調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在缺血性腦卒中的作用

王啟榮 何小明 盧祖能

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在缺血性腦卒中的作用

王啟榮 何小明 盧祖能

Treg細(xì)胞(Regulatory T cells， 調(diào)節(jié)性T細(xì)胞)在缺血性腦卒中炎性反應(yīng)中起著重要作用，Treg細(xì)胞缺乏與功能低下是腦卒中炎性進(jìn)展的重要原因，它能分泌抗炎因子，并且促進(jìn)神經(jīng)損傷修復(fù)，近來研究顯示Treg細(xì)胞有治療缺血性腦卒中的潛力。因而，進(jìn)一步研究Treg細(xì)胞在缺血性腦卒中的作用具有重要意義。

缺血性腦卒中是指由于腦的供血動脈狹窄或閉塞、腦血栓形成等腦局部血液循環(huán)障礙所導(dǎo)致的神經(jīng)功能缺損綜合征，患者多伴有腦局部組織不可逆的損害，導(dǎo)致腦組織缺血和缺氧性壞死。缺血性腦卒中多為急性起病，癥狀持續(xù)時(shí)間至少24 h，發(fā)病后T細(xì)胞在缺血組織內(nèi)的作用正逐漸被認(rèn)識，在尸檢中發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞主要出現(xiàn)在梗死區(qū)，且在缺血后幾小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)，T細(xì)胞滲入的程度以及其他免疫細(xì)胞在不同的缺血性腦卒中模型中各有不同的特點(diǎn)和規(guī)律[1]。當(dāng)前使用的大鼠大腦中動脈供血區(qū)梗死模型顯示CD8+T淋巴細(xì)胞能在缺血性腦卒中后3 h被組織釋放的趨化因子所聚集，而CD4+T淋巴細(xì)胞和NKT細(xì)胞(natural killer T cell,自然殺傷性T細(xì)胞)發(fā)生在24 h內(nèi)[2]，其他大鼠模型顯示T淋巴細(xì)胞和NKT細(xì)胞聚集發(fā)生在發(fā)作后3～4 d[3]，而Treg細(xì)胞在很多腦卒中模型中聚集與增殖反應(yīng)可以一直持續(xù)到30 d[4]。其他研究也證實(shí)內(nèi)源性Treg細(xì)胞在急性大腦損傷觸發(fā)的炎癥反應(yīng)中起著重要作用?，F(xiàn)就Treg與缺血性腦卒中的關(guān)系做如下綜述。

1 Treg的基本特性

Treg細(xì)胞屬于抑制性T細(xì)胞的其中一個(gè)亞群，以細(xì)胞表面CD4和CD25共表達(dá)為特征，且表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子FOXP3(Forkhead Box P3)，Treg自身主要又分為2個(gè)亞群：自然發(fā)生的胸腺來源的天然Treg和由二級淋巴器官成熟T淋巴細(xì)胞所誘導(dǎo)產(chǎn)生的獲得性Treg，用來對抗原暴露作出反應(yīng)。Treg的基本功能是抑制其他免疫細(xì)胞(尤其是效應(yīng)T淋巴細(xì)胞)的增殖和活化[3]。Treg細(xì)胞的缺乏和功能低下是人類自身免疫性疾病的主要原因，大腦缺血大鼠和大腦出血大鼠模型中Treg的選擇性抑制作用限制了損傷組織誘發(fā)的炎性反應(yīng)所造成的損害[5]。

2 缺血性腦卒中模型中的Treg

采用大腦中動脈閉塞模型(middle cerebral artery occlusion，MCAO)可以觀察到Treg滲透到缺血腦組織的動力學(xué)和量級特征。在此之前的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕P(guān)注于天然Treg 細(xì)胞。有的課題組通過研究短期MCAO模型中的大腦勻漿流式細(xì)胞計(jì)數(shù)來系統(tǒng)分析大腦組織中的各淋巴細(xì)胞亞群，該研究表明少量CD25+ FOXP3+ Treg細(xì)胞在短暫腦缺血后1周被觀察到[6]。而采用末梢永恒的MCAO模型在腦缺血后1周可在缺血半球檢測到大量的T細(xì)胞和Treg計(jì)數(shù)上調(diào)，并且Foxp3+ Treg細(xì)胞的比例達(dá)到CD4+T細(xì)胞總數(shù)的20%[3]?？梢钥闯?，末梢永恒的閉塞誘導(dǎo)了強(qiáng)烈的神經(jīng)炎性反應(yīng)，因而T細(xì)胞計(jì)數(shù)會提高。

