调节性T细胞与脑出血的研究进展

2019-02-13田宁蒋超

实用医学杂志 2019年6期

田宁蒋超

郑州大学第五附属医院神经内五科（郑州450052）

脑出血是脑血管病的一种临床常见类型，指原发性非外伤性脑实质内脆弱的血管破裂，占急性脑血管病的20%～30%，发病率为60～80/10万，急性期病死率为30%～40%，大部分存活下来的患者长期遭受功能障碍的折磨，严重影响患者的健康和生存质量［1］。因此，寻求一种有效的治疗手段是目前研究的关键。研究表明，脑出血后脑损伤是由多种细胞因子和信号通路共同参与的病理生理过程，包括血肿的扩大、脑水肿的发生及颅内压增高导致的原发性损伤和氧化应激、细胞毒性及炎症反应导致的继发性损伤，而炎症在脑出血后的继发性损伤扮演者至关重要的角色，脑出血后的炎症反应涉及到介质的释放、小胶质细胞的活化及外周单核细胞的聚集等，最终导致血脑屏障的破坏、神经细胞的坏死和凋亡［2-3］。调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）是一种具有抑制其他免疫细胞功能的负调控细胞亚群，能够抑制脑部炎症反应和维持免疫稳态，减轻脑部损伤。本文就Treg细胞与脑出血关系的最新研究进展作一综述。

1 脑出血与免疫炎性反应

近年来，大量的证据表明，免疫炎症反应贯穿脑出血后脑损伤的整个病理生理过程，尤其在脑出血后的继发性脑损伤中发挥重要作用。在脑出血的继发性损伤的过程中，首先是小胶质细胞活化，使具有保护作用的M2型小胶质细胞向致炎型的M1型小胶质细胞转化，从而损伤脑白质［4］。小胶质细胞/巨噬细胞中活化的核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）上调肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、白细胞介素（interleukin，IL）1β和基质金属蛋白酶9（MMP-9），促进局部炎症反应［5-7］。其次，中性粒细胞的浸润，直接通过产生活性氧类、释放促炎性因子、调节血脑屏障的通透性来损害脑组织［8］。然而，中性粒细胞在2 d内死亡，死亡的中性粒细胞可以刺激小胶质细胞/巨噬细胞产生多种细胞因子、炎症趋化因子、自由基以及其他毒性分子加重脑损伤［9］。此外，脑出血后T细胞增加脑内细胞间黏附分子1、IFN-γ和IL-17的表达，进一步加重脑出血后的继发性损伤［10］。因此，采取选择性抑制免疫炎症反应的措施，维持自身免疫平衡，有利于减轻脑出血后的继发性损伤引起的神经元坏死与凋亡，促进神经功能的恢复。

2 Treg细胞的生物学特性及功能

Treg细胞起源于naiveCD4+T细胞，是近年来新发现的具有免疫抑制调节功能的细胞亚群。对于Treg细胞，主要是CD4+CD25+Foxp3Treg细胞，按照细胞起源分为自然调节性T细胞、诱导型调节性T细胞。两种类型的细胞在免疫反应控制方面可能会有互补和重叠的功能。自然型Treg细胞主要来源于胸腺，占正常人和老鼠外周血CD4+T细胞的5%～10%，在抑制自身免疫应答和自身耐受性发挥着重要作用。诱导型Treg细胞来源于周围淋巴器官和组织，包括IL-10的Tr1细胞，TGF-β的Th3细胞以及Foxp3Treg细胞3种亚型。这类细胞主要在自身特殊的免疫环境中产生，可以识别外来抗原和自身抗原，受炎症坏境的调控，其免疫抑制调节功能不稳定［11］。

