嗜酸性粒细胞在视神经脊髓炎谱系疾病中的机制研究①

周一凡 方 羚 黄 巧 邱 伟

(中山大学附属第三医院神经科,广州510630)

嗜酸性粒细胞在视神经脊髓炎谱系疾病中的机制研究①

周一凡 方 羚 黄 巧 邱 伟

(中山大学附属第三医院神经科,广州510630)

视神经脊髓炎(Neuromyelitis optica,NMO)及其谱系疾病(NMO spectrum disorder,NMOSD)是一种具有复发-缓解倾向，主要累及视神经与脊髓的中枢神经系统(Central nervous system,CNS)自身免疫疾病。长期以来关于NMOSD是一独立疾病单元，还是多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)的亚型或变异型一直存在争议。血清高度特异性的血清水通道蛋白4(Aquaporin 4,AQP4)抗体(NMO- IgG)的发现，不仅将NMOSD与MS独立开来，更引起人们对NMOSD免疫学机制的重新思考。

与MS不同，NMO脊髓病灶为多节段广泛性脱髓鞘，并伴累及灰白质的囊样改变、坏死和急性轴索病变。急性活动期病灶内可见较多巨噬细胞、B细胞及少量T细胞，血管周围常伴有显著的嗜酸性粒细胞(Eosinophil,EOS)、中性粒细胞浸润以及免疫球蛋白(IgG、IgM)和补体产物的玫瑰花样沉积[1,2]，这些证据提示体液免疫参与了NMO发病进程。Lucchinetti等[1]发现，NMO患者脊髓病灶中EOS浸润较MS更为常见(56% vs 4%)，且均存在于早期活动性病灶中。NMO- IgG阳性患者脑脊液(Cerebrospinal fluid,CSF)检查结果显示约10% NMOSD可见EOS，而这在典型MS中几乎为零[3]。以上说明EOS在NMOSD病程中可能发挥着独特的作用，因此本文就其潜在机制以及最新研究进展做一综述。

1 EOS的生物学特性

EOS是人体固有免疫细胞，在骨髓中分化成熟后定位于胃肠道、呼吸道、子宫、胸腺等外周器官，在外周血中EOS半衰期约为3 h，在组织可存活至少两周。IL- 5是EOS分化成熟中最关键的细胞因子，此外还有赖于IL- 3、GM- CSF等作用。EOS从骨髓循环池游出迁徙至炎症组织需经历在血管内滚动、黏附、锚定等过程，涉及多种黏附分子、选择素参与。EOS通过淋巴细胞功能相关抗原- 1(LFA- 1)、晚期抗原- 1(VLA- 1)分别与血管内皮细胞上的细胞间黏附分子(ICAM- 1)、血管细胞黏附分子(VCAM- 1)紧密黏附，之后受Eo、IL- 5等趋化作用向病灶募集。一旦到达炎症组织，EOS便成为活化的细胞并释放多种炎症物质包括：①脂性介质：如白三烯、血小板活化因子(PAF);②颗粒蛋白：如主要碱性蛋白(MBP)、嗜酸细胞阳离子蛋白(ECP)、嗜酸细胞过氧化物酶(EPO)、嗜酸性粒细胞衍生的神经毒素(EDN);③细胞因子：如IL- 5、GM- CSF、IL- 6、IL- 8、IL- 10；④趋化因子：如Eo- 1、MIP- α、RANTES;⑤神经介质：如P物质、NGF、VIP[4]。此外，EOS具有一定吞噬与杀菌作用，但远弱于中性粒细胞。近年发现EOS有抗原提呈功能，在T细胞激活中发挥作用。

