![]() 帕金森病(PD)是仅次于阿尔茨海默病(AD)的第二大常见神经退行性疾病,其主要的病理特征是中脑黑质纹状体多巴胺(DA)能神经元进行性丧失,以及包含α-突触核蛋白(α-syn)聚集体的路易小体的形成[1]。PD患病率与年龄密切相关,而随着全球人口的老龄化,PD患病率急剧增加,社会经济负担日益严重[2]。PD的早期临床症状主要包括进行性运动障碍如静息性震颤、肌强直和运动迟缓,而随着病情不断恶化,患者会出现非运动症状如睡眠障碍、焦虑、抑郁和认知能力下降等[3]。有研究表明,PD的致病因素包括遗传因素和线粒体功能障碍、氧化应激、环境影响和衰老等非遗传因素,然而PD的病因仍不明确[4]。 近年来,外周免疫细胞浸润在PD发生发展中的作用相关研究越来越多。在PD、AD等神经退行性疾病中,中枢神经系统受到损伤时,通常会导致血脑屏障(BBB)通透性增加,使得各类外周适应性和固有免疫细胞浸润中枢[5]。然而,对浸润到脑内的外周免疫细胞如何影响PD发生发展的研究尚不清晰。本文综述了各种固有免疫细胞和适应性免疫细胞浸润在PD中的作用,为预防和治疗PD提供新的理论依据和策略。 1 免疫细胞表面趋化因子受体 在PD病理条件下,激活的小胶质细胞、星形胶质细胞、微血管内皮细胞或神经元,可以产生多达十几种趋化因子,包括各类C趋化因子、CC趋化因子、CXC趋化因子和CX3C趋化因子等[6-7],而免疫细胞表面有很多趋化因子受体(表1),在PD病理条件下,脑中各种细胞释放的趋化因子可以与外周免疫细胞表面的相应趋化因子受体相互作用,激活并诱导外周免疫细胞向中枢浸润,参与PD的病理生理过程。 ![]() 2 固有免疫细胞浸润在PD中的作用 固有免疫细胞包括单核细胞、粒细胞、DC细胞、NK细胞和肥大细胞等,是抵御细菌和病毒入侵的第一道防线,还参与适应性免疫应答[9]。已有大量的研究表明,外周固有免疫细胞可以浸润至中枢神经系统,在PD中发挥重要作用[5,10]。 2.1 中性粒细胞 中性粒细胞主要在骨髓中产生,在炎症环境中,具有吞噬、脱颗粒、中性粒细胞的炎症细胞死亡方式(NETosis)以及产生细胞因子等作用[11]。 中性粒细胞的中枢浸润可加重神经炎症反应。在脂多糖(LPS)刺激的PD大鼠模型中,发现大鼠黑质致密部中性粒细胞的浸润程度远高于皮质区域,同时发现炎症水平与中性粒细胞浸润程度呈正相关,这表明不同程度的中性粒细胞浸润可能导致炎症严重程度及其相关神经毒性的区域差异[12]。此外,研究还发现注射LPS后,内皮细胞和星形胶质细胞的损伤以及BBB通透性改变在黑质致密部(SNpc)中更为明显,这些结果共同表明,过度的中性粒细胞浸润,以及较低的星形胶质细胞密度、较高的BBB通透性等环境因素,会导致SNpc中的神经炎症加剧和神经元死亡[13]。还有研究人员在LPS刺激的大鼠中发现中性粒细胞在脑组织内的浸润和运动增加,而小胶质细胞表现出激活状态的形态学变化,表明中性粒细胞会与小胶质细胞相互作用[14]。这些研究提示:抑制中性粒细胞的浸润或阻断其炎症功能可能成为预防以及治疗PD的有效方法。已有研究表明,抗中性粒细胞血清治疗可以防止兴奋性毒素注射大脑造成的BBB破坏、胶质细胞增生,保护纹状体神经元[15]。 2.2 单核细胞(巨噬细胞) 单核细胞起源于造血干细胞分化成的髓系祖细胞,并被认为是巨噬细胞和DC细胞的前身,因此有些研究者将单核细胞和巨噬细胞统一称为单核巨噬类群[16]。 PD患者大脑中的α-syn可以诱导趋化因子的释放,其可以促进单核/巨噬细胞通过BBB向大脑迁移,浸润的单核细胞可以沿着一系列的炎症状态分化[17]。且单核细胞的浸润被认为是导致PD患者大脑黑质中DA神经元丢失的一个重要因素[18]。