激活，促进中枢神经系统含相似抗原区的炎性反应；另一方面，BCB通透性增加可导致中枢神经系统的抗原流向外周淋巴组织，诱导适应性免疫应答产生。适应性免疫应答的直接参与，增加的细胞因子、趋化因子、前列腺素、补体蛋白和活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）／活性氮（reactive nitrogen species，RNS）等在脑炎、脑外伤及全身感染等情况下也可致BCB的破坏［13］。

星形胶质细胞的胶质膜包裹在BCB中的脑毛细血管壁外，它起到维持BCB完整性的重要作用，并通过积极控制脑血流，控制突触释放的神经递质的胞外水平，为神经元提供最佳的微环境。在神经退行性疾病和炎性反应条件下，与年龄相关的星形胶质细胞的变化会影响BCB的通透性［14］。星形胶质细胞还能分泌多种神经营养因子，如胶质细胞源性神经营养因子（gialderived neurotrophic factor，GDNF）、BDNF、NT－3以及中脑的胶质神经源营养因子（mesencephalic astrocyte－derived neurotrophic factor，MANF）等［15］，从而发挥对 DA 能神经元的保护和修复作用，但星形胶质细胞也通过产生和释放促炎细胞因子导致炎性环境和促进神经元的持续变性［16］。此外，星形胶质细胞与小神经胶质细胞有着直接关联，星形胶质细胞的显性炎性反应表型可增加小胶质细胞介导的炎性反应的范围和持续时间［17］。

2 适应性免疫应答

适应性免疫由B细胞抗原受体（B cell receptor，BCR）、T细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）特异性识别、主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）系统，以及各种细胞因子等多因素参与发挥生物学效应。

2.1 T淋巴细胞 在PD动物模型和死亡PD患者尸检的脑中均发现，伴随着反应性HLA－DR阳性的小胶质细胞的出现，其SN区均显示出T细胞的浸润［18］。通过BCB进入大脑中的抗原性异物，可以被脑小胶质细胞捕获并呈递给T淋巴细胞。T细胞对DA神经元区被修饰的α－突触核蛋白或其他被修饰的抗原产生免疫应答，启动适应性免疫应答促进神经元死亡，这些应答根据固有免疫细胞表面的抗原递呈背景的不同而变化。有研究表明，参与PD炎性反应的主要是CD4＋T淋巴细胞［19］，其产生的炎性细胞因子中以INF－γ及TNF－α的激活作用最明显，CD4＋T淋巴细胞产生的细胞因子通过死亡受体（FAS－FasL）的信号通路间接诱导DA能神经元凋亡。初始CD4＋T细胞接受抗原刺激后首先分化为Th0细胞，然后分化为Th1细胞、Th2细胞和Th17细胞等多种细胞亚群，它们可以合成并分泌不同的细胞因子。Th1细胞（分泌炎性因子IFN－γ）和Th17细胞具有免疫损伤作用，Th2细胞（分泌炎性因子IL－4）和调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）发挥神经保护作用，Treg具有免疫抑制功能，在免疫应答的负调节中发挥重要作用。为了进一步了解PD患者的适应性免疫应答机制，有少数研究检测了外周血中T细胞亚群的成分，发现淋巴细胞总数减少，但其频率分布无变化；与其他神经系统疾病相比，PD患者的记忆T细胞比例增加，初始T细胞比例减少［20］。

除了CD4＋T细胞介导的神经毒性，神经元的直接死亡也可能是由MHCⅠ分子表面呈递的神经元抗原激活的CD8＋T细胞所引起［21］，CD8＋T细胞识别抗原肽－MHCⅠ，通过死亡受体Fas或TNF－α的参与，或直接通过颗粒酶和穿孔素的释放溶解杀死细胞。因此，T细胞通过直接裂解细胞、细胞中FAS－FasL的参与，并通过识别固有免疫细胞表面的抗原肽－MHC分子分泌的细胞因子，进而介导神经毒性，导致DA能神经元的坏死。

2.2 B淋巴细胞和抗体 PD患者中枢神经系统及外周血中都发现各种抗体水平的升高，提示B细胞免疫应答的存在。B淋巴细胞是免疫系统的抗体分泌细胞，B细胞通过固有免疫细胞炎性因子环境中表面的免疫球蛋白受体或通过直接识别模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）的刺激，激活分泌抗体，抗体通过激活补体系统或免疫球蛋白受体表面的效应细胞促进炎性反应，在炎性条件下，B淋巴细胞进一步浸润，加重炎性反应。B淋巴细胞也可以再次加工其分泌的抗体，这一过程发生在二级淋巴器官比如脾脏和淋巴结，称为亲和力的成熟，经历亲和力成熟的B细胞可以产生对靶标更高亲和力的抗体，并可以成为长寿命的记忆细胞［22］，B细胞以这种方式在适应性免疫应答中发挥着重要作用，这在很大程度上也取决于来自固有免疫细胞和CD4＋T细胞的信号。部分研究考虑到PD是缓慢进展的炎性反应过程，认为T细胞免疫应答参与PD发病的早期，体液免疫则对疾病的进展发挥了重要作用［23］。

在大鼠模型中使用PD患者免疫球蛋白的研究，进一步支持了PD患者中抗DA神经元抗体的致病作用。PD患者的免疫球蛋白被注入大鼠的SN区，导致酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）阳性神经元减少，而内侧隔区的乙酰胆碱酯酶阳性神经元未见减少。Orr等［24］的研究显示，在PD患者脑切片中可见免疫球蛋白与免疫酶染色的DA神经元共定位在靠近Fcγ受体（fcγreceptor，FcγR）＋小胶质细胞的区域，IgG＋神经元数目确定与MHCⅡ＋小胶质细胞数量相关，提示抗体介导的神经元损伤与抗原呈递有关联，这些小胶质细胞含色素颗粒，提示抗体介导了小胶质细胞对染色DA神经元的吞噬。同样，FcγR敲除小鼠对1－甲基－4－苯基－1，2，3，6－四氢吡啶（1－methyl－4－phenyl－1，2，3，6－tetrahydropyridine，MPTP）慢性给药耐受但不耐受急性给药方式［25］，这些结果提示在小鼠模型中，缺失FcγR可能影响许多类型的细胞（包括单核细胞、小胶质细胞、嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞和自然杀伤细胞）发挥免疫效应，并降低了这些细胞通过多种机制结合IgG的应答能力。通过腺相关病毒（adeno associated virus，AAV）诱导人野生型α－突触核蛋白黑质内过表达引起小鼠神经退行性变和小胶质细胞活化［26］，同时导致大量的IgG沉积，提示体液免疫、BBB的破坏发挥了加重慢性炎性反应的作用。以上结果表明DA神经元的损伤、体液免疫应答能够在炎性反应中发挥作用。

近年来大量研究已经证实炎性反应能导致神经变性疾病症状恶化，并加快其病程进展。固有免疫和适应性免疫应答系统的协同作用在PD发病机制和病理生理学方面的研究变得越来越清晰。适应性免疫系统通常对特定的病原体或抗原产生应答，并产生各种效应机制来清除它们，包括直接的细胞毒性、细胞因子和抗体的生产。为了对特定抗原所识别的特异性受体产生应答，适应性免疫系统必须接收固有免疫细胞释放的正确信号才能被激活，T细胞识别MHC分子表面的抗原肽，而B细胞则通过细胞表面的受体识别抗原。充足的证据表明，炎性反应在人类PD以及动物模型的神经退行性疾病中发挥着作用，但对于PD病理的适应性免疫应答系统以及其呈递的特定抗原肽方面发挥的作用仍需进一步的研究。

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