白细胞介素6在视神经脊髓炎谱系疾病中的相关研究进展

杨雯 董婧 王益朋 张美妮

视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorder，NMOSD)是一种呈高复发率、高致残率的罕见的中枢神经系统免疫疾病，复发率高达76.3%～92.7%[1]，频繁的复发常造成神经功能障碍累积，导致永久性的失明或瘫痪甚至死亡。83.8%～91.0%的NMOSD患者合并严重的持续性神经病理性疼痛，其中1/2的患者发生严重的疼痛，2/3的患者发生持续性疼痛，严重影响患者的生活质量[2]。研究表明，在缓解期通过抑制B细胞增殖和B细胞清除的治疗方法对部分NMOSD患者无效。现有研究发现，阻断白细胞介素6(IL-6)信号传导不仅可有效减少NMOSD年复发率(ARR)、降低扩展残疾状态量表(EDSS)评分，还可减轻神经病理性疼痛[3]。本文将从IL-6在NMOSD、神经病理性疼痛中的作用及IL-6R阻滞剂治疗NMOSD的现状进行综述。

1 IL-6在NMOSD中的作用

IL-6是一种促炎细胞因子，主要由单核巨噬细胞、活化的星形胶质细胞、T细胞、Th17细胞分泌，最初被描述为B细胞刺激因子。Uzawa等[4]发现NMOSD患者在发病初期脑脊液IL-6水平明显高于其他神经系统疾病。在复发期脑脊液IL-6水平与神经功能障碍程度呈正相关；在缓解期，血清IL-6水平与2年随访期内复发的相对风险直接相关[5]。有研究发现，IL-6通过促进AQP4Ab产生、血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)破坏、Th17细胞分化在NMOSD发生发展中发挥作用。

1.1 IL-6促进AQP4 Ab产生目前认为，NMOSD的发病机制为血清致病性抗体AQP4 Ab与星形胶质细胞足突上的靶标AQP4结合，导致AQP4表达下降和中枢神经系统水平衡紊乱，引起补体依赖的细胞毒性和继发性炎性反应，促使星形胶质细胞破坏、少突胶质细胞损伤以及随后的轴突脱髓鞘[6]。AQP4 Ab的水平与神经功能障碍相关，这与补体沉积引起的星形胶质细胞损伤、中性粒细胞介导的抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用以及由于兴奋性氨基酸转运子-2(EAAT2)表达下降而导致的谷氨酸升高所致神经毒性有关[7]。现有研究还表明，在NMOSD患者脑脊液和血清中检测出高水平的IL-6，尤其是AQP4 Ab阳性的活动期患者中。Zhang等[8]使用NMOSD患者离体脊髓器官切片模型证实在IL-6的诱导下，AQP4 Ab介导的AQP4丢失和脱髓鞘显著增加，加剧神经功能障碍，提示IL-6参与NMOSD病变。NMOSD患者外周血中CD20-CD19intCD27highCD38highCD180-表型的浆母细胞(plasmablasts，PBs)数量增加，且与血清AQP4 Ab滴度呈正相关，体外实验证明外源性IL-6可诱导B细胞分化为浆母细胞，维持早期浆母细胞的存活能力，而不是由B细胞激活因子(BAFF)和增值诱导配体(APRIL)诱导，这表明浆母细胞的存活和功能依赖于IL-6信号转导，进而促进血清AQP4 Ab的产生[9]。

1.2 IL-6促进BBB破坏鞘外AQP4 Ab与星形胶质细胞足突AQP4的结合是NMOSD发病的关键触发因素。IL-6可通过诱导NMOSD中枢神经系统基质金属蛋白酶-2(MMP-2)表达上调而破坏BBB，进一步使AQP4 Ab穿透，导致神经炎性反应。You等[10]发现BBB通透性标志物脑脊液/血清白蛋白比值(Qalb)与NMOSD患者的EDSS评分正相关。BBB完整性可能与人脑微血管内皮细胞产生的MMP-2/MMP-9有关，在体外实验中，NMOSD患者血清可显著增加体外培养的人脑微血管内皮细胞自分泌MMP-2，MMP基因表达受IL-6的调控。Uchida等[11]发现NMOSD患者脑脊液中MMP-2和IL-6水平明显高于多发性硬化和其他神经系统疾病患者，其中Qalb与MMP-2的浓度水平显著正相关，而MMP-2与IL-6的浓度水平正相关，其可能机制为中枢神经系统小胶质细胞、外周循环系统单核细胞或外周造血干细胞分布在血管周围并转变为巨噬细胞，巨噬细胞通过IL-6上调产生MMP-2，其可从血管外分解BBB。

