T淋巴细胞与阿尔茨海默病①

张茂森 赵 鑫 郭慧芳（西安医学院公共卫生学院，西安 710021）

1 概述

阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是导致记忆丧失和认知功能障碍的退行性疾病，是痴呆最常见的原因。AD 发生与年龄密切相关，65 岁以上人群AD 患病风险为10%，85 岁以上人群风险几乎增加至50%［1］。目前全球有大约5 000 万AD 患者，随着全球人口老龄化快速到来，预计2050 年AD 患者将超过1.5 亿。AD 不仅对患者身心造成极大伤害，亦给家庭与全社会带来巨大负担［2］。

AD 发病机制尚不清楚，目前主要的学说有Aβ毒性学说、基因突变学说、Tau 蛋白异常修饰学说、氧化应激学说、神经递质学说、神经炎性学说、神经血管学说等［3-10］。其中AD发生时，Aβ清除功能异常导致脑内Aβ 浓度升高并聚集形成斑块，是AD 发生重要机制［11-13］。AD 主要神经病理学改变为脑内淀粉样斑块（amyloid-β，Aβ）沉淀和神经纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFTs），大量Aβ 胞外聚集体和高磷酸化Tau 胞内聚集体形成，最终导致神经元功能障碍和死亡［5，14］。

生理状况下，Aβ 生成与清除保持动态平衡，脑内固有免疫细胞小胶质细胞对维持该平衡起重要作用［15］。有研究表明小胶质细胞在AD 患者和AD小鼠与大鼠模型中均有增加，且与疾病严重程度呈正相关［16］。AD 的不同阶段，小胶质细胞作用各不相同。AD 初期小胶质细胞可通过活化炎症小体Nod 样受体蛋白3［nucleotide-binding domain（NOD）-like receptor protein 3，NLRP3］协助Aβ 聚集并在大脑中播散，并产生炎症因子促进Aβ 斑块形成，此时炎症反应促进疾病发展；AD 中期随Aβ 斑块增加，小胶质细胞通过Trem2介导形成小胶质细胞屏障抑制Aβ 斑块扩散，防止其毒害周围神经元，发挥神经保护作用；在AD 末期Tau 蛋白磷酸化并沉积、Aβ 大量沉积诱发小胶质细胞过度激活，神经元死亡增加，过度活化的小胶质细胞于清除死亡神经元的过程中诱导炎症反应以及星形胶质细胞活化，同时小胶质细胞吞噬Aβ 功能异常，表达或释放具有细胞毒性的细胞因子和炎症介质，造成更多神经元死亡，形成恶性循环，导致AD进行性发展［17-18］。

血脑屏障由血管内皮细胞及其基底膜、周细胞和星形胶质细胞足突共同构成，可确保大脑与身体其他部分在功能与分子分离，保护神经元免受病原体和毒素伤害［19］。在神经退行性疾病发生时，由于血脑屏障功能障碍，代谢物跨血脑屏障运输受损，导致大脑健康和认知功能障碍。多项研究表明AD患者血脑屏障存在明显破坏［20］。AD 动物模型研究显示，在老年斑形成之前，已经存在血脑屏障渗透性增加［21］。血脑屏障损伤在AD 发生发展过程起重要作用，AD 晚期血脑屏障损伤严重时外周T 细胞、单核巨噬等均可进入脑内发挥作用［22］。

Aβ毒性学说是目前AD发生的主要学说，Aβ可以通过血脑屏障上的低密度脂蛋白受体相关蛋白1（low-density lipoprotein receptor-related protein，LRP1）从脑内转运到外周，LRP1 表达缺乏会导致脑内Aβ 水平升高［23-26］。晚期糖基化终产物（receptor for advanced glycation endproducts，RAGE）和有机阴离子转运蛋白多肽受体则介导Aβ 从外周转运到大脑［27-28］。脑内Aβ 与外周Aβ 保持动态平衡［29-30］。各种原因导致的外周Aβ 清除障碍可进一步导致脑内Aβ浓度升高，进而参与AD发生发展。外周血中Aβ清除与免疫细胞尤其是T细胞关系密切，AD 患者活化的淋巴细胞、易凋亡的淋巴细胞、中枢记忆T 细胞、调节性T 细胞和B 细胞均显著高于健康人［31］。本文将对AD 发生发展过程中T 细胞亚群比例及功能改变进行探讨。

2 T淋巴细胞亚群与AD

2.1 CD3+T 细胞 AD 发生时，CD3+T 细胞可通过血脑屏障进入中枢神经系统。如在ArcAb AD 小鼠中，CD3+T 细胞侵入大脑皮质，这可能是通过增加内皮细胞黏附分子VCAM-1 和ICAM-1 表达激活内皮细胞，促进CD3+T 细胞浸润［32］。3xTg AD 小鼠中同样观察到CD3+T 细胞在海马区表达上调［33］。同时，AD 患者脑切片中CD3+T 细胞表达被上调［33］。脑内CD3+T 细胞表达上调可能与AD 慢性炎症相关，具有积极意义。

