康 皓 魏世輝

NMO-IgG導(dǎo)致視神經(jīng)脊髓炎相關(guān)視神經(jīng)炎的機制研究進展

康 皓 魏世輝

視神經(jīng)脊髓炎是一種累及視神經(jīng)和脊髓的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘疾病，其中視神經(jīng)脊髓炎相關(guān)視神經(jīng)炎也是引起患者視力嚴重下降的常見神經(jīng)眼科疾病。近年來的臨床和基礎(chǔ)研究均證實NMO-IgG是視神經(jīng)脊髓炎的血清特異性抗體，更重要的是在視神經(jīng)脊髓炎及相關(guān)視神經(jīng)炎的發(fā)病過程中起到了極為關(guān)鍵的作用。NMO-IgG穿過血腦屏障進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，在激活的補體的共同作用下誘發(fā)機體體液免疫和細胞免疫反應(yīng)，導(dǎo)致星形膠質(zhì)細胞損傷，隨后炎癥因子釋放，血腦屏障破壞，粒細胞和巨噬細胞浸潤；少突膠質(zhì)細胞的損傷導(dǎo)致脫髓鞘、軸突的損傷，最終導(dǎo)致神經(jīng)元壞死、凋亡。本文就NMO-IgG在視神經(jīng)脊髓炎相關(guān)視神經(jīng)炎中的作用機制做一系統(tǒng)綜述，對視神經(jīng)脊髓炎發(fā)病過程中不同階段的針對性治療的前景進行展望。

視神經(jīng)炎；視神經(jīng)脊髓炎；NMO-IgG；水通道蛋白4；星形膠質(zhì)細胞

視神經(jīng)炎（Optic neuritis，ON）泛指導(dǎo)致急性視力下降的視神經(jīng)的炎性脫髓鞘疾病，是青中年人最易罹患的致盲性視神經(jīng)疾病。其發(fā)病率高，發(fā)病年齡輕，致盲、致殘嚴重，嚴重影響患者的生活質(zhì)量，并給其家庭及社會造成了極大的負擔(dān)。視神經(jīng)炎可以孤立存在，也可以作為視神經(jīng)脊髓炎（Neuromyelitis optica，NMO）和多發(fā)性硬化（Multiple sclerosis，MS）的首發(fā)癥狀。相比于高加索人種，非洲及亞洲人種ON與MS相關(guān)性較低，而與NMO及其他系統(tǒng)性疾病等相關(guān)報道較多，其臨床表現(xiàn)、治療及預(yù)后轉(zhuǎn)歸與MS相關(guān)視神經(jīng)炎不同，稱為視神經(jīng)脊髓炎相關(guān)視神經(jīng)炎（NMO-ON）〔1〕。視神經(jīng)脊髓炎是一種不同于多發(fā)性硬化的主要選擇性累及視神經(jīng)和脊髓的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘疾病，其發(fā)病急、病情重、預(yù)后差，急性期80%的患者視力嚴重下降（＜0.1），60%患者在首次發(fā)病后7.7年內(nèi)單眼或雙眼視力喪失〔2〕。2004年Lennon等〔3〕在NMO患者中發(fā)現(xiàn)了具有高度特異性的血清自身抗體NMO-IgG，隨后他們又發(fā)現(xiàn)NMO-IgG特異性攻擊的靶點是位于星形膠質(zhì)細胞終足上的水通道蛋白4（Aquaporin 4）。隨著臨床研究和實驗方法的不斷發(fā)展，研究者們發(fā)現(xiàn)NMO-IgG不但是NMO特異的血清生物學(xué)標記物,而且在NMO的發(fā)病中發(fā)揮了重要的作用〔4，5〕。因此，本文就NMO-IgG在視神經(jīng)脊髓炎相關(guān)視神經(jīng)炎中的作用機制做一綜述。

