13.祝胜美教授课件-T细胞在缺血性脑卒中中的作用1.doc

T 淋巴细胞在缺血性脑卒中中的作用徐姗姗 熊小星 祝胜美浙江大学附属第一医院麻醉科摘要： 研究显示，缺血性脑卒中后，T 细胞变得活跃，浸润入大脑，释放细胞因子和活性氧等导致了大脑早期的感染和损伤。细胞毒性的 T 细胞(CD8+T细胞)通过释放细胞毒性的颗粒诱导脑损伤。CD4+辅助性 T 细胞（Th1 细胞），通过分泌促炎因子(IL-2、IL-12、INF-、 TNF-等)发挥脑组织损伤效应。而 CD4+Th2 的细胞可能通过释放抗炎因子如 IL-4、IL-10 而起到脑保护作用。更好的理解不同 T 细胞亚群在脑组织损伤与修复中的作用，将有助于阐明 T细胞的靶向治疗在脑卒中治疗中的应用价值。T 细胞本应该被认为是缺血性脑卒中治疗的重要的靶点。然而，因为在脑卒中缺血的急性后期阶段，感染是导致死亡的主要原因，所以应该谨慎的考虑 T 细胞的靶向治疗，以达到减少 T 细胞的损伤性作用和增强 T 细胞的保护性作用的目的。关键词：脑卒中；缺血；再灌注；T 细胞；细胞因子；免疫系统缺血性脑卒中(cerebral Ischemia stroke，CIS)又称脑梗死(cerebralinfarction，CI)，是指由于脑局部血液供应障碍，缺血、缺氧引起的局限性脑组织的缺血性坏死或脑软化，属于祖国医学“中风”之范畴。CIS 的临床常见类型有脑血栓形成、腔隙性梗死和脑栓塞等。它是以猝然昏倒，不省人事，伴发口角歪斜、语言不利而出现半身不遂为主要症状的一类疾病。由于本病发病率高、死亡率高、致残率高、复发率高以及并发症多的特点，医学界把它同冠心病、癌症并列为威胁人类健康的三大疾病之一1。本病常留有后遗症，发病年龄也趋向年轻化2，是威胁人类生存和生活质量的重大疾患。因此，共同探讨 CIS 的发病机制，为临床干预治疗提供理论依据是研究的工作重点之一。缺血后脑卒中的特点是脑血流的中断，这将产生神经元的死亡等损害。早期恢复脑血流仍然是缺血性脑卒中后减轻脑损害的首选治疗方法。根据脑卒中的症状和体征早期发现患者以及溶栓治疗的早期应用已经使大量急性脑缺血患者受益。虽然大脑缺血后再灌注是有利的，但是再灌注也会加重炎症反应和引起临近脑组织的损伤。缺血再灌注导致的脑损伤的调节机制还没有达成共识，但是炎症有关的细胞因子在近几年已经受到了关注3。T 细胞是持续炎症反应发展的核心。已经有充分的证据表明，缺血再灌注后几个小时内，T 细胞在受损的脑区域聚集4。T 细胞是促炎性细胞因子和细胞毒性物质（如活性氧）的来源。在缺血后的脑组织，它们会导致神经元的死亡及机体不良的预后。但是，T 细胞可以抵御外来病原体的入侵。所以脑卒中后针对 T 细胞的靶向治疗需慎重考虑。而且，最近一些研究表明，在脑卒中后几个星期到几个月后，T 细胞可以促进脑组织的修复和再生。T 淋巴细胞分类及其特性T 淋巴细胞（简称 T 细胞）即胸腺依赖性淋巴细胞（thymus-dependentlymphocyte）。来自骨髓的淋巴样干细胞，在胸腺内分化成熟，经血流到达外周免疫器官，发挥细胞免疫和体液免疫的调节作用。T 细胞在外周血中约占淋巴细胞总数的 65%-75%，在胸导管内高达 95%以上。