1.3 IL-6促进Th17细胞的分化NMOSD中AQP4 Ab属于免疫球蛋白G1类，是T细胞依赖的免疫球蛋白亚类，Lucchinetti等[12]在NMOSD活动性病变中发现T细胞，表明AQP4特异性T细胞参与NMOSD的发病。现已证实NMOSD患者体内存在AQP4特异性T细胞，优势AQP4表位的特异性T细胞表现为Th17极化，AQP4 T细胞决定簇p61-80是AQP4 Ab结合在细胞外A环的免疫优势表位[13]。Th17细胞将炎性细胞及炎性介质募集到病变处促进组织炎性反应加重NMOSD病情[14]。此外，Th17细胞分泌的IL-21诱导B细胞分化为产生抗体的浆细胞，促进自身抗体的产生，并促进神经功能障碍[15]。研究表明，NMOSD患者存在对AQP4的T细胞反应，血清和脑脊液中Th17细胞及相关细胞因子IL-6水平升高[16]。Barros等[5]发现IL-6可直接促进CD4+T辅助细胞亚群Th17细胞的发育和维持，也可间接通过CD4+T细胞产生的IL-21促进Th17细胞的发育和分化；部分NMOSD患者对糖皮质激素耐药是由于IL-6有利于对糖皮质激素抵抗的Th17细胞增殖。Song等[17]发现IL-6和转化生长因子-β通过信号转导和激活转录因子3(STAT-3)和Smads共同刺激T细胞受体(T cell receptor，TCR)，激活Th17细胞特异性转录因子维A酸相关孤独受体(retinoid-related orphan receptor，ROR)γt ，从而启动幼稚的CD4+T细胞分化为Th17细胞。

2 IL-6在神经病理性疼痛中的作用

NMOSD患者脑脊液中IL-6浓度与脊髓损伤长度及AQP4 Ab滴度呈正相关，治疗后IL-6浓度下降[18]。严重的创伤性脊髓损伤患者脑脊液IL-6水平与损伤的严重程度显著相关，Detloff等[19]发现创伤性脊髓损伤大鼠脊髓损伤(SCI)后IL-6水平长期升高。Davies等[20]进一步发现脊髓损伤性疼痛(SCIP)大鼠IL-6水平更高，提示IL-6水平不仅在脊髓损伤患者血清中升高，而且在创伤性脊髓损伤发生疼痛的患者中更高。

2.1 IL-6促进中枢敏化和去抑制神经病理性疼痛在NMOSD中为常见症状，其起源于增强的兴奋和减少的兴奋抑制。谷氨酸是中枢神经系统重要的兴奋性神经递质，通过激活突触后离子型谷氨酸受体，在脊髓背角神经元产生兴奋性突触后电位，将疼痛信号传递到高级神经中枢。甘氨酸和γ-氨基丁酸(GABA)是伤害性系统中的主要抑制性递质，其可降低脊髓背角浅层传出神经元的兴奋性，参与疼痛信息的调控。

在NMOSD中，IL-6可促进AQP4 Ab产生，AQP4 Ab与星形胶质细胞结合，通过补体介导的机制损伤星形胶质细胞，受损的星形胶质细胞延迟清除胞外间隙的谷氨酸可增强和延长谷氨酸的兴奋作用；破坏了谷氨酰胺-谷氨酸-GABA轴而导致对促进脊髓背角的疼痛信号传递的抑制作用丧失[21]。此外，胶质介质如脑源性神经营养因子(BDNF)、细胞因子、趋化因子和前列腺素EZ(PGE2)可通过突触前、突触后和突触外机制调节抑制性突触传递。Kawasaki等[22]发现，IL-6可通过降低突触前脊髓Ⅱ板层神经元自发突触后电流的频率，抑制突触外GABA和甘氨酸电流，由于抑制作用降低，使疼痛阈值降低，非伤害性刺激即可引起疼痛。

2.2 IL-6促进神经病理性疼痛的信号转导IL-6、IL-6可溶性受体(sIL-6R)/膜结合性受体(mIL-6)和可溶性糖蛋白130(sgp130)等IL-6生物系统参与了伤害感受的生理学和病理学调节。IL-6/gp130配体受体复合物可通过Gab1/Gab2/PI3K信号通路以调节瞬时受体电位香草酸亚1(TRPV1)受体激活蛋白激酶C-δ(PKC-δ)，介导体外和体内热反应及超敏反应[23]。Lee等[24]发现IL-6通过激活p38丝裂原活化蛋白激酶(p38-MAPK)诱导脊髓小胶质细胞CX3CR1表达，增强脊髓小胶质细胞对可溶性神经趋化因子Fractalkine的反应性，并首次证明IL-6/p38-MAPK/CX3CR1信号通路参与神经病理性疼痛。Dominguez等[25]发现大鼠脊神经结扎(SNL)模型可诱导背根神经节IL-6 mRNA大量表达，并使脊髓背侧IL-6水平增加，鞘内注射抗大鼠IL-6抗体阻止SNL诱导的磷酸化STAT3在脊髓中的积累，抑制STAT3通路可减轻SNL大鼠的机械性痛觉异常和热性痛觉过敏，表明IL-6主要通过激活JAK/STAT3转导通路参与神经病理性疼痛。