用Treg種系缺失消耗的方法來研究實(shí)驗(yàn)性腦卒中Treg的功能作用是另一種常用的研究模式。使用Treg消耗范例，約50%的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出梗死體積的增加[7]，然而另一半實(shí)驗(yàn)沒有觀察到Treg細(xì)胞對于改善腦卒中預(yù)后的任何效應(yīng)[8]，有1個(gè)研究甚至觀察到Treg缺陷大鼠中腦梗死面積的減少[9]。這個(gè)差異觸發(fā)了關(guān)于Treg在缺血性腦卒中中生物作用的深度討論，引出了Treg在急性大腦損傷中發(fā)揮“雙面劍”作用的理論。這種不一致不能歸因于使用不同的消耗范例，因?yàn)檗D(zhuǎn)基因鼠模型被用于“功能頻譜”的各方面[10]。Treg消耗對大腦缺血后神經(jīng)炎癥反應(yīng)在免疫學(xué)方面的影響在已發(fā)表的研究中多有報(bào)道，都觀察到在Treg消耗后缺血性腦卒中結(jié)局的惡化，同時(shí)也觀察到大腦組織中促炎性淋巴細(xì)胞遷移的增加以及促炎性細(xì)胞因子分泌的上調(diào)[11]。

3 Treg對缺血性腦卒中的影響

實(shí)驗(yàn)性缺血性腦卒中后亞急相時(shí)期連續(xù)檢測和觀察顯示，細(xì)胞免疫抑制和脾臟萎縮伴隨著脾臟和血液中Treg計(jì)數(shù)的相對增加[12]。近期研究顯示，Treg的過繼性療法減少了缺血性腦卒中早期的系統(tǒng)炎性反應(yīng)，同時(shí)也減弱了腦損傷后亞急相的免疫抑制程度[13]。Treg強(qiáng)有力的穩(wěn)態(tài)功能可能幫助抑制最初的系統(tǒng)炎癥，因而減弱后來的免疫失衡，例如活性誘導(dǎo)的淋巴減少癥和抗原呈遞細(xì)胞消耗。

Treg細(xì)胞在活體發(fā)揮免疫穩(wěn)態(tài)效應(yīng)的重要機(jī)制是抗炎因子的分泌[如IL-10(interleukine 10,白介素10)、TGF-β(Transforming Growth Factor β，轉(zhuǎn)化生長因子β)]、跨膜免疫抑制分子的分泌[如CTLA-4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen 4,細(xì)胞毒T細(xì)胞相關(guān)抗原)、CD39(clusters of differentiation 39，白細(xì)胞分化抗原39)]及溶細(xì)胞分子的分泌(如顆粒酶和穿孔素)[14]。有研究顯示，在實(shí)驗(yàn)性腦缺血中IL-10是重要的缺血性腦卒中前神經(jīng)炎癥調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，增加淋巴細(xì)胞的分泌功能或調(diào)節(jié)IL-10水平能顯著改善缺血性腦卒中的預(yù)后[15]；并且活性Treg細(xì)胞通過IL-10促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，從而達(dá)到神經(jīng)修復(fù)的作用，而IL-10抑制物阻止Treg細(xì)胞的促神經(jīng)干細(xì)胞增殖的作用[16]。在PD-1/PD-L1共抑制通路中Treg也起著重要作用，PD-1的免疫調(diào)控功能起到限制著大腦缺血損害程度和保護(hù)血腦屏障的作用；相比之下，PD-L1在缺血性腦卒中病程中則表現(xiàn)為損害作用。這種矛盾是由于(1)PD-1也表達(dá)于免疫抑制細(xì)胞表面，從而被PD-Ls選擇性抑制，并且封閉PD-Ls增加損傷大腦半球再灌注96h后的Treg水平，從而減少腦梗死面積和神經(jīng)損傷指數(shù)，改善預(yù)后[17]；(2)PD-Ls可選擇的受體(如CD80)可能只有在腦缺血后急性炎癥的條件下才表現(xiàn)出T細(xì)胞激活的效應(yīng)。在缺血性腦卒中的晚期階段Treg的效應(yīng)與腦組織中促炎性T淋巴細(xì)胞入侵的減少相關(guān)聯(lián)[18]，其他效應(yīng)還包括T細(xì)胞增殖的抑制以及促炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生的下調(diào)。

最近研究顯示Treg能促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的修復(fù)，其對神經(jīng)損傷的修復(fù)可能與細(xì)胞上整合素α4的封鎖有關(guān)，且在臨床前多中心實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)，封鎖整合素α4顯著減少M(fèi)CAO后5 d外周T淋巴細(xì)胞的入侵[19]。更有研究發(fā)現(xiàn)Treg通過分泌IL-10、TGF-β促進(jìn)缺血大腦M2神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的M2型，通過攝取谷氨酸鹽、轉(zhuǎn)移細(xì)胞碎片、產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子起著神經(jīng)保護(hù)作用)的活性，保護(hù)免受大腦損傷，同時(shí)M2神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞也能通過IL-10、TGF-β促使Treg分化，起著抗炎作用，減少缺血大腦梗死面積。故M2神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和Treg細(xì)胞相互作用起著抗炎效應(yīng)，提供再生和修復(fù)環(huán)境，促進(jìn)腦缺血后的大腦修復(fù)[20]。此外，過量的Treg細(xì)胞也將產(chǎn)生損害作用,Kleinschnitz[9]等發(fā)現(xiàn)在小鼠腦卒中模型中選擇性消除Treg反而減少了腦卒中后24 h的腦梗死面積，且改善了神經(jīng)缺損功能。

