视神经脊髓炎免疫学发病机制研究进展

谢屿平，卢娉霞 综述,曹颖平 审校

(福建医科大学附属协和医院检验科,福建福州 350001)

视神经脊髓炎(NMO)即德维克病或德维克综合征，是以急性视神经炎与长节段横贯性脊髓炎同时或相继出现的中枢神经系统自身免疫性脱髓鞘病变。常于青壮年起病，东方人的发病率高于多于西方人，女性发病率高于男性，复发率较高，预后不佳，可能导致患者瘫痪与失明，甚至死于呼吸衰竭。严重降低了NMO患者的生活质量，给患者本人、家庭及社会医保体系产生巨大的经济压力[1]。过去，由于对NMO的认识不足，多将NMO认为是多发性硬化的亚型纳入研究[2]，但二者的发病部位、易感人群、临床表现及血清学抗体均具有一定区别[3]，因此，近年来，将NMO从多发性硬化中独立出来。而自从将NMO视为独立的自身免疫性脱髓鞘疾病后，国内外关于NMO的研究也越来越多。其病因与发病机制尚未明确，本文从抗体、补体、免疫细胞的角度就NMO的免疫学发病机制研究进展作一综述。

1 抗水通道蛋白(AQP4)抗体

AQP4分子是在中枢神经系统的星型胶质细胞与室管膜细胞上表达的双向水通道蛋白，在参与维持机体的水平衡中具有不可或缺的作用[4]。2004年LENNON等[5]初次在NMO患者血液中检测到免疫球蛋白(Ig)AQP4抗体(NMO-IgG)，并在小鼠组织中通过间接免疫荧光追踪发现，该抗体主要分布在病变的微血管、血管周围间隙、软脑膜及软脑膜下等部位。这一里程碑的发现将NMO从多发性硬化症中区别开来，且AQP4抗体在NMO及其具有相关症状的综合征中特异度很高，其诊断灵敏度为73%，特异度达91%，因此，可将AQP4抗体作为NMO的特异性生物标志物。2006年在新修订的NMO确诊标准中又补充了血液中检出AQP4抗体作为支持条件，从以前的视神经炎及脊髓炎2个条件修订为这2条为必备标准加上以下3项支持标准中至少成立2项即可确定为NMO:脊髓磁共振成像(MRI)检测T2信号提示有超过3个脊椎节段的病灶，头颅MRI检测信号排除多发性硬化影像学诊断标准或血清AQP4-IgG阳性[6]。当机体免疫系统受到外源性未知抗原刺激后初始T细胞分化为AQP4反应性T细胞，继而辅助效应B细胞分化为功能性浆细胞并产生AQP4抗体，抗体可透过血-脑屏障，与构成血-脑屏障的星型胶质细胞足突上的AQP4分子特异性结合，继而破坏血-脑屏障通透性与完整性，AQP4抗体及其他炎症成分随之进入到中枢神经系统内，产生血管周围炎性反应并杀伤少突胶质细胞，最终发生脱髓鞘反应并引起神经元变性[7]。有学者认为，AQP4抗体与星形胶质细胞结合后AQP4分子内吞，进而引起细胞膜Na+依赖的谷氨酸转运体(GLT1)的缺失与氨基酸转运蛋白下降，导致谷氨酸转运到细胞内受限，最终打破谷氨酸平衡，引起中枢神经系统兴奋毒性，造成神经细胞损伤与脱髓鞘[8]，而有学者针对是否是AQP4抗体造成这一现象持有不同的观点，RATELADE等[9]发现，虽然NMO-IgG和AQP4在转染的细胞培养物中迅速内化，但在原代星形胶质细胞培养物中并未发现NMO-IgG，其认为，AQP4分子或GLT1的内吞并不是AQP4抗体在体内出现所致。因此，对AQP4抗体是否是启动因素目前尚无定论。

