神经精神狼疮血脑屏障损伤机制的研究进展

罗玉立，杨一帆，罗家昂，王湘宇，付李胤且，赵维庆，刘爽，徐健

(昆明医科大学第一附属医院风湿免疫科，昆明 650032)

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种以血清中出现多种自身抗体和免疫复合物为主要特征的弥漫性结缔组织病，该病好发于育龄期女性，其症状变化多样，几乎所有器官均可受累。当发生中枢或外周神经系统症状时，被定义为神经精神狼疮(neuropsychiatric systemic lupus erythematosus，NPSLE)。NPSLE临床表现多样，国际尚无统一诊断标准，目前仍采用美国风湿病学会于1999年发表的对NPSLE中头痛、认知障碍、急性意识障碍、癫痫发作、焦虑和抑郁状态等症状的定义作为诊断标准[1]。NPSLE发病机制是多因素综合作用的结果，其中血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)的破坏是最早被提出的在NPSLE发病机制中发挥作用的病理生理机制。BBB是存在于血液循环与大脑之间的动态界面，它调节着大脑微环境的稳态，保护中枢神经系统呈免疫豁免状态，使神经元细胞免受循环中潜在的神经毒性物质的威胁，维持着中枢神经系统的正常活动和功能。BBB主要由大脑毛细血管内皮细胞、基膜和星形胶质细胞足突共同构成。BBB的破坏是SLE神经病理改变的重要组成部分，其完整性的丧失可以促进神经毒性物质进入中枢神经系统进一步对神经元造成损伤。目前已有多项研究证实NPSLE患者存在BBB功能障碍；另外动物实验也发现BBB损伤可以导致狼疮模型小鼠出现抑郁样表现[2-4]。但是NPSLE中BBB损伤的机制目前尚不完全清楚，细胞因子、补体系统、自身抗体在NPSLE患者BBB的破坏中发挥着重要的调控作用。现就NPSLE患者BBB损伤机制的研究进展进行综述。

1 细胞因子对BBB的影响

作为肿瘤坏死因子超家族的成员之一，肿瘤坏死因子相关弱凋亡诱导因子(tumor necrosis factor-related weak inducer of apoptosis,TWEAK)通过与其特异性受体Fn14的结合参与细胞凋亡、炎症反应、BBB通透性的调节等病理生理过程。体内多种细胞表面均有TWEAK分布，而Fn14主要在内皮细胞、间质细胞等非造血细胞表面表达。正常情况下，Fn14的表达水平较低，但在炎症反应等病理条件下Fn14表达明显增高[5]。相较于健康对照者，SLE组血清中TWEAK含量明显增加，提示血清TWEAK可能是SLE潜在的血清学生物标志物，可以反映疾病活动度[6]。

在缺血性脑卒中模型中已证明TWEAK/Fn14的相互作用增加了BBB的通透性[7]。Stock等[8]研究发现，在MLR/lpr狼疮小鼠的大脑皮质中TWEAK和Fn14表达增加。Wen等[9]发现相较于敲除Fn14基因的MRL/lpr小鼠，野生型MRL/lpr小鼠大脑中Fn14表达上调且其BBB通透性显著增加，提示TWEAK可能与MRL/lpr小鼠BBB的通透性增加有关。有研究将Fc-TWEAK通过侧脑室给药的方式注入C57小鼠脑内，发现C57小鼠BBB通透性增高，且表现出抑郁样行为及认知功能障碍[10]。但此研究的争议在于侧脑室给药的方式针道损伤本身会破坏BBB完整性，使循环中各种免疫因子进入脑内，破坏了大脑微环境。为了确定是否可以通过TWEAK/Fn14信号直接触发MRL/lpr小鼠BBB通透性的改变，另一研究将Fc-TWEAK静脉注射到MRL/lpr小鼠体内,也发现其BBB通透性增高[11]。这一研究证明了在MRL/lpr小鼠中TWEAK/Fn14信号可以诱导BBB功能障碍。