CD4+CD25+Foxp3Treg细胞作为一种负性调节细胞，大多数CD4+CD25+Foxp3Treg细胞高表达CD25（IL-2受体的α链），可以防止宿主出现特异性自身免疫病。除了表达CD25外，还表达叉头翼状螺旋转录因子（forkhead/winged helixtranscription factor P3，Foxp3）、CD103（integrin aEβ7）、糖皮质激素诱导肿瘤坏死因子受体（glucocorticoid induced tumor necrosis factor receptor，GITR）、细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）、CD38、CD122等，其中CTLA-4作用于抗原递程细胞或其他淋巴细胞，通过细胞与细胞的直接作用从而抑制相应细胞的激活［12］。而Foxp3是Treg细胞特异性标志物，直接决定了Treg细胞功能的稳定性和抑制功能的强弱［13］。正常情况下，CD4+CD25+Foxp3Treg细胞处于失能状态，一旦出现免疫反应或者炎症立即发挥抑制功能，表现为在经T细胞受体（TCR）介导的信号刺激活化的参与下，能够分泌免疫抑制细胞因子，抑制CD3 T细胞和CD4 T细胞的活化和增殖。

3 Treg细胞与脑出血的关系

Treg细胞作为抑制其他免疫细胞功能的细胞能够抑制脑部炎症反应，减轻脑损伤。ZHOU等［14］在脑出血模型中证实了Treg细胞具有神经保护的作用，他们预先采用腹腔内分别注射白喉毒素（DTX）、CD25抗体删除Treg细胞、CD28超激动剂（CD28.SA）扩增Treg细胞的小鼠作为实验组，注射等量的IgG的小鼠为对照组，与对照组相比，删除Treg细胞的实验组小鼠血肿体积明显增大，脑含水量增多，并且神经细胞的坏死和凋亡增加。而扩增Treg细胞的实验组小鼠神经功能评分降低，血肿体积明显减小，脑含水量减少，并且神经细胞的坏死和凋亡降低，抗炎性因子IL-10和转化生长因子-β（TGF-β）表达增加。该实验还发现，Treg细胞诱导脑出血激活后的小胶质/巨噬细胞向具有保护作用的M2型小胶质细胞转化，在Treg细胞和小胶质细胞的共培养模型中，加入IL-10抗体后TNF-α、IL-6表达增加，并且减少小胶质细胞上GSK3β、PGSK3-β和PPTEN的表达，而TGF-β没有此作用，可见细胞因子IL-10是Treg细胞分泌的发挥免疫抑制调节的关键分子。

YANG等［15］在脑出血小鼠模型发病24 h后尾静脉输注经提纯的Treg细胞，发现Treg细胞能够通过抑制JNK/ERK途径和NF-κB活化来抑制小胶质细胞的活化，并抑制促炎性细胞因子TNF-α、IL-1β和基质金属蛋白酶2（MMP-2）的上调。降低脑出血后血脑屏障的通透性、减少水肿的发生，并且促进神经功能缺损的恢复。此外，MAO等［16］研究还发现，Treg细胞处理的实验组SOD酶的活性增加，而丙二醛（MDA）含量明显减少，表明Treg细胞能够恢复抗氧化系统和减弱脂质的过氧化反应，从而保护脑出血后脑损伤的神经细胞。

GAO等［17］在脑出血的大鼠模型出血后3 h移植神经干细胞（NSCs），发现移植的NSCs不是通过直接代替细胞，而是通过调节Treg细胞保护中枢神经系统免受炎症损伤。此外，小鼠在脑出血急性期Treg细胞可以迁移至病灶周围和外周血中，减少血肿周围炎症细胞的浸润，降低血脑屏障的通透性，并且促进了IL-10的上调，明显改善了神经功能缺损症状［18］。

研究报道，抗炎性细胞因子TGF-β、IL-10被认为Treg细胞调节免疫反应的关键因子。同样Treg细胞分泌的TGF-β可以通过对抗NMDA受体介导的毒性作用，对神经元发挥保护作用，还可以抑制中枢神经系统T细胞产生促炎性细胞因子TNF-α、IFN-γ，抑制细胞毒性T细胞反应、下调效应T细胞扩增等。IL-10可以使调节炎症的核转录因子NF-κB失活，从而限制谷氨酸盐的兴奋毒性作用［19-20］。

