蘇博洋，何正卿，黃旭升△

肌萎縮側(cè)索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一種累及上、下運動神經(jīng)元的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病［1］，病變主要累及大腦皮質(zhì)、腦干和脊髓的運動神經(jīng)元。其基本病理特點是大腦皮質(zhì)運動區(qū)的錐體細胞和脊髓前角細胞變性丟失。臨床表現(xiàn)為進行性肌無力、肌萎縮、肌束顫動等。多數(shù)患者在起病后3～5 年因呼吸衰竭死亡［2］。越來越多的證據(jù)表明，固有免疫應答和適應性免疫應答都可影響ALS的進展［3］，因此明確ALS 過程中各類免疫細胞在兩類免疫應答反應中發(fā)揮的功能有助于了解ALS 的免疫機制。本文從單核細胞/巨噬細胞激活、自然殺傷細胞數(shù)量增加、小膠質(zhì)細胞活化、星形膠質(zhì)細胞增生及T淋巴細胞浸潤等參與ALS發(fā)病進行綜述。

1 單核細胞/巨噬細胞

人單核細胞主要分為3 個亞群：經(jīng)典亞群（CD14+CD16-）、非經(jīng)典亞群（CD14－CD16＋）、中間亞群（CD14+CD16+），這些亞群通過不同表面標記和它們在疾病中的功能而彼此區(qū)分［4］。散發(fā)性ALS（sporadic ALS，sALS）患者外周血中單核細胞的數(shù)量增加［5］，單核細胞比例發(fā)生改變，經(jīng)典單核細胞和非經(jīng)典單核細胞的比例均增加［6］。Cui 等［7］發(fā)現(xiàn)sALS 患者外周血單核細胞數(shù)量與病程呈正相關(guān)，與修訂版肌萎縮側(cè)索硬化功能評分（ALS functional rating scale revised，ALSFRS-R）呈負相關(guān)，與疾病進展速率和生存期無關(guān)。此外，在疾病進展過程中常伴隨單核-巨噬細胞系統(tǒng)的功能失調(diào)。Zondler等［8］發(fā)現(xiàn)sALS患者單核細胞的吞噬能力明顯下降，吞噬體到溶酶體的運輸明顯受損。與健康對照組相比，sALS患者外周血單核細胞產(chǎn)生更多白細胞介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等細胞因子，且IL-6 和TNF-α與疾病嚴重程度和進展速度呈正相關(guān)［9］。這些研究提示，在ALS的發(fā)展過程中伴隨著單核細胞數(shù)量的增加，這些細胞可能通過分泌促炎細胞因子介導炎癥反應，減少外周單核細胞的激活有可能為ALS患者提供一種新的治療方法。

關(guān)于單核細胞對中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）的浸潤目前尚存在爭議。在發(fā)病前1～2 個月SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠脾中的Ly6chi單核細胞具有明顯的促炎性，隨著疾病進展，Ly6chi單核細胞中的C-C趨化因子受體2和小膠質(zhì)細胞中的C-C趨化因子配體2（chemokine C-C motif ligand 2，CCL2）表達增加，導致Ly6chi單核細胞浸潤到脊髓，在使用抗Ly6C單克隆抗體治療SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠后發(fā)現(xiàn)，通過減少Ly6chi單核細胞對小鼠脊髓的浸潤數(shù)量而延緩疾病進展并減輕神經(jīng)元損傷［10］。與上述研究結(jié)果不同的是，Zondler等［8］在SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠出生后第65天開始應用Fc融合蛋白，增加CNS中Ly6c單核細胞浸潤的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)疾病進展速度有所延緩，提示單核細胞在疾病早期具有保護作用。綜上，單核細胞在ALS 的疾病進展過程中可被激活，并浸潤到CNS，但對ALS的具體作用尚不明確，需要更多研究闡明。

