肌萎缩侧索硬化的免疫微环境与免疫治疗2026

肌萎缩侧索硬化的免疫微环境与免疫治疗2026肌萎缩侧索硬化（amyotrophiclateralsclerosis，ALS）是一种罕见且致命的神经退行性疾病。根据2016年的数据，我国报告ALS的发病率约为1.65/10万，且男性发病率高于女性，随年龄增长发病率逐渐上升［1］。ALS的临床表现具有异质性，主要表现为上下运动神经元受损导致的延髓及四肢进行性无痛性肌肉无力和萎缩，症状包括构音障碍、吞咽困难、饮水呛咳和四肢肌力下降等［2,3］。ALS可分为家族性和散发性两种类型。其中约70%的家族性ALS和15%的散发性ALS存在超氧化物歧化酶1（superoxidedismutase1，SOD1）基因、反式激活反应-DNA结合蛋白43（TARDNAbindingprotein43，TDP-43）基因、肉瘤融合（fusedinsarcoma，FUS）基因以及9号染色体开放阅读框72（chromosome9openreadingframe72，C9orf72）等基因突变［4,5］。ALS的免疫微环境是指ALS运动神经元生存的周围环境，包括小胶质细胞、星形胶质细胞、外周浸润的淋巴细胞和各种细胞因子等。类似于阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病，ALS中活化的免疫细胞和细胞因子显著影响其免疫微环境，进而造成发病年龄、疾病进展速度和生存率等方面的异质性［6］。因此，通过免疫治疗调节ALS患者的免疫微环境，有望恢复其稳态，最终改善其生活质量并延长生存期。我们以“Amyotrophiclateralsclerosis”“Immunity”“Immunotherapy”“Microglia”“Macrophage”“Astrocyte”“Tcell”“Naturalkillercell”“肌萎缩侧索硬化”“免疫”等关键词检索了PubMed数据库、ClinicalTrials数据库和万方数据库，检索时间从建库至2024年9月。现就ALS免疫学最新研究进展总结如下，旨在为ALS免疫研究和免疫治疗提供参考。一、ALS与小胶质细胞-巨噬细胞免疫小胶质细胞是中枢神经系统（centralnervoussystem，CNS）中主要的驻留免疫细胞。小胶质细胞与其他组织中的驻留巨噬细胞同源，源自胚胎早期卵黄囊的红髓系祖细胞［7］。在正常的CNS中巨噬细胞占比极小，通常来源于外周血中的单核细胞，参与血脑屏障的形成和维持［8］。根据小胶质细胞和巨噬细胞不同的激活状态，可简单将其分为M1型激活（促炎）和M2型激活（抗炎），其中M1型细胞高表达肿瘤坏死因子α（tumornecrosisfactor-α，TNF-α）等，具有促炎和杀伤功能；而M2型细胞分泌胰岛素样生长因子1（insulin-likegrowthfactor1）和白细胞介素10（interleukin10，IL-10）等，发挥抗炎和保护作用［9］。由于小胶质细胞和巨噬细胞具有吞噬清除和免疫监视等相似的生物学功能，既往的研究并未严格区分两种细胞。然而近年来在单细胞测序等技术的推动下，研究者发现这两种细胞在功能和特征上具有明显的异质性，因此需要分别讨论［10］。Banerjee等［11］将诱导性多功能干细胞诱导分化为小胶质细胞，发现C9orf72突变通过破坏小胶质细胞启动自噬，减弱细胞吞噬功能，并持续激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NOD-likereceptorthermalproteindomainassociatedprotein3）和核因子κB（nuclearfactor-kappaB，NF-κB）通路以向微环境中释放促炎因子，如白细胞介素6（interleukin6，IL-6）和白细胞介素1β（interleukin1β，IL-1β）。同样结论也在SOD1G93A小鼠中得到验证。