1， 根据 T 细胞表面表达 CD4 或 CD8 分子分类外周血中成熟的 T 细胞可分为 CD3+CD4+CD8- T 细胞（简称 CD4+T 细胞）和 CD3+CD4-CD8+ T 细胞（简称 CD8+T 细胞）。CD4+T 细胞识别抗原时受自身MHCII 类分子的限制，活化后分化的效应细胞主要为辅助性 T 细胞（help Tcell，Th）。CD8+T 细胞识别抗原时受自身 MHCI 类分子的限制，活化后分化的效应细胞主要为细胞毒 T 细胞（cytotoxic T cell，Tc）2， 根据 T 细胞产生免疫效应的功能分类T 细胞根据产生免疫效应的功能可分为 Th 细胞，Tc 细胞，和调节性 T细胞（regulatory T cell，Tr）Th 细胞：初始的 CD4+T 细胞接受抗原刺激后首先分化为 Th0 细胞，在抗原性质、局部微环境中的细胞因子等的因素的作用下，Th0 细胞继续分化为Th1 细胞、Th2 细胞、Th3 细胞三个亚群。这三个亚群分泌的细胞因子不同5。Th1 细胞分泌促炎因子 IL-2、INF-、TNF 等。然而 Th2 细胞分泌抗炎因子如 IL-4、IL-10。正如名称所暗示的，细胞毒性的 TC 细胞，可直接杀死细胞和细胞内的病原体，如病毒。通过释放的细胞毒素，穿孔素，以及各种颗粒酶或通过Fas-FasL 途径导致细胞凋亡。TC 细胞也可产生促炎细胞因子6，如 IFN-和 TNF，这有助于阻止病毒复制以及促进免疫系统的其他物质的活化。调节性 T 细胞可分为天然产生的自然调节性 T 细胞（nTreg）和诱导产生的适应性调节性 T 细胞(aTreg 或 iTreg)，如 Th3、Tr1，另外尚有 CD8 Treg、NKT 细胞等，与自身免疫性疾病的发生关系密切，其异常表达可导致自身免疫性疾病。脑卒中后 T 细胞的损伤与保护作用关于脑卒中的预后的研究大多数都集中在先天性免疫系统，尤其是中性粒细胞和单核细胞。但是已有研究显示，脑缺血后第一天 CD4+T 浸润脑梗死区，第三天梗死区 T 细胞数进一步增加，到第七天达到高峰，之后数目逐渐减少。并且 T 细胞主要聚集在脑梗死边界区的血管周围7。最近有几项研究证实,，在脑卒中缺血再灌注后，T 细胞缺陷的小鼠比野生型的小鼠脑梗死体积小8。Hurn 等研究证实，免疫缺陷的小鼠（T 细胞和 B 细胞缺乏）相比野生型的小鼠，在脑局部缺血 90 分钟再灌注 22 小时后，其脑梗死体积小接近 40%9。此外，已有充分证据表明，脑卒中后，淋巴细胞缺陷的保护机制是由于缺乏 T 细胞而不是 B 细胞。在免疫缺陷的小鼠重新植入 B 细胞不会改变保护作用。但是，当把 CD5+T 细胞植入免疫缺陷的小鼠后，这种保护作用则消失8。综上所述，现有的证据表明，T 细胞在脑卒中缺血再灌注后的急性阶段有损伤作用。最近有研究证实了 T 细胞亚型 Th 细胞和 Tc 细胞在脑卒中中的作用。Yilmaz 等研究证明，无论是缺乏 Th 细胞或 Tc 细胞的小鼠都比野生型的小鼠有更小的梗死体积和更轻的神经系统的损害10。Liesz 等也证实了 Th 细胞和 Tc 细胞缺乏的小鼠脑缺血后其脑梗死体积明显减少11。因此，这些证据表明，Th 细胞和 Tc 细胞加重了脑缺血后的脑损伤。重要的是，不是所有的 T 细胞亚型在急性脑卒中阶段都是有害的。