趋化因子及其受体在多发性硬化中的致病性作用

          作者：李晓芳 袁曙光 王海雄    

【关键词】  多发性硬化 趋化因子 趋化因子受体

　　多发性硬化(Multiple Sclerosis,MS)是一种中枢神经系统(CNS)炎症性疾病，其特征表现为脱髓鞘、局部T细胞和巨噬细胞浸润、轴突损害和神经功能丧失［１］。它的发病机制是遗传、免疫和环境共同作用的结果。MS的病理过程中最大的一个特点就是在中枢活动性炎症损伤病灶中有大量 CD4+T细胞的优势性渗入(Hartung HP等) 。异常的 T细胞迁徙是MS发病过程中的重要事件，在这一过程中,趋化因子及其受体扮演了重要的角色。本文就趋化因子及其受体在MS发病机制中的作用做一综述。

　　1  趋化因子及其受体的分类和结构

　　1.1  趋化因子
         
　　趋化因子（Chemokine）是一类能诱导免疫细胞向特定组织部位浸润和聚集的具有趋化作用的细胞因子，在炎症反应中起着重要作用。国外有研究表明［２］趋化因子在募集炎性白细胞中起主要作用，能调节免疫细胞的活化、细胞因子的分泌、细胞的黏附能力、细胞毒效应以及造血祖细胞生长和血管生成。
         
　　趋化因子是一类大小约8 KD～14 KD的结构和功能相关的多肽超家族，现已发现50多种，根据分子N-端半胱氨酸（Cys）残基的数目和排列位置的不同，可将其分为4个亚家族［３］：①α即CXC亚家族；②β即CC亚家族；③γ即C亚家族；④δ即CX3C亚家族。其后面跟字母L，代表配体，并接数字，如CXC家族包括CXCL1－CXCL16，CC家族包括CCL1－CCL28。CXC，CC和CX3C均含有4个Cys，其中CXC家族中前两个Cys被一个氨基酸隔开，而CC家族则直接相邻。CXC家族主要作用于中性粒细胞；CC家族多作用于单核细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞；CX3C家族即fractalkine（又称neurotactin），作用于杀伤细胞、活性T细胞和单核细胞；而含有2个Cys的C家族仅作用于淋巴细胞，目前仅有2个成员Lympho－tactin/XCL1和SCM-1h/XCL2。
         
　　趋化因子也可依据其功能分为两类：①炎症型/诱导型趋化因子，如IL- 8，MIP-1，MCP-1和RANTES( regulated upon activation normal T-cell expressed protein)，主要参与免疫调节，由脂多糖和细胞因子刺激产生和调节。在炎症时，其直接与病原接触，迅速聚集单核细胞、粒细胞产生炎性反应［４］。②自稳型/构成型趋化因子，如SLC、BCA-1，主要调节免疫细胞的移行和淋巴细胞的形成与活化［５］。

　　1.2  趋化因子受体
         
　　趋化因子受体（chemokine receptors）属于G蛋白偶联受体超家族成员，具有7 个含疏水氨基酸的α螺旋穿膜区结构,经异源三聚体G蛋白传递信号。 趋化因子受体根据其对应趋化因子分类，即在CC、CXC、C和CX3C后面加上R和一个数字来表示，目前共发现18个趋化因子受体，其中5个CXC受体（CXCR1～CXCR5）,11个CC受体(CCR1～CCR11), 以及CX3CR1和XCR1［６］。
         
　　趋化因子与受体因子之间的关系较为复杂，趋化因子与受体结合的选择性并非单一，有些趋化因子（如炎症型趋化因子）常和多个不同趋化因子受体作用，且同一个受体也可被不同因子激活，但单一的配体-受体结合也是存在的，这在自稳型趋化因子中比较多见。

　　2  趋化因子及其受体对白细胞的趋化方式
         
　　以往，人们认为中枢神经系统因为缺乏淋巴管道和局限的感染能力而作为“免疫豁免地”。近年来有研究表明中枢神经系统仍存在特殊的免疫反应［７，８］。而趋化因子及其受体在趋化白细胞特别是炎症细胞进入中枢神经系统的过程中起重要作用，趋化因子介导免疫反应的方式有两种：①直接作用。趋化因子能选择性诱导白细胞表达整合素，释放细胞因子，并诱导内皮细胞表达粘附分子，吸引更多的炎性细胞穿过血管壁，向损伤部位聚集，引起炎症反应。②间接作用。趋化因子可以诱导胶质细胞、巨噬细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞等生成各种趋化因子，从而产生级联反应，扩大炎性反应，吸引更多的炎性细胞向病损部位集中，引起更严重的组织损害。趋化因子除具有迁移功能外，还有下调辅助性T细胞识别能力，下调T细胞共同刺激作用和诱导巨噬细胞及自然杀伤细胞的成熟等功能。部分趋化因子的配体能吸引Th2细胞，参与Th2细胞的活化。在MS病人中，这类趋化因子可以诱导Th2细胞的分化并吸引Th2细胞向病损部位集中，下调Th1反应，使机体产生一种以Th2细胞为主的体液免疫。由此可见，趋化因子参与炎症反应的调节，并渗透到炎症发生的过程中,是重要的炎症“组织者”［９］。

