水通道蛋白4抗体阳性与阴性视神经脊髓炎谱系疾病发病机制及临床特点比较分析

马如雪 于秀军

作者单位：050000河北省石家庄市河北医科大学第二医院

视神经脊髓炎(optic myelitis，NMO)是中枢神经系统炎性脱髓鞘疾病，其特征性临床表现为视神经炎(optic neuritis，ON)和横贯性脊髓炎(transverse myelitis，TM)。随着其特异性抗体水通道蛋白4(aquaporin-4，AQP4)抗体，即NMO-IgG的发现，2007年Wingerchuk等[1]提出视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD)的概念。NMOSD的概念极大地扩展了经典的NMO的范畴，但其中部分疾病具有NMOSD的临床和影像学特点而血清和脑脊液AQP4抗体阴性。国际视神经脊髓炎诊断小组(IPND)于2015年取消了NMO这个单独的定义，将其纳入更为广泛的NMOSD范畴中。由于AQP4抗体具有高度的特异性和较高的敏感性，IPND进一步对NMOSD进行了分层诊断，根据血清AQP4抗体检测结果分为AQP4抗体阳性与AQP4抗体阴性的NMOSD。近年来，对于AQP4抗体阳性患者的致病机制已取得一定的成果，而AQP4抗体阴性患者的致病机制尚不清楚。一些研究发现在AQP4抗体阴性的NMOSD患者中可以检出AQP1-IgG、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(myelin oligodendrocytic glycoprotein，MOG)-IgG和副肿瘤综合征相关抗体抗CV2/CMRP5 抗体[2-5]，因此，AQP4抗体阴性的NMOSD可能由一系列独立的或重叠的机制介导，是一组包括体内存在其他抗体的NMOSD及其他非抗体介导的NMOSD的异质性疾病。本文主要介绍AQP4抗体阳性与阴性NMOSD患者的致病机制，并对近年来关于二者在性别、年龄、临床表现、影像学及预后等方面的研究进展进行综述，以期提高对此类疾病的认识。

1 NMOSD的免疫学致病机制

1.1AQP4抗体阳性NMOSDAQP4主要表达于星形胶质细胞和脉络丛上皮细胞表面，集中表达于血管和星形胶质细胞足突末端周围，与毛细血管内皮细胞和软脑膜基底膜直接接触[6]。海马、小脑、下丘脑和脑室周围结构，包括视上核和穹窿下神经胶质板，均为AQP4高表达区域[6]。AQP4主要参与脑组织与血液和脑脊液(CSF)之间的水分子转运和渗透压调节，维持中枢神经系统水平衡[7]；参与细胞膜钾离子和兴奋性谷氨酸水平的调节，从而影响神经元兴奋性[8]；参与神经胶质细胞迁移，促进中枢神经系统胶质瘢痕形成[9]。AQP4抗体由周围血中的B细胞产生，可透过血脑屏障，并选择性地与中枢内微血管、脑和脊髓的软膜、软膜下与Virchow-Robin间隙处的靶抗原水通道蛋白-4(AQP4)结合，尤其是与存在于血脑屏障和脑-脑脊液屏障处的星形胶质细胞与突触末端的AQP4结合[10]。AQP4抗体与AQP4结合是NMOSD发病的始动因素，进入中枢神经系统的AQP4抗体与分布于星形胶质细胞的AQP4结合，激活补体系统，引发炎性级联反应，募集炎性细胞(包括中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和自然杀伤T细胞)和炎性因子，产生补体依赖性细胞毒性和细胞介导的抗体依赖性细胞毒性作用[11]。此外，AQP4和Na+-依赖兴奋性氨基酸转运体(Na-dependment excitatory aminoacid transporter，EAAT2)是一种胞质膜的复合物，一旦NMO-IgG与AQP4结合反应，会引起AQP4和EAAT2复合物破坏，即EAAT2减少，使星形胶质细胞无法限制谷氨酸摄入，导致谷氨酸盐平衡破坏，引起继发性髓鞘脱失[12-13]，最终导致星形胶质细胞损伤、轴索变性、神经元死亡。

1.2AQP4抗体阴性NMOSD对于AQP4抗体阴性NMOSD患者的致病机制目前尚不清楚，目前与此疾病发病机制的相关因素中研究较多的有AQP1抗体、MOG抗体和CV2/CMRP5 抗体。