转基因小鼠过表达人源α-syn基因强烈诱导外周单核细胞向黑质浸润,并且会激活浸润单核细胞表面的主要组织相容性复合体II(MHC II),而MHC II是单核细胞促炎表型M1型标志物,这种表型的单核细胞能够释放促炎细胞因子和趋化因子;另一方面,在同一模型中敲除趋化因子受体CCR2基因可抑制外周单核细胞进入中枢,这一干预不仅减少了MHC II的表达,还减缓了表达酪氨酸羟化酶(TH)的神经元的退化,表明阻断外周单核细胞浸润在PD中具有神经保护作用[19]。另有研究指出,在1-甲基- 4-苯基-1, 2, 3, 6-四氢吡啶(MPTP)诱导的小鼠PD模型中,星形胶质细胞释放的趋化因子CCL2和CCL7显著增多,且其促进了外周单核细胞向黑质的浸润,这种浸润现象会引起DA和TH的退化和丧失。然而,当其CCR2基因被敲除后,尽管阻断了单核细胞的浸润,却并未影响DA神经元的丢失情况[20]。提示在急性MPTP小鼠模型中,表达CCR2的单核细胞在黑质的有限浸润并不足以直接导致DA神经元的丢失,CCL2-CCR2轴可能还会趋化其他免疫细胞,进而发挥神经毒性作用[20]。 2.3 DC细胞 DC细胞是免疫系统的异质抗原呈递细胞,是体内激活T细胞和B细胞免疫的主要细胞,在启动先天免疫和适应性免疫应答中发挥重要作用。在健康的中枢神经系统中,DC细胞存在于脉络膜丛和脑膜等血管丰富的腔室以及人类脑脊液中,而当中枢神经系统因感染、创伤、细胞死亡或自身免疫引起局部炎症或损伤时,DC细胞在中枢神经系统的分布会发生改变,它们主要存在于大脑实质中,而关于中枢神经系统实质中的DC是否来自外周尚未达成共识[21]。有研究表明,PD患者血液中的DC细胞有所减少,且与其运动症状的严重程度呈负相关,原因可能是DC细胞被募集到疾病特异性病变部位,即中枢神经系统[22]。 PD中濒临坏死的DA神经元中释放的神经黑色素(NM)可激活小胶质细胞,产生活性氧、活性氮和促炎分子,从而导致更进一步的神经炎症和神经元死亡[23]。而体外实验结果显示,活化后的DC细胞可以有效地吞噬NM,表明DC细胞激活能够抑制神经炎症,发挥神经保护作用[24]。另外,已被证明,在AD小鼠模型中,Aβ致敏的DC细胞已被用于减少Aβ的积累以及减轻认知缺陷[25]。与AD状态类似,α-syn抗原致敏的DC细胞疫苗可有效产生特异性α-syn抗体并改善PD运动功能障碍,而不会引起明显的全身炎症反应,表明该策略可能是一种极有应用前景的PD治疗方法[26]。 2.4 NK细胞 NK细胞是由骨髓衍生的广泛分布的先天性淋巴样细胞,其中包含小鼠中CD11b和CD27表达或人类中CD56表达的不同群体[27]。NK细胞具有多种功能,其中最主要的是NK细胞对于恶性细胞的裂解能力,除此之外,还具有抗菌防御、形成免疫记忆、炎症消退以及细胞外蛋白的内吞作用等[28]。 外周NK细胞受CX3CL1和CCL2(MCP-1)等趋化因子诱导进入中枢神经系统,参与如自身免疫性脑脊髓炎(EAE)和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病的脑内神经炎症过程,表明NK细胞浸润在加剧神经炎症中起重要作用[29-30]。有报道指出,在PD患者脑内,浸润的NK细胞水平与疾病的严重程度呈现正相关关系[31-32]。在MPTP诱导的PD小鼠模型的脑脊液中,也发现了NK细胞的显著浸润,并且在大脑黑质部位格外活跃[33]。在构建的使用α-syn诱导的PD小鼠模型中,通过注射抗NK1.1单克隆抗体(mAb)实现了NK细胞的全身性耗竭,而NK细胞的体内耗损不仅加剧了小鼠的运动缺陷,还增加了磷酸化α-syn的沉积[30]。已有证据表明,NK细胞在PD的早期阶段被激活,而随着病情的加重,α-syn沉积不断增加,NK细胞便随之代偿增多,并通过其有效的内吞机制来清除聚集的突触核蛋白[31,34]。 NK细胞还可通过与T细胞的直接或间接相互作用,显著减轻神经炎症的进展。NK细胞具有直接识别和杀死活化T细胞的能力,从而负向调节T细胞反应,有助于降低炎症水平[35]。