2.3 IL-6通过影响谷氨酸转运体(GLT-1)水平介导神经病理性疼痛GLT-1和gp130共同表达于星形胶质细胞，Guptarak等[26]发现脊髓损伤性疼痛大鼠的IL-6升高可激活星形胶质细胞gp130，从而降低GLT-1水平，进而显著降低谷氨酸的摄取，放大伤害性通路中的谷氨酸能信号导致疼痛。此外，用中和IL-6R-Ab对SCIP大鼠全身注射可消除其疼痛，啮齿类动物模型中由于创伤性脊髓损伤后血脊髓屏障存在慢性损害，全身注射IL-6R-Ab后有一部分可以通过血脊髓屏障，其镇痛作用可以维持至少2周，其机制可能与IL-6R-Ab能部分逆转创伤性脊髓损伤大鼠脊髓损伤后GLT-1水平的下降有关。

2.4 IL-6增强感觉神经元的翻译与伤害性可塑性Gp130在NMOSD疼痛传导途径中至关重要，gp130在感觉传入纤维中表达可促进IL-6介导的伤害性敏化。IL-6和gp130不仅可以通过促炎作用间接增强疼痛，还可以通过直接作用于伤害感受器来增强疼痛。在伤害性可塑性领域，初级传入神经元水平上的翻译控制对于增强疼痛状态的建立和维持至关重要。IL-6可通过帽状依赖的翻译改变局部基因的表达，导致初级传入神经元及其轴突起始因子eIF4F复合体的形成和诱导新生蛋白质gp130的合成[27]，进一步增强疼痛。

3 IL-6R阻滞剂治疗NMOSD现状

目前临床中所用IL-6R阻滞剂主要包括托珠单抗(tocilizumab，TCZ)和SA237(satralizumab)。TCZ为人源化IL-6R单克隆IgG抗体，已被用于治疗类风湿关节炎、多系统硬化、幼年特发性关节炎等免疫疾病。近年来研究报道TCZ可用于治疗NMOSD，减少其ARR、EDSS评分及减轻MRI T2病灶数，还可减轻疼痛数字量表评分(NRS)。SA237是新型抗IL-6R单克隆抗体，其治疗NMOSD的Ⅲ期临床实验正在进行中。

3.1 治疗效果TCZ在NMOSD的治疗中观察到了良好的安全性及疗效。在首例[28]和一项7例[3]有关TCZ治疗NMOSD的临床试验中观察到明显的效果。7例NMOSD患者每月静脉注射TCZ(8 mg/kg)共12个月，结果显示ARR显著降低(从2.9±1.1降至0.4±0.8，P=0.005)且EDSS值改善(从5.1±1.7降至4.1±1.6，P<0.01)；同时该研究发现在TCZ给药开始后，经过6～12个月，6例合并疼痛患者躯干和四肢的神经病理性疼痛均减轻，NRS评分显著降低(从3.0±1.5降至0.9±1.2，P<0.05)。德国研究小组的一项研究也得出了同样结论，虽然有少数患者在用药过程中复发，但均为轻中度发作，且经过治疗后完全康复，这与TCZ延迟给药及给药剂量降低有关，在长期使用TCZ治疗后观察到了同样的疗效[29]。我国李静[30]等对TCZ治疗难治性NMOSD的疗效进行了初步观察，结果与国外报道一致。与TCZ比较，SA237与IL-6R结合进入细胞后，其与IL-6R分离再次回到血浆中可以结合更多的IL-6R[31]。综上，TCZ和SA237两种药物可能成为治疗NMOSD的有前景的药物。

3.2 IL-6R阻滞剂TCZ的安全性在TCZ治疗NMOSD的初步研究中虽未见严重感染的相关报道，但有报道类风湿性关节炎患者在TCZ治疗时发生严重肺炎和肠穿孔，因此，感染是TCZ最常见的不良反应。此外，TCZ可引起粒细胞数量及C反应蛋白水平下降、肝酶及胆固醇升高，还可能并发肠道憩室炎甚至肠穿孔，但风险相对较低[32]，故建议使用TCZ时应严密监测血常规、肝功能和血脂，并应防范血栓形成及心血管事件发生。

综上所述，IL-6参与了NMOSD致病性抗体AQP4 Ab的产生、BBB的破坏、Th17细胞的分化以及神经病理性疼痛的诱导和维持，在NMOSD发病机制中起着至关重要的作用，因此推测部分免疫抑制剂对NMOSD患者治疗无效或效果欠佳可能与血清和脑脊液中高水平的IL-6有关。IL-6有望成为治疗NMOSD新的靶点，目前我国正在进行有关IL-6R阻滞剂托珠单抗治疗NMOSD安全性和有效性的随机对照多中心临床试验。