1 水通道蛋白4（Aquaporin 4，AQP4）：NMO-IgG的作用靶點

AQP4是一種跨膜的水分子轉(zhuǎn)運整合蛋白，AQP4最早于1994年Jung等〔6〕利用水通道蛋白家族的同源性克隆分離出一種腦內(nèi)水通道蛋白，命名為AQP4，且于1997年小鼠體內(nèi)亦可檢測到AQP4的存在〔7〕。高分辨率X線結(jié)構(gòu)分析顯示，每一個AQP4單體由圍繞一個狹窄水通道的6個螺旋形跨膜結(jié)構(gòu)域和兩個較短的螺旋形片段組成。與其他水通道蛋白類似，AQP4單體形成穩(wěn)定的四聚體，AQP4四聚體又在細胞漿膜上進一步聚合形成正交顆粒矩陣（orthogonal arrays of particles，OAPs）〔8〕。人類AQP4表現(xiàn)為兩種亞型：M1型和M23型。M1型是一個較M23型長的氨基酸序列，其翻譯起始點位于蛋氨酸-1（Met-1），命名為M1；而M23型的翻譯起始點位于蛋氨酸-23（Met-23），故命名為M23。M1和M23在星形膠質(zhì)細胞上均有表達，二者共同裝配可形成雜-四聚體〔9〕。M23亞型分子間的N末端與下游的殘基相互作用后可形成OAPs，而M1亞型中蛋氨酸-23上游的殘基卻會破壞這種相互作用。因此，M1亞型自身不能聚合形成OAPs，但可以插入OAPs，Ml與M23亞型的構(gòu)成比決定著OAPs的大??；M23亞型的比例越高，OAPs越大；相反,M1亞型的插入比例越高，OAPs就越小〔10〕。

AQP4正交顆粒矩陣（AQP4 OAPs）的形成在NMO的發(fā)病中起到了極為重要的作用。Crane等〔10〕在研究中采用雙色熒光比例成像法進行定量檢測，他們發(fā)現(xiàn)AQP4-IgG與M23型AQP4的親和力遠高于與M1型AQP4的親和力，而二者之間親和力的差異是由于二者聚合形成OAPs的能力的不同，且AQP4-IgG與OAPs結(jié)合的親和力遠高于與AQP4四聚體結(jié)合的親和力。此外，Phuan等〔11〕也證實，AQP4 OAPs通過促進補體蛋白C1q與AQP4 OAPs和AQP4的聚合體的多價結(jié)合，可以極大地促進補體依賴的細胞毒性（Complementdependent cytotoxicity，CDC）在病變形成過程中的作用，促進NMO病變的形成。有研究發(fā)現(xiàn)〔12〕：不同部位或不同組織AQP4兩種亞型的表達差異很大，通過對NMO患者尸檢發(fā)現(xiàn)，病灶部位M1的表達顯著減少，而M23的表達卻顯著增加，總AQP4的表達下降，非病灶部位M1的表達與正常對照無明顯差別。M1的表達減少和M23表達增加，有助于形成更多、體積更大的OAPs，NMO-IgG正是通過與OAPs的結(jié)合發(fā)揮其致病作用的。

表達AQP4的星形膠質(zhì)細胞廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，包括大腦，脊髓和視神經(jīng)，同時AQP4的表達也見于骨骼肌、腎臟（集液管的上皮細胞）、胃（壁細胞）、氣道（表面上皮細胞）及腺體（腺泡上皮細胞）。在大腦中，AQP4主要集中于軟腦膜和室管膜表面的星形膠質(zhì)細胞的終足上，因此，AQP4參與構(gòu)成血腦屏障，與腦脊液及血液均有接觸。同時，視網(wǎng)膜內(nèi)層的星形膠質(zhì)細胞樣的Müller細胞和睫狀上皮細胞均有AQP4的高度表達〔13〕。

目前針對AQP4的功能的研究信息主要來自于對AQP4敲除小鼠的表型分析，因為目前在人類中，基因突變所致的AQP4功能缺失尚無法確定。AQP4敲除的小鼠在外形、存活、生長及神經(jīng)肌肉功能方面無明顯異常，但是在視覺、聽覺和嗅覺方面卻表現(xiàn)出一定程度的功能異常〔7，14〕。已有一些研究證實，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，AQP4參與了水的轉(zhuǎn)運、神經(jīng)興奮、星形膠質(zhì)細胞的遷移和神經(jīng)炎癥的過程〔13〕。因此，在AQP4功能缺陷時，由于水通道轉(zhuǎn)運的雙向受損，導(dǎo)致進入腦實質(zhì)的水大量減少引起細胞毒性水腫，及多余的組織間隙水排出受阻引起的血管源性水腫。