此外,NK细胞还能通过穿孔素依赖机制或Ⅱ型膜蛋白受体(NKG2D)和自然细胞毒性受体(NKp46)的相互作用,来介导活化的CD8+ T细胞的凋亡[36]。CD8+ T细胞是炎症过程中的关键参与者,它们能够分泌多种炎症性细胞因子,从而加剧炎症反应[37]。NK细胞的这种作用有助于控制CD8+ T细胞的活动,减轻炎症反应的程度。 NK细胞还能通过与小胶质细胞的动态串扰来发挥神经保护作用。研究表明,在用髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)肽对小鼠进行免疫处理后,发现NK细胞与小胶质细胞之间物理接近,并对小胶质细胞有细胞溶解活性,造成小胶质细胞数量减少,但在穿孔素缺陷小鼠中发现这种关系被消除,穿孔素缺陷的NK细胞缺乏杀伤力,表明NK细胞可能会在中枢神经系统炎症期间通过穿孔素途径杀伤小胶质细胞[38]。此外,研究还发现NK细胞凝集素样受体亚家族C成员1(NKG2A)和小胶质细胞表面的自体MHC I类分子Qa1之间的相互作用参与调解NK细胞的杀伤活性,Qa1的缺陷会促进NK细胞的杀伤活性,而Qa1的过表达则可以保护小胶质细胞免受NK细胞的攻击[38]。神经炎症可激活小胶质细胞并导致其Qa1表达降低,进一步激活NK细胞介导的对过度活跃的小胶质细胞的细胞毒性[39]。NK细胞通过杀伤这些具有神经毒性的活化小胶质细胞,可以发挥神经保护作用,避免神经毒性的发生。 NK细胞在PD的病程中扮演着重要角色,通过吞噬脑内病理状态下的突触核蛋白以及与其他脑内免疫细胞的复杂交互,展现出对PD治疗的潜在益处。鉴于NK细胞在PD病程中的这些影响,对其进行深入研究对于开发新的治疗策略具有重要意义。 2.5 肥大细胞 当大脑和中枢神经系统遭遇损伤时,肥大细胞迅速作为“前线卫士”介入神经炎症的调控过程。在神经炎症的复杂网络中,肥大细胞通过与小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元间的密切互作,以及其对BBB通透性和神经发生(包括神经元的增殖、分化和迁移)的深远影响,扮演着不容忽视的角色。这种参与可能会加剧神经退行性病变的进程,包括神经元死亡、突触功能障碍和兴奋性毒性,从而进一步损害神经系统的结构和功能[40]。 有研究报道,在PD小鼠模型中,小胶质细胞和星形胶质细胞产生的CCL2可能会将肥大细胞招募到黑质,招募的肥大细胞以核因子-κB(NF-κB)依赖的方式表达交联酶组织转谷氨酰胺酶2(TG2),随后释放包括组胺、白三烯和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)在内的促炎细胞因子,加速神经元的死亡[41]。最新研究显示,MPTP诱导的PD小鼠大脑中发生一系列复杂的生物学机制,这种病变会导致神经胶质成熟因子(GMF)依赖性的肥大细胞激活,进而引发显著的氧化应激反应,并伴随钙蛋白酶1(CAPN1)、细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、离子钙结合衔接蛋白1(IBA1)和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)等关键蛋白的表达增加。这一系列变化进一步导致DA能神经元中的关键标志物,如酪氨酸羟化酶(TH)、多巴胺转运体(DAT)和囊泡单胺转运体2(VMAT2)的表达显著减少,最终引发运动行为缺陷[38]。在进一步的研究中,发现肥大细胞特异性介质在此模型中能够触发星形胶质细胞和胶质细胞释放CCL2和基质金属蛋白酶-3(MMP-3)等细胞因子,介导神经损伤的加剧[42-43]。总之,肥大细胞的激活及其引发的效应(如氧化应激)会通过星形胶质细胞的活化来加剧DA能神经元的退行性病变,从而进一步恶化PD小鼠的运动功能障碍。 