缺血性卒中后的免疫应答

孙林，王佳伟，2

卒中是世界上主要的致死和致残的原因，其中缺血性卒中占87%以上[1]。诸多证据表明，免疫系统在缺血性卒中病理生理过程中发挥关键作用[2]。近来发现，中枢神经系统和免疫系统在缺血性卒中中相互作用，免疫机制参与缺血级联反应的每一个阶段；反之，缺血性脑损伤也可激活免疫系统或导致免疫抑制，相关的研究报道如雨后春笋，成为当下的一个热点。

1 卒中后免疫系统作用

缺血性卒中发生后不久，局部缺血引起缺血核心和周边区的神经元破坏，导致各种损伤相关模式分子（damage-associated molecular patterns，DAMPs）释放，包括高迁移率族蛋白B1（high mobility group box1 protein，HMGB1）、尿酸、热休克蛋白、S100蛋白、脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）。HMGB1是目前研究最多的分子，HMGB1通过与模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）相互作用，诱发下游发生生物效应。在卒中过程中，toll样受体（toll-like receptors，TLRs）是最广泛研究的PRRs，它能激活小胶质细胞和外周先天性免疫细胞。TLR信号下游效应包括激活适应性分子骨髓分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）或TIR区域包含适应子-诱导干扰素β。刺激这些途径能引起前炎症因子信号级联活化，核因子（nuclear factor，NF）-NB转移至核内，诱导基因转录，编码前炎症因子。即使是部分PRRs（TLR4）受刺激，随后产生的前炎症因子也与梗死面积的增大相关，可加重卒中。TLR4活化是小胶质细胞吞噬作用的一个重要内容，与卒中后神经生长有关[3]。除TLRs外，细胞内核苷酸结合寡聚化结构域蛋白样受体（nucleotide-binding and oligomerization domain like receptors，NLRs）也是识别炎症和免疫反应的关键调节因子[4]。NLRP3通过调节NLRP3间接前炎症调节因子，促进神经元损害，NLRP3低可以减小脑梗死和血脑屏障的损害。

2 卒中后免疫系统的炎症反应

缺血性卒中通常引起周围炎症，炎症发展是卒中病理生理的关键因素之一，早期炎症反应调节卒中的恢复和预后。炎症过程受有害信号刺激，包括细胞死亡的细胞片段，受损细胞分泌因子，例如三磷腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、尿酸、活性氧类。它们在局部免疫细胞中，刺激前炎症因子的分泌和生成。这些前炎症因子激活局部小胶质细胞（包括血骨髓免疫细胞）迁移至梗死区，影响系统性免疫反应。相反，过度脑组织免疫反应诱导外周免疫抑制状态可使卒中患者继发致命性感染。卒中几周后，观察到脑内最初炎症反应和外周免疫抑制具有调控联系，但其机制并不清楚，可能与脑内释放的前炎症因子刺激免疫抑制细胞群扩展，从而抑制先天性和适应性免疫反应有关[5]。

炎症反应通常受免疫系统抑制因子影响。自主神经系统可通过影响免疫细胞的神经环路抑制炎症，如胆碱能抗炎通路-刺激迷走神经能减少周围淋巴器官和脑内的炎症[6]，这种抗炎效应通过激活先天性免疫细胞内的α7烟碱乙酰胆碱受体（α7-nicotinic acetylcholine receptor，α7-nAChR）来调节，免疫细胞中α7-AChR的激活能将前炎症因子减至最低，并加强神经突触的可塑性[7]。梗死区坏死细胞释放的HMGB1，能够激活小胶质细胞进入前炎症区域，促进组织损害。在急性期，HMGB1影响卒中的改善和恢复，亚急性期却是卒中诱导修复过程的关键。

3 免疫细胞及细胞因子的激活和作用

在缺血性卒中后的几分钟内，活化小胶质细胞开始发挥清除坏死组织和前炎症因子[包括白细胞介素（interleukin，IL）-1β和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α]功能，以减轻脑损害和促进白细胞浸润，另一方面，这些细胞也通过释放抗炎因子，像IL-10和转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）发挥神经保护作用，抑制炎症，并吸引和刺激淋巴细胞，识别抗原，形成记忆细胞群。除局部反应外，小胶质细胞群也能够吸引血液-骨髓先天性免疫细胞进入病变区域，吞噬性骨髓细胞在组织修复和器官再生中发挥关键作用。未成熟骨髓细胞作用相反，它们被称为“骨髓来源的抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）”，具有免疫抑制性[5]。MDSCs的生物学功能广泛而复杂，它通过分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-9和MMP-13促进血管再生[8-9]。

先天性免疫细胞的浸润和激活导致各种细胞因子和调节因子产生，减少或缓解对缺血脑组织的炎症损害。如炎症细胞因子IL-1β，IL-6和TNF-α等影响梗死体积[6]。IL-1β被认为直接诱导神经元死亡和增加细胞因子表达。此外，IL-1β的慢性释放与增加黏附分子表达和血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）通透性有关，促进白细胞进一步浸润。卒中发生后1 h内，TNF-α水平增加与梗死体积和神经损害严重程度相关[10]。Zeng和同事[11]发现IL-6直接或间接调节TNF-α和IL-1β信使RNA（messenger RNA，mRNA）表达，表明IL-6是脑缺血后炎症的重要调节因子。有证据表明，炎症体和内皮细胞半胱天冬氨酸蛋白酶家族（cysteinyl aspartate specific proteases，caspases）-1的活化减少了卒中后血管生成[12]。

4 治疗

迄今，对卒中的治疗仍然有限，静脉给予重组组织型纤溶酶原激活物（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）是有效的临床应用。超出治疗时间窗，rt-PA的潜在风险大于获益，因此需要发展替代治疗。缺血性卒中后炎症反应的存在，产生了新的治疗策略。先天性免疫反应可持续数天，因此免疫调节治疗能扩展时间窗，不增加出血风险，而且将减缓继发于药物干预和再通引起的潜在再灌注损伤。因此，针对缺血性卒中后炎症反应的新型免疫治疗具有广阔前景[13]。然而，卒中免疫治疗存在诸多问题：如卒中动物模型不能完全重演人类疾病的病理。同时，抑制缺血的炎症反应可以在急性期减轻脑组织损伤，却可能影响机体修复等远期结果。因此只有充分权衡免疫调节治疗的风险和获益之间的关系，才能更好地解决患者的临床问题。

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11 Zeng L，Wang Y，Liu J，et al. Pro-in fl ammatory cytokine network in peripheral in fl ammation response to cerebral ischemia[J]. Neuroscience Letters，2013，548：4-9.

12 Lopez-Pastrana J，Ferrer LM，YF Li，et al. Inhibition of caspase-1 activation in endothelial cells improves angiogenesis -a novel therapeutic potential for ischemia[J]. J Biol Chem，2015，28：17 485-17 494.

13 Xu X, Jiang Y. The Yin and Yang of innate immunity in stroke[J]. Biomed Res Int，2014：807978.