卒中与免疫

胡昊天，施福东

卒中包括缺血性卒中和出血性卒中，目前已成为国人的第一位死亡原因[1]。缺血性卒中占卒中的70%以上，因其高发病率、高致残率和高死亡率，已经成为全球亟待解决的健康问题[2]。研究发现，卒中可以快速激活免疫炎性反应，引起继发性脑损伤，最新观点认为，卒中后脑内炎症不会局限于缺血灶周围，而会向全脑扩散并长期存在，全脑炎症可能会持续影响卒中后的脑病生理变化[3]。免疫系统参与卒中的发生、发展及预后的各个环节，卒中后中枢神经系统和免疫系统之间相互作用已成为近年来研究的热点。

1 缺血性脑损伤相关的免疫失衡

炎症在脑血管闭塞后很快即出现，由于缺血缺氧，活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生触发凝血级联反应，导致内皮细胞、血小板及补体系统的激活，使纤维蛋白血小板聚集导致微血管闭塞，造成“无复流”现象[4]。黏附分子如P-选择素会快速转移到坏死的细胞膜表面，产生促炎信号，内皮细胞氧化应激状态减少一氧化氮的利用率，与促炎信号一起加剧了缺血损伤[5]。氧化应激和炎性介质的释放增加了血脑屏障的通透性，促使大量的蛋白质和细胞外渗[2，6-7]。同时在血管周围，缺血再灌注激活了巨噬细胞及肥大细胞，释放大量促炎因子及血管活性介质，如组胺，加速了白细胞的浸润[8]。

由于神经元细胞损伤，各种分子信号由于蛋白酶的作用从坏死的细胞中释放出来，构成了损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），由ATP、高迁移率蛋白B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）、透明质酸、热休克蛋白和各种RNA等组成，也被称为危险信号[9]。这些危险信号可以作用于相关的模式识别受体如Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs），而激活下游的信号通路。小胶质细胞是脑内最早接受DAMPs信号的细胞之一，激活后的小胶质细胞发生形态改变，并分泌多种炎性因子。同时，DAMPs如ATP还可以促进血管内凝血和血小板聚集[10-11]，ATP则作为早期的神经信号促进免疫细胞的炎症反应[11-12]。除小胶质细胞外，DAMPs还可以被血管周围的巨噬细胞、内皮细胞及中性粒细胞等识别[13]。外周免疫细胞可以在卒中发生后数小时内在脑内检测到，最先发生浸润的是中性粒细胞，其通过释放细胞因子TNF-α和干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ），上调CD15和CD11b黏附受体等，促进病灶部位炎症发展[14]。随后，淋巴细胞也被动员向脑内浸润，包括自然杀伤细胞、CD4、CD8T细胞等。多种细胞和炎症介质参与，共同导致卒中后急性期脑内炎症的发展，加重继发性脑损伤[3，14]。

在亚急性期，脑损伤可以重塑免疫系统，使免疫系统功能从活化转为抑制，最主要的特征表现为淋巴细胞的减少甚至凋亡，单核细胞的活性下降，抗炎因子上调，脾脏萎缩[14-16]。这些外周免疫的抑制会增加呼吸道和泌尿道的感染，卒中后感染发生率为30%，感染可以加重患者症状和死亡率[17-18]。具体外周免疫变化是如何调节的尚不明确，目前认为中枢系统通过神经源性信号下调免疫功能，主要由下丘脑-垂体-肾上腺（hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA）轴及交感和副交感神经系统参与[16]，而类固醇和儿茶酚胺的拮抗调节可以抵消卒中后的淋巴细胞凋亡[19]，减缓脾脏萎缩[16]。

来自卒中患者的影像学研究及临床前动物实验证实，卒中后在远离病灶部位的脑内结构可以检测到以小胶质细胞为主的神经胶质活化。距离卒中发病时间越长，神经胶质活化越明显[20]；同时，动物模型研究也证实，在病灶对侧的大脑半球也会出现外周免疫细胞浸润。这些证据提示卒中后神经炎症并不会局限于病灶部位，而会向全脑扩散[3]。长期存在的全脑炎症可能影响脑损伤后的修复，持续破坏脑内结构，抑制全脑功能，导致迟发性的卒中后改变，如痴呆、抑郁和疲劳等[3，21]。