2 自然殺傷（NK）細胞

NK 細胞為先天免疫系統(tǒng)的效應淋巴細胞，是機體抵抗感染的第一道防線，不依賴抗體和補體就可直接殺傷靶細胞，其功能受到體內(nèi)多種細胞因子的調(diào)控。在一項縱向隊列研究中，sALS 患者外周血中NK 細胞數(shù)量與病程呈正相關(guān)［11］。Garofalo 等［12］在SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠中發(fā)現(xiàn)NK 細胞在大腦皮質(zhì)和脊髓中數(shù)量增多，對表達NK 細胞活化性受體（NKG2D）配體的SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠的運動神經(jīng)元發(fā)揮神經(jīng)毒性作用，利用TDP43A315T轉(zhuǎn)基因小鼠研究發(fā)現(xiàn)NK細胞耗竭可降低運動神經(jīng)元退化的速度，增加存活率。上述動物實驗顯示，清除NK細胞后小鼠脊髓中的小膠質(zhì)細胞數(shù)目減少，胞體體積減小。小膠質(zhì)細胞可分泌IL-6、TNF-α和誘導型一氧化氮合酶等促炎因子，在清除NK 細胞后這些促炎因子的分泌均減少，表明NK 細胞在ALS 發(fā)展過程中對機體免疫應答發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用［12］。有研究發(fā)現(xiàn)，與雌性SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠相比，雄性SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠CNS中存在更多的NK細胞，且NK細胞耗竭可導致雌性小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細胞數(shù)量減少，其存活率增加，但對雄性小鼠無明顯改善，這表明ALS 進展中不同性別可能存在不同的免疫機制［13］。這些研究結(jié)果提示NK細胞在ALS中發(fā)揮神經(jīng)毒性作用，可直接參與到CNS小膠質(zhì)細胞的炎癥反應中。不同性別之間免疫系統(tǒng)功能存在差異，有望作為評估ALS免疫治療時的關(guān)鍵變量。

3 小膠質(zhì)細胞

小膠質(zhì)細胞是CNS中主要的免疫細胞，對神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)維持起著重要作用，當腦內(nèi)發(fā)生病變時，小膠質(zhì)細胞可快速遷移增殖并啟動免疫反應。Tondo 等［14］通過11C-PK11195正電子發(fā)射計算機斷層成像掃描發(fā)現(xiàn)在攜帶SOD1突變的ALS 患者大腦枕葉、顳葉、小腦和延髓中均存在轉(zhuǎn)位因子蛋白的表達水平增加，提示有活化的小膠質(zhì)細胞，為進一步分析ALS發(fā)病過程中小膠質(zhì)細胞的功能狀態(tài)、活化位置提供了依據(jù)。小膠質(zhì)細胞存在2種表型，M1毒性表型可產(chǎn)生活性氧和促炎細胞因子，M2 保護性表型可產(chǎn)生抗炎細胞因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子。動物實驗顯示，在SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠疾病早期小膠質(zhì)細胞主要為M2 型［15］。此外，小膠質(zhì)細胞可通過吞噬異常蛋白起到神經(jīng)保護作用，髓樣細胞2上表達的觸發(fā)受體（trigger receptor on myeloid cell 2，TREM2）是一種位于小膠質(zhì)細胞表面的受體。最新研究表明，TREM2缺乏會損害小膠質(zhì)細胞對病理性TAR DNA 結(jié)合蛋白43（TAR DNA binding protein-43，TDP-43）的吞噬清除能力，而且在ALS 患者大腦皮質(zhì)和脊髓中存在TDP-43 和TREM2 的相互作用，因此在ALS中TREM2可能介導了小膠質(zhì)細胞的神經(jīng)保護作用［16］。

在SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠疾病晚期小膠質(zhì)細胞主要為M1型［15］。有研究表明，超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase 1，SOD1）或TDP-43 在細胞內(nèi)聚集是M1 表型產(chǎn)生炎癥反應的關(guān)鍵因素［17-18］。此外，SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠中病理性SOD1可激活小膠質(zhì)細胞核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3（NLRP3）炎癥小體，從而促進炎癥反應［19］。上述研究提示，小膠質(zhì)細胞在ALS中具有神經(jīng)保護和細胞毒性功能，SOD1或TDP-43的錯誤折疊和聚集可促進小膠質(zhì)細胞活化，誘導其神經(jīng)毒性，加劇運動神經(jīng)元的損傷，TREM2和NLRP3可能是潛在的治療靶點。