2NMO-IgG攻擊星形膠質(zhì)細胞的作用機制

人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)NMO病灶的特征性病理表現(xiàn)中，早期表現(xiàn)為AQP4和膠質(zhì)細胞原纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）的丟失，提示星形膠質(zhì)細胞的損傷；星形膠質(zhì)細胞損傷后誘發(fā)一系列級聯(lián)反應(yīng)：炎癥因子的釋放（包括細胞因子和趨化因子），血腦屏障（blood-brain barrier，BBB）的破壞，中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和巨噬細胞的浸潤；隨后的少突膠質(zhì)細胞的損傷導(dǎo)致脫髓鞘、軸突的損傷，最終，神經(jīng)元壞死、空洞形成，晚期膠質(zhì)增生。在NMO病變的發(fā)展過程中，NMO-IgG作用于星形膠質(zhì)細胞終足上的AQP4起到了一個關(guān)鍵的觸發(fā)作用，主要包括以下機制。

2.1 補體依賴的細胞毒性（Complement-dependent cytotoxicity，CDC）

已有大量研究證實補體在NMO病變過程中的作用，而補體依賴的星形膠質(zhì)細胞的毒性是誘發(fā)神經(jīng)炎癥和脫髓鞘過程的重要機制。人類NMO病灶中可見血管周圍有大量免疫球蛋白和激活的補體復(fù)合物的沉積，提示在NMO病變中體液免疫機制參與攻擊血管周圍的抗原，并發(fā)揮了重要的作用〔15〕。NMO-IgG與星形膠質(zhì)細胞上的AQP4結(jié)合后形成抗原抗體復(fù)合物，補體蛋白C1q與NMO-IgG的Fc段結(jié)合后，激活經(jīng)典的補體活化途徑，補體蛋白C5b-C9形成膜攻擊復(fù)合物（Membrane attack complex，MAC），導(dǎo)致星形膠質(zhì)細胞的損傷。Samira等〔16〕的研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠腦實質(zhì)內(nèi)連續(xù)注射從NMO患者血清中提純的NMO-IgG，在病灶周圍只出現(xiàn)輕微炎癥反應(yīng)，并沒有誘導(dǎo)出NMO特征性的病灶；而在注射NMO-IgG的同時注射人類補體，就可以誘導(dǎo)出典型的NMO的病理特征：AQP4和GFAP的丟失，病灶周圍大量激活補體復(fù)合物的沉積，顯著的炎癥反應(yīng)（包括粒細胞和巨噬細胞的浸潤）、膠質(zhì)細胞的水腫、室管膜的破壞、局部的脫髓鞘改變、軸突的損傷和神經(jīng)元細胞的凋亡；小鼠的行為學(xué)改變也進一步驗證了，在小鼠腦實質(zhì)內(nèi)NMO病灶的形成。Zhang等〔17〕采用體外培養(yǎng)小鼠脊髓切片、視神經(jīng)和大腦切片的方法，也證實了暴露在NMO-IgG和補體的組織切片中，能觀察到顯著的AQP4、GFAP及髓鞘堿性蛋白（myelin basic protein，MBP）的丟失，同時出現(xiàn)Iba1和C5b-9的染色，說明小膠質(zhì)細胞的激活和補體復(fù)合物的沉積。Vincent等〔18〕在星形膠質(zhì)細胞和內(nèi)皮細胞體外模擬BBB的共培養(yǎng)體系中加入NMO-IgG陽性血清后觀察到：在沒有補體參與的情況下，NMO-IgG特異性地結(jié)合AQP4的細胞外區(qū)域后，破壞了AQP4在星形膠質(zhì)細胞足突上的極性分布，但并未造成星形膠質(zhì)細胞的死亡，且這一過程是可逆的，在移除抗體陽性血清以后，AQP4又恢復(fù)了在足突的正常表達；Lidia等〔19〕進行的細胞毒性研究也證實，在激活的補體的參與下，在NMO患者的血清中可以檢測到大量乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）的釋放，進一步證實了NMO-IgG與激活的補體共同作用產(chǎn)生了星形膠質(zhì)細胞的毒性作用。