在人类大脑微血管内皮细胞构建的体外BBB模型中，发现在可溶性TWEAK的刺激下，促炎细胞因子和趋化因子[CC趋化因子配体2、白细胞介素(interleukin,IL)-8、IL-6)]的分泌增加，细胞间黏附分子1及血管细胞黏附分子1分泌增多可诱导白细胞与内皮细胞相互作用，促分裂原活化的蛋白激酶通路激活使基质金属蛋白酶9表达上调、紧密连接蛋白-1(zonula occluden-1,ZO-1)表达下调[12]。在炎症过程中，黏附分子是炎症细胞附着于内皮细胞的关键因素。基质金属蛋白酶9作为一种胶原酶，通过破坏细胞间紧密连接导致BBB功能障碍[13]。ZO-1在调节BBB功能中起重要作用，其生成减少可导致内皮细胞间紧密连接结构的破坏，进而使BBB通透性增加。IL-6是炎症过程中重要的促炎细胞因子。促炎细胞因子的释放可能导致BBB的破坏[14]。

从以上动物实验及体外实验可以推测，在SLE病理环境中激增的TWEAK与大脑毛细血管内皮细胞上的Fn14特异性结合，激活下游多种信号通路并释放多种细胞因子，导致BBB的破坏。但以上实验结果能否在SLE患者中复制，还有待进一步研究。

2 补体系统对BBB的影响

补体系统是人体非特异性免疫的组分之一，其成分复杂，补体系统的激活是对抗入侵微生物的一种有效防御机制，然而其过度反应则会导致宿主防御功能破坏。补体系统激活是SLE发病机制中的关键事件，可反映SLE疾病活动度[15]。补体激活时C5裂解生成C5a，CD88是其主要的功能受体之一，C5a与其受体结合后可以诱发强效的炎症反应。

一项临床研究分析了80例SLE患者(其中包括29例NPSLE患者)血清及脑脊液C5a、C5水平与脑脊液/血清白蛋白比值，相较于健康对照组，SLE组血清C5a含量增加明显，而血清C5水平差异无统计学意义；对比血清C5a含量发现NPSLE组显著高于SLE组，而两者C5水平比较差异无统计学意义，NPSLE组脑脊液/血清白蛋白比值与脑脊液C5a及C5水平均呈正相关[16]。推测C5向C5a的转化在NPSLE发病机制中起着重要作用，BBB通透性增加导致脑脊液C5a和C5水平升高。但该试验并未探究BBB通透性增加的原因。

Mahajan等[17]在人脑微血管内皮细胞、星形胶质细胞所模拟的BBB模型中观察到，当细胞暴露于狼疮血清或C5a时，BBB模型跨膜电阻值降低，表明单层膜通透性增加，提示C5a破坏了BBB的完整性。在小鼠脑微血管内皮细胞株建立的体外BBB模型中加入SLE患者血清共培养后，发现核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)从细胞质向细胞核重新分布、细胞肌动蛋白骨架重排、ZO-1 mRNA表达下调，而用C5a受体拮抗剂(C5aRant)处理可以阻止以上改变，提示C5a/C5a受体信号通路通过调控NF-κB的易位入核，下调ZO-1的表达、促进细胞肌动蛋白骨架重组，最终损坏了细胞间紧密连接结构，从而使BBB功能受损[3]。另一研究在小鼠脑内皮细胞中观察到，C5a/C5a受体信号可以通过诱导型一氧化氮合酶和活性氧类生成增加，导致BBB通透性增高，而C5a受体拮抗剂或C5a抗体可减轻这一作用，并维持脑内皮细胞结构的完整性[18]。细胞肌动蛋白骨架维持着细胞的结构完整性,其重组将增加血管通透性。诱导型一氧化氮合酶和活性氧类作为炎症介质已被证明可通过促进肌动蛋白细胞骨架重排改变BBB通透性。

在人脑微血管内皮细胞和星形胶质细胞构建的二维BBB模型中发现，C5a与C5a受体结合后导致NF-κB易位入核，使紧密连接蛋白claudin-5和ZO-1表达下调，从而导致BBB通透性增加；同时，在狼疮病理环境中C5a/C5a受体信号激活也可导致肌动蛋白重排，从而影响血管通透性[17]。该研究验证了之前动物实验的结果[18]，并进一步探索了C5a诱导BBB通透性改变的机制。Mahajan等[19]分别用C5a和狼疮血清处理人脑微血管内皮细胞后，发现内皮细胞凋亡增加且血管通透性增加，而选择性C5a受体1拮抗剂减少了这些细胞的凋亡[19]。推测C5a/C5a受体信号也可通过诱导细胞凋亡导致内皮细胞数量减少，从而破坏BBB完整性。