2 EOS在NMO免疫机制中的可能作用

2.1 损伤血脑屏障(Blood- brain barrier,BBB) AQP4在CNS水分调节中起着关键作用，AQP4缺乏可导致星形胶质细胞足突水肿，血管- 神经单位完整性失调，使得BBB呈高通透性。NMO- IgG成分中最重要的是IgG1，具有补体激活作用，当NMO- IgG与AQP4特异性结合的同时可激活并导致过敏毒素C3a、C5a等释放。过敏毒素的释放一方面加重CNS炎性反应，另一方面活化粒细胞并促进其迁徙与脱颗粒。另外，星形胶质细胞分泌的CCL5、CXCL1也可以募集外周血中EOS、中性粒细胞进入炎症部位，这些粒细胞通过合成活性氧、蛋白水解酶等方式进一步加重了对组织的损害[5,6]。Vincent等[6]在星形胶质细胞和内皮细胞体外模拟BBB共培养的系统中加入NMO- IgG阳性患者血清后发现，在补体存在的情况下粒细胞迁徙更为显著。他们还观察到粒细胞在通过BBB后CD107a动员与脱颗粒现象，与粒细胞趋化不同的是这个过程不受补体激活的影响，作者指出这可能是由粒细胞上Fcγ受体与星形胶质细胞上AQP4- ab结合而触发。

2.2 EOS与T细胞免疫应答 如上文所说，EOS除分泌脂性介质、颗粒蛋白外，还具有抗原提呈功能：促进抗原特异性T细胞增殖、诱导Th2细胞极化、释放细胞因子(如IL- 3、IL- 4、IL- 5、IL- 10等)以及调节其他固有细胞[7]。NMO病灶中可观察到CD3+、CD8+T细胞，虽然数量较少，但大量研究表明T细胞在NMO发病机制中发挥了重要的作用。法国一项研究显示：NMO- IgG阳性的NMO患者与HLA- DRB1*01*03等位基因关系较为密切，该等位基因主要属于DR3单体型，HLA- DR3异二聚体可通过促进T、B细胞相互作用，刺激T细胞等方式加强T细胞免疫应答[8]。Lucchinetti等[1]在对NMO患者病理学研究中发现：NMO病灶中有趋化因子受体CCR3表达，该受体作为嗜酸性粒细胞趋化因子(Eotaxin,Eo)唯一受体，主要存在于人EOS上，也可选择性表达于Th2细胞上，与Th2免疫应答有关。Jones等[9]通过建立NMO- IgG阴性的NMO小鼠模型发现，AQP4特异性T细胞足以造成NMO样病灶。因而，我们可以做出一个推断：EOS可以通过抗原提呈和分泌细胞因子等方式加强T细胞反应，而T细胞产生的细胞因子又可反作用于EOS，促进其分化成熟、趋化、脱颗粒、抑制凋亡等过程。

2.3 抗体依赖的细胞介导的细胞毒性 (ADCC) 目前普遍认为CDC是NMO病变的主要机制，近年来ADCC的作用也逐渐得到了证实。NMO- IgG进入CNS与AQP4特异性结合，通过补体经典激活途径引发CDC作用的同时，抗体Fc段通过与效应细胞Fcγ受体相互作用并促进效应细胞聚集、激活与脱颗粒，并且这一过程并不需要补体参与。这些效应细胞主要包括EOS、中性粒细胞、巨噬细胞以及较少的NK细胞，它们通过释放水解酶、颗粒蛋白、炎性介质等毒性物质直接杀伤星形胶质细胞。多个NMO动物模型研究发现，在应用中性粒细胞弹性酶抑制剂后，小鼠脑内病灶显著减轻。而在加入G- CSF后，病灶严重程度加重[10]。与此相似，加入PAF诱导EOS脱颗粒后，NMO体外脊髓切片模型显示明显的AQP4与GFAP丢失，二代抗组胺药物(西替利嗪、酮替芬)的应用则可有效减少NMO小鼠病变程度[11]。以上证据表明，粒细胞通过ADCC途径可加重NMO病理损伤，因此针对EOS与中性粒细胞的靶向药物有望应用于NMO的治疗。

2.4 补体依赖的细胞介导的细胞毒性 (CDCC) EOS、中性粒细胞、NK细胞等除了诱发ADCC，还可通过吞噬作用和补体产物诱导的脱颗粒作用参与CDCC进程。在补体经典激活途径中，C1q与抗原抗体复合物结合的同时促进C3、C5裂解，释放的过敏毒素C3a、C5a对效应细胞产生了募集与活化作用，进一步加重了对星形胶质细胞的损害[11]。Phuan等[12]发现在转染AQP4的CHO细胞中加入NMO- IgG、人抗体与NK细胞，再加入C1q抗体后可见脊髓星形胶质细胞损伤与髓鞘脱失明显减轻，这是由于直接阻断了补体激活经典途径、间接阻断CDCC与替代途径所致，表明CDCC在NMO发病机制中也起到了一定作用。