1.2.1AQP1抗体：现有研究表明，在中枢神经系统慢性脱髓鞘疾病和类似AQP4抗体阴性NMOSD患者中发现AQP1抗体[5]。AQP1与AQP4同属AQP家族成员，与AQP4一样，AQP1也在人类中枢神经系统星形胶质细胞表面高表达，此外AQP1还在微血管内皮表达丰富，提示AQP1-Ab可能导致血脑屏障破坏和星形胶质细胞损伤[14]。但对于AQP1-Ab的致病机制及其是否可以辅助诊断NMOSD尚有争议。

1.2.2MOG 抗体： Mader等[3]首先发现部分血清AQP4抗体阴性的NMO患者存在MOG-IgG介导的免疫反应。MOG-IgG多存在于儿童，既往认为其是儿童脱髓鞘疾病的标志物[15]。然而，已有研究发现MOG亦存在于许多成人中枢神经系统脱髓鞘疾病中，如ADEM、少数成人MS、ON、LETM及部分AQP4抗体阴性的NMO[3]。MOG-IgG的致病机制尚未明了，但研究证实具有MOG特异性的T细胞和B细胞可协作诱导近似NMO的小鼠模型[16]，高水平的MOG-IgG可介导类似AQP4抗体的补体依赖的细胞毒性反应，通过触发补体的级联反应，在体外表达有MOG的包膜上形成攻膜复合体而致病[3]。

1.2.3CV2/CMRP5 抗体：CMRP5 是collapsin反应调节蛋白家族成员的一种，属神经元胞浆蛋白，对神经元生长和修复具有重要作用。Jarius等[4]综合报道了11例类似NMO患者脑脊液或血清中CV2/CMRP5 抗体阳性，但AQP4抗体均阴性，经过糖皮质激素、免疫抑制剂、血浆置换治疗后病情有所好转，但后期随着病程进展检出恶性肿瘤。虽然有报道称极少数AQP4抗体阳性的NMO患者亦合并恶性肿瘤，然其发生率远较CV2/CMRP5 抗体阳性NMO患者的90%肿瘤合并率为低[17]。推测这些患者在肿瘤发生前后体内组成性的表达CV2/CMRP5 抗体，通过某种免疫反应介导类NMO的发生，这也是抗体介导的副肿瘤性NMO这一猜想形成的原因。目前国内尚无NMO患者CMRP5抗体和肿瘤相关性的研究，有待于进一步研究验证。

2 AQP4抗体水平与NMOSD关系

2.1一般资料国内外学者对于AQP4抗体阳性与AQP4抗体阴性NMOSD患者在性别、发病年龄及病程方面的研究结果存在一定的差异。2016年第四军医大学唐都医院白亚楠等[18]回顾性研究探讨AQP4抗体阴性与阳性患者的临床及影像学特征，该研究纳入96例符合2015年版NMOSD诊断标准的患者，依据AQP4抗体水平分为阳性组和阴性组：(1)AQP4抗体阳性组64例患者，男12例、女52例；发病年龄10～69岁，平均(39.42±15.34)岁；病程6～192个月，中位病程31个月；(2)AQP4抗体阴性组32例患者，男8例、女24例；发病年龄10～68岁，平均(42.22±13.48)岁；病程8～192个月，中位病程39个月。该研究结果表明两组在性别、发病年龄及病程方面的差异无统计学意义。然而，另有一些研究结果显示，AQP4抗体阳性患者与阴性患者相比女性患者的比例为6∶1，83.3% 的女性患者和 48%的男性患者AQP4抗体为阳性[19]；AQP4抗体阴性患者发病年龄中位数(31岁)较阳性患者(37.5岁)年轻[20-21]。进一步研究发现，发病年龄与首发症状有关：以ON为首发表现的患者平均发病年龄低于以TM为首发表现的患者[22-23]；仅有脑部/脑干症状而没有ON和TM症状的患者平均发病年龄更年轻[24]。因此，AQP4调节的脑部/脑干疾病可能发生在比ON和TM更年轻的患者中。

2.2临床表现2015年IPND新制定的NMOSD诊断标准中，NMOSD的六组核心临床表现为：视神经炎、急性脊髓炎、最后区综合征、急性脑干综合征、有症状的嗜睡发作或急性间脑综合征及有症状的大脑综合征[25]，其中以ON和TM最为常见。依据AQP4抗体表达状态不同，IPND分别制定了AQP4抗体阴性和AQP4抗体阳性的NMOSD的诊断标准：AQP4抗体阳性患者的诊断标准主要为核心临床症状；而NAQP4抗体阴性患者的诊断标准较复杂，需要严格的临床特点和附加的影像学表现[26]。AQP4抗体血清状态不同的NMOSD患者在首发症状、诊断及复发时间、EDSS评分和预后等方面均不尽相同。