综上可见，在SLE病理过程中，C5a/C5a受体信号可通过活化内皮细胞、调控炎症因子生产、促进细胞骨架重构、诱导细胞凋亡等多种途径导致BBB功能障碍，而该信号的阻断可减轻对BBB功能的破坏，C5a受体可能是SLE治疗的潜在靶点。

3 自身抗体

3.1抗N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)抗体 NMDAR是一种对钙离子具有高度通透性的离子门控通道型谷氨酸受体，广泛分布于中枢神经系统，参与兴奋性突触传递、学习记忆和认知功能等生理过程。NR1、NR2为NMDAR具有功能活性必需的亚单位，其中NR2在大脑皮质中广泛分布。一项研究发现，狼疮小鼠大脑中NR2 mRNA的表达下调与学习和记忆障碍有关[20]。Hirohata等[21]研究发现SLE患者脑脊液中的抗NMDAR抗体滴度与神经精神症状呈正相关。

抗NR1抗体和抗NR2抗体是抗NMDAR抗体主要的两种亚型，目前在SLE中研究较多的是抗NR2型抗体。有研究检测了22例SLE患者的血清及脑脊液，发现脑脊液中抗NR2抗体呈低滴度阳性，而血清中抗NR2抗体滴度较健康对照组明显增高，同时发现血清抗NR2抗体滴度与狼疮病情活动度呈正相关[22]。另一项包含107例SLE患者及43名健康对照的临床研究发现，有神经精神表现的SLE患者血清抗NR2抗体水平明显高于无神经精神表现的SLE患者和健康对照组，且血清抗NR2抗体水平增加与疾病活动度相关[23]。以上研究提示抗NR2抗体与狼疮活动度及狼疮神经精神症状有关。

早期研究多认为抗NMDAR抗体只有在BBB完整性受损的前提下才能进入中枢神经系统引起大脑损伤[24]。但有研究发现，抗NMDAR抗体本身即可引起BBB通透性增高，在大鼠脑微血管内皮细胞建立的体外BBB模型中加入抗NR2抗体共培育后，跨膜电阻值较空白对照组明显降低，表明内皮细胞通透性增加，提示抗NR2抗体可导致BBB功能障碍[25]。研究者为了解其机制，将从SLE患者血清中提纯的IgG型抗NR2抗体与脐静脉内皮细胞共培养后，发现抗NR2抗体与脐静脉内皮细胞表面的NMDAR亚型NR2结合后激活人脐静脉内皮细胞NF-κB信号通路，促使人血小板内皮细胞黏附分子-1、细胞间黏附分子1及血管细胞黏附分子1与细胞因子(IL-6、IL-8)表达增加，从而导致人脐静脉内皮细胞炎症[26]。此研究支持了抗NR2抗体在中枢神经系统外产生，并导致BBB炎症破坏从而促使抗NR2抗体进入脑脊液的可能性，但是需要进一步研究来阐明人脐静脉内皮细胞与人脑内皮细胞是否具有相同的功能。

综上推测，SLE患者血清中的抗NR2抗体通过激活大脑内皮细胞NF-κB炎症信号通路造成BBB炎症性破坏从而增加BBB通透性，使抗NR2抗体进入脑脊液进一步损伤中枢神经系统。

3.2抗葡萄糖调节蛋白78(glucose-regulated protein 78，GRP78)抗体 GRP78是一种应激蛋白，属于热激蛋白70多基因家族[27]。GRP78蛋白可以通过阻止未折叠蛋白的积聚，保护细胞免于凋亡。GRP78蛋白在BBB内皮细胞表面表达丰富[28]。GRP78蛋白在多种癌症中呈高表达，抗GRP78抗体也已在多种癌症和自身免疫性疾病患者血清中被检测到。有报道称，在类风湿关节炎患者血清中抗GRP78抗体水平明显升高，SLE患者血清抗GRP78抗体的含量略有增加[29]。抗GRP78抗体与NPSLE中弥漫性神经精神症状有关[28]。