目前，嚙齒類動物的EAE模型在模擬人類MS的發(fā)病機制方面已經(jīng)相對成熟，但是卻沒有一個理想的模型能全面模擬人類NMO的發(fā)病機制。在NMO的動物模型的研究中，Zhang等〔17〕發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)存在一種重要的免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)因子——CD59，CD59是一種糖肌醇磷脂（glycophosphoinositol，GPI）錨定的膜蛋白，它可以抑制末端C5b-9膜攻擊復(fù)合物（MAC）的形成，是小鼠星形細胞上主要的補體抑制蛋白。在Zhang等進行的星形膠質(zhì)細胞體外培養(yǎng)的實驗中，在野生型小鼠體內(nèi)提取的星形膠質(zhì)細胞（CD59+/+）和CD59敲除的小鼠體內(nèi)提取的星形膠質(zhì)細胞（CD59-/-）中均加入NMO-IgG和補體，其中CD59-/-的細胞易受到CDC的毒性作用的影響；而在CD59+/+的細胞中加入CD59的抗體或磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C（PI-PLC）后再加入NMO-IgG和補體，由于抗體或PI-PLC阻斷了細胞上CD59的保護作用，這類細胞中也觀察到了較CD59+/+細胞更明顯的CDC作用。在進一步的脊髓切片和動物實驗中也驗證了以上的結(jié)論。暴露在NMOIgG和補體中的CD59-/-小鼠的脊髓切片中可見明顯的AQP4、GFAP和MBP的丟失，而CD59+/+小鼠的脊髓切片中只有少量病損；加入CD59抗體或PI-PLC的CD59+/+脊髓切片中也觀察到了比CD59+/+明顯增加的病損面積。在他們進行腦實質(zhì)內(nèi)注射和鞘內(nèi)注射NMO-IgG和補體模擬的腦內(nèi)NMO和橫貫性脊髓炎的模型中也觀察到類似的現(xiàn)象，在CD59+/+小鼠腦實質(zhì)和脊髓中造成的病變面積明顯小于其他三組，而且，小鼠平衡能力、后肢力量和爬行能力等下降的行為學(xué)異常也是在CD59-/-組中表現(xiàn)的尤為明顯。同時，在誘導(dǎo)NMO病變形成的同時，小鼠體內(nèi)的CD59含量不斷上調(diào)，被認為是小鼠體內(nèi)的代償性保護反應(yīng)。因此，CDC是NMO病變過程中最重要的發(fā)病機制，且CD59抑制劑的應(yīng)用可以在動物身上更好的模擬NMO病灶的產(chǎn)生〔20〕。

另外，在一項臨床的開放性試驗中，Sean等〔21〕對不斷加重的難治性NMOSD患者使用了C5轉(zhuǎn)化酶的單克隆抗體——依庫麗單抗（eculizumab），這是一種主要作用于補體蛋白C5的治療性的人型單克隆IgG，可抑制其裂解為C5a和C5b而起到阻斷經(jīng)典補體活化途徑的作用。研究中證實，依庫麗單抗的使用極大的減少了NMOSD患者的復(fù)發(fā)頻率，且穩(wěn)定或改善了患者的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，亦從臨床角度說明了CDC在NMO發(fā)病過程中的重要作用。此外，有研究認為，在NMO病變形成的過程中，補體旁路途徑（alternative complement pathway）的激活在病變的形成過程中也起到了一定作用。NMO-IgG與AQP4結(jié)合后補體C3裂解為C3a和C3b，C3b與激活的B因子（Bb）形成復(fù)合物后與裂解素（P）結(jié)合，產(chǎn)生補體旁路C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb），進一步增強經(jīng)典補體活化途徑引發(fā)的細胞毒性〔22〕。