2.5 细胞因子与趋化因子 细胞因子与趋化因子是参与细胞及体液免疫调节的小分子蛋白，在NMO发病机制中的作用已有广泛的探索。Uzawa等[13]对NMO患者急性期多种细胞因子/趋化因子检测后发现，CSF中IL- 1ra、IL- 6、IL- 8、IL- 13、G- CSF和IL- γ诱导蛋白10(IP- 10)等水平高于MS，表明NMO 中Th2、Th17、B细胞相关因子增高更为明显，与之后多个研究结果相一致[14]。同时，NMO急性期后血清中较高水平的EOS及中性粒细胞相关细胞因子/趋化因子(CCL11、CCL- 4、G- CSF、MPO等)被认为有助于与MS区分[15]。Correale等[16]发现NMO患者CSF中IL- 5分泌细胞明显增多，并与EO- 2、EO- 3水平正相关。这些因子，尤其是Th2反应相关因子，进一步放大了EOS对CNS的损害。同时，活化EOS分泌的细胞因子又可作用于自身，这种恶性循环加重了NMO局部慢性炎症反应。

3 EOS、幽门螺杆菌(Hp)感染与NMOSD

本课题组研究发现，国内NMOSD患者血清有着较高的Hp检出率，推测Hp可能是NMOSD发病的一个危险因素[17]。慢性胃炎、消化性溃疡等Hp感染患者，其胃上皮细胞会释放更多EOS趋化因子，此外Hp释放出的外膜小泡(OMV)可上调β2整合素、ICAM- 1的表达，加强EOS与胃上皮细胞黏附，从而促进EOS脱颗粒作用[18,19]。尽管认为EOS与Hp感染相关，然而在对上述患者进行Hp根除治疗后却未发现EOS的数量有改变[20]。Murakami 等[21]观察到，对遗传过敏性皮炎患者，根除Hp治疗可减少外周EOS。因此，我们推断Hp感染对于普通患者外周血EOS数量没有影响，但对部分免疫功能异常人群可能产生显著作用，NMOSD、Hp感染以及EOS三者之间的内在联系，值得进一步探索。

4 针对EOS的治疗前景及展望

理论上，干扰EOS作用机制的手段，如减轻EOS浸润、抑制EOS源性产物分泌等均可起到部分治疗作用。可应用的药物包括糖皮质激素、白三烯抑制剂、二代抗组胺药物、抗IL- 5抗体等。抗组胺药物在动物实验中被证明可有效减轻EOS细胞毒性作用以及NMOSD病理改变，此外经抗IL- 5抗体处理后的小鼠病灶严重程度有所减轻[11]。而芬戈莫德、那他珠单抗等药物则可增加外周EOS数量使得病情加重。

目前认为，NMOSD是一种以体液免疫为主、细胞免疫及粒细胞等参与的免疫相关性水通道蛋白病。NMOSD血管周围与软膜旁明显的粒细胞浸润，作为区别于MS的病理特点之一，逐渐受到人们的关注。EOS由于缺乏特异的细胞表面标记，加上现有NMOSD动物模型的限制，很难去确定EOS在NMOSD发病机制中的确切作用。有趣的是，大部分研究都是针对NMO- IgG阳性的个体，EOS对于抗体阴性患者的影响有待于进一步研究证实。最后，炎症反应都是双刃剑，EOS介导的炎性反应在NMOSD发病机制中是否存在一定保护作用，仍需进一步明确。

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[收稿2016- 08- 24]

(编辑 倪 鹏)

10.3969/j.issn.1000- 484X.2017.08.028

①本文为国家自然科学基金(No.81471218)。

周一凡(1993年-)，女，在读硕士，主要从事神经免疫方面的研究，E- mail：1925138409@qq.com。

及指导教师：邱 伟(1977年-)，男，医学博士，副教授、博士生导师，主要从事神经免疫方面的研究，E- mail：qiuwei120@vip.163.com。

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1000- 484X(2017)08- 1252- 03