免疫炎症与帕金森病发生关系的研究进展

宿瑞俊

内蒙古医科大学附属医院，呼和浩特010050

帕金森病(PD)是一种以运动障碍为主要表现的中枢神经系统疾病，与年龄、环境及遗传等因素有关，其中年龄是PD发病的主要危险因素。PD主要病理改变为黑质致密部(SNpc)多巴胺神经元的持续性丢失，以及由突触核蛋白(α-syn)聚集所形成的路易小体(LB)[1]。免疫系统异常、中枢神经系统(CNS)炎症与PD发病关系密切[2]。在中枢神经系统中小胶质细胞和星形胶质细胞是先天性免疫系统的主要组成成分，小胶质细胞主要负责中枢神经系统保护工作，处理一些有害的入侵及损伤事件，而星形胶质细胞主要负责对神经元的营养支持和组织稳定作用。现就免疫炎症与PD发生关系的研究进展综述如下。

1 小胶质细胞与PD

中枢神经系统中小胶质细胞在组织修复以及细胞自我调节过程中起关键作用，通常由神经元的死亡、细胞凋亡以及损伤等因素将静息态的小胶质细胞激活为活化态的小胶质细胞，活化态的小胶质细胞具有吞噬功能，在吞噬细胞残骸的同时其自身有可能受到损伤，可能释放出一些炎症因子，造成多巴胺神经元损害。所以小胶质细胞的活化反应对神经元既是一种保护作用同时也可以产生危害性后果[3]。最新动物实验表明小胶质细胞与神经退行性疾病如PD、阿尔茨海默病等密切相关，活化的动态小胶质细胞与神经元保持着相互影响相互联系的关系，这种相互作用对神经元的发育和功能保持具有重要意义。同样，健康的神经元可以使小胶质细胞保持静息状态，这一作用主要通过膜接触信号如CD200以及细胞分泌物如神经递质和神经营养因子等来实现的。神经元与小胶质细胞的相互作用也通过趋化因子(CX3CL1)与趋化因子受体(CX3CR1)这一通路发挥作用，通常这一通路的激活可以抑制小胶质细胞的激活。然而，一旦神经元受到损害，小胶质细胞就会变得活跃和更加敏感。一项近期研究表明，在PD中细胞趋化因子与小胶质细胞的激活有着必然的联系，提示趋化因子与趋化因子受体通路有可能成为治疗PD的一个新的作用靶点。神经退行性疾病包括PD在内，其发病因素以及诱发因素各种各样，但导致这些疾病发生的原因又有共同的机理。那就是激活的小胶质细胞与星形胶质细胞功能性的转变可能是这些神经退行性疾病共同的致病机制。小胶质细胞一旦激活，马上就会发生功能、形态的改变，由原来的静息态转变为活化态既具有吞噬功能的形态，同时发生迁移并释放出大量的生物活性物质[4]主要包括前炎症因子、抗炎因子、细胞趋化因子、生长因子以及神经营养因子。不同的刺激环境会使静息态的小胶质细胞激活分化成为具有不同功能类型的激活态的小胶质细胞。通常根据功能状态的不同将活化态的小胶质细胞分为M1型和M2型。M1型即为经典激活型，一般表达氧化应激产物和促炎因子，它们引起组织炎性损伤；M2型即为选择性激活型，具有抑制免疫炎症反应的作用和促进组织修复的作用。活化态的M1型和M2型小胶质细胞在一定的条件下可以相互转变。神经元外α-syn与小胶质细胞相互作用影响着M1与M2之间相互转换的平衡点，同时决定着多巴胺神经元的生存与死亡数量。多巴胺神经元所分泌的α-syn被小胶质细胞摄取后，在初始阶段，M2型小胶质细胞产生组织修复因子以及抗炎因子，最终使得多巴胺神经元存活，与此同时产生IL-6等细胞因子[5]，它们作用于血脑屏障并改变了血脑屏障的通透性，这样外周的免疫细胞得以渗透进入中枢。随着时间的推移，小胶质细胞通过不同机制如突触接触、吞噬作用、吞饮作用以及受体识别作用等方式聚集或识别更多的α-syn，由于小胶质细胞内大量的α-syn的聚集导致小胶质细胞由M2型转变为M1型。M1小胶质细胞表达氧化应激产物和促炎因子，它们引起组织炎性损伤，对于多巴胺神经元来说具有毒性。同时M1型小胶质细胞还会招募带有Th1和/或Th17表型的外周免疫细胞[6]。在PD患者的大脑中，由小胶质细胞一手所建立起来的这一炎症环境，就像一场“黑色的风暴”，这场风暴带来的最直接的后果就是加速了大脑中多巴胺神经元的死亡[6,7]。