SOD1G93A突变的小胶质细胞中NF-κB通路持续激活，并上调TNF-α、CD68以及诱导型一氧化氮合酶（induciblenitricoxidesynthase）等炎性因子表达，最终造成运动神经元损伤［12］。使用ALS患者脑脊液培养小胶质细胞，在培养早期可见小胶质细胞轻度上调抗炎因子IL-10，而后逐渐下降［13］。此外，SOD1G93A小鼠脊髓中M1及M2型小胶质细胞均有增加，但M1型增加更为明显，提示小胶质细胞在ALS免疫调节中的双重作用：疾病早期小胶质细胞分泌抗炎因子以调节促炎的微环境，而在晚期小胶质细胞调节失衡，最终呈现促炎表型［14］。SOD1G93A小鼠的空间转录组研究结果表明，随着疾病进展，小胶质细胞的髓系细胞表面受体2（triggeringreceptorexpressedonmyeloidcells2，TREM2）在脊髓前角的表达量逐渐升高［15］。进一步研究发现，TREM2能与TDP-43结合，并促进小胶质细胞清除病理性TDP-43，进而减轻异常TDP-43聚集引起的炎性反应［16］。基于质谱流式分析和转录组测序的研究发现，整合素α5在ALS患者的小胶质细胞上表达较高，且靶向整合素α5的抗体治疗能改善SOD1G93A小鼠的运动症状［17］。有研究发现，在ALS中巨噬细胞可从外周浸润到脊髓免疫微环境，并激活炎性反应［18］。正常C9orf72具有抑制CD80向细胞膜转运的功能，C9orf72突变的巨噬细胞表面有更高的CD80，与其配体白细胞介素17a（interleukin17a，IL-17a）结合后诱发炎性反应，从而造成小鼠运动功能障碍［19］。同样，C9orf72突变的巨噬细胞也不能抑制由干扰素基因刺激因子（stimulatorofinterferongenes）诱导的Ⅰ型干扰素炎性反应［20］。然而Zondler等［21］认为ALS中巨噬细胞的脊髓浸润可能具有神经保护作用。也有研究认为，ALS外周血来源的巨噬细胞通常不会浸润脊髓，仅在进展缓慢的ALS晚期才会出现浸润，且可能是通过颅骨或椎骨的骨髓浸润［17，22］。综上，在ALS的免疫微环境中，小胶质细胞总体表现为M1型激活状态，具有促炎作用。巨噬细胞也可能浸润至脊髓，然而关于浸润的时间、数量、方式以及对ALS的中枢免疫的影响，目前尚存在争议。二、ALS与星形胶质细胞星形胶质细胞是CNS中一类重要的胶质细胞，它们参与调节神经递质、神经元供能和发育以及维持血脑屏障等，对维持神经元内环境稳态至关重要。与小胶质细胞的M1/M2分型相似，星形胶质细胞也可简单分为A1/A2型，A1型具有神经毒性和促炎作用，A2型参与神经保护和抗炎反应［23］。在ALS中，星形胶质细胞的腺苷脱氨酶表达下调，导致腺苷积累和能量代谢异常，进而引发神经元死亡［24］。此外，星形胶质细胞中谷氨酸转运蛋白的下调会引起内环境中谷氨酸大量积累，从而导致谷氨酸兴奋性毒性，这是ALS神经元损伤的重要机制之一［25］。StoklundDittlau等［26］发现FUS突变的干细胞诱导分化的星形胶质细胞可分泌大量促炎细胞因子，如IL-6和白细胞介素8，造成神经元发育和功能障碍。同时，他们也观察到星形胶质细胞成熟早期分泌的抗炎细胞因子有轻度增加，如白细胞介素4（interleukin4，IL-4）和IL-10等，这可能与其免疫反馈调节有关。Kia等［27］认为星形胶质细胞分泌的促炎因子TNF-α及其下游NF-κB通路的激活参与了ALS运动神经元死亡的过程。此外，星形胶质细胞是血脑屏障和脑类淋巴系统完整性的关键，其严格限制中枢与外周的物质交换，以维持CNS内环境稳态。然而，ALS患者存在血脑屏障和脑类淋巴系统功能障碍［28,29］，这可能是由星形胶质细胞足突上水通道蛋白4免疫反应过度活跃以及内向整流钾通道4.1（inwardlyrectifyingKchannel4.1）电流密度降低导致［30］。总之，ALS的星形胶质细胞具有促炎特征，参与形成促炎型免疫微环境、产生神经毒性、破坏血脑屏障和类淋巴系统。