免疫功能对促进缺血性脑卒中康复的影响

吴乘帆，蒋敬庭

免疫功能对促进缺血性脑卒中康复的影响

吴乘帆，蒋敬庭

脑卒中是一种脑血液循环障碍性疾病，其恢复是一长期且复杂的过程，目前治疗手段有限。但长期以来，临床试验发现运动治疗可提高人体免疫水平，促进脑卒中后的康复，有利于卒中后遗症的恢复。在免疫学层面上，B 细胞免疫活性及表达水平的提高，有利于保护中枢神经系统，预防缺血性脑损伤。同时，B 细胞表达的 Toll 样受体（toll-like receptors，TLRs）与许多神经退行性疾病，如阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）、多发性硬化（multiple sclerosis，MS）及缺血性脑卒中密切相关，可调节由脑局部缺血引起的神经损伤的严重程度。轴突生长抑制因子在脑卒中康复中的作用也越来越受到重视。

1 缺血性脑卒中的发生

缺血性脑卒中是由脑供血动脉（颈动脉和椎动脉）狭窄或闭塞、脑供血不足导致的脑组织坏死的总称。有四种类型的脑缺血：短暂性脑缺血发作（TIA）、可逆性神经功能障碍（RIND）、进展性卒中（SIE）、完全性卒中（CS）。缺血性脑卒中高居人类死因的第二位［1］。脑卒中患者不断增加，且约有三分之二的脑卒中患者会伴有卒中后残疾，导致语言和认知上出现障碍，缺乏日常活动（ADL）的能力［2-5］。短暂或持久的局灶性脑缺血可引起系列病理生理变化导致脑损害，且随时间和缺血程度增加而加重。症状可持续 24 h或更长，致使大脑功能失调［6］，甚至导致死亡。如何有效治疗脑卒中成为人们关注的热点，通过实验研究和临床试验，逐渐发现了康复治疗以及免疫学在脑卒中康复中的作用。

2 物理治疗对缺血性脑卒中后免疫的影响

大脑中动脉阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）的小鼠其外周血促炎细胞因子降低，抗炎细胞因子升高，表明脑梗死后处于免疫抑制状态。实验表明，患者脑卒中后处于免疫抑制状态，抗菌功能降低，感染的可能性增加［7］。正常条件下，促炎反应与抗炎反应处于平衡状态，平衡状态破坏所引起的免疫异常在脑卒中相关性感染的发展进程中具有极为重要的作用。

Nave 等［8］对 215 例亚急性脑卒中患者（出血性和缺血性）实施 4 周体能训练（有氧代谢训练，一周 5次，50 min/次）或者 4 周放松疗程（一周 5 次，50 min/次）。从缺血性脑卒中患者中选出 100 位形成一个简易样本，接受磁共振成像（MRI）扫描并在体能训练前后分别进行抽血。磁共振扫描确认脑灌注的参数，血管大小，微血管密度（Q 值），以此来评估大脑新血管形成的程度。通过验血确定几项免疫参数、炎症指标、内皮功能和脂肪代谢。研究发现，亚急性脑卒中患者步行速度有明显提高，Barthel 指数（Barthel Index，BI）也有上升。表明物理治疗有利于脑卒中的康复。

物理治疗包括运动疗法和物理因子疗法，其中运动疗法在脑卒中预防和治疗中的作用明显［9-10］。手术后患者长期卧床，缺乏锻炼，导致身体机能下降，机体免疫水平降低，从而会引起一系列疾病的发生和发展。物理治疗对脑卒中后遗症运动缺陷有很大影响［11］，不仅能增强患者体质，提高步行能力，而且能促进神经营养因子的生成，进而提高神经在行动、语言、认知系统中的可塑性［12］，有利于一系列脑卒中后遗症的恢复。动物实验亦证实，运动锻炼能增加脑源性神经营养因子、多巴胺的生成以及新神经的形成，增强神经可塑性并促进功能恢复［13］。重复一些日常活动可以使脑卒中患者 ADL 能力适度提高［14］。