2 卒中后的免疫干预治疗

目前对于卒中的治疗，最有效的方式依然是实现血管再通。主要有rt-PA静脉溶栓及针对大血管闭塞的血栓切除术[22]。但血管再通治疗受限于治疗时间窗、临床医师的技术和医疗中心的设备要求及其所带来的出血风险，极大地减少了患者的受益。发展新型单药或辅助再通疗法以减轻出血和脑水肿等风险并提高治疗效果的方案是目前卒中研究的重要问题。

免疫炎症在卒中后早期即出现，并持续存在于脑内，影响脑内病理改变，基于这些对卒中后免疫炎症作用的认识，免疫炎症有可能成为新的卒中治疗的有效靶点。针对免疫调节可能会限制脑缺血后组织损伤的设想，已经在动物及临床患者中做了诸多探索。结合近年来的研究，主要的干预策略包括：①减少外周免疫细胞向脑内的浸润，如1-磷酸鞘氨醇受体（sphingosine-1-phosphate receptor，S1PR）调节剂芬戈莫德（fingolimod）抑制淋巴细胞从次级淋巴器官迁出，那他珠单抗（natalizumab）通过作用于整合素-α4抑制白细胞和内皮细胞的相互作用而减少其向脑内的迁移；②抑制关键促炎分子如IL-1；③非特异性抗炎药物如他汀类药物、米诺环素（minocycline）。这些治疗方案的结果并不一致，以芬戈莫德为例，临床前动物研究及小样本临床研究提示，通过芬戈莫德阻止淋巴细胞进入循环系统，可以减轻卒中患者急性期脑内炎症，减轻神经功能缺损，有效地促进卒中患者神经功能康复[23]。芬戈莫德协同rt-PA使用还能改善侧支循环延长溶栓时间窗，减少溶栓后出血转化[24]。目前，用第二代S1PR调节剂西尼莫德（siponimod）治疗出血性卒中的2期多中心临床试验正在进行中[25]。

整合素-α4单克隆抗体——那他珠单抗主要应用在多发性硬化的治疗上[26]，还能够抑制卒中急性期内皮细胞和白细胞之间的相互作用，改善认知和修复脑功能，具有一定的脑保护作用，但是还需要更多的实验数据支持[27]。IL-1受体拮抗剂——阿那白滞素（anakinra）也开始应用于急性卒中的患者，它可以轻易地穿过血脑屏障，可使部分梗死的患者获益，但是缺乏有效剂量等相关研究[28]。在动物研究中，细胞间黏附分子（intercelluar adhesion molecule，ICAM）-1抗体——恩莫单抗（enlimomab）的应用改善了大鼠缺血性卒中模型的神经功能损伤[29]，但却没有成功地转化到临床应用，临床试验中增加了患者的死亡率[30]。静脉注射格列本脲（glyburide）可减轻急性半球梗死后的脑水肿，但具体的机制尚不明确，可能是通过降低血浆中炎性因子MMP-9的水平，进而减轻大面积梗死后的脑水肿并发症，从而改善预后[31]。

3 前景展望

目前针对炎症和免疫反应治疗缺血性卒中方案的尝试，效果并不是很理想，主要原因在于全身炎症与局部炎症之间、先天免疫细胞与适应性免疫细胞之间相互作用尚不清楚，动物实验也无法完全模拟卒中后大脑微环境的变化。随着免疫系统和缺血性卒中之间的相互作用研究的深入，全脑炎症在卒中后的作用及在神经功能恢复中所扮演的角色将会逐步被阐明，而针对卒中更合适、安全的免疫疗法可能会被发现。此外，上述包括芬戈莫德和那他珠单抗在内的免疫干预手段主要是通过阻止外周免疫细胞向脑内迁移而减轻神经炎症，但是无法阻止脑内已经发生的炎症过程，如危险信号释放和小胶质激活。未来实现脑内局部和外周系统性的联合免疫干预，有可能形成更加有效的卒中免疫治疗方案。