2 星形胶质细胞与PD

在中枢神经系统中起到营养和保护作用的星形胶质细胞，它们与神经元在空间位置上紧密相邻，所以对于神经元的正常生长以及正常功能的维持发挥着至关重要的作用。与小胶质细胞相类似，星形胶质细胞在脑部受到损伤或炎症因子的刺激下，也会发生活化，即表现为胞体增大、突触增多等活化形态。活化的星形胶质细胞向损伤部位迁移，它们并不直接进攻病原靶标物，而是把病原靶标物围堵起来，这一点与小胶质细胞不同。这样可以避免损伤部位的进一步扩大。研究发现脑内正常的星形胶质细胞可以分泌一系列的神经生长、营养因子，主要有GDNF、BDNF等，用于营养多巴胺神经元。在这些营养因子当中GDNF是一个比较重要的营养因子，它可以特定的促进多巴胺神经元的生长分化，被认为是PD治疗中最有希望的营养因子。有文献报道，将携带有GDNF表达基因的星形胶质细胞移植入PD模型动物的黑质，可以观察到模型动物的PD症状有明显的改善。在中枢神经系统的黑质致密部，星形胶质细胞发挥着另一个重要作用，那就是蛋白清除。诸多与PD相关的基因在星形细胞中高度表达。DJ-1是这些高表达基因中的一个，其在正常人大脑中的星形细胞中表达，但在PD患者大脑中活化星形细胞中DJ-1表达显著上调。DJ-1通过调节炎症因子的产生而发挥抑制炎症反应的作用[8]。在PD患者的星形胶质细胞中α-syn具有较高的含量，小胶质细胞与星形胶质细胞主要通过Toll样受体作用来清除α-syn[9,10]，Toll样受体通常在部分具有免疫性和非免疫性的细胞表面表达，包括小胶质细胞和星形胶质细胞。它们主要识别内在和外部的分子配体，引起组织损伤或起到抗原呈递的作用。阻断Toll样受体通常会引起细胞活化、吞噬以及分泌细胞因子。这些Toll样受体在先天免疫中发挥着重要的作用，有研究表明，其可能参与了神经退行性疾病的发生[11]。在部分神经退行性疾病中(如PD)，通常可在PD大脑的病变部位观察到异常蛋白的聚集，这些异常的蛋白很可能被Toll样受体当作外在的分子配体所识别，最终触发炎症反应。当前研究理论认为α-syn主要由神经元的末端部分合成分泌，并且被临近的星形胶质细胞内化，最终形成具有细胞毒性的α-syn聚集物。最近的研究结果证实α-syn可由神经元转移到星形胶质细胞，另有研究表明在星形胶质细胞中大量聚集的α-syn 将导致多巴胺神经元的死亡，这也同时提示非细胞的组成成分可能是导致疾病发生的主要原因[12]。在胶质细胞中，早期聚集的α-syn可能触发炎症反应，促使胶质细胞释放炎症因子，最终损害脆弱的神经元。在胶质细胞外存在的α-syn以及α-syn的其他修饰形式同样具有激活胶质细胞的作用，使得它们释放具有毒性的炎症因子，主要包括氮氧化物和过氧化物。这些具有细胞毒性的物质，对于神经元同样具有损害作用。文献报道α-syn可以激活星形胶质细胞，上调细胞间黏附分子-1(ICAM-1) 等趋化因子的表达，而小胶质细胞表面表达ICAM-1 的对应受体淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1)，激活的星形胶质细胞将病原灶或损伤部位隔绝起来，同时激活的星形胶质细胞可以大量募集小胶质细胞到损伤区域，发挥吞噬细胞作用[13]。以上研究成果表明星形胶质细胞并不像传统观点认为的那样对多巴胺神经元具有保护作用，它们对多巴胺神经元的保护作用是有限的。在一定的条件下的，它们可能具有双面作用即在疾病发展的初期在可控的范围内具有保护神经元的作用，但随着疾病的不断深入发展它们又反过来加速了神经元的损伤与死亡。在PD的发病过程它们可能扮演着更为复杂的较色，相信随着人们不断的研究与努力它们的作用会逐渐明确。

3 树突状细胞与PD

相对于小胶质细胞和星形胶质细胞来说，树突状细胞的研究报道较少，有研究报道[14]，在大脑中的树突状细胞或许是连接先天性免疫与获得性免疫的关键细胞，树突状细胞是一个异质性的细胞群体，在骨髓中起源于一个共同的造血始祖细胞，在发育过程中通过循环进入淋巴和非淋巴组织，成为该组织的定居者。树突状细胞作为抗原提呈细胞，一旦被激活，他们迁移到淋巴结，在那里与幼稚T细胞共同启动T细胞应答。在大脑中，树突细胞发挥积极的监督作用，不断巡查其所处的环境，作用类似于小胶质细胞。在神经炎症反应的情况下树突状细胞的确切功能仍然不明确。到目前为止，还不清楚大脑实质中的树突状细胞是来源于外周组织还是来源于小胶质细胞。在脑实质中树突状细胞主要位于血管周围，从这个存在位置可以推断树突状细胞来自血管，这一假设推理被最近的实验结果所证实[15]。由于这些细胞所处的位置特殊即位于脑实质和血管周围的空间，所以树突状细胞可以从大脑实质呈递抗原给血管周围的T细胞，从而桥接激活的小胶质细胞所产生的信号给外周的获得性免疫系统[14,16]。最新报道表明，树突细胞在PD发病机制中也发挥一定作用，但具体参与机制有待于进一步探索。