Lietal等觀察到在缺血性腦卒中患者中外周血循環(huán)Treg細(xì)胞會顯著減少[21]，已發(fā)表的臨床數(shù)據(jù)也支持該觀點(diǎn)。此外，其他研究也證實(shí)缺血性腦卒中后外周組織存在大量免疫中介物，包括Treg在內(nèi)的各T細(xì)胞亞群。但是這些特異性的改變也因缺血性腦卒中的本身嚴(yán)重性以及患者的特性而不同。

可見Treg對缺血性腦損傷的預(yù)后及修復(fù)有著重要影響，其應(yīng)用潛力有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來發(fā)掘。

4 Treg的治療作用

盡管細(xì)胞消耗研究存在有爭議的結(jié)論，利用Treg治療缺血性腦卒中仍然大有潛力，臨床研究表明缺血性腦卒中發(fā)病急性期就出現(xiàn)外周循環(huán)Treg數(shù)目急劇減少，并為Treg能否有效的治療缺血性腦卒中這項(xiàng)爭論提供了有力的理論基礎(chǔ)[22]。

截至目前，缺血性腦卒中動物模型的研究也表明提高Treg的數(shù)目和功能能保護(hù)實(shí)驗(yàn)動物免受缺血腦損傷。最新的研究表明，缺血性腦卒中模型中過繼性Treg治療具有神經(jīng)保護(hù)作用，表現(xiàn)出腦卒中大鼠模型的急性保護(hù)和促進(jìn)長期修復(fù)[18]。最有意義的是Treg相關(guān)的治療窗可被推遲到缺血開始后24 h，使得臨床上錯(cuò)過治療窗的患者也能夠獲益。Treg細(xì)胞可通過下調(diào)外周免疫細(xì)胞的有害活動而發(fā)揮CNS保護(hù)作用，Treg可在腦卒中后5 d左右進(jìn)入缺血大腦，進(jìn)一步在大腦中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)或促修復(fù)作用[23]。另有研究使用CD28超興奮單克隆抗體處理大腦動脈閉塞后3～6 h的C57BL6小鼠，3～7 d檢測發(fā)現(xiàn)脾臟和大腦中Treg的數(shù)目增加，并且大腦梗死面積減少，缺血性腦卒中后7 d的功能缺失減輕[24]。這些研究為臨床腦卒中的Treg治療發(fā)展提供了新的希望。

雖然缺血性腦卒中動物模型中存在以Treg為目標(biāo)的免疫治療的有效性證據(jù)，但是在臨床應(yīng)用中仍需要考慮Treg治療的潛在風(fēng)險(xiǎn)。首先需要考慮的是Treg可能惡化缺血性腦卒中后免疫抑制，因此增加感染伴隨疾病或癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。該風(fēng)險(xiǎn)已在動物模型中有過深入研究，表明獲得性Treg治療并沒有惡化缺血性腦卒中后免疫抑制[13]。Treg治療幫助維持缺血性腦卒中后外周血和脾臟中淋巴細(xì)胞種群的穩(wěn)態(tài)，抑制了細(xì)胞免疫和脾臟萎縮的發(fā)生，減少缺血性腦卒中后感染的風(fēng)險(xiǎn)，然而患者腦卒中后Treg治療的效果仍需要仔細(xì)考慮。

缺血性腦卒中后免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)將成為限制缺血大腦損傷和促進(jìn)大腦恢復(fù)的有效策略，研究證實(shí)了Treg可作為腦卒中免疫細(xì)胞治療的良好靶標(biāo)。但是目前還需要進(jìn)一步的研究使得Treg的腦卒中治療最終成功應(yīng)用于臨床。

5 結(jié)束語

綜上所述，Treg在缺血性腦卒中病變發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用。Treg體內(nèi)免疫機(jī)制涉及到局部微環(huán)境、諸多炎性細(xì)胞、炎性因子網(wǎng)絡(luò)，目前尚不明確，甚至出現(xiàn)分歧。對于缺血性腦卒中與Treg的關(guān)系需要進(jìn)一步的探討，這些研究可以對缺血性腦卒中的病理過程有更深入的認(rèn)識，并為疾病的治療提供新思路。

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R743.3

A

1007-0478(2017)06-0568-04

10.3969/j.issn.1007-0478.2017.06.027

430060 武漢大學(xué)人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科[王啟榮 何小明(通信作者，現(xiàn)工作于襄陽市中心醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科) 盧祖能(通信作者)]

(2017-02-19收稿)