中枢神经系统出现CD3+T 细胞浸润，外周免疫系统中CD3+T 细胞比例则下降。3xTg AD 小鼠外周血中CD4+T 和CD8+T 淋巴细胞均减少且CD4+/CD8+T 淋巴细胞比率增加［34］。AD 患者外周免疫系统中CD3+T细胞也显著减少［35］。AD患者CD4+/CD8+T淋巴细胞比值的改变则较为复杂，不同研究中发现该比值可能增加、不变、甚至降低［36-39］。大脑和外周氧化应激都会影响T 细胞的活化与分化，以上结果表明在AD 发生发展过程中适应性免疫反应具有总体缺陷，外周血CD3+T 淋巴细胞水平降低可能会导致免疫和炎症系统的系统性改变，进而影响Aβ 外周清除，参与AD发生发展。

2.2 CD4+T淋巴细胞 AD发生时存在免疫功能障碍。3xTg-AD 小鼠在AD 发生2 个月脾淋巴细胞中出现CD4-及CD8-T 细胞亚群，12 个月阳性淋巴细胞与双阴性亚群之间比例失衡更加严重并伴发脾肿大等症状［40］。AD 患者T细胞亚群改变比较显著，且CD4+T 细胞亚群改变甚于CD8+T 细胞亚群［41］。AD早期，患者外周血中CD4+CD56+T 细胞中的mtDNA水平显著下降并导致线粒体功能障碍［42］。同时AD患者CD4+T 细胞CD45R 明显下调，CD45R 亚型是NAI、VE 及记忆性CD4+T 细胞状态的标志，CD4+T细胞CD45亚型改变可作为AD检测的生物标志物［43］。

CD4-T 细胞在脑内发挥重要效应功能，可诱导增强P2ry12+MHCⅡ+小胶质细胞对Aβ 斑块的清除能力［44］。在ArcAb AD 小鼠脑内，CD4+T 细胞、CD8+T 细胞非局部增殖，亦不显示效应细胞表型，这提示Aβ变性蛋白存在时T细胞激活状态较低［32］。

Aβ 可增强CD4+CD28+T 细胞亚群的增殖反应，同时导致这些细胞产生较多TNF、IL-10 和IL-6 等促炎因子，进而引起复杂的炎症反应参与AD 发生发展［45］。但在AD 患者外周血中，可溶性Aβ 并不能单独刺激CD28+T细胞亚群增殖［45］。

2.3 CD8+T 淋巴细胞 CD8+T 淋巴细胞与AD 发生发展密切相关，ArcAb AD 小鼠脑内CD3+CD8+T细胞显著增加，这些细胞在AD 小鼠12 个月时集中分布于灰质区域，在22～24个月时广泛分布于AD小鼠脑中［32］。在APP-PS1 AD 小鼠中，与Aβ 斑块相关的DCX1 细胞被鉴定为Iba11 小胶质细胞和CD8+T细胞，这两种细胞类型非常接近，它们可能相互作用并调节吞噬或免疫活性［46］。AD 患者脑内也观察到CD8+T 细胞数量显著增加［47］。CD8+CD45RA+T细胞亚群为超活化细胞，可通过释放炎症因子或通过与神经元自身直接接触而导致神经元功能障碍使神经退化的个体受到进一步伤害［48］。已有研究表明，CD8+T 细胞与认知呈负相关，CD8+CD45RA+效应记忆细胞数量增加是AD的一个免疫特征［49］。

AD 患者外周免疫系统中CD8+T 细胞显著减少［35］；外周血中CD8+T 细胞活化情况则较为复杂，有一些实验观察到外周血中活化的CD8+T 细胞亚群是增加的［45，50］；另一些研究则表明AD患者外周血CD8+CD28-细胞激活减少，进一步研究继而发现其表达CD71+和CD28+的CD8+细胞激活增加，CD8+CD71+的增加可能表明MHCⅠ类限制性CD8细胞的激活，并表明铁稳态可能参与了AD［51］。这些研究结果说明AD 患者外周血中CD8+T 细胞情况复杂，需要进一步分成不同亚群探讨。

2.4 抑制性细胞Tregs Tregs 是抑制效应免疫反应和维持免疫耐受的关键T 细胞亚群，研究表明将Tregs 细胞移植到3xTg-AD 小鼠中不仅可改善小鼠的空间学习和记忆能力，还可降低大脑中的Aβ 负荷，同时减少炎症细胞因子的产生［52］。在APP-PS1 AD 小鼠中也发现Tregs 能够减缓疾病进展，甚至可恢复小鼠认知功能，5XF AD 小鼠实验也显示Tregs可增强Aβ清除率和改善认知功能［53-54］。总之，Tregs在多种AD 小鼠中都可通过增加Aβ 清除进而抑制AD发展进程，对AD发展具有抑制作用。

AD 患者表现出Aβ 斑块聚积的同时Tregs 细胞数量增加，其Tregs 出现频率随年龄增长而增加，并伴有抑制活性增强，进一步研究发现AD 或轻度认知障碍患者的PD1+Tregs 均增加［52，55-56］。有个别研究也发现，尽管与年轻人相比老年人和AD 患者的CD4+CD25+Foxp3+CD127-Tregs 细胞百分比较高，但老年对照组和AD 患者之间没有差异，这表明AD 患者CD4+T细胞激活水平增加，但Tregs没有增加［51］。