三、ALS与T细胞免疫CD4+T细胞主要包括具有促炎作用的Th1细胞和Th17细胞以及具有抗炎作用的Th2细胞和调节性T细胞（regulatoryTcell，Treg）［31］。研究发现C9orf72重复突变的细胞上IL-17A受体CD80表达量降低，促使Th17细胞分泌大量IL-17A，加剧炎性反应［19］。一项基于脑脊液和外周血单细胞转录组图谱的研究结果表明，ALS患者的外周血与脑脊液中T细胞亚群分布一致，这在一定程度上反映了脑脊液免疫微环境的特征［32］。脊髓转录组测序研究结果显示，ALS患者Th1细胞明显增加，且干扰素-γ（interferon-γ）以及Th1细胞特异性转录因子Tbx21表达量增加，而Th2细胞仅在慢性进展的ALS患者中增加，且Th2细胞IL-4分泌量减少，控制其表型的转录因子GATA结合蛋白3表达量也有所下降［33］。Beers等［34］在SOD1G93A小鼠的疾病全程均能观察到脊髓中CD4+T细胞浸润，且IL-4和转化生长因子β（transforminggrowthfactorβ，TGF-β）等抗炎因子的表达量增加，促进了神经保护。然而，该研究未进一步细分CD4+T细胞亚群，导致部分T细胞亚群的作用可能被掩盖。另有证据表明，SOD1G93A小鼠起病前脊髓就已存在T细胞浸润，此阶段浸润的T细胞主要为具有神经保护作用的Th2细胞［35］。在ALS发病后，SOD1G37R小鼠模型研究发现，ALS发病后脊髓中具有促炎表型的Th1细胞比例增加［36］。此外，ALS患者的脑脊液中也发现大量毒性和激活活化表型的CD4+T细胞［32］。在ALS患者的外周血中，T细胞亚型也在向促炎的Th1/Th17细胞转变，而发挥抗炎作用的Th2细胞减少，该变化与ALS功能评估量表（ALSFunctionalRatingScale-revised）评分结果存在明显相关性，这在一定程度上也反映了脊髓免疫微环境中T细胞的变化［37］。Treg是一群以表达CD4、CD25、Foxp3（且低表达或不表达CD127）为细胞表型特征的T细胞亚群，它们通过分泌IL-4和IL-10等抗炎细胞因子进行负性免疫调控［38］。ALS患者脊髓的转录组测序结果表明，ALS患者脊髓中Treg浸润量减少，这种减少在快速进展的ALS脊髓样本中更加明显［33］。Sheean等［39］发现白细胞介素2c（interleukin2c，IL-2c）具有促进SOD1G93A小鼠外周血Treg扩增，并促使其浸润至脊髓的作用。此外，发病早期SOD1G93A小鼠外周血中的Treg大量扩增，但随着疾病进展Treg数量逐渐减少［40］。这可能是免疫负反馈调控的结果，在ALS发病早期Treg扩增以调节免疫，而在疾病晚期免疫调控失代偿导致Treg减少。尽管并未发现ALS患者外周血中Treg比例有明显变化，但研究人员发现较高比例的活化Treg（即具有较强增殖和免疫抑制能力的Treg）与较好的预后相关，是ALS的保护因素之一［32］。然而，由于脑脊液中细胞较少，该研究尚不能对脑脊液中的Treg进行更细致的亚型分析，但在一定程度上可以反映Treg在脊髓中的变化情况。CD8+T细胞是一类具有细胞毒性和直接杀伤能力的淋巴细胞。Campisi等［41］发现ALS患者的脊髓前角存在CD8+T细胞的浸润；在SETXL389S模型鼠的脊髓中，他们又发现了一种独特且大量扩增的细胞，即终末分化效应记忆CD8+T细胞，该类CD8+T细胞虽高表达程序性死亡受体1（programmeddeath-1），但依旧能分泌大量干扰素γ和TNF-α，从而发挥促炎作用。在机制方面，ALS中CD8+T细胞介导的神经毒性依赖于主要组织相容性复合体Ⅰ（majorhistocompatibilitycomplexⅠ，MHCⅠ）对CD8分子的识别，并通过颗粒酶B和Fas蛋白通路诱导神经元死亡［42］。综上，在ALS中，外周血T细胞具有向脊髓浸润的能力。