2.2.1首发症状：ON、TM及脑部/脑干症状是NMOSDD中主要的首发表现。

(1)ON：ON是一种视神经炎性损害病变，早期在儿童和青年人中可引起急性或亚急性视力减退，最后可导致失明[27]。ON可以是MS和NMO/NMOSD的首发症状，因此对于以ON为首发表现的患者是MS还是NMOSD的鉴别是至关重要的，因为二者选择的治疗方法是不同的，且NMOSD的预后通常较MS差[28]。AQP4抗体是NMOSD病理学特异而又敏感的标志物，为鉴别NMO/NMOSD、MS和其他神经系统疾病提供了依据。近年来，越来越多研究显示AQP4抗体阳性与阴性的NMOSD患者在首发表现上存在一定的差异。Jarius等[19]的研究发现，以同时出现ON和TM为首发症状的患者多表现为AQP4抗体阴性，且ON多表现为双侧的。在急性ON发作期，视敏度(visual acuity，VA)小于0.1多见于AQP4抗体阳性患者[29-30]，然而在首次发作ON后AQP4抗体阳性与阴性患者在VA恢复程度上没有明显差异，不过在后续的随访中发现AQP4抗体阳性患者较阴性患者有更严重的视敏度降低[19，29]。上述研究提示AQP4抗体的表达可能预示着更差的视力结果。

(2)TM：纵向延伸的长节段横贯性脊髓炎(LETM)是指在脊椎MRI T2加权像上有连续三个或以上的高信号。有研究发现，70%在最初表现为LETM的NMOSD患者AQP4抗体阴性[31]。短节段的横贯性脊髓炎(STM)是指NMOSD患者在脊髓MRI上表现为脊髓病灶可以少于3个[32]。该类患者的脊髓病灶多位于延髓与颈髓交界处，或除了脊髓上的病灶同时累积延髓、脑干或脑室旁。Huh等[33]和Jarius等[19]的研究均发现，一部分NMOSD患者以STM为首发表现，在AQP4抗体阳性的STM中，有92%的患者后续发展为长节段横贯性脊髓炎。由于STM较常见于MS，因此，与起初表现为LETM的NMOSD患者相比，首发表现为STM的患者可能会延误诊断和治疗[32]。这为诊断提出了严峻的挑战，此时就需要结合脑部MRI的表现和AQP4抗体的检测来协助诊断NMOSD。部分STM患者存在无症状性脑部病灶，包括皮质脊髓束和围绕在第三脑室旁的病灶，这些病灶都是NMOSD典型的脑部病灶[34]。此外，有国内研究发现，不管是以ON或TM为首发表现的NMOSD患者，其首发表现与AQP4抗体血清状态之间无关[20，35]。因此，关于NMOSD患者首发表现是否与AQP4抗体表达状态有关，仍需多中心、大样本的前瞻性研究来进一步证实。

(3)脑部/脑干症状：越来越多的研究发现，部分NMOSD患者以脑部症状作为他们的首发表现，或者发展为复发的脑部症状而没有ON和TM的表现[36-38]。NMO患者中17.05%～30.61%脑干症状为惟一表现[39]。各种脑干症状如最后区综合征(包括难治性的呃逆、恶心和呕吐)、复视、延髓背外侧病灶引起的功能障碍、第四脑室周围的脑桥病变等都可以是首发症状[39-40]。有研究表明，最后区综合征多见于AQP4抗体阳性的患者，难治性的呃逆、恶心、呕吐发生于71.43%AQP4抗体阳性患者中，较阴性患者发生频繁[41]。另有研究报道，有18%的AQP4抗体阳性患者没有ON和TM的表现，而是以脑部症状为首发表现，或者脑部症状先于ON和TM发生，但在后续的随访中发现，大多数脑部发作都是单相的病程，且最后都会发展为伴有ON或TM的NMOSD[36]。由此可见，以脑部症状为首发表现的NMOSD患者并不少见。然而以前的两项大样本研究发现在AQP4抗体阳性的NMOSD患者中仅有4.7% (5/106) 和2.3% (4/175)患者没有ON和TM的症状，而是以脑部症状为首发表现[19，23]。对于急性期没有ON和TM症状的患者，其正在经历着脑部病灶所带来的损害可能被忽略。因此，认识不同脑部病灶的表现对于尽早和准确诊断NMOSD是至关重要的。