总之，Tregs 细胞在AD 发生过程中可加速Aβ的清除、减少炎症因子的产生、改善认知功能障碍，延缓AD的发病进展。

2.5 Th1 T 细胞 T 辅助亚群（T helper，Th）在多种疾病中发挥独特而强大的作用，Th 依赖自身反应性T 细胞的调节，与AD 病理反应密切相关［57-58］。大脑中活化的Th1 或Th17 产生炎症细胞因子IFN-γ 或IL-17，从而增强炎症级联反应募集和活化免疫细胞并促进AD的神经病理学［59］。

Th1通过激活巨噬细胞和CD8+T细胞来促进细胞对攻击性刺激的反应，还可以通过释放干扰素γ（IFN-γ）进一步发挥作用［58］。Th1 具有致病性和清除斑块的双重作用，在Aβ 疫苗接种后，产生Aβ 特异性IFN-γ 的Th1 渗入J20 AD 小鼠大脑以清除淀粉样斑块但同时会诱导脑膜脑炎［57］。在APP-PS1 AD小鼠中，Th1 特异性转移至大脑，使AD 病理学恶化并伴有认知功能受损和小胶质细胞活化异常［60］。然而，在没有自身免疫的情况下，直接脑脊液注射Aβ 特异性Th1导致Aβ 斑块清除和神经元增殖分化增加［61］。

2.6 Th17 AD 早期循环Th17淋巴细胞增多，这些细胞与自身免疫性疾病发病机制有关，并可促进AD 神经炎症［62］。3xTg-AD 小鼠IL-2、IL-17 和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子水平升高支持T 细胞向Th17细胞亚群分化［63］。

使用Aβ 肽刺激人源培养的CD4+T 细胞发，发现IL-21、IL-22 及IL-9 细胞因子显著增加，Aβ 特异性免疫反应向炎症相关的Th17、Th9 T 细胞亚群分化［64］。轻度认知障碍患者外周CD3+CD8-IL-17A+IFN-γ Th17细胞比例显著升高［65］。

2.7 Th2 Th2 通过诱导B 淋巴细胞产生抗体促进体液免疫应答，其效应分子包括抑制Th1 应答的抗炎细胞因子IL-4 与IL-10［58］。APP-PS1 AD 小鼠Th2细胞可逆转认知障碍并通过介导外排增加血浆可溶性Aβ 水平，具有保护脑组织的作用，Aβ 特异性Th2 细胞可改善APP-PS1 小鼠的短期记忆，同时可减少全身炎症和血管淀粉样变性［66-67］。

Th1 和Th17 可加剧Aβ 诱导的神经胶质细胞炎症细胞因子释放，Th2 细胞则可削弱这种效应［67］。通过系统研究Th2细胞有望成为AD的治疗靶点。

除以上T细胞亚群外，在AD患者外周血发现早期CD56+T 细胞的mtDNA 水平明显降低，但晚期却高于正常人，这说明AD 患者伴有线粒体代谢紊乱［42］。

促炎因子高表达是AD 的主要特征之一，目前研究证实IL-1、IL-6、IL-17、TNF-α 等与AD 发生发展关系密切，炎症因子造成疾病损伤的关键靶点目前尚不明确，还需进一步研究探讨［8，68］。以上结果提示AD 不仅与脑内炎症反应相关，亦与外周免疫功能有关。

3 结语与展望

目前AD 治疗主要针对其两种病理特征：Aβ 斑块和NFTs（τ 蛋白），主要策略为抗淀粉样蛋白治疗及抗Tau治疗［69］。乙酰胆碱酯酶抑制剂类药物是目前临床上最广泛应用的AD 治疗药物，这类药物主要通过改善乙酰胆碱含量缓解AD 症状，代表药为多奈哌齐、加兰他敏和卡巴拉汀。对于N-甲基-D-天冬氨酸受体（nmethyl-D-aspartate receptor，NM⁃DAR）减少的AD 患者，由于其突触间隙谷氨酸数量增加，NMDA 拮抗剂（美金刚胺）治疗效果更佳［70］。这些治疗手段只能对症治疗，并不能有效改变AD的发展进程。目前针对AD 的Ⅰ至Ⅲ期介入试验有226项正在进行。随着研究不断深入，人类对AD 发病机制认识加深，将有更好的治疗手段或药物被发掘。

T淋巴细胞亚群分类复杂繁多，其参与AD 发生发展的机制各不相同，各亚群及其细胞因子在AD发生发展中发挥不同甚至截然相反的作用。随着免疫学研究不断深入，人们越来越关注AD 发生发展过程中的免疫学改变，AD 免疫学治疗方兴未艾，T细胞在AD 发生发展中的作用不能一概而论，唯有对不同亚群进行系统详尽的研究，才能充分了解T细胞亚群与AD 的复杂关系，找到AD 免疫治疗的新靶点，减慢甚至逆转AD发展的进程。