　　3  白细胞进入CNS的途径
         
　　在病理情况下白细胞进入CNS是免疫反应的一个重要过程，存在以下3条途径［１０］：①经脉络膜丛或在蛛网膜下隙的脑膜血管由血液进入脑脊液；②从血液进入脑血管周围组织；③从血液进入脊髓血管周围组织。第一种方式须通过血液－脑脊液屏障，而后两种须通过血脑屏障。脉络膜丛自身可分泌含有白细胞的脑脊液，既是炎症细胞从血液进入脑脊液的重要途径，也是主要来源。CD4+的T细胞占脑脊液的80%左右，主要为CD45RO?/CD27+记忆细胞，它表达L-选择素、CCR7和CXCR3。L-选择素和CCR7在白细胞穿越淋巴组织的内皮小静脉和在不含有淋巴组织的器官中，从淋巴细胞回流入淋巴结的过程起重要作用［７，８］。此外，CSF中的淋巴细胞也主要通过脉络丛进行迁移，这是由P选择素、E选择素及细胞间粘附分子1（ICAM-1）在脉络丛管壁上表达所决定的；淋巴细胞进入脑脊液的另外一条途径是蛛网膜下腔静脉，这些静脉的内皮细胞也表达P选择素、E选择素和ICAM-1［１１］。这也可能是活化的记忆T细胞在正常生理情况下进入CNS行使免疫监视功能的途径。

　　4  趋化因子在MS发病过程中的作用
         
　　MS发病过程中CNS内的免疫应答：①应用髓鞘碱性蛋白（Myelin basic protein, MBP）免疫Leuis大鼠，可构造多发性硬化的实验动物模型即实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE）且将EAE大鼠识别MBP多肽片段激活的T细胞输给正常大鼠，可引起EAE，提示多发性硬化是T细胞介导的免疫性疾病，进一步研究证明MS主要与辅助性T细胞有关［１２］。另外在MS和EAE的斑块内,星形细胞表达IP-10和MCP,而导致了具有CXCR3+、CCR2+受体的白细胞的聚集［１３～15］,这一点也支持MS是T细胞介导的免疫性疾病。②激活的T细胞通过血脑屏障后，与抗原呈递细胞（Antigen-presenting cells，APC）呈递的靶抗原结合并引起炎性反应，包括巨噬细胞、B细胞活化及细胞因子的分泌。③局部免疫事件也使大量B细胞进入CNS并促使B细胞向浆细胞转化，发挥体液免疫的致病作用。

　　4.1  趋化因子在EAE免疫机制中的作用
         
　　通过对EAE的研究，趋化因子可能通过以下过程参与MS的发病机制：①活化的T细，在APC的介导下与抗原再次结合，再次活化并影响中枢神经系统。②通过APC激活的T细胞产生趋化因子等细胞因子，刺激内皮细胞表面粘附分子的表达，并降低BBB的防御作用。③趋化因子与内皮细胞表面的趋化因子受体相互作用，造成大量的炎性细胞在血管外聚集，大量的趋化因子MIP-1α和RANTES存在于脑实质以外的血管外基质中，吸引炎性细胞进入血管外基质，而在脑实质中侵入的炎性细胞过量分泌趋化因子和细胞因子，同时刺激CNS中的胶质细胞产生趋化因子(主要是IP-10和MCP-1)从而诱导炎性细胞进一步浸润。④一旦炎性细胞浸润达到一定程度，炎症反应进入一个级联程序。单核巨噬细胞先由MIP-1α，MIP-1β及RANTES吸引进入血管外基质，进而通过MCP-1和相关趋化因子进入脑实质；而IP-10主要介导T细胞侵犯脑实质。血管外基质中的MCP-1及RANTES将大量的T细胞聚集，由脑实质中的IP-10（主要由胶质细胞分泌）介导进入受损部位。Asensio VC［16］等发现了与MS有关的一种新趋化因子,在实验性脱髓鞘疾病中表达量增高,能趋化白细胞向脑实质浸润。因此可见，趋化因子的主要作用为通过促进非特异性炎性细胞进入脑实质而使炎性病灶形成和扩大。

　　4.2  MS患者脑组织中趋化因子及受体的表达
         
　　趋化因子通过和趋化因子受体结合参与了多种炎症细胞的招募和介导，在细胞移行过程中起了重要作用［１０］。多项研究表明在MS斑块中CC趋化因子（包括CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL7和CCL8）及其受体，在星形细胞、小胶质细胞和血管周围T细胞等多种细胞中均有表达;CXCR1，CXCR2，CXCR3和CXCR5等在病灶中也有明显升高且相关配体在病灶中的星形细胞中都有高表达，而在正常组织或其它神经系统疾病中无此现象。Simpson JE［４］等证实，急性期MS患者CSF内趋化因子（主要为IP-10，MCP-1及RANTES）水平升高。IP-10与CSF中淋巴细胞记数呈平行关系。RANTES可趋化T细胞和巨噬细胞，可能是MS发病中其关键性促炎性作用的细胞因子。刘广志［１７］等研究显示了MS患者中CD8+TCM上调,反映了在MS早期被诱导产生的一个持续慢性炎性应答,并推测CD8+TCM的异常改变可能在维持MS慢性炎症的过程中起着重要作用,而L-15则可能参与了促进TCM分化的调节过程。综上所述,通过趋化因子的化学趋化作用，白细胞通过BBB进入CNS发生炎症反应，促进脱髓鞘病灶的产生，进而影响MS的进程和病情［１８］。

　　5  意义与展望
        
　　近年来趋化因子及其受体在MS中的作用的研究越来越受到重视，取得了一系列进展，如周文斌［１９］等报道IFNβ-1b可在体外抑制RANTES、MCP-1 mRNA的表达,IFNβ-1b抑制趋化因子的产生可能是其对MS患者产生作用的机制之一。但我们仍需要进一步了解趋化因子在不同类型MS中的作用的差别，以及其在B细胞渗透和免疫球蛋白合成中的作用；对趋化因子如何促进炎症细胞进入脊髓也将是今后研究的一个方向。随着对趋化因子及其与MS相关性的研究的不断阐明，人们将能够找到诊断和治疗MS的新靶点。

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