2.2 抗體依賴的細胞介導(dǎo)的細胞毒性（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）

雖然普遍認為CDC是NMO病變的主要發(fā)病機制，但ADCC的作用也逐漸受到大家的重視。NMO-IgG進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后與AQP4結(jié)合，補體蛋白C1q與NMO-IgG的Fc段結(jié)合后引發(fā)CDC的同時，NMO-IgG也可介導(dǎo)效應(yīng)細胞發(fā)揮ADCC作用，表現(xiàn)為結(jié)合在AQP4表面的NMO-IgG的Fc段與效應(yīng)細胞表面的Fcγ受體結(jié)合，促進效應(yīng)細胞的聚集、激活并脫顆粒，釋放穿孔素、顆粒酶等細胞毒性物質(zhì)，殺傷星形膠質(zhì)細胞。NMO中ADCC的效應(yīng)細胞主要包括中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、巨噬細胞和少量NK細胞。Bennett和Vincent等〔18〕已通過細胞學(xué)實驗證實，在沒有補體的參與下，NMOIgG和NK細胞可以導(dǎo)致AQP4轉(zhuǎn)染的細胞和人類星形膠質(zhì)細胞的死亡。Ratelade等〔23〕的實驗結(jié)果也證實，在小鼠腦實質(zhì)內(nèi)注射NMO-IgG和NK細胞可以產(chǎn)生NMO樣病灶，并出現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞的損傷。暴露在NMO-IgG和NK細胞中的小鼠脊髓切片也可見到AQP4和GFAP的丟失及小膠質(zhì)細胞的激活，但未見到明顯的MBP的損傷。為了進一步明確ADCC的作用機制，Ratelade等〔24〕在純化的人重組單克隆NMO-IgG的基礎(chǔ)上，在其Fc段重鏈的CH2區(qū)不同部位采用誘導(dǎo)點突變的方法，改變其Fc段與C1q或Fcγ受體的親和力，在不改變NMO-IgG與AQP4的結(jié)合能力的前提下，下調(diào)了其CDC和/或ADCC效應(yīng)器的功能。在NMO-IgG的作用下，脊髓切片和動物模型中均可見明顯的AQP4、GFAP的免疫反應(yīng)、炎癥和脫髓鞘；與NMO-IgG相比，缺乏CDC效應(yīng)功能的NMOIgG誘發(fā)的病灶范圍及程度均明顯較輕；而同樣，缺乏ADCC效應(yīng)功能的NMO-IgG，由于減少了效應(yīng)細胞的巨噬細胞活性，也只能誘發(fā)輕微的NMO病灶。而在FcγIII敲除的小鼠和注射Fcγ受體阻斷抗體的小鼠中病變也明顯減輕。

在NMO病灶中，NK細胞數(shù)量相對較少，而可見大量中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和巨噬細胞〔5〕。在小鼠腦實質(zhì)內(nèi)注射模擬的NMO動物模型的研究中發(fā)現(xiàn)，在中性粒細胞減少癥或嗜酸性粒細胞減少的情況下，小鼠腦內(nèi)病灶面積減小，而在中性粒細胞增多癥或嗜酸性粒細胞增多的情況下，小鼠腦內(nèi)病灶面積增大。同時，加入純化的中性粒細胞彈性酶或嗜酸性粒細胞顆粒毒素可導(dǎo)致NMO體外脊髓切片模型中星形膠質(zhì)細胞損傷更明顯且脫髓鞘現(xiàn)象更為嚴重。中性粒細胞彈性酶抑制劑西維來司他和二代抗組胺藥西替利嗪的應(yīng)用則可以減少NMO的病變〔25，26〕。以上研究都提示，以中性粒細胞和嗜酸性粒細胞為靶向的藥物均可應(yīng)用于NMO的治療。此外，在體外脊髓切片中加入巨噬細胞可使NMO-IgG造成的組織損傷進一步惡化，但在動物實驗中還未明確巨噬細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷中的具體作用〔17〕。

2.3 補體依賴的細胞介導(dǎo)細胞毒性（complement-dependent cell-mediated cytotoxicity，CDCC）

NK細胞，中性粒細胞，嗜酸性粒細胞和巨噬細胞均可誘發(fā)ADCC的作用，同時，它們通過吞噬作用和激活的補體誘導(dǎo)的脫顆粒的作用，也參與了CDCC的過程。NMO-IgG與星形膠質(zhì)細胞上的AQP4結(jié)合后通過補體經(jīng)典激活途徑產(chǎn)生CDC的作用，C1q與抗原抗體復(fù)合物結(jié)合的同時促進C3和C5裂解產(chǎn)生過敏毒素C3a和C5a；過敏毒素是一種循環(huán)中效應(yīng)細胞的化學(xué)趨化因子，在促進效應(yīng)細胞在病變部位聚集的同時，促進IgG的結(jié)合和效應(yīng)細胞的脫顆粒，在CDC的基礎(chǔ)上進一步放大對星形膠質(zhì)細胞的毒性作用。Phuan等〔27〕的研究中，在轉(zhuǎn)染M23-AQP4的CHO細胞中加入NMO-IgG和NK細胞，再加入C1q的抗體后可見細胞毒性明顯降低，這是因為阻斷了NMO-IgG的CDCC作用而減輕了細胞毒性作用，但不影響其ADCC作用，說明CDCC也是NMO的重要發(fā)病機制之一。