4 T淋巴细胞与PD

在正常情况下，很少有激活的淋巴细胞进入中枢神经系统，但是在炎症环境下，神经细胞所分泌的细胞因子如IL-1β 、TNF-α等促进内皮细胞表达细胞黏附分子，从而改变了血脑屏障的通透性，这样使得淋巴细胞进入中枢神经系统成为可能。一旦中枢神经系统的通透性发生改变后，淋巴细胞就会迁移进入损害部位，同样也会促进炎症发展的进程，也就加速神经元的死亡。在PD中，激活的小胶质细胞大量招募T细胞引起毒性反应。而在ALS中，T细胞却具有保护作用，在T细胞缺失的实验模型鼠中，由于T细胞的缺失，反而使得炎症反应加重，加速神经元细胞的死亡[17]。中枢神经系统和外周免疫系统之间相互影响是一种普遍现象。在PD中，这一现象更是通过动物实验及PD患者而得以证实，在中枢神经系统的损害病变部位经常可检测到CD4+和CD8+淋巴细胞[18]。在这些淋巴细胞中，有一个重要的亚型Tregs(CD4+，CD25+)调节细胞，具有调节和减轻炎症的功能。Tregs通过细胞与细胞之间的接触以及可溶性因子的作用诱导T效应细胞发生凋亡。Tregs细胞可减轻小胶质细胞的活化及提升神经元的存活率[19]。Tregs细胞的这一功能可能是通过抑制Th17来实现的，另Tregs细胞可以上调一些神经营养因子的表达如GDNF、BDNF等，下调前炎症因子的表达，并且可以诱导激活的小胶质细胞发生凋亡[20]。Tregs细胞可能在疾病的不同时期发挥着不同的作用，在PD的早期，减轻小胶质细胞的活化，减轻炎症反应，对神经元来说这是一种保护作用，但随着疾病的发展，Tregs细胞则表现出了相反的作用，它诱导小胶质细胞凋亡加重炎症反应[19]。

5 体液免疫与PD

在PD大脑中路易小体作为IgG具有强烈的免疫原性，在黑质中大约有1/3的多巴胺神经元表面对IgG具有免疫反应性。有研究人员在某些家族性PD患者的血清和脑脊液中发现了α-syn的抗体，从散发PD患者的血清中发现了疾病特异性的自身抗体[21]。而且这些抗体与鼠的神经元具有交叉反应性，并且与多巴胺氧化修饰的蛋白质也有交叉反应性。PD与免疫球蛋白水平改变密切相关。一项研究发现在晚期PD病例中脑脊液/血清IgG比值增加。另有研究显示，PD患者的丘脑底核血管外IgG染色广泛，提示血脑屏障受损。PD患者黒质中的部分多巴胺神经元与健康人相比有更多的IgG阳性信号，并且IgG与α-syn共同定位。在黑质中具有IgG免疫反应阳性的神经元的比例与HLA-DR+的小胶质细胞的数量呈正相关，与剩余的多巴胺神经元的数量呈负相关，这表明在疾病发展的早期，这些表面具有IgG免疫反应阳性的神经元是作用的靶标，并发生退行性改变[22]。在受损的黒质中最常见的神经元IgG亚类为IgG1。此外，高亲和力的IgG激活受体FcγRⅠ通常在激活的小胶质细胞上表达。这些研究结果表明免疫球蛋白对于小胶质细胞的激活起到了重要作用，而这一激活作用最终导致PD中多巴胺神经元丢失。早期的免疫球蛋白研究大多都集中在α-syn抗体数量的变化上，这些研究结果有时相互矛盾[23,24]。然而，最近一项有关α-syn抗体亲和力的检测结果表明，PD患者血浆中高亲和力α-syn抗体的数量明显低于健康对照，且PD患者血浆中α-syn抗体免疫复合物明显减少。另有研究表明IgG糖基化程度在PD患者与正常健康人间有显著差异。研究认为糖基化的IgG降低了其抑制Fcγ-RⅢα结合的能力，因此在PD患者中IgG可能引发抗体依赖性细胞毒性和免疫炎症[25]。

综上所述，在PD发病过程可能有诸多机制参与，如线粒体功能障碍、炎症、氧化应激,蛋白酶体功能障碍等，而炎症反应可能是导致PD的始动因素[26]，并由此开始了一系列的恶性循环，最终导致多巴胺神经元的坏死。免疫系统参与了PD的发生发展，小胶质细胞是导致多巴胺神经元丢失的关键因素。