适应性免疫在阿尔茨海默病中的作用①

刘海萍 王斌 张蓓 万亿 孙波 高明旭 张丽（青岛大学基础医学院，青岛 266071）

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是一种不可治愈的神经退行性疾病，是21世纪以来一直面临的巨大挑战。了解疾病的发病机制，尤其是免疫系统的各组成部分怎样参与疾病的发展对战胜疾病至关重要［1］。长期以来大多研究者认为，AD患者认知功能与淀粉样蛋白β的细胞外聚斑块（Aβ）及高磷酸化Tau蛋白在细胞内的聚集和分泌有关，并对神经元造成高毒性损伤［2-6］。面对过量沉积的Aβ和高磷酸化Tau蛋白，免疫系统如何应对？目前研究较多的是固有免疫系统的应答，小胶质细胞、树突状细胞、NK细胞、多形核细胞等多种固有细胞参与AD的炎症反应［7］。激活的小胶质细胞，吞噬并清除淀粉样蛋白沉积物等碎片和有毒物质，并产生IL-1β和TNF-α等炎症细胞因子。但随着疾病的进展，小胶质细胞转换成前炎症表型，形成慢性炎症恶性循环，促进Tau和Aβ积累，神经元的损伤超过更新，加重病情的进展［8-9］。另有研究发现，AD的CSF中较高sTREM2浓度与神经元损伤有关，但针对sTREM2免疫应答尚无报道［10］。尽管存在一定的固有免疫的认知，但是适应性免疫反应在AD中的研究甚少，现对目前的研究状况综述如下。

1 总T淋巴细胞及CD4+淋巴细胞

T细胞在AD的病理学研究中发现大量T细胞浸润［11］。在海马区，比较同龄对照组，早期AD患者大脑有较高数量的CD3+T细胞，海马CD3+T细胞的数量和Tau病理有关，预示异常Tau趋化T细胞进入大脑［12］。Aβ沉积的AD小鼠模型实验发现T细胞的浸润。CD3+T细胞位于脑淀粉样变的小鼠海马区［13］。尽管T细胞的数量和斑块的沉积相关，T细胞并没有出现于斑块周围［13］。将非特异性的Treg注入AD小鼠模型，能够提高小鼠的认知能力，并减少Aβ的沉积。然而在其他类型的小鼠模型中，出现了相反的结果，去除Treg同样减少了Aβ沉积和逆转了认知的下降。结果提示，T细胞参与的免疫应答的个体差异性。

已有研究发现，Aβ是AD T细胞的靶向抗原之一。人群统计学分析发现，Aβ特异性T细胞的增殖在一部分AD患者中大于同龄健康组，具显著性差异。但是另一部分差异无统计学意义。可能因为AD是常见神经退行性疾病，选取的健康对照组里面可能包含有临床前期的老年人群。MONSONEGO等［14］测量了中老年健康受试者和AD患者对Aβ的细胞免疫反应。与中年人相比，外周血健康的老年受试者和AD患者中具有较强Aβ反应性T细胞的比例显著增多。由于老年人常伴有自身反应性T细胞和B细胞，目前尚不能区分衰老和AD诱导T细胞的差异。Aβ1-42是一种自身抗原，并且自身反应性T细胞与多种活动有关，例如免疫调节、自我维持、修复以及自身免疫性疾病［15］。研究发现，几乎所有接受测试的受试者中都检测到了Aβ反应性T细胞，这表明这些细胞逃避了中枢和外周耐受性。通过T细胞的细胞因子组库分析鉴定为具有Th1、Th2和Th0多种表型的CD4+T细胞。老年人和患有AD患者中Aβ反应性T细胞的活化和扩增可能表明Aβ沉积被大脑局部APC捕获，迁移至二级淋巴结，诱导T细胞活化［14］。

并非所有的适应性免疫细胞都对AD有害，小鼠模型试验表明，Aβ特异性T细胞的保护性或致病性取决于Th细胞亚群的表型。Aβ特异性的Th1损害认知功能和提高认知功能均有报道［16-17］。Aβ特异性的Th2细胞可以逆转认知功能的损害［18］。在AD小鼠模型中，完全清除了适应性免疫细胞加速淀粉样β斑块的沉积，加剧神经炎症［19］。综上，CD4+T细胞多种表型参与AD，保护性或致病性取决于Th细胞亚群的表型。