4 星形膠質(zhì)細胞

星形膠質(zhì)細胞尚未被確認為免疫細胞，但可通過調(diào)節(jié)免疫反應損傷運動神經(jīng)元。Granatiero 等［22］研究發(fā)現(xiàn)抑制胰島素樣生長因子1受體信號通路可降低人源SOD1G93A誘導性多能干細胞來源的星形膠質(zhì)細胞的增殖速度并減弱其對運動神經(jīng)元的毒性作用。不僅如此，星形膠質(zhì)細胞還可以通過產(chǎn)生眾多的細胞因子來影響運動神經(jīng)元的活性［23］。SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠脊髓中可檢測到來源于星形膠質(zhì)細胞的NLRP3炎癥小體和IL-1β，兩者水平隨疾病進展而升高，可引起運動神經(jīng)元周圍的炎性反應［24］。SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠運動神經(jīng)元上的主要組織相容性復合物Ⅰ類（MHCⅠ）分子表達量減少，這使得運動神經(jīng)元對星形膠質(zhì)細胞介導的神經(jīng)毒性更敏感，易致更多運動神經(jīng)元死亡，增強運動神經(jīng)元上MHCⅠ的表達能夠使運動神經(jīng)元免受星形膠質(zhì)細胞介導的神經(jīng)毒性，小鼠的運動能力和生存率均得到改善［25］。這提示MHCⅠ的表達可影響疾病的進展，對運動神經(jīng)元具有保護作用。一項涵蓋所有公開的ALS（患者和小鼠模型）星形膠質(zhì)細胞測序數(shù)據(jù)進行的薈萃分析顯示，星形膠質(zhì)細胞中可發(fā)現(xiàn)缺氧信號通路的激活，還可導致細胞內(nèi)谷氨酸的含量增加，介導神經(jīng)炎癥和氧化應激反應，從而損害運動神經(jīng)元［26］。因此，減少或逆轉(zhuǎn)星形膠質(zhì)細胞介導的炎性反應可能是治療ALS 的方法之一，深入研究星形膠質(zhì)細胞在疾病過程中的功能變化有助于明確潛在的治療靶點。

5 CD4＋T細胞

淋巴細胞分類中CD4＋T 細胞屬于T 輔助細胞，占總T 淋巴細胞的40%，其數(shù)量可直接反映機體的免疫功能。研究顯示，sALS患者外周血中CD4＋T淋巴細胞數(shù)量減少，隨著這種細胞數(shù)量的減少，ALS 患者更容易發(fā)生認知障礙，因此外周血CD4＋T 細胞數(shù)量被認為是ALS 患者認知功能損害的一個預測因子［27］。然而，有些sALS 患者外周血中CD4+T 細胞未減少，其免疫抑制表型如Treg、CTLA4+T細胞和PD-1+CD4＋T細胞隨疾病進展而增多［28］。這種不同可能是由個體免疫應答異常引起。與對照組相比，sALS患者外周血CD4+T細胞的數(shù)量隨著疾病進展呈下降趨勢，且其下降速度與ALSFRS-R評分下降呈負相關(guān)［11］。上述研究提示CD4＋T細胞在ALS進展過程中有保護作用，其數(shù)量的變化與疾病進展有關(guān)，但目前尚未闡明CD4＋T細胞在疾病進展中的作用機制。