在小鼠动物模型中反复给予抗GRP78抗体会导致其血清白蛋白、IgG和纤维蛋白原外渗至小鼠大脑，提示抗GRP78抗体可导致BBB损伤[28]。抗GRP78抗体已经在一种自身免疫性疾病——兰伯特-伊顿肌无力综合征中被证实可导致BBB通透性增高[30]。和SLE一样，视神经脊髓炎也是一种自身免疫性疾病，BBB损伤是其病理过程中重要的一环。一项临床研究表明，抗GRP78抗体在视神经脊髓炎BBB损伤中也发挥了重要的作用，抗GRP78抗体与可血管内皮细胞表面GRP78受体结合后可通过激活NF-κB信号通路造成BBB功能障碍[28]。NF-κB作为一种核转录因子，可激活内皮细胞炎症反应，并释放多种炎症介质，从而造成BBB功能障碍。

一项研究通过分析SLE患者血清抗GRP78抗体滴度及脑脊液/血清白蛋白比值证实SLE患者血清抗GRP78抗体水平明显高于健康对照组，且血清抗GRP78抗体水平与脑脊液/血清白蛋白比值呈显著正相关，提示血清抗GRP78抗体与BBB损伤有关[31]。但抗GRP78抗体在SLE病理环境下导致的BBB功能障碍机制是否与视神经脊髓炎BBB损伤机制一致目前仍不明确，国内外还缺少这方面的研究。

3.3抗核糖体P蛋白抗体 抗核糖体P蛋白抗体是SLE的特异性自身抗体之一，在临床诊疗中出现该抗体阳性的SLE患者通常会密切关注其神经精神症状。有报道称，抗核糖体P蛋白抗体阳性的SLE患者更易发生神经精神事件，尤其应关注抑郁及精神病方面的并发症[32]。抗核糖体P蛋白抗体的检测可用于SLE中枢神经病变的诊断[33]。

研究显示，NPSLE患者脑脊液中存在抗核糖体P蛋白抗体[34]。Yoshio等[35]分析了52例SLE患者的脑脊液与血清抗核糖体P蛋白抗体滴度，发现两者滴度呈显著正相关。通过这些研究推测SLE患者血清抗核糖体P蛋白抗体可能以某种方式越过BBB,从而影响脑脊液抗核糖体P蛋白抗体的存在。另有研究指出，从SLE患者血清中提纯的抗核糖体P蛋白抗体可激活脐静脉内皮细胞产生炎症反应[36]。抗核糖体P蛋白抗体可识别神经元表面P抗原，神经元表面P抗原主要在控制情感、记忆及认知的脑区分布[37]。据此推测，SLE患者血清中的抗核糖体P蛋白抗体可能通过激活BBB内皮细胞产生炎症反应，释放多种炎症因子，从而破坏BBB完整性，使抗核糖体P蛋白抗体进入大脑，并与大脑中的神经元表面P抗原相结合，进一步造成中枢神经系统损伤，另一方面，BBB完整性受损，也使循环中存在的神经毒性物质进入中枢神经系统。但目前关于SLE病理环境下抗核糖体P蛋白抗体与BBB破坏的关系还缺乏直观的研究，抗核糖体P蛋白抗体能否破坏BBB有待进一步论证。

4 小 结

NPSLE是SLE患者预后不良的重要表现之一,早期的诊断和治疗十分重要。NPSLE病理生理机制至今虽未完全阐明，但现有研究均指出BBB功能障碍是其主要机制之一。目前普遍认为TWEAK、C5a、血清中抗NMDAR抗体、抗GRP78抗体等均可作用于SLE患者BBB，并激活其下游诸多信号通路，导致其通透性增加，促进神经毒性物质进入脑脊液进一步对神经元造成损伤。现阶段对于BBB损伤机制的研究均为单个致病因素的剖析，然而SLE患者BBB功能障碍是多种致病因素共同作用的结果，因此，对于SLE中BBB损伤的机制仍不明确。因为对于NPSLE致病机制认识不够充分，临床现有传统治疗方案疗效有限且不良反应较多，近年也有许多针对细胞因子的靶向药物上市，虽然相较于传统药物如皮质醇、免疫抑制剂等其疗效更加确切，但各种不良反应也不容忽视。因此，深入研究NPSLE中BBB的破坏机制，对于NPSLE的临床诊治具有重要意义。