2 CD8+T淋巴细胞

AD患者的大脑有大量的适应性免疫细胞浸润，由趋化性细胞因子趋化至损伤部位。大多数趋化因子在AD中过表达，CARTIER等［20］和DELARASSE等［21］综述了其在AD发病机理中的作用。在AD小鼠海马体内注射Aβ肽诱导脑微血管内皮细胞表达趋化因子受体CCR5，从而使表达CCL3（CC5的配体）的CD8+T细胞穿过血脑障碍到达炎症部位。活化的CD8+T细胞通过释放含有颗粒酶A，B或穿孔素促进神经元死亡，导致认知障碍加重，阻断CCR5或CCL3则可逆转认知障碍的损伤，证明了CD8+T浸润参与的AD病理机制［22］。

GATE等［23］采用4组人群多角度研究了适应性免疫在AD中的作用。第一组流式测试受试者PBMC的T细胞分群。检测到AD患者的CD8+T细胞数量高于对照健康组，该簇细胞表达最高的是CD3+CD8+CD27-效应性记忆CD45RA+（TEMRA）T细胞。以上细胞具有强大的分泌促炎细胞因子和细胞毒性分子的功能［23］。结果指向：AD适应性免疫的标记是外周血CD8+TEMRA细胞的增加。第二组进行认知测评，发现CD8+TEMRA细胞数量和认知呈负相关。给予PMA等丝裂原刺激，AD患者的CD8+T产生更多的IFN-γ和TNF-α。进一步分选CD8+TEMRA进行单细胞测序，差异表达和途径分析显示，对比健康组，AD患者中CD8+TEMRA细胞的TCR和细胞因子信号增强。结果表明AD患者外周血CD8+TEMRA细胞对抗原的反应更高。第三组是尸检病理研究，通过免疫组织化学检查CD8和Aβ的表达并分析CD8+T细胞与脑血管的接近程度。在伴有脑淀粉样血管病患者的血管周围空间中存在大量血管外CD8+T细胞；而在健康人中未观察到CD8+T浸润。在Aβ斑块周围观察到CD8+T细胞，AD患者海马中CD3+CD8+T细胞的数量明显多于对照健康海马组。在AD患者与海马相邻的软脑膜中，检测到CD3+CD8+T细胞。由于健康老年人的脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）没有免疫特征性变化，第四组检测CSF中的TEMRA细胞扩增，发现在CSF中，克隆扩增的细胞主要是CD8+T细胞［24］。一例患有AD的患者CD8+CD45RA+CD27-TEMRA克隆大量扩增，占所有CD8+T细胞的44%。首次证明，克隆扩增的记忆性CD8+T细胞在AD的CSF中可能具有免疫监视和清除作用。接着，流式分选CSF的活细胞，分析发现AD患者的脑脊液中观察大量扩增的CD8+克隆，而在对照组中脑脊液较低，与前者CSF全细胞分析结果一致。scRNA-seq和scTCR-seq结合分析，AD患者高度扩增克隆的差异表达表明这些克隆是CD8阳性，并且它们上调了细胞毒性颗粒，蛋白酶和促炎症细胞因子的表达，揭示AD患者的CSF中CD8+TEMRA克隆细胞的促炎以及细胞毒性功能。进一步利用患者真皮成纤维细胞作为自体抗原呈递细胞，以筛选80种已知的MHC-I限制性表位的TCRαβ的反应性。结果仅鉴定出一个肽激活了TCRαβ1细胞：EBV反激活蛋白BZLF1肽。亦有报道AD嗜神经病毒HSV的感染［25］。与对照组相比，来自AD患者的CD8+TEMRA细胞还表达了较高水平的MHC基因，即人白细胞抗原C（HLA-C）和β-2-微球蛋白（β2M），此为损害认知的衰老因子。在研究中发现，除了大量CD8+T细胞，还有CD4+T细胞以及B细胞，他们在适应性免疫中的亚群及作用尚待进一步证实［23］。综上，CD8+T迁移至大脑参与的AD病理机制，记忆性CD8+T细胞在AD可能通过促炎和细胞毒性作用实现免疫监视和清除作用。

3 调节性T淋巴细胞（regulatory T cells，Tregs）

在AD中，Treg在单核细胞激活和控制过强的炎症反应中起重要作用。在非转基因成年大鼠大脑中，鉴定出TCRαβ+CD4+CD25hiTreg细胞，占所有脑CD4+细胞的15%。这些“大脑Treg”细胞存在于皮层、海马及脉络丛，分泌大量的IL-10，发挥强大的免疫抑制功能。与健康的老年对照患者相比，AD患者的外周血Treg水平升高。在发生AD风险较高的轻度认知障碍患者，其细胞的程序性死亡受体1（PD1）阴性的Treg（PD1NegTreg）亚群的外周水平显著升高（PD1NegTreg细胞具有Terg群体中最强的免疫抑制功能），表明可能过度活跃的免疫抑制导致AD。在两个AD小鼠模型中使用PD1抗体可降低Aβ斑块负担，改善认知并促进单核细胞进入［26］。与以上数据一致，AD小鼠模型中Treg的短暂耗竭导致Aβ斑块负荷降低和改善认知，缺乏Treg也增加了单核细胞通过脉络丛进入中枢神经系统的迁移［27］。以上结果表明，过度活跃的免疫抑制可能抑制疾病的消退。