脑干是NMO好发的重要部位，对血清AQP4抗体阳性的NMO患者进行回顾性分析结果显示，脑干病变发生率明显高于AQP4阴性患者，且复发率更高[10]。但患者中存在的抗AQP4抗体与复发率的相关性尚存在争议，并不是所有NMO患者均能检测到AQP4抗体，且最近一项研究表明，复发期、缓解期不同阶段NMO谱系疾病活动度患者血浆AQP4抗体水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，CHANSON等[11]也发现，AQP4抗体与疾病活动或严重程度无关，其认为，在临床中该自身抗体作为NMO患者随访或预测复发生物标志物的有效性仍有待考究。说明AQP4抗体仅作为NMO的病因之一，其在复发期患者中已不是主导的因素，疾病的复发可能是通过其他方式，如分泌细胞因子及细胞免疫等所致[12]。

2 补 体

补体是一组存在于健康者或动物血清、组织液中的蛋白质，经活化后有酶活性，其在固有免疫与适应性免疫中均具有至关重要的作用，NMO-IgG也需要补体发挥补体依赖的细胞毒作用。有研究表明，仅将NMO患者外周血Ig注射入小鼠脑中不能使小鼠致病，而从NMO中提取补体与Ig一同注射入小鼠则会出现类似NMO的临床和病理改变，如神经胶质细胞水肿、髓鞘分解和轴突损伤[13]。

补体系统的激活能诱导粒细胞浸润，星形胶质细胞损伤甚至死亡，继而引起继发性少突胶质细胞死亡，脱髓鞘和最终导致神经元细胞死亡，补体介导的星形胶质细胞死亡可能是引发中枢神经系统炎性反应的最初事件[14]。在AQP4抗体与星形胶质细胞AQP4分子结合后，活化的可溶性补体蛋白也跟着连接到AQP4分子上，然后形成C5b～9攻膜复合物并在附近的少突胶质细胞沉积，引发一系列炎性反应。在AQP4-IgG和补体存在的条件下，将大鼠星形胶质细胞和成熟少突胶质细胞原代共培养，可观察到与星形胶质细胞紧密接触的少突胶质细胞早期死亡，而这些特征在单纯少突胶质细胞培养及在AQP4-IgG和C6耗竭血清的共培养下却看不到[15]。因此，补体也是除AQP4分子外，另一参与NMO发生的重要分子。另外，有研究表明，补体系统仅在NMO-IgG阳性患者中被激活，可能表明NMO-IgG阴性患者仍存在与前者不同的复杂的发病机制[16]。

3 自然杀伤(NK) 细胞

NK细胞具有高效、非特异性杀伤靶细胞的功能，其能通过自身FC受体，与带有靶细胞的抗体FC段结合并活化，活化的NK细胞释放促进靶细胞凋亡的穿孔素和颗粒酶，高效杀伤靶细胞，即抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(ADCC)。有研究表明，在不存在补体的情况下，体外将小鼠星形胶质细胞培养物与人重组单克隆NMO-IgG和NK细胞共培养，NK细胞能结合NMO-IgG的FC段，导致穿孔素和颗粒酶的释放而引发ADCC[17]。在小鼠颅内注射NMO-IgG和NK细胞能引起AQP4和GFAP的丧失，但髓磷脂损失很小；而在NMO的离体脊髓切片模型中NK细胞极大地加剧了由NMO-IgG和补体产生的NMO损伤，引起髓磷脂显著丢失[17]。在NMO-IgG存在下，将NK细胞与人胎儿星型胶质细胞共培养，通过检测表面标志物显示，NK细胞脱颗粒，进而星型胶质细胞死亡[18]。这些动物模型及人星型胶质细胞模型均表明，NMO-IgG可通过补体依赖或非依赖性方式杀伤星形胶质细胞[19]，非依赖方式可通过NK细胞的细胞免疫方式损害神经细胞。