已有研究证明， T 细胞和 NK T 细胞对脑卒中是无害的8。而且，调节性 T 细胞（Tr 细胞）的作用还不是很清楚。用抗 CD-25 的单克隆抗体中和小鼠中的Tr 细胞，小鼠的脑梗死体积和感觉功能障碍明显增加12。但是，这种保护作用只在缺血再灌注后七天而且只有缺血损伤相对温和产生小的脑梗死体积时才能观察到13。另外，有新的显著的证据表明，脑卒中后由于交感神经传递增强而使驻留在肝脏的 NK T 细胞功能减弱，NK T 细胞功能减弱有助于免疫抑制和降低脑卒中后感染的易感性14。T 细胞介导的缺血性脑卒中的可能机制细胞毒性的 T 细胞（CD8+Tc 细胞）识别抗原时受自身 MHC I 类分子的限制。在人类大脑的正常组织，I 类抗原在所有的脑内皮细胞和一些小胶质细胞选择性表达，他们的表达受到促炎因子（如 IFN-、TNF-）的调控15,16。因此，原则上，所有中枢神经系统的细胞都可能成为 Tc 细胞的作用靶点。Tc 细胞可能通过穿孔素、颗粒酶及淋巴毒素等物质直接杀伤靶细胞或诱导细胞凋亡。也可能通过高表达 FasL，与靶细胞表面受体 Fas 结合，即通过Fas/FasL 途径诱导靶细胞的凋亡17。由于这些原因，CD8+Tc 细胞在脑缺血再灌注后的中枢神经系统的组织炎症损伤中发挥重要作用。虽然中枢神经系统通过血脑屏障与免疫系统隔离开来，在脑缺血再灌注后，活化的 CD4+T 细胞很容易浸润中枢神经系统。因此，小胶质细胞更有机会促进 CD4+T 细胞分化为 Th1 细胞产生促炎因子（如 IL-2、IFN-、TNF-）或分化为 Th2 细胞产生细胞因子(如 IL-4、IL-5、IL-10、IL-13)来产生抗体介导的反应18。最新研究表明，Th1 细胞加重创伤后大脑的的急性损伤，但是 Th1 细胞在缺血性脑卒中中的作用机制还不是很清楚。一种可能的机制是，Th1 细胞通过产生炎性细胞因子如 IL-2、IFN-、TNF-等来诱导脑细胞的凋亡16。一项研究显示，在创伤性脑损伤的模型中活化的 Th1 细胞通过对微循环和毛细血管的损害而加剧脑缺氧，从而诱导缺血性脑卒中的发生19。尽管 T 细胞有致病潜力，但已有证据表明，在中枢神经系统损伤后，T细胞有神经保护作用20。在不同的脑损伤的实验模型表明，T 细胞有保护神经组织免受二次损伤的能力21。自身免疫性的 T 细胞特异性的髓磷脂碱性蛋白（myelin basic protein，MBP），可以防止脊髓的原发性损伤引起的神经元死亡的扩散。髓鞘肽参与的被动和主动免疫也具有保护性，在损伤的脊髓中可以阻止神经元的损伤22。另外，研究表明，MBP 特异性的 T 细胞可以防止脊髓损伤模型中囊肿的形成23。这些研究结果意味着，针对特定自身抗原的 T 细胞的反应并不一定总是破坏型的，在缺血的大脑中可能有保护作用。脑梗死发生后，可引起机体发生一系列的免疫变化，众多细胞因子在此过程中起着重要的病理作用24。IL-2是重要的免疫与炎症反应的调节因子，是最具多效性的细胞因子之一，多数研究均表明，脑缺血后IL-2表达可加重缺血性脑损伤25；IL-6是一种与炎症调节和免疫反应有关的多功能细胞因子，也是与中枢神经系统缺血损伤有关的重要炎性细胞因子26。