与之相反，通过抗CD25抗体耗竭的Treg加速了APP/PS1小鼠的认知缺陷发作［28］。活化的小胶质细胞向Aβ斑块的募集也有所减少，而斑块面积和浓度保持不变。当在同一模型腹膜内给予小剂量IL-2以扩展Treg时，认知功能与野生型对照匹配，斑块周围的小胶质细胞共定位增加。这项研究表明，Treg的扩增可能对AD以及小胶质细胞反应的影响都是有益的。然而，除了Treg之外，低剂量的IL-2还被证明可以在移植物抗宿主病患者中扩展自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）［29］。低剂量的IL-2可能会改善认知能力部分归因于NK细胞扩增而不是Treg。

因此，混杂因素以及各种外周和中枢免疫细胞之间的密切相互作用，在整个AD过程中免疫抑制的作用仍然存在争议。猜测可能与Treg对疾病发病早期或晚期作用不同有关目前尚无Treg在AD中的时效性报道。

4 T细胞作用时相

AD患者早期病理学研究发现大脑CD3+T［11-12］。AD患者大脑趋化因子CCL5、MCP-1，IL-8趋化大脑及外周T淋巴细胞迁移参与AD早期、进展至晚期的炎症反应，并且随着疾病的进展而增加，造成神经认知损害，包括语言、抽象推理障碍，炎症严重会造成导致癫痫发作等与AD相关的神经系统症状［30］。AD早期外周血CD4+和CD19+淋巴细胞数量下降、线粒体耗竭，在早期和晚期阶段应答的T淋巴细胞亚群也会不同，发挥的功能可能在早期和晚期是相反的。已经提出，T细胞谱可以根据AD发展的阶段而变化，与促炎活性和疾病进展有关。效应T细胞Th释放IFN-γ、IL17和Treg之间失衡导致神经保护作用降低并增加神经元损害，造成认知降低和痴呆［31］。IFN-γ+Th1对认知功能的损伤或修复存在争议，针对Aβ42应答的Th1比Aβ40具有更高的神经毒性，而Th2有助于提高认知，CD8+T主要参与AD晚期炎症损伤，加重痴呆的进程［32］。

5 B淋巴细胞

产生IgG的B细胞丢失可能会损害小胶质细胞的吞噬作用，从而加剧淀粉样蛋白的沉积，而重新引入IgG可以逆转小胶质细胞的吞噬作用，从IgG介导的调理吞噬作用的角度，阐述了适应性免疫应答在AD中的作用［29，33］。近期研究发现，B细胞在肿瘤免疫应答中发挥至关重要的作用，肿瘤组织中的B细胞和成熟的三级淋巴结构，是免疫治疗的重要组成部分，与免疫治疗的预后密切相关，既然B细胞能够在肿瘤中发挥作用，猜测其可能也会进入AD炎症微环境中发挥作用［34-37］。有关B细胞在AD发病机制的研究报道发现，比较正常健康组，AD患者存在特异性的抗Aβ42抗体［38］；总CD19+B淋巴细胞明显下降，B细胞亚群重塑，初始B细胞减少记忆B细胞增加，B细胞的数量和表达前致炎因子都与重症AD相关［39］；活化B细胞释放的高水平细胞因子TNF-α促进斑块形成［40］。以上结果初步证实了B细胞参与AD的进展，B细胞表达谱有望成为早期和晚期AD的诊断标志。

5 总结

尽管在各种前临床研究中仍存在差异，但当前证据证明了免疫系统在AD中的重要作用。T淋巴细胞及其亚群、B淋巴细胞及固有免疫细胞通过与Aβ、Tau及HSV、EBV等自身/外源抗原的免疫反应在AD中发挥促进或拮抗作用，免疫反应的利弊与疾病时空密切关系，有待深入研究。未来亟需更多志愿者的CSF研究、鉴定AD特异性抗原以及单细胞测序、BCR/TCR组库等高通量分析技术，将AD炎症微环境的免疫应答作为一个整体，研究不同免疫细胞类型的交互作用，有利于确立新靶标和相应治疗方案。