有学者对物理治疗联合阿托伐他汀对缺血性脑卒中患者血清脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）水平的影响进行了研究。实验将 50 例急性缺血性卒中患者随机分为阿托伐他汀组（单用组，25 例）和早期物理治疗联合阿托伐他汀组（联用组，25 例）。单用组加用阿托伐他汀钙（20 mg/片，每晚 1 片），联用组在单用组基础上给予早期物理治疗。在治疗前、治疗 2 周和6 周后分别检测血清 BDNF 水平，采用美国国立卫生研究院卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）评定神经功能缺损程度，Barthel 指数评定日常生活活动能力，改良 Rankin 量表（modified Rankin Scale，mRS）评定残疾程度。实验发现，早期物理治疗与阿托伐他汀联合应用能更有效地促进急性缺血性脑卒中患者的神经功能恢复，其机制与提高血清 BDNF 水平有关［15］。

作为细胞因子的神经营养素对免疫功能的调节主要通过两种途径来实现。其一是通过神经系统作用于脾脏，脾脏的免疫功能受神经系统的严密控制，与支配神经纤维的数量有关，主要是交感神经，而 NGF 和NT-3 的作用对象正是交感神经。免疫应答时，NGF 和 NT-3 通过神经诱生作用起到调节免疫的作用。其二，神经营养素还可通过直接作用于免疫系统本身来调节免疫功能。脾内免疫细胞均发现有活性的 NTS 特异性受体，与 NTS 结合后可促进淋巴细胞的增殖分化，刺激上调淋巴细胞表面的 IL-2 受体的表达，NTS 还可促进肥大细胞集结和脱颗粒，增强中性粒细胞存活、趋化、吞噬作用。

3 免疫细胞及分子在脑卒中康复中的作用

3.1 B 细胞在脑卒中康复中的作用

B 细胞是指经外周血进入脾、淋巴结，合成抗体，发挥体液免疫功能。与 T 细胞在组织内分布不同，且在形态上不易区别。早期研究认为在脑卒中康复过程中具有重要作用的是 T 细胞而非 B 细胞，因此有关 B 细胞在脑卒中方面作用的研究较少。但事实上 B 细胞的转移抑制 T 细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞和巨噬细胞渗出至缺血半球，减少梗死体积［16-18］。Stowe 等［19］通过研究 B 细胞在脑卒中康复中的作用发现，重复缺氧预处理（repetitive hypoxic preconditioning，RHP）可在脑卒中发病前诱导产生一种自然保护表型，保护中枢神经系统，短暂低氧处理后数小时内，小鼠外周 B 细胞数量显著升高［20］。

研究结果表明，RHP 可上调脑卒中后大脑皮层血管中CXCL13 的表达。CXCL13 是一种 B 细胞特异性趋化因子，可通过高内皮静脉捕获 B 细胞和滤泡辅助性 T 细胞，动员两者进入淋巴结的生发中心，诱导 B 细胞的活化，产生抗体。RHP 可提高缺血性半球中 B 细胞的表达，与对侧半球中 B 细胞数量相当。进一步提取卒中前小鼠脾 B 细胞，并微阵列分析与 B-T 细胞相互作用的有关基因，结果表明，与抗原呈递、B 细胞分化等相关的基因表达均被明显抑制。在接受 RHP 治疗的小鼠中发现成熟和活化的B 细胞，卒中时保护神经和血管的子群表达提高［21］。B 细胞对脑卒中的作用机制，还有待进一步研究（表 1）。

同时，B 细胞可表达 TLRs［22］，已发现其参与炎症反应和局部缺血诱导的神经损坏，与 AD、MS 和缺血性脑卒中等多种神经退行性疾病密切相关。脑卒中发生后，受损脑组织的星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元都可导致炎性细胞的激活。Toll 样受体分泌增加，进一步激活下游的 NF-κB和胞外信号调节激酶等相关炎性通路，促进 IL-4、IL-6、IFN-y、IL-1B 等在脑缺血病灶的浸润；同时中性粒细胞、单核-巨嗜细胞等分泌增多，诱导主要组织相容性复合体 I（MHC I）类分子和主要组织相容性复合体 II（MHC II）类分子的高表达，从而加重缺血区的损伤。

使用 TLR4 突变小鼠对缺血性损伤导致的大脑中动脉闭塞进行实验，结果表明，TLR4 突变与小鼠神经行为的改善、水肿的减少和促炎性细胞因子的分泌水平降低有关。TLR4 突变可导致 NF-κB 及AKT-GSK3-β 通路无法被激活，有利于缺血性脑卒中恢复［23］。Su 等［24］发现肿瘤坏死因子受体相关因子 6（tumor necrosis factor-associated factor 6，TRAF6）基因多态性与缺血性脑卒中发病机制有关。TRAF6 基因编码一种蛋白作为 TLR 通路的下游，TLRs 激活炎症级联反应并介导脑缺血后炎症损伤。Caso等［25］发现 TLR4 突变小鼠大脑梗死面积较小，在神经和行为测试中表现更好，且卒中诱导的 IRF-1、诱生型一氧化氮合酶和环氧酶（COX-2）表达水平均较低，IFN-β 和脂质过氧化标记物丙二醇的活性水平也很低，此外，其还在 TLR4突变小鼠中发现了可调节脑损伤的基质金属蛋白酶-9。Rajbhandari 等［26］发现无髓鞘的轴突碎片的 TLR4 依赖性小胶质细胞促进轴突生长，TLR4 在小胶质细胞轴突碎片清除中起重要作用，促进轴突再生。Lehnardt 等［27］发现，相较于野生型小鼠，TLR2 突变小鼠中枢神经系统损伤的可能性较低。在野生型小鼠脑缺血过程中，TLR2mRNA 表达上调。在脑缺血 24 ～ 72 h，浸润性病变的小神经胶质细胞中表达 TLR2 蛋白。Larochelle 等［28］发现，LPS 和 Pam3CSK4预处理小胶质细胞组在脑缺血损伤中，TNF、TLR2mRNA表达上调。小神经胶质细胞的 TLR2 传播卒中诱导的中枢神经损伤。除诱导内在神经胶质细胞生成细胞因子外，TLRs还可在卒中后促进黏附分子的表达，促进淋巴细胞浸润到缺血脑区［29］。这些研究均表明 TLRs 在调节由脑局部缺血引起的神经损伤中具有重要作用（表 1）。

3.2 DNA 免疫阻断轴索生长抑制因子在脑卒中康复中的作用

阻断轴突生长抑制因子，如髓鞘相关糖蛋白、Nogo-A、Tenascin-R 和少突胶质细胞髓鞘相关糖蛋白，可在损伤后抑制轴突反应性生长，从而使健侧大脑的神经细胞发出新的神经纤维，有利于卒中的康复。采用大脑中动脉阻断法构建卒中大鼠模型，分别在卒中前或卒中后注射 DNA 疫苗，诱导大鼠产生特异性抗体。结果发现，卒中模型大鼠功能恢复明显；形态学分析表明，健康侧大脑半球神经细胞发出新生的神经投射，跨越中线到达损伤侧中脑的去神经支配区。该结果进一步肯定了 DNA 免疫促进轴突再生治疗方案的可能性［30］（表 1）。

表 1 免疫细胞及分子在脑卒中康复中的作用机制和意义

4 展望

康复治疗和免疫学的结合在脑卒中的预防和治疗中有良好的前景，两者相辅相成，可促进卒中康复。物理治疗可改善卒中后的免疫抑制状态，改善卒中后遗症，促进神经功能恢复。B 细胞保护中枢神经系统，减轻缺血性半球的炎症，影响卒中的程度和脑梗死面积。Toll 样受体减少梗死面积，调节由脑局部缺血引起的神经损伤程度。此外，脑卒中时 B 细胞及轴索生长抑制因子对神经系统保护的作用机制，还有待进一步研究。康复治疗和免疫学结合的综合治疗手段将为脑卒中康复提供新策略。

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10.3969/j.issn.1673-713X.2016.05.015

国家自然科学基金（81171653）；海外及港澳学者合作研究基金（31428005）；江苏省条件建设与民生科技专项资金（BL2014034）；江苏省自然科学基金（BK2011246）

110000 沈阳，中国医科大学临床二系（吴乘帆）；213003 苏州大学附属第三医院肿瘤生物诊疗中心（蒋敬庭）

蒋敬庭，Email：jiangjingting@suda.edu.cn

2015-12-31