IL-8是迄今为止发现的细胞趋化因子中最强的一种，在炎症过程中具趋化作用，在缺血再灌注损伤内皮细胞炎症反应过程中起趋化和激活中性粒细胞作用，在炎症的发展和转归中具有重要意义27。TNF-是一种多功能的促炎细胞因子，脑缺血损伤后小胶质细胞、星形胶质细胞、神经元等都可分泌TNF-，动物实验证实，TNF-在脑缺血损伤中起重要作用28。IL-10是抗炎因子，是控制免疫抑制的关键因素，能全面抑制免疫细胞合成与炎性细胞因子的释放，IL-10作为一种理想的抗炎因子，可抑制IL-2等多种炎症因子的合成，这些因子在人的动脉粥样硬化斑块中均有表达，它们单独或联合在局部炎症中起促炎作用，而且对斑块的形成和发展有重大影响29。缺血性脑卒中后针对T细胞的治疗策略自身免疫性疾病和神经退行性疾病的治疗方法大多是基于 T 细胞介导的免疫反应，其可以使免疫调节改变或下调。根据有关 T 细胞参与的缺血性脑卒中的研究显示，针对 T 细胞的临床治疗应精心设计。因为 T 细胞对缺血后的大脑除了有损伤作用外，还有保护性作用。针对 T 细胞的靶向治疗有很多，例如 T 细胞受体（TCR）拮抗剂治疗、抗细胞因子治疗、抗粘附分子治疗等。TCR 作为短肽识别抗原结合到抗原提呈细胞表面的 MHC 分子上，TCR 和 MHC-肽复合物相互作用导致 T 细胞的活化。TCR 拮抗剂可以阻止 T 细胞的活化。TCR 拮抗剂已经被证明在体内和体外均有效30。显然，T 细胞产生的细胞因子如 TNF-、INF-、IL-6 等参与了脑卒中的发病。但是一些特异性的抗炎因子如 IL-10、IL-4 对脑卒中是有益的。针对 T 细胞特异性的促炎因子靶向治疗而不影响抗炎因子的作用将是治疗脑中风的另一种重要方式。但是，值得注意的是在脑卒中发生的过程中产生这些促炎因子的多是巨噬细胞和神经胶质细胞而不是 T 细胞。总之，针对促炎因子的治疗可能将是治疗脑卒中的有效方式之一。中风后 T 细胞靶向治疗的并发症和局限性溶栓治疗仍然是治疗急性缺血性脑卒中的主要方法，但是有效的治疗时间窗局限在 4.5 小时以内。由于缺血中风后几小时甚至几天后，大脑内部有可能发生急性感染，而 T 细胞靶向治疗的关键是防止循环免疫细胞的活化和外渗，所以，从表面上看 T 细胞的靶向治疗是一个合理的方法31。虽然在脑卒中不久后靶向治疗 T 细胞可能能减轻脑损伤和改善脑卒中的预后，但有几个潜在的并发症和可能的局限性阻碍了 T 细胞的靶向治疗。首先，在短期内，在缺血性脑卒中后由于严重的全身免疫抑制会更加削弱免疫系统，这样将增加感染的风险。药物治疗会进一步衰减免疫细胞的功能，在几小时内，免疫抑制的弊可能大于利。我们应该注意到，在感染后的几天，即感染的急性后期阶段，23%-65%的中风感染患者因感染而致死32。其次，在更长时间后（即数天到数周后），T 细胞似乎有利于促进脑细胞的再生33。例如，中风 5 天后神经细胞开始再生，任何干预这个过程的治疗措施都被认为是不恰当的。第三，T 细胞对脑缺血后再灌注的作用还不是很清楚，而缺血后没有有效再灌注的病人仍是临床病例的主要人群。就目前研究结果显示，T 细胞治疗只适用于溶栓治疗后的辅助性治疗。References:1. 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