因此，Treg细胞调节脑出血的免疫反应的机制可能有：（1）Treg细胞分泌抗炎因子TGF-β和IL-10来减少外周血及脑组织促炎性因子的分泌。（2）Treg细胞诱导脑出血激活后的小胶质/巨噬细胞向具有保护作用的M2型小胶质细胞转化。（3）Treg细胞抑制小胶质细胞的活化，减少促炎性细胞因子的分泌，减轻炎症反应。（4）Treg细胞可能会减弱氧化应激。（5）Treg细胞能够消除细胞毒性细胞，减轻脑损伤。

4 Treg细胞与脑出血的治疗

近年来，随着脑出血发病率越来越高，人们对脑出血病理生理的研究已经取得了很大的进展，但仍然缺乏有效的神经保护治疗。传统的脑出血治疗是手术和保守治疗，手术切除的血肿治疗主要是针对脑出血后的原发性损伤，而这对神经恢复的影响甚微［21］。此外，颅内出血的手术试验结果证实，早期手术组与保守治疗组的死亡率和预后差异无统计学意义，并且对手术的适应证和禁忌证尚无一致意见。现在脑出血开展了立体定位微创血肿清除术，但无法完全清除血肿［22-23］。因此，寻求一种有效的治疗手段是目前研究的关键。

最近的研究表明，在动物模型中，大量调节Treg细胞的药物在治疗脑出血后神经功能方面取得了显著的疗效。例如，CHUNG等［24］证明了蜂毒磷脂酶A2（bvPLA2）通过在体内体外增加Treg细胞的数量，来抑制小胶质细胞的激活和减少浸润CD4+T细胞，具有神经保护作用。雷帕霉素是mTOR的抑制剂，具有免疫抑制活性。诱导Treg扩张并通过PI3K/Akt/信号途径，抑制CD4+T和CD8+T细胞的增殖，这意味着它们可以作为T细胞介导治疗脑出血的一种新的免疫疗法［25］。

在脑出血急性期，脑内相关抗原S100B与Treg细胞具有明显相关性，并且S100B的含量及Treg细胞比例均受脑出血的严重程度的影响，病情重的患者较病情轻的患者S100B升高更加显著，严重ICH患者的Treg细胞比例较病情轻的患者明显增加。因此病情较重的患者释放S100B增多可能上调Treg细胞比例从而加重免疫抑制反应，增加感染概率。因此，针对不同病情患者采取不同的免疫调节手段，通过检测脑抗原S100B的含量可以反映卒中后免疫抑制的程度。S100B与Treg细胞之间的相互调节可能成为ICH的一种新的免疫治疗靶点［1，26］。

在脑出血患者外周血中Treg细胞数量在出血3和7 d后明显升高，随着数量的增加，血肿周围炎症细胞的浸润减少，神经功能缺损得以改善［1］。此外，Treg细胞可以在缺血半球积聚，也在出血后的半球积聚，参与维持原发性脑卒中的免疫稳态，在脑出血或者缺血性脑卒中后，输注Treg是具有保护性的，这表明了Treg细胞在脑出血和脑缺血中有着相似的功能［16］。而且，在缺血性脑损伤后注射Treg细胞，发现Treg细胞能快速分布到骨髓、血液、脾脏、淋巴结［27］。因此，Treg细胞的过继转移可以被用来作为治疗脑出血的一种新的、基于细胞的治疗方法，主要用来针对脑内神经血管破裂和中风后的炎症失调。

到目前为止，以Treg细胞为基础的免疫治疗只在动物模型上取得了有限的成功，要想运用到临床中必须考虑Treg细胞治疗潜在的问题。首先值得注意的是Treg细胞可能会恶化脑出血后的免疫抑制，增加脑出血后患者的感染率及长期死亡率。因此，Treg细胞治疗脑出血后，免疫学研究是必要的，来看是否对免疫功能造成影响。其次采用Treg细胞的治疗，技术要求特别高，而且很耗时，并且在炎症周围环境和神经血管单元发挥着主要保护作用。寻找更理想的Treg细胞分离方法、输注方法、负载方法，将有助于更进一步提高Treg细胞对脑出血的治疗。最后对脑出血治疗的研究不仅应确定增加Treg细胞数量对治疗的影响，还应在今后的临床试验中提高和稳定Treg细胞免疫抑制功能。