4 T细胞

虽然NMO-IgG参与了介导中枢神经系统组织损伤，但NMO的致病级联机制仍有待商榷。有研究表明，抗原特异性T细胞有助于在外周免疫隔室中产生NMO-IgG，以及在中枢神经系统中参与NMO病程的发展。AQP4特异性T细胞与NMO-IgG共转移能导致小鼠产生类似NMO样炎症组织损伤[20-21]。NMO患者脑脊液、外周血中白细胞介素(IL)-6和IL-17升高[22]，与此同时，NMO患者外周血中辅助性T细胞17(Th17)细胞增多，相关的细胞因子IL-17、趋化因子(CXCL)1等也升高[23]。滤泡辅助性 T 细胞(Tfh)是近年来发现的归类于CD4+T细胞亚群之一的新细胞群，定位于脾脏与淋巴结等外周免疫器官的生发中心，能通过分泌IL-21促进B细胞活化，并促进其克隆选择和亲和力成熟[24-25]。最近一项研究表明，对NMO谱系疾病患者的检测发现，外周血中CD4+CXCR5+PD-1+T细胞比例和血清IL-21水平比多发性硬化患者和健康对照者更高，且在复发期与缓解期NMO谱系疾病患者比较中，复发期比缓解期外周血中的表达更高，此外，用甲泼尼龙治疗患者后Tfh细胞群和血清IL-21水平降低[26]。提示Tfh细胞和IL-21与疾病活动有关。另外，在动物模型实验中，携带有MOG特异性T、B细胞的转基因鼠也产生了严重的NMO样症状[27]，说明NMO的发病可能是T-B联合免疫的结果。与健康对照组比较，在NMO中AQP4 p61-80特异性T细胞扩增并表现出Th17极化[28]。此外，NMO中的单核细胞能产生更多的能促进Th17极化的细胞因子——IL-6[29]。越来越多的研究表明，细胞免疫也在NMO的发生、发展中占据重要的地位。

5 其 他

NK细胞及杀伤性T细胞在人类NMO病灶中还较少见，人类NMO病灶周围常含有丰富的巨噬细胞、中性粒细胞和嗜酸粒细胞，其均可引起ADCC，以及通过调理和活化补体诱导的脱颗粒，参与补体依赖的细胞毒作用[30]。有研究表明，在小鼠大脑模型中，中性粒细胞蛋白酶抑制剂可减轻模型中病灶的损伤，由此可见，中性粒细胞是导致NMO病理生理的因素之一[31]。

嗜酸细胞浸润在NMO病灶比多发性硬化病灶更为多见[32]。体外在NMO抗体存在下，将小鼠骨髓来源的嗜酸粒细胞与表达AQP4的细胞系共培养后嗜酸粒细胞能通过FC受体杀伤靶细胞；在体内通过持续性注射AQP4抗体与补体构建NMO小鼠模型后发现，嗜酸性粒细胞、中性粒细胞缺陷的小鼠病变比正常免疫小鼠病变轻[33]。在NMO-IgG和补体存在下加入巨噬细胞可加重NMO病灶的严重程度，可能与加入巨噬细胞后激活了内源性小胶质细胞有关[30]。

6 小 结

NMO免疫学相关的病因错综复杂，其发病因素并不是孤立的，各种免疫因素构成的网络常相互促进、互为因果。目前认为，是机体免疫系统产生AQP4抗体而与星型胶质细胞细胞足突上的AQP4分子结合，激活补体、NK细胞、T细胞、巨噬细胞等其他免疫相关的细胞与分子，引起中枢神经系统脱髓鞘及神经元变性。尽管目前的免疫研究给NMO的诊治带来了曙光，但有效的临床治疗措施尚不多，科研的研究病例较少，为进一步深入了解NMO，仍需对该病的病因、发病机制、诊治和预防等进行大规模的研究，从而为今后NMO的预防与治疗提供更有效的理论依据。