在ALS早期，主要为Th2细胞和Treg等具有免疫抑制性的细胞先浸润，随着疾病进展，具有促炎表型的Th1细胞、Th17细胞和CD8+T细胞等也浸润至脊髓，形成促炎型免疫微环境，从而带来不良预后。四、ALS与自然杀伤细胞自然杀伤细胞来源自淋巴样祖细胞，它们通过分泌细胞因子和直接接触靶细胞产生免疫杀伤作用。纵向队列研究发现，ALS患者外周血中自然杀伤细胞数目增加，提示机体的免疫炎症增强［43］。Garofalo等［44］发现，在SOD1G93A小鼠和ALS患者的脊髓中存在自然杀伤细胞浸润，这与病理性神经元释放CC趋化因子配体2有关。该研究结果表明，自然杀伤细胞一方面通过释放干扰素-γ以促进脊髓中形成促炎型免疫微环境，另一方面通过自然杀伤2组D型受体（natural-killergroup2，memberD，NKG2D）与病理性神经元表面的NKG2D配体结合，直接损伤神经元。有趣的是，与雄性相比，雌性SOD1G93A小鼠的CNS中存在更多的自然杀伤细胞浸润［45］。尽管关于自然杀伤细胞的ALS研究较少，但现有证据提示自然杀伤细胞具有浸润CNS的能力，并发挥促炎和杀伤作用。五、ALS与中性粒细胞中性粒细胞源于骨髓中的髓系祖细胞，在感染和急性炎性反应中发挥重要作用。近年来，多个研究团体均发现ALS患者外周血中性粒细胞增加，提示中性粒细胞数目和比例的增加可能是ALS的危险因素［46,47］。尽管基于人脊髓的流式细胞术发现ALS患者的中性粒细胞能明显浸润脊髓［48］，但中性粒细胞在ALS的免疫微环境中的功能和相关机制尚未明确。六、ALS的免疫细胞交互ALS具有复杂的免疫微环境，各种免疫细胞既能直接影响运动神经元，还能进行相互调控（图1）。例如，M1型小胶质细胞通过分泌TNF-α、白细胞介素1α和补体C1q等炎性因子，诱导星形胶质细胞向A1型转化［49］。敲除小胶质细胞的MHCⅠ和β2微球蛋白能明显抑制CD8+T细胞浸润，并延长小鼠生存期［50］。对SOD1G93A小鼠进行骨髓移植后，CD4+T细胞可改善小胶质细胞和星形胶质细胞神经毒性［34］。与之相似，Treg通过分泌IL-4促进小胶质细胞向抗炎表型转化［40］。自然杀伤细胞通过分泌干扰素-γ促进Treg耗竭和小胶质细胞炎性活化［44］。此外，现有研究发现ALS的运动神经元大量分泌趋化因子CC族趋化因子2和CC族趋化因子13，这可能是外周免疫细胞浸润至中枢神经系统的关键［44，51］。然而，关于TGF-β在ALS免疫微环境中的作用尚存在争议。Endo等［52］认为星形胶质细胞分泌的TGF-β可促进小胶质细胞和T细胞炎性转化，产生神经毒性。相反，Nakamura等［53］认为TGF-β具有神经保护的功能。七、ALS的免疫治疗目前常规使用的ALS治疗药物主要包括利鲁唑和依达拉奉。2023年美国食品药品监督管理局批准反义寡核苷酸类药物toferson用于治疗SOD1突变型ALS。然而，ALS的治疗手段依旧有限。靶向ALS免疫微环境中的病理性蛋白、炎性因子和炎性细胞是ALS的一个潜在的治疗方向。临床前实验发现，使用那他珠单抗（natalizumab）能减少外周淋巴细胞通过整合素α4抗体向CNS浸润，从而改善ALS小鼠生存［54］。此外，使用单克隆抗体靶向错误折叠的SOD1蛋白［55］、靶向病理性聚集的TDP-43蛋白［56］、靶向多种二肽重复序列蛋白［57］以及使用异常蛋白疫苗诱导ALS小鼠产生主动免疫［58］等均为ALS的免疫治疗策略。值得注意的是，部分生物科技公司和医疗机构已开展关于ALS免疫治疗相关的临床试验（表1）。一项随机双盲Ⅱ期临床试验发现，IL-β抑制剂NP001能显著增加ALS患者总生存期［59］。Sheean等［39］发现使用IL-2c诱导活化Treg可减轻ALS小鼠神经炎症并延长生存期。自体Treg回输联合IL-2治疗的Ⅰ期临床试验结果表明，Treg/IL-2联合治疗具有良好的安全性和免疫耐受性［60］。类似的Ⅰ期临床试验发现，Treg/IL-2联合治疗能减轻ALS患者外周氧化应激水平并降低急性期蛋白表达