6 CD8＋T淋巴細胞

CD8＋T 細胞又稱為細胞毒性T 淋巴細胞，占總T 淋巴細胞的30%，CD8分子是MHCⅠ類限制性T細胞識別抗原的輔助受體，能夠與MHCⅠ類分子結(jié)合而輔助T細胞抗原受體識別其提呈的抗原，在機體適應性免疫應答中起著重要作用。SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠和sALS 患者的脊髓中均有CD8＋T 細胞的浸潤，且CD8＋T細胞的數(shù)量與存活的運動神經(jīng)元數(shù)量呈負相關(guān)；脊髓灰質(zhì)中活化的CD8＋T細胞可以產(chǎn)生γ-干擾素，促進運動神經(jīng)元上MHCⅠ的表達，并通過Fas細胞凋亡信號轉(zhuǎn)導通路和顆粒酶途徑發(fā)揮細胞毒性作用，選擇性地殺死運動神經(jīng)元［29］。CD8+T 細胞數(shù)量的下降保護了SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠頸膨大處的運動神經(jīng)元，延長了其生存時間［30］。此外，Nardo等［31］發(fā)現(xiàn)SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠受損的腰骶段運動神經(jīng)元中CCL2、MHCⅠ和補體C3 等免疫分子顯著增加，伴有周圍神經(jīng)系統(tǒng)中CD8+T淋巴細胞和巨噬細胞的大量浸潤，浸潤后的CD8＋T 細胞能促進周圍神經(jīng)系統(tǒng)中運動軸突和神經(jīng)肌肉接頭的髓鞘再生。綜上，CD8＋T細胞和運動神經(jīng)元之間存在特異的MHCⅠ依賴性相互作用，從而促進運動神經(jīng)元死亡。但CD8＋T細胞不僅具有神經(jīng)毒性，也可以起到保護運動神經(jīng)元的作用。

7 調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）

Treg 的表型主要為CD4+CD25+Treg，是一類具有負性調(diào)節(jié)作用的T 細胞亞群，占外周血CD4＋T 細胞數(shù)的5%～10%，其特征是在細胞內(nèi)表達叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子P3（FoxP3）。FoxP3是Treg 發(fā)育成熟和發(fā)揮功能的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。Treg 可通過主動調(diào)節(jié)的方式抑制正常機體內(nèi)自身反應性T 細胞的活化與增殖，當Treg細胞的活性和數(shù)量處于異常狀態(tài)時易導致機體免疫功能失調(diào)。

有多項研究對ALS 進展中各個時期的Treg 數(shù)量進行了探索。疾病早期，SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠中的Treg可浸潤CNS，發(fā)揮抑制炎癥反應的作用［32］。疾病晚期，SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)的Treg 數(shù)量減少，效應T 細胞的增殖能力變強，由此提示Treg功能異常，加快了疾病的進展速度［33］。上述研究表明，疾病早期Treg 數(shù)量增加可以減弱神經(jīng)炎癥反應，是介導神經(jīng)保護功能的淋巴細胞亞群。疾病晚期Treg數(shù)量下降，神經(jīng)保護功能減弱或消失。值得關(guān)注的是，Treg可以調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞、效應T 細胞等免疫效應細胞，促進運動神經(jīng)元周圍形成抑制炎癥反應的微環(huán)境，從而使運動神經(jīng)元的生長受到保護。Sheean 等［33］在SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠中通過IL-2 誘導內(nèi)源性Treg 增殖，可顯著抑制小膠質(zhì)細胞向促炎表型轉(zhuǎn)換，從而延緩疾病的進展速度。此外，與健康對照組相比，sALS患者外周血中的Treg對效應T細胞增殖的抑制能力較差，表明ALS 患者外周血中的Treg 存在功能障礙，將功能障礙的Treg 進行體外擴增后，其對效應T淋巴細胞增殖的抑制能力可恢復到健康對照組Treg的水平，這表明進行體外擴增后的Treg可能提供了一種新的細胞療法來減緩疾病的進展［34］。

8 小結(jié)

ALS的發(fā)病機制較為復雜，近些年越來越多的研究表明ALS的免疫系統(tǒng)存在異常，免疫細胞被激活可導致ALS中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)形成慢性促炎環(huán)境，驅(qū)動免疫反應的細胞群在數(shù)量或功能上的差異都可影響本病的進展。這些免疫細胞的相關(guān)作用對于判斷ALS 的進展及針對患者的個性化治療提供了診斷依據(jù)和治療的靶點，今后需要更多的研究討論其具體作用機制，有望發(fā)掘出新的治療方法。