2.4 其他作用機制

Hinson等〔28〕的研究報道NMO-IgG與AQP4結(jié)合后，會改變AQP4蛋白的水通透性，造成星形膠質(zhì)細胞的毒性，但是，在一些其他機構(gòu)的研究中并沒有觀察到類似的AQP4蛋白水通透性的抑制現(xiàn)象〔29〕。Hinson等〔30〕在較前的研究中發(fā)現(xiàn)，NMO-IgG可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)染AQP4的細胞和星形膠質(zhì)細胞AQP4的內(nèi)化，在NMO病灶形成過程中起保護作用，但是Ratelade等〔31〕在活體動物模型中卻未能重復(fù)出相同的現(xiàn)象。也有少量研究認為，AQP4特異性T淋巴浸潤進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，誘發(fā)炎癥和加劇NMO中的病灶形成，在NMO發(fā)病過程中起到促進作用〔32〕。

3 星形膠質(zhì)細胞毒性反應(yīng)后少突膠質(zhì)細胞壞死及神經(jīng)元凋亡的機制

NMO-IgG通過多種機制誘發(fā)星形膠質(zhì)細胞的毒性反應(yīng)后，星形膠質(zhì)細胞的功能異常導(dǎo)致髓鞘的損傷和神經(jīng)元的凋亡。正常星形膠質(zhì)細胞通過清除細胞外的鉀離子和水分子來維持神經(jīng)元的信號傳遞，尤其是在興奮信號集中但沒有髓鞘包繞的郎飛氏結(jié)處。在一些成熟的小鼠體內(nèi)，由于缺乏GFAP而表現(xiàn)為視神經(jīng)和脊髓髓鞘的損傷，提示星形膠質(zhì)細胞在維持髓鞘完整性及功能方面的重要作用〔33〕。星形膠質(zhì)細胞通過同型和異型的縫隙連接蛋白（Cx）形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)中大的膠質(zhì)細胞網(wǎng)狀組織，包括星形膠質(zhì)細胞之間的耦合及星形膠質(zhì)細胞-少突膠質(zhì)細胞間的耦合。在一些動物模型中，NMO樣的白質(zhì)損傷病灶區(qū)可見到膠質(zhì)細胞界膜上星形膠質(zhì)細胞縫隙連接蛋白Cx30和Cx43的丟失，其中Cx30是星形膠質(zhì)細胞之間的耦合蛋白，Cx43是星形膠質(zhì)細胞-少突膠質(zhì)細胞的耦合蛋白〔34〕。同時，在星形膠質(zhì)細胞-少突膠質(zhì)細胞縫隙連接蛋白Cx32和Cx47雙向敲除的小鼠中，也可見到髓鞘嚴重的空泡形成〔35〕，這與Parratt和Prineas〔36〕在某些NMO患者視神經(jīng)的病灶中觀察到的一致，表現(xiàn)為在仍然存留的髓鞘中出現(xiàn)空泡水腫。因此，星形膠質(zhì)細胞的損傷可導(dǎo)致少突膠質(zhì)細胞和髓鞘的損傷。此外，為了維持視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞活性的高代謝需求也加劇了髓鞘空泡的形成。

4NMO中視神經(jīng)炎的發(fā)病特征

在NMO的發(fā)病過程中，補體介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞毒性是NMO發(fā)病的誘發(fā)因素，隨后出現(xiàn)粒細胞的浸潤，少突膠質(zhì)細胞的壞死，最終出現(xiàn)神經(jīng)元的凋亡。關(guān)于NMO的發(fā)病機制，目前仍有不少尚未解決的問題和爭議，如NMO的病變只特異地出現(xiàn)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，包括視神經(jīng)，而在外周AQP4表達的器官卻并不受累。在這個問題上，Liu等〔37〕的研究認為血腦屏障局部完整性的差異可能是原因之一。體內(nèi)非特異性炎癥導(dǎo)致局部血腦屏障通透性一過性增高，血清中的NMO-IgG和分泌AQP4自身抗體的漿母細胞穿過血腦屏障進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。此后，有研究發(fā)現(xiàn)在不斷惡化的NMO患者中，約25%～30%體內(nèi)存在胃腸道或其他系統(tǒng)感染，他們認為這些體內(nèi)炎癥環(huán)境是NMO-IgG進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)或體內(nèi)淋巴細胞聚集的原發(fā)刺激〔38〕。