3 适应性免疫细胞浸润在PD中的作用 适应性免疫细胞包括T细胞和B细胞,T细胞根据其特殊的表面标记又可分为2个不同的亚群,CD4+T和CD8+T细胞。T细胞和B细胞在神经炎症的发生和发展中起着重要作用,它们可以通过释放炎症介质、浸润大脑和参与免疫反应来影响神经系统的炎症状态并参与神经退行性过程。 3.1 CD4+ T细胞 CD4+ T细胞会浸润中枢神经系统,并且会加深PD患者的神经变性。有研究发现PD患者大脑中CD4+ T细胞显著浸润,并且用transwell方法证实了PD患者中外周CD4+ T细胞的迁移潜力相较于健康受试者显著增强[44]。在CD4缺陷的α-syn小鼠模型中,未出现由α-syn过表达所引发的DA能细胞损失,这一发现进一步证实了与α-syn病理相关的CD4+ T细胞浸润可能会损害中枢神经[45]。 CD4+ T细胞与小胶质细胞之间存在串扰,小胶质细胞可吞噬降解病理性α-syn,并将通过MHC II激活CD4+ T细胞,参与调节神经炎症[46]。大鼠脑内注射α-syn可诱导SNpc区域表达MHC II的活化小胶质细胞,以及CD4+和CD8+ T细胞的数量的增加;特别值得注意的是,在T细胞缺失的裸鼠中,脑内注射α-syn后并未观察到小胶质细胞中MHC II表达的上调,并且此时DA神经元的丢失并不明显。这一发现暗示了浸润到脑内的CD4+ T细胞也影响着小胶质细胞,两者之间存在串扰[47]。 然而,更为复杂的是,CD4+ T细胞可进一步细分为不同的T辅助效应(Th)亚群:Tregs、Th1、Th2、Th9以及Th17等细胞亚群[48]。而不同亚型的T细胞在脑损伤中发挥着不同的作用。Th1细胞通过分泌γ干扰素(IFN-γ)等促炎细胞因子促进炎症,间接加重脑损伤;而Th17细胞通过分泌白细胞介素-17(IL-17)来加重神经炎症[49]。Th2细胞通过分泌IL-4等抗炎细胞因子,提高胰岛素样生长因子水平来保护脑损伤,从而增强小胶质细胞的神经保护作用,而Tregs神经保护作用主要与分泌IL-10有关[50]。不同的Th亚群对于整体的影响有待深入研究。 3.2 CD8+ T细胞 浸润的CD8+ T细胞可以直接或间接杀伤靶细胞,造成脑损伤。在早期PD患者黑质中发现CD8+T细胞的浸润要先于α-syn的聚集,而此时CD4+ T细胞没发现明显变化,表明CD8+ T细胞的细胞毒性攻击可能在PD中引发和传播神经元死亡和突触核蛋白聚积[51]。此外,在α-syn过表达的小鼠模型中,观察到在靠近大脑黑质区域中CD8+T细胞显著增加,并且发现DA神经元的显著丢失[52]。而在使用CD8β抗体处理小鼠使其CD8+ T细胞耗竭后,发现神经炎症下TH和多巴胺转运体(DAT)神经元的丢失显著减少,说明CD8+ T细胞的浸润会加剧神经元变性[53]。 激活的小胶质细胞在CD8+ T细胞的浸润中发挥重要作用。一方面,小胶质细胞来源的CCL2/CCL8趋化因子在神经损伤小鼠模型中展现出对CCR2及CCR5受体阳性的CD8+ T细胞明显的趋化作用[54]。另一方面,小胶质细胞识别并结合病理性α-syn,通过表面表达的MHC I型分子呈递给CD8+ T细胞,并激活后者,触发CD8+ T产生穿孔素、颗粒酶等物质,进而损伤神经元[55]。 3.3 B淋巴细胞 在适应性免疫中,B淋巴细胞分化为浆细胞并产生抗体,其还具有抗原呈递、调节T细胞和先天免疫细胞、产生细胞因子等多种功能[56]。 目前,B细胞浸润在PD病理生理过程中的作用研究尚不多见。在大脑微环境内,特定的趋化因子,如CXCL12、CXCL13和CXCL10,能够促使小鼠B细胞发生趋化作用。这一过程中,趋化因子通过间接上调一系列黏附分子,如ICAM-1、α4β1整合素(VLA-4)以及淋巴细胞功能相关抗原1(LFA-1,即CD11a/CD18),来引导B细胞的定向迁移[57]。