脊髓损伤中免疫疗法的应用进展

吴声霆 徐建广

免疫疗法是通过药物或特殊材料调整和/或重建免疫系统能力来对抗疾病的疗法[1]，其在神经系统损伤的治疗中已有广泛应用[2-3]。脊髓损伤是一种高发病率和高致残率的疾病[4]。有文献报道，2014 年至2018 年，中国华南地区脊髓损伤的死亡率增长了148.3%[5]。

脊髓损伤的发病机制包含一系列的病理生理过程，如损伤初期的脊髓缺血将导致低血压甚至神经源性休克；继发的自主神经异常将导致心血管、呼吸和体温调节等系统受损；如未得到及时治疗，持续的凋亡和瘢痕形成可继发脊髓空洞症，影响患者的运动和感觉功能[6-8]，对患者生活质量造成极大影响。近年来研究发现，免疫系统在调节炎症、免疫微环境和轴突再生等方面都具有关键作用[9]，也衍生出许多新兴的免疫疗法。本文将就调节免疫细胞、干细胞移植和静脉注射免疫球蛋白3种疗法在脊髓损伤中的应用进行介绍。

1 调节免疫细胞疗法

免疫调节疗法主要通过调节免疫细胞功能来促进脊髓损伤的恢复。与以往传统的广谱免疫抑制疗法不同，其充分利用了神经炎症在损伤后分泌生长因子、清除细胞碎片和促进细胞成熟等积极作用，避免了广谱抑制剂（如甲泼尼龙）大剂量使用后的机体免疫过度抑制[10]，也避免了脊髓损伤患者在大剂量激素冲击后并发症（如胃肠道出血、股骨头无菌性坏死、动脉粥样硬化等）的发生[11-12]，在保护机体免疫的同时发挥神经保护作用。因此，免疫调节疗法可能较免疫抑制疗法更加安全有效。调节免疫细胞的方向有很多，可调节细胞亚型、效应因子，还可以通过减少脂质过氧化、减少氧自由基等改善炎症微环境，进而影响细胞功能，促进神经功能恢复。

1.1 粒细胞集落刺激因子

粒细胞集落刺激因子（G-CSF）具有很强的免疫调节能力。一方面，G-CSF 可减少白细胞介素（IL）-1b、肿瘤坏死因子（TNF）- 等炎症因子的表达，改善炎症微环境；另一方面，G-CSF 可上调抗凋亡蛋白（Bcl-Xl）在少突胶质细胞中的表达[13]，还可降低损伤部位星形胶质细胞转化生长因子（TGF）- 1 和胶质纤维酸性蛋白的表达，抑制神经胶质瘢痕形成[14]，共同发挥减少白质变性、促进功能恢复的作用[15]。此外，G-CSF 还可动员幼稚T 细胞向抗炎性的辅助性T 细胞（Th）2 表型极化并限制Th1 细胞和Th17 细胞的扩增来发挥抗炎作用[16]。既往的Ⅰ期、Ⅱa 期和Ⅱb 期临床试验已初步证实，静脉注射G-CSF 治疗急性脊髓损伤具有安全性和可行性[17-18]。近期Koda 等[19]开展的一项Ⅲ期临床试验中，对比静脉注射G-CSF 组和安慰剂组患者在治疗后3 个月、6 个月和12 个月的疗效，发现在65 岁以上患者中，静脉注射G-CSF组在给药后6 个月时显示出更好的运动恢复趋势。Pang 等[20]研究发现，G-CSF 还可以通过与干细胞/ 祖细胞表达的G-CSF 受体结合，促进干细胞增殖和神经营养因子分泌。

1.2 靶向调节药物

脊髓损伤后轴突再生困难一直被认为是神经功能障碍的原因之一。研究显示，受损部位周围的髓鞘相关抑制剂（MAI）如髓鞘源性神经抑制因子（Nogo）、髓鞘相关糖蛋白（MAG）和少突胶质细胞-髓鞘糖蛋白（OMgp）可能是影响轴突生长的原因[21]。因此，有学者将两种MAI 的常见受体，即Nogo 受体（NgR）和成对免疫球蛋白样受体B（Pir B）组合制成核酸疫苗，注射入脊髓损伤大鼠体内，利用自身免疫特性诱导髓鞘中针对抑制剂的抗体产生[22]，最终促进了神经再生。

此外，脊髓损伤初期的出血可造成炎症细胞聚集和神经元死亡，而后的凝血更是可以引起细胞凋亡并激活炎症细胞反应[23]。近年来，研究者还使用2 种黏液瘤病毒衍生的免疫调节蛋白Serp-1和M-T7 来调节这一病理过程，Serp-1 是丝氨酸蛋白酶抑制剂，M-T7 则是趋化因子调节剂[24]。研究证明，在脊髓损伤大鼠硬膜内注射这两种蛋白可以抑制炎性巨噬细胞浸润，起到神经保护的作用[25]。

随着研究的深入，学者们还发现了更多对神经修复有益的免疫细胞亚型，如Sas 等[26]发现了促进神经元存活和轴突生长的中性粒细胞亚型。未来，可通过鞘内注射的方式发挥神经保护作用。总的来说，这些疗法都具有临床转化潜力，但都需要更多研究来证实其安全性与临床有效性。

1.3 低温疗法

脊髓损伤后的低温疗法主要可分为两类：损伤部位的局部低温和全身治疗性低温。局部低温一般采用凝胶、水基冷却毯、冰垫、冰袋等进行表面冷却，全身低温则采用硬膜内注射冷盐水、静脉注射冷盐水和直肠灌洗等方法使体温降至32℃～34℃。从免疫调节的角度来看，低温可抑制小胶质细胞和中性粒细胞增殖、炎症因子产生和促凋亡因子表达[27]。动物实验和临床试验均证明，在脊髓损伤后，治疗性低体温可通过减少破坏性的继发性级联反应（如缺血、氧化应激、炎症和水肿等）发挥神经保护作用[28-29]。日本和美国都有使用低温治疗小儿颈脊髓损伤的病例报道[30-31]。然而，低温治疗存在一定风险，由于体温下降和应用静脉导管，患者发生凝血功能障碍的可能性增加[29]。因此，还需开展更多临床试验来确定最佳目标温度和治疗时间。

2 干细胞移植疗法

脊髓损伤后的细胞移植主要指间充质干细胞(MSC)和神经祖细胞(NPC)的移植。目前，基于MSC 的细胞移植治疗主要包括静脉注射MSC、静脉注射MSC 衍生的外泌体（MSC-exo）、移植MSC和生物支架。

MSC 可分泌效应蛋白，包括多种IL 以及趋化因子等，其中IL-4 可通过Janus 激酶/信号转导及转录激活因子6（JAK-STAT6）途径和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）途径上调精氨酸酶1、壳多糖酶及CYP1A1等基因的表达，促进M2 巨噬细胞极化，调节神经炎症。此外，MSC 还可通过调节T细胞的增殖分化以及促进多种神经营养因子的分泌发挥免疫调节和神经保护作用[32]。在近期的Ⅰ、Ⅱ期临床试验中，学者们在鞘内移植MSC，并用美国脊髓损伤协会（ASIA）评分、感觉诱发电位、运动诱发电位进行长期评估，验证了其安全有效性[33-34]。但临床转化还存在阻碍，原因包括MSC移植存活率低，靶向能力有限，难以通过血-脊髓-脑屏障，以及存在免疫排斥、去分化和致瘤性等问题[35]。

与MSC 相比，MSC-exo 更容易获得和储存，应用几乎不受伦理限制。MSC-exo 的体积明显小于MSC，不易被肺组织和肝组织捕获，且更易穿过血脊髓屏障，精确有效地发挥功能[36]。近期研究显示，MSC-exo 可通过抑制Nod1 炎症小体有效抑制周细胞的焦磷酸化，从而保护血脑屏障完整性，还可诱导M2 巨噬细胞标志物，包括甘露醇受体（CD206）、IL-10 和Arg-1 的信使RNA 表达来促进功能恢复[37-38]。此外，MSC-exo 可作为微RNA和小干扰RNA 的载体，靶向脊髓损伤部位，既增强两者的治疗效果，也丰富了MSC-exo 治疗的多样性[39]。为了进一步消除肝脏和肺部的代谢压力，同时也为MSC 移植提供更好的生存环境，有学者将一些具有内在治疗能力的生物材料与MSC 结合，既能提高MSC 存活、增殖和附着力，又可抑制神经瘢痕形成、消退炎症反应和促进神经功能恢复 等[40]。近年的动物实验也发现，NPC 可促进交感神经节前神经元和皮质脊髓束的轴突生长，恢复自主神经功能和运动功能[41]。

细胞移植是一种极具潜力的免疫疗法，但除了细胞自身原因外，啮齿动物模型的局限性也是阻碍其临床转化的原因之一，未来需要更多大型动物（如狗、恒河猴等）实验来解决啮齿动物与人类形体大小和神经解剖学差异的问题。

3 静脉注射人免疫球蛋白G

静脉注射人免疫球蛋白G（IgG）已临床应用于治疗自身免疫性神经疾病，具有良好的安全性[42]。脊髓损伤后，IgG 同样有良好的免疫调节作用，其机制可能在于IgG 分子上可变的F(ab’)2 片段和恒定的Fc 片段[43]。其中，F(ab’)2 片段可与细胞凋亡介质Fas 分子（Fas）结合，在脊髓损伤急性期和亚急性期，抑制Fas/Fas 配体（FasL）信号通路介导的神经元凋亡和炎症细胞浸润[44]。F(ab’)2 片段还可以中和补体激活产物C3a 和C5a，减少白细胞趋化和攻膜复合物（MAC）的产生等，以减少脱髓鞘和神经元损伤[45]，发挥抗凋亡、促修复的作用。此外，F(ab’)2 与内皮细胞的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸基序结合，可拮抗整合素和细胞黏附分子的相互作用，减少炎症细胞聚集[46]。Fc 片段则可与巨噬细胞、中性粒细胞等的细胞表面Fcg 受体结合，调节炎症因子和抗炎因子的释放，调节炎症细胞的趋化。有文献报道，Fc 片段的N-糖基化，尤其是唾液酸化，可上调免疫效应细胞表面的抑制性受体Fc RIIB，发挥显著抗炎作用[47]。Chio 等[48]开展对照研究，在大鼠脊髓损伤后的15 min、1 h 和4 h 分别静脉注射高剂量IgG（2 g/kg），发现静注IgG 组小鼠损伤区域的IL-8、巨噬细胞炎性蛋白1 、趋化因子配体2 和血管内皮生长因子等促生长因子在损伤初期均明显升高，结果表明高剂量IgG 对脊髓损伤后8 周的组织保护和神经功能恢复均有益处。

遗憾的是，近期关于静脉注射IgG 与脊髓损伤的临床试验因样本数量原因并未取得令人满意的结果[49]。静脉注射IgG 可使脾脏中性粒细胞增多，血液中性粒细胞相对减少，此效应的机制以及可能对人体造成的影响还有待进一步研究。

4 结语

免疫疗法的研究进展源于对脊髓损伤机制研究的不断深入，包括神经炎症在损伤中的积极作用、中枢免疫与外周免疫的矛盾、免疫细胞的异质性等，这些问题目前仍是免疫治疗中亟待解决的问题。为了更好地实现免疫疗法的临床转化，进一步优化给药方式、确定给药时间和评估临床疗效尤为重要。此外，免疫系统在脊髓损伤中的病理过程还有待进一步研究阐明。

免疫治疗策略在脊髓损伤中已经取得了良好的研究进展，显示出良好的临床转化潜力，未来免疫疗法还可与其他疗法相结合，形成多模式的疗法组合，为脊髓损伤患者提供更多有效的治疗方案。