NMO-IgG進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)并不是視神經(jīng)炎的唯一的發(fā)病誘因，而由于視神經(jīng)的局部結(jié)構(gòu)特征，在炎癥發(fā)生過程中NMO-IgG彌散受限，加上可溶性促炎因子（如補體蛋白）的作用使局部NMO-IgG濃度不斷增高且作用時間延長。視神經(jīng)的特異細長的圓柱形結(jié)構(gòu)，其外有鞘包繞，使病灶局限在視神經(jīng)處且局部的組織碎片清除受限〔39〕。NMO好發(fā)于視神經(jīng)的另一個重要原因，就是視神經(jīng)上豐富的AQP4的表達及視神經(jīng)上血管周圍的星形膠質(zhì)細胞終足上大量的OAPs分布，這些都促進NMO-IgG的結(jié)合和CDC的產(chǎn)生〔12〕。此外，有研究認為，腦脊液中不斷分泌AQP4自身抗體的漿母細胞的出現(xiàn)，和局部補體調(diào)節(jié)蛋白（如CD46，CD59）的濃度變化也是病變易出現(xiàn)在視神經(jīng)的原因〔40〕。

目前針對NMO的治療主要著眼于減輕急性發(fā)作期的癥狀和預(yù)防進一步惡化來減少患者的神經(jīng)功能殘疾。急性期的治療主要包括減少損傷和加速恢復(fù)，而預(yù)防性治療主要針對減少復(fù)發(fā)次數(shù)和減輕復(fù)發(fā)的嚴重程度。隨著對NMO發(fā)病機制研究的不斷深入，目前已經(jīng)出現(xiàn)了針對病變發(fā)生過程中不同階段的治療方法。其中，補體抑制劑（依庫麗單抗）、IL-6受體抑制劑（托珠單抗）、粒細胞抑制劑（西維來司他，西替利嗪）、靜脈注射免疫球蛋白，CD19去除劑和抗TNF治療已經(jīng)證實對NMO患者是有效的。且目前已有一些治療方法處于臨床前期的階段，包括AQP4阻斷抗體和AQP4-IgG酶滅活劑。而未來潛在的治療方向還包括減少AQP4的表達、破壞AQP4 OAPs、增強補體抑制劑的表達、重建血腦屏障和免疫耐受誘導(dǎo)劑。雖然目前關(guān)于視神經(jīng)脊髓炎相關(guān)視神經(jīng)炎的發(fā)病機制和治療方面的研究取得了長足的進展，但仍然還有很多問題亟待解決。對NMO-IgG在NMO發(fā)病機制中作用的研究，進一步加深了我們對NMO的認識，也為合理的NMO動物模型的建立提供了一定實驗基礎(chǔ)，更為NMO的臨床治療開闊了新的思路。

[1]Optic Neuritis Study G.Visual function 15 years after optic neuritis：A final follow-up report from the optic neuritis treatment trial[J]. Ophthalmology，2008，115（6）：1079-1082 e1075.

[2]Morrow MJ，Wingerchuk D.Neuromyelitis optica[J].Journal of neuroophthalmology，2012，32（2）：154-166.

[3]Lennon VA，Kryzer TJ，Pittock SJ，et al.IgG marker of optic-spinal multiple sclerosis binds to the aquaporin-4 water channel[J].The Journal of experimental medicine，2005，202（4）：473-477.

[4]Jarius S，Wildemann B.Aqp4 antibodies in neuromyelitis optica：Diagnostic and pathogenetic relevance[J].Nature reviews Neurology，2010，6（7）：383-392.

[5]Roemer SF，Parisi JE，Lennon VA，et al.Pattern-specific loss of aquaporin-4 immunoreactivity distinguishes neuromyelitis optica from multiple sclerosis[J].Brain，2007，130（5）：1194-1205.

[6]Hasegawa H，Ma T，Skach W，et al.Molecular cloning of a mercurial-insensitive water channel expressed in selected water-transporting tissues[J].The Journal of biological chemistry，1994，269（8）：5497-5500.

[7]MaT，YangB，GillespieA，et al.Generationandphenotypeofa transgenic knockout mouse lacking the mercurial-insensitive water channel aquaporin-4[J].The Journal of clinical investigation，1997，100（5）：957-962.

[8]Rossi A，Moritz TJ，Ratelade J，et al.Super-resolution imaging of aquaporin-4 orthogonal arrays of particles in cell membranes[J]. Journal of cell science，2012，125（Pt 18）：4405-4412.

[9]Tajima M，Crane JM，Verkman AS.Aquaporin-4（AQP4）associations and array dynamics probed by photobleaching and single-molecule analysis of green fluorescent protein-aqp4 chimeras[J].The Journal of biological chemistry，2010，285（11）：8163-8170.