VLA-4缺失导致多发性硬化小鼠模型中B细胞在中枢神经系统募集减少,然而在接受抗VLA-4抗体治疗的患者中未观察到类似的效果[58]。 有研究发现,浸润的B细胞可能发挥神经保护作用。最新的研究在PD患者的大脑中检测到了α-突触核蛋白抗体以及这些抗体在DA能神经元周围的聚集现象。这一发现提示,尽管B细胞可能不直接存在于大脑中,但外周的B细胞通过产生特定的抗体,促进α-syn的清除,从而发挥神经保护作用[59]。此外,在MPTP诱导的PD小鼠模型中,B细胞缺乏或耗竭会导致更严重的病理和行为结果,说明B细胞在DA能细胞损失中可能起早期保护作用[60]。 有研究在α-syn过表达的转基因PD小鼠模型中测试了靶向病理α-syn表位的DNA疫苗的免疫原性和有效性,发现同时靶向病理α-syn的3个B细胞表位的PV-1950D疫苗可以促进B细胞激活,分泌针对α-syn的特异性抗体,且产生的抗体有效地减少了不同大脑区域病理性α-syn的积累并且会激活NK细胞,改善了PD小鼠的运动缺陷[61]。提示开发针对α-syn的疫苗,可能是防治PD的有效策略。 4 对治疗PD药物研发的启示 迄今为止,药物通过影响免疫细胞浸润中枢神经系统来防治PD的研究还不多见。有研究报道,川续断中的一种活性成分川续断皂苷乙,可以明显抑制体内LPS导致的中枢炎症反应,其治疗作用的机制归因于通过抑制血管内皮生长因子A(VEGFA)/血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)/内皮型一氧化氮合酶(eNOS)信号传导减少BBB损伤和致病性Th17细胞向中枢神经系统的浸润[62]。在6-羟基多巴胺(6-OHDA)诱导的PD小鼠模型中,钙化三醇可以促进神经保护性Tregs并抑制神经损伤效应T细胞的产生,这个过程显著抑制了中脑中的T细胞浸润,以及小胶质细胞活化及其M1极化,并减少了促炎细胞因子的释放[63]。此外,在同一模型中应用PC61单克隆抗体耗竭Tregs,发现在Tregs耗竭后,钙化三醇在PD模型中的抗炎作用减弱,证明钙化三醇在PD的抗炎和神经保护作用与其促进Tregs浸润中枢的潜力有关[63]。 目前临床上对于影响中枢神经系统中浸润的免疫细胞的药物研究还未见报道,但一些药物可以影响外周免疫细胞或趋化因子含量。普拉克索作为一种高效的DA能受体激动剂,在PD的治疗中展现出显著疗效,能够显著提升外周血中Tregs的水平,诱导活化Tregs释放IL-10[64]。左旋多巴则可以增加PD患者血清中趋化因子RANTES(CCL5)的含量[65]。 5 结语与展望 外周免疫细胞的浸润与PD的发生发展密切相关。在固有免疫细胞中,中性粒细胞、单核细胞以及肥大细胞的浸润促进了神经炎症反应和神经元损伤;另一方面,NK细胞和DC细胞可表现出神经保护作用。而在适应性免疫细胞中,Th1、Th17和CD8+ T细胞会通过释放促炎因子或直接杀伤神经元来加重神经炎症;而Th2、Tregs以及B细胞会释放抗炎因子或抗体缓解PD。提示基于免疫细胞浸润进行药物研究开发是一个有潜力的策略方向。开发新的药物,抑制“坏的”免疫细胞浸润中枢并抑制其与神经胶质细胞和神经元的相互作用,或促进“好的”免疫细胞浸润,都值得进一步探索。 关于外周免疫细胞在PD中浸润的作用,目前仍存在诸多争议。例如,B细胞和DC细胞在PD患者大脑中的浸润情况以及这种浸润是否直接影响了PD的疾病进程尚未有确凿的证据。关于CD4+ T细胞和CD8+ T细胞浸润大脑的先后顺序,现有研究之间存在明显的分歧,而CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的浸润顺序对于理解它们在PD中的免疫调节作用至关重要,需要更多研究来加以探索和阐明。 |
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