2.2.2诊断及复发的时间：一项小样本回顾性研究发现，AQP4抗体阳性患者确诊为NMO的中位时间(12个月)较阴性患者(28个月)明显缩短，且2年内诊断为NMO的血清AQP4抗体阳性患者多于阴性患者[20]。而Jarius等[19]针对高加索人种的多中心临床研究发现以ON和TM同时发生的NMOSD患者多见于AQP4抗体阴性患者，且平均正确诊断时间较AQP4抗体阳性者短(AQP4抗体阴性为11个月，阳性为45个月)。考虑两组实验结果不同的原因可能与人种及地域、起病形式的不同有关，故今后需要大样本回顾研究加以验证。Jarius等还发现，不管是ON、TM、两者同时发生或是脑干症状，首发到再发的平均时间均为8.5个月。间隔时间在AQP4抗体阳性组和阴性组之间没有显著区别，但是复发时间与其首发表现有关：以ON为首发表现的患者复发时间早于以TM为首发的患者，且起初无ON和TM表现患者的复发时间较以ON或TM为首发表现患者的时间短[24]。也有研究发现，AQP4抗体阳性的NMOSD患者伴有孤立的ON或TM，其在1年内发展为NMO的可能性更高[30，42]。原因可能是AQP4所调节单相的或复发的ON没有被发现和没有可供选择的有效的预防性免疫抑制剂治疗方法[23]。另有研究表明，AQP4抗体阳性的LETM患者较AQP4抗体阴性患者在首次发作后有较高的复发率[42]。100% AQP4抗体阳性的急性脑干综合征的患者都会经历临床复发，71.43%的阳性患者在后续3年内转变为NMO，仅有11.76%的阴性患者转变为NMO[41]，这表明AQP4抗体有助于对伴有急性脑干综合征患者的诊断和判断预后。

2.2.3EDSS评分和预后：若以发病初期EDSS评分为0分计，患者的病程大于12个月时，平均年EDSS增加0.65[19]。AQP4抗体阳性与阴性患者的年EDSS增长指数并无明显差异[19]。进一步研究发现首发表现为脑部/脑干症状患者的平均EDSS分值低于以ON或TM为首发表现的患者[24]。特别是与ON患者相比，大多数脑部/脑干表现患者的EDSS<3，很少有脑部/脑干首发症状患者的EDSS评分>6。以ON为首发表现的患者的预后很差，可能与这类患者有较高比例发展为NMO，最终导致视力和运动功能障碍有关。TM患者(不管伴不伴随ON)经过长时间的随访(时间大于100个月)发现，在TM初期表现为单纯感觉障碍的患者与表现为运动障碍的患者相比，其EDSS评分结果较低[19]。对于急性脑干综合征患者来说，AQP4抗体阳性患者的年复发率明显高于阴性患者；尽管两组患者在首次发作后EDSS评分结果相近，但在多次复发后AQP4抗体阳性患者的EDSS评分明显高于阴性患者[41]。因此，抗体血清状态可以作为评估患者病情严重程度和预测预后的重要指标。

2.3影像学表现一项对326个NMOSD患者的脊髓MRI进行分析[19]，每个MRI上最长病灶的平均节段数为5，AQP4抗体阳性患者的节段数较阴性患者稍长；超过6个节段数或更长节段数的病灶多见于AQP4抗体阳性患者，并且目前全部脊髓受累即连续大于17个脊髓节段的病灶仅见于AQP4抗体阳性患者。NMOSD患者的典型病灶位于颈髓向上相连的最后区、脑干周围第四脑室的室管膜表面、皮质脊髓束、下丘脑、丘脑、第三脑室的室管膜表面以及深部白质等[25]。这些典型的病灶只见于AQP4抗体阳性的LETM患者中；而正常的脑部MRI见于抗体阴性患者[31]，该类患者的诊断主要依据脊髓MRI显示≥3个连续病灶[19]。AQP4抗体阳性患者室管膜周围的病灶较AQP4抗体阴性患者多见。Jarius等[43]的研究进一步表明：脊髓受累长度与EDSS评分呈正相关，而AQP4抗体阳性与阴性患者脊髓受累节段数量均与EDSS评分并无显著差异，但AQP4抗体阳性患者的抗体滴度水平同EDSS评分呈正相关。这提示NMOSD可能存在临床和病理机制的异质性，AQP4抗体阳性和阴性患者的病理机制可能有所不同。

2.4脑脊液特点脑脊液细胞数、白细胞计数、蛋白质水平以及IgG水平在抗体阳性与阴性患者中没有明显差异[19，29]，提示AQP4抗体可能并不是NMOSD发病过程中免疫细胞进入中枢和决定中枢免疫强度的先决条件。另有研究发现，在急性脑干综合征患者中，AQP4抗体阳性与阴性患者的脑脊液蛋白质浓度相似；脑脊液白细胞计数AQP4抗体阳性患者稍高于阴性患者；然而，AQP4抗体阳性患者IgG指数明显高于阴性患者[41]。亦有研究发现，脑脊液白细胞计数和蛋白质水平在无ON和TM 表现患者中明显高于以二者为首发表现的患者[24]。进一步研究在AQP4抗体阳性和阴性患者的血清或脑脊液中均可发现MOG抗体的存在，尤其是AQP4抗体阴性患者(约20%左右)[44-45]。MOG抗体阳性和AQP4抗体阳性患者脑脊液细胞数及蛋白差异无统计意义，但MOG抗体阳性患者脑脊液中胶质纤维酸性蛋白水平正常或偏低，但髓鞘碱性蛋白明显升高，缺乏寡克隆区带的产生[46]，这暗示与MS不同，预示着一类不同于NMO/NMOSD和MS的疾病。因此对MOG-IgG的检测有非常重要的临床意义。

2.5伴随/共存疾病或自身免疫性抗体NMOSD常伴有风湿免疫自身抗体指标的异常，有时亦可伴发结缔组织疾病(系统性红斑狼疮、干燥综合征等)，此外甲状腺疾病、重症肌无力等时常被发现与NMOSD相关[47]。与NMOSD共存的明确的自身免疫性疾病和自身免疫性血清标志物更常见于AQP4抗体阳性患者[19，29]。另有研究报道较为罕见的AQP4抗体阳性患者伴有血小板减少性紫癜[48]，其免疫学发病机制可能与NMOSD患者相似，需要进一步研究来解释二者之间的关系。乳腺癌是NMOSD常见的肿瘤，其他肿瘤如宫颈癌、卵巢癌、直肠癌、胸腺癌、鼻咽癌和皮肤癌等也可见于NMOSD患者，且多数患者的AQP4抗体阳性[19，49]。这可能与AQP4也表达于肿瘤组织有关。然而，目前尚不清楚AQP4抗体阳性的NMOSD是否可能以副肿瘤性疾病的形式出现，或者二者同时出现仅是个巧合。

2.7治疗在NMOSD发病急性期，标准的治疗方法是大剂量甲泼尼龙(1000 mg/d)静脉注射3～5 d，这种方法可能让大多数患者恢复正常；对于治疗5 d后没有任何反应和治疗7～10 d后反应不足的患者来说，应当尽快地采用血浆置换方法[50]。静脉注射免疫球蛋白的方法在NMO急性加重期似乎没有明确效果；但有研究报道静注免疫球蛋白在预防NMO复发中有效[51]。目前对于糖皮质激素和免疫球蛋白治疗AQP4抗体阳性和AQP4抗体阴性患者的疗效方面尚无临床研究见诸报道。缓解期的治疗目前多采用免疫抑制剂/免疫调节剂。有研究表明，AQP4抗体阳性患者的治疗需要强效有力的免疫抑制剂和免疫调节剂(如硫唑嘌呤、利妥昔单抗、环磷酰胺、免疫球蛋白、米托蒽醌等)，而此方法是否适用于MOG-IgG阳性和AQP4抗体阴性患者目前尚不清楚[4]。一项对67例NMOSD患者使用吗替麦考酚酯作为一线治疗的研究结果显示，AQP4抗体阳性患者中有57.8%患者需要持续治疗，46.7%患者无复发；MOG-IgG阳性患者中有60%患者需要持续治疗，20%患者无复发；AQP4抗体阴性患者中有64.7%患者需要持续治疗，61.3%患者无复发[52]。这表明无论AQP4抗体状态如何，吗替麦考酚酯作为NMOSD患者的一线治疗是有效且有较好的耐受性。如果患者能够耐受硫唑嘌呤的不良反应，那么该药也是一线药物的较好选择；如果患者不能耐受吗替麦考酚酯和硫唑嘌呤，可以选择环磷酰胺作为治疗方案。因此对于需要长期使用免疫抑制剂/免疫调节剂的患者应该谨慎选药，充分考虑药物的短期或长期的不良反应。

综上所述，越来越多的研究发现NMOSD中AQP4抗体阳性与抗体阴性患者在临床表现、影像学表现以及脑脊液检查等方面存在一定的差异，然而对于二者的发病机制目前尚无确切的研究结论，尤其是对于AQP4抗体阴性患者，虽然已在抗体阴性患者中发现其他自身免疫性抗体，并观察到不同类型的自身抗体可能导致不同亚型的NMOSD，其发病机制仍不明了。因此， NMOSD患者的临床和病理机制的异质性仍需要进一步深入研究来了解，以便于在临床上根据不同的临床亚型给予个体化和更高效的治疗。