[10]Crane JM，Lam C，Rossi A，et al.Binding affinity and specificity of neuromyelitis optica autoantibodies to aquaporin-4 M1/M23 isoforms and orthogonal arrays[J].The Journal of biological chemistry，2011，286（18）：16516-16524.

[11]Phuan PW，Ratelade J，Rossi A，et al.Complement-dependent cytotoxicity in neuromyelitis optica requires aquaporin-4 protein assembly in orthogonal arrays[J].The Journal of biological chemistry，2012，287（17）：13829-13839.

[12]Saini H，F(xiàn)ernandez G，Kerr D，et al.Differential expression of aquaporin-4 isoforms localizes with neuromyelitis optica disease activity [J].Journal of neuroimmunology，2010，221（1-2）：68-72.

[13]Papadopoulos MC，Verkman AS.Aquaporin water channels in the nervous system[J].Nature reviews Neuroscience，2013，14（4）：265-277.

[14]Li J，Patil RV，Verkman AS.Mildly abnormal retinal function in transgenic mice without muller cell aquaporin-4 water channels[J]. Investigativeophthalmology&visualscience，2002，43（2）：573-579.

[15]Crane JM，Verkman AS.Determinants of aquaporin-4 assembly in orthogonal arrays revealed by live-cell single-molecule fluorescence imaging[J].Journal of cell science，2009，122（Pt 6）：813-821.

[16]Saadoun S，Waters P，Bell BA，et al.Intra-cerebral injection of neuromyelitis optica immunoglobulin G and human complement produces neuromyelitis optica lesions in mice[J].Brain，2010，133（2）：349-361.

[17]Zhang H，Bennett JL，Verkman AS.Ex vivo spinal cord slice model of neuromyelitis optica reveals novel immunopathogenic mechanisms [J].Annals of neurology，2011，70（6）：943-954.

[18]Vincent T，Saikali P，Cayrol R，et al.Functional consequences of neuromyelitis optica-IgG astrocyte interactions on blood-brain barrier permeability and granulocyte recruitment[J].Journal of immunology，2008，181（8）：5730-5737.

[19]Sabater L，Giralt A，Boronat A，et al.Cytotoxic effect of neuromyelitis optica antibody（NMO-IgG）to astrocytes：An in vitro study[J].Journal of neuroimmunology，2009，215（1-2）：31-35.

[20]Zhang H，Verkman AS.Longitudinally extensive NMO spinal cord pathology produced by passive transfer of NMO-IgG in mice lacking complement inhibitor CD59[J].Journal of autoimmunity，2014，53：67-77.

[21]Pittock SJ，Lennon VA，McKeon A，et al.Eculizumab in AQP4-IgG-positive relapsing neuromyelitis optica spectrum disorders：An open-label pilot study[J].The Lancet Neurology，2013，12（6）：554-562.

[22]Wallis R，Mitchell DA，Schmid R，et al.Paths reunited：Initiation of the classical and lectin pathways of complement activation[J].Immunobiology，2010，215（1）：1-11.

[23]Ratelade J，Zhang H，Saadoun S，et al.Neuromyelitis optica IgG and natural killer cells produce NMO lesions in mice without myelin loss [J].Acta neuropathologica，2012，123（6）：861-872.

[24]Ratelade J，Asavapanumas N，Ritchie AM，et al.Involvement of antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity in inflammatory demyelination in a mouse model of neuromyelitis optica[J].Acta neuropathologica，2013，126（5）：699-709.

[25]Saadoun S，Waters P，MacDonald C，et al.Neutrophil protease inhibition reduces neuromyelitis optica-immunoglobulin G-induced damage in mouse brain[J].Annals of neurology，2012，71（3）：323-333.

[26]Zhang H，Verkman AS.Eosinophil pathogenicity mechanisms and therapeutics in neuromyelitis optica[J].Journal Clinical Investigation，2013，123（5）：2306-2316.

[27]Phuan PW，Zhang H，Asavapanumas N，et al.C1q-targeted monoclonal antibody prevents complement-dependent cytotoxicity and neuropathology in in vitro and mouse models of neuromyelitis optica [J].Acta neuropathologica，2013，125（6）：829-840.

[28]Hinson SR，Romero MF，Popescu BF，et al.Molecular outcomes of neuromyelitis optica（NMO）-IgG binding to aquaporin-4 in astrocytes[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2012，109（4）：1245-1250.

[29]Rossi A，Ratelade J，Papadopoulos MC，et al.Neuromyelitis optica IgG does not alter aquaporin-4 water permeability，plasