病毒性腦炎相關(guān)細(xì)胞因子和趨化因子的變化特點(diǎn)及作用機(jī)制*

張艷，單大衛(wèi)，萬(wàn)東山

（首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，北京 100053）

病毒性腦炎（viral encephalitis, VE）是一種常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system, CNS）感染性疾病，可由多種病毒引起，如單純皰疹病毒（herpes simplex virus, HSV）、水痘-帶狀皰疹病毒（varicella-zoster virus, VZV）、 乙型腦炎病毒（Japanese encephalitis virus, JEV）、 腸道病毒（Enterovirus, EV）、流感病毒、蜱媒腦炎病毒（tick-borne encephalitis virus, TBEV）等[1]。HSV 感染占確診VE 患者的50%～75%，其余患者以VZV、EV 及蟲媒病毒感染為主[2]。VE 確切的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，可能與病毒對(duì)CNS 的直接損傷和各種免疫應(yīng)答機(jī)制的相互作用有關(guān)。病毒引發(fā)機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)具有雙向作用，一方面可以對(duì)病毒起到殺傷清除作用；另一方面免疫應(yīng)答紊亂與各種炎癥因子的相互作用可以誘發(fā)免疫誘導(dǎo)的炎癥損傷，導(dǎo)致不良預(yù)后[2-3]。故明確VE 相關(guān)細(xì)胞因子和趨化因子的作用尤為重要，可以用于VE 病情進(jìn)展和嚴(yán)重程度的評(píng)估，有助于研究VE 發(fā)病機(jī)制，尋找新的VE 干預(yù)治療靶點(diǎn)。

1 細(xì)胞因子與VE的關(guān)系

細(xì)胞因子是由細(xì)胞分泌的高配體親和力信號(hào)蛋白，主要介導(dǎo)細(xì)胞間信號(hào)傳遞和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答及炎癥反應(yīng)。本文主要闡述細(xì)胞因子白細(xì)胞介素2（Interleukin-2, IL-2）、白細(xì)胞介素6（Interleukin-6,IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）、B 細(xì)胞激活因子（B-cell activating factor,BAFF）和增殖誘導(dǎo)配體（a proliferation-inducing ligand,APRIL）等與VE 發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。

1.1 IL-2

IL-2 主要由活化的CD4+T 輔助（T helper 1,Th1）細(xì)胞產(chǎn)生，T 細(xì)胞分泌IL-2 通過(guò)與自身或鄰近CD4+和CD8+T 細(xì)胞及其他細(xì)胞表面的IL-2 受體結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用[4]。IL-2 的主要功能是刺激T 細(xì)胞和NK 細(xì)胞的增殖、分化，促進(jìn)naüve T 向T 調(diào)節(jié)（regulatory T, Treg）細(xì)胞分化[5]。IL-2 能增強(qiáng)對(duì)病毒的免疫應(yīng)答，抑制病毒感染CNS，但其表達(dá)異常則可加重疾病的進(jìn)展[6]。VE 患者腦脊液（cerebrospinal fluid, CSF）中IL-2 水平高于對(duì)照組，且重癥組水平更高[7]。這與CNS 由趨化因子介導(dǎo)的T 細(xì)胞（主要是Th1 細(xì)胞）浸潤(rùn)有關(guān)，IL-2 異常導(dǎo)致Th1/Th2 比例失衡，使顱內(nèi)產(chǎn)生過(guò)度的炎癥反應(yīng)[8]。蜱媒腦炎（tick-borne encephalitis, TBE）患者血漿IL-2 水平顯著升高，γ 干擾素（Interferon-γ, IFN-γ）水平與IL-2水平呈正相關(guān)[9]。其機(jī)制為IL-2 激活NK 細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子IFN-γ，共同參與TBEV 的免疫反應(yīng)。由此可見，IL-2 通過(guò)促進(jìn)T 細(xì)胞、NK 細(xì)胞的激活和增殖參與CNS 感染的免疫應(yīng)答，病毒感染腦組織后IL-2 激活細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)[6]，IL-2的過(guò)度異常表達(dá)可加重VE 進(jìn)展，故可作為判斷VE 病情的指標(biāo)[7]。

1.2 IL-6和TNF-α

IL-6 主要由單核細(xì)胞和T 細(xì)胞產(chǎn)生，也可由上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）共同促進(jìn)Th17細(xì)胞的分化，同時(shí)抑制TGF-β 誘導(dǎo)的Treg 細(xì)胞分化，在中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的募集中也發(fā)揮作用[10]。TNF-α 是一種促炎癥因子和免疫調(diào)節(jié)因子，主要來(lái)源于單核巨噬細(xì)胞，在CNS 內(nèi)主要來(lái)源于星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，Th1 細(xì)胞、B 細(xì)胞和NK細(xì)胞等也可以分泌TNF-α。TNF-α 具有多種生物學(xué)功能，如對(duì)病毒感染細(xì)胞有生長(zhǎng)抑制或殺傷作用，刺激單核巨噬細(xì)胞合成IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α 等多種細(xì)胞因子，促進(jìn)炎癥反應(yīng)[11]。

腸道病毒性腦炎（enterovirus encephalitis, EVE）患者外周血IL-6、TNF-α 水平高于對(duì)照組，且預(yù)后不良組升高尤為明顯[12]，提示高水平IL-6、TNF-α 與腦損傷加重有關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，HSV-1[13-14]、JEV[15]感染的動(dòng)物血、CSF 中IL-6、TNF-α明顯升高。IL-6、TNF-α的作用機(jī)制為：①核因子-κB（nuclear factor-κB, NF-κB）可增強(qiáng)IL-6、TNF-α 等細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)CNS 炎癥反應(yīng)，影響內(nèi)皮細(xì)胞通透性，促進(jìn)免疫細(xì)胞穿過(guò)血腦屏障，參與炎癥過(guò)程[15-18]。②IL-6 可誘導(dǎo)產(chǎn)生Th17 細(xì)胞及分泌IL-17，IL-17 抑制病毒感染細(xì)胞凋亡，抑制CD8+T 細(xì)胞介導(dǎo)的感染細(xì)胞裂解，導(dǎo)致病毒持續(xù)存在，加重神經(jīng)系統(tǒng)損傷[19]。③IL-6 升高促進(jìn)IFN-γ 升高，誘導(dǎo)生成粒細(xì)胞集落刺激因子，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞募集到CNS，發(fā)生強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)[14]。由此可見，IL-6、TNF-α 參與了VE 抗病毒免疫反應(yīng)和炎癥損傷，適度升高可激活免疫系統(tǒng)，但過(guò)量會(huì)破壞血腦屏障，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞大量滲入CNS，產(chǎn)生過(guò)度炎癥反應(yīng)，患者預(yù)后較差。因此，有研究結(jié)果支持將IL-6、TNF-α 等作為潛在的生物標(biāo)志物，用于診斷和監(jiān)測(cè)顱內(nèi)炎癥[20]。

1.3 BAFF和APRIL

BAFF 和APRIL 屬于TNF 家族，與B 細(xì)胞的存活和分化成熟密切相關(guān)[21-22]。EVE 患者CSF 中BAFF和APRIL 水平升高，提示體液免疫機(jī)制在人體對(duì)抗病毒感染中發(fā)揮作用[20]。在TBE 早期階段，血清BAFF 可作為患者外周免疫反應(yīng)的特征指標(biāo)；在疾病的后續(xù)階段，CSF 中APRIL 可作為顱內(nèi)免疫反應(yīng)的特征指標(biāo)，表明BAFF 和APRIL 有助于推測(cè)TBE的不同階段[23]。有研究結(jié)果表明，與自身免疫性腦炎（autoimmune encephalitis, AE）相比，VE 患兒CSF和血清BAFF、APRIL 水平顯著升高，提示BAFF、APRIL 可用于VE 的診斷及與AE 的鑒別診斷[24]。

2 趨化因子與VE的關(guān)系

趨化因子是一類結(jié)構(gòu)同源、低分子量（8～14 kD）、具有趨化作用的蛋白質(zhì)。主要由激活的T 細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等分泌。根據(jù)N 端高度保守的半胱氨酸殘基數(shù)目、位置及是否存在中間氨基酸，趨化因子家族被分為4 個(gè)主要亞家族（C、CC、CXC 和CX3C）。這些趨化因子被7 次跨膜的G 蛋白偶聯(lián)受體識(shí)別，根據(jù)其趨化因子配體來(lái)源，分別被分類并命名為CCR、CXCR、CX3CR 和XCR[25-26]。 本文主要闡述趨化因子CXCL8、CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL13、CCL19等與VE 發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。

2.1 CXCL8

CXCL8 又稱為IL-8，在VE 患者CSF 中明顯升高[27-29]，且明顯超過(guò)血清水平，可能與CNS 病毒感染誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞增殖，分泌CXCL8 有關(guān)[28]，CXCL8 可趨化中性粒細(xì)胞進(jìn)入CNS[27]。而且CSF 中CXCL8 水平與CSF 中病毒載量、浸潤(rùn)性多核白細(xì)胞計(jì)數(shù)呈正相關(guān)，表明CXCL8 對(duì)病毒的反應(yīng)具有載量依賴性[27]。預(yù)后較差的患者CSF 中CXCL8 持續(xù)升高，提示CXCL8 與預(yù)后不良相關(guān)[29]。

2.2 CXCL9、CXCL10和CXCL11

CXCL9、CXCL10 和CXCL11 均通過(guò)與CX3CR結(jié)合發(fā)揮作用，參與Th1 細(xì)胞趨化反應(yīng)。在感染、炎癥或損傷的情況下，CXCL9、CXCL10 和CXCL11由血液和組織細(xì)胞中最經(jīng)典的Th1 型細(xì)胞因子IFNγ 誘導(dǎo)產(chǎn)生。CNS 感染早期就可誘導(dǎo)產(chǎn)生CXCL11，而且可能通過(guò)趨化保護(hù)性免疫細(xì)胞進(jìn)入CNS 而發(fā)揮重要作用[30]。LIND 等[8]發(fā)現(xiàn)，單純皰疹病毒性腦炎（herpes simplex encephalitis, HSE）和單純皰疹病毒性腦膜炎（herpes simplex meningitis, HSM）患者CSF中CXCL9 和CXCL10 顯著升高，但CSF 中CXCL11升高只與HSM 有關(guān)，與HSE 無(wú)關(guān)，推測(cè)CSF 中CXCL11 水平可用于鑒別HSE 與HSM。與此類似，LIND 等[27]在另一項(xiàng)研究中還發(fā)現(xiàn)，VZV 腦炎患者CSF 中CXCL9、CXCL10 顯著升高，且高于血清水平，而CXCL11 僅在VZV 腦膜炎患者CSF 中升高，亦提示CSF 中CXCL11 水平作為標(biāo)志物可區(qū)分VZV腦炎與VZV 腦膜炎。TBE 急性期CSF 中的CXCL10和CXCL11 顯著高于血清水平，治療后CSF 中CXCL10 和CXCL11 水平低于治療前，但仍高于血清水平。據(jù)此推測(cè)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)CSF 中CXCL10 和CXCL11 水平評(píng)價(jià)TBE 的療效。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CD8+T 細(xì)胞趨化因子CXCL9 表達(dá)下調(diào)的小鼠感染HSV-1 后，HSV-1 特異性CD8+T 細(xì)胞在感染部位的聚集減少，導(dǎo)致感染小鼠病死率升高；將CXCL9直接注射到CNS 感染部位，可顯著提高感染小鼠的存活率，CXCL9 可將CD8+T 細(xì)胞招募到感染部位，這對(duì)降低小鼠病死率至關(guān)重要[31]。

2.3 CXCL13

CXCL13 又稱為B 細(xì)胞趨化因子1，由基質(zhì)細(xì)胞、濾泡樹突細(xì)胞和Th17 細(xì)胞產(chǎn)生，是啟動(dòng)感染部位淋巴細(xì)胞體液免疫反應(yīng)的關(guān)鍵因子之一[32-34]。CNS 中小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)Toll 樣受體4（Toll like receptor 4, TLR4）和TLR9 激活后表達(dá)CXCL13，CXCL13 可能通過(guò)與CXCR5 結(jié)合，促進(jìn)B 細(xì)胞的遷移和CNS 浸潤(rùn)[34]。CSF 中CXCL13 升高可反映B 細(xì)胞急性募集及鞘內(nèi)抗體產(chǎn)生，CXCL13 等關(guān)鍵性趨化因子水平可用于診斷和監(jiān)測(cè)CNS 鞘內(nèi)炎癥，可能是腦炎免疫治療的潛在靶點(diǎn)[20]。

2.4 CCL19

CCL19 屬于CC 亞家族趨化因子，是在生理穩(wěn)態(tài)下免疫監(jiān)測(cè)，發(fā)育過(guò)程中及病理狀態(tài)下誘導(dǎo)T 細(xì)胞活化、免疫耐受及炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子。CCL19與表達(dá)在T 細(xì)胞和B 細(xì)胞上的CCR7 受體結(jié)合，是在CNS 中穩(wěn)定性表達(dá)的幾種趨化因子之一。嗜神經(jīng)病毒感染可促進(jìn)CCL19 的產(chǎn)生，是將保護(hù)性抗病毒的CD8+T 細(xì)胞招募到CNS 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[27，35-36]。VZV腦炎患者CSF 中CCL19 水平顯著升高，且顯著高于血清水平，CCL19 由CSF 到血液趨化因子的梯度對(duì)白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞聚集到CNS 有重要意義[27]。

除了上述細(xì)胞因子和趨化因子，CXCL1、CCL2、IL-1、IL-10、IFN-γ、TGF-β 等也不同程度地參與了VE 的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。

3 結(jié)語(yǔ)

細(xì)胞因子和趨化因子在VE 的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。一方面，細(xì)胞因子和趨化因子在機(jī)體抗病毒感染的免疫過(guò)程中發(fā)揮積極作用，抵抗CNS病毒感染；另一方面，失調(diào)的細(xì)胞因子和趨化因子參與機(jī)體免疫損傷過(guò)程，導(dǎo)致VE 患者病情加重。目前還有很多參與VE 免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子和趨化因子尚未明確，其具體作用機(jī)制及相互作用仍未知，相關(guān)研究的開展將提高大家對(duì)VE 的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)治療靶點(diǎn)，進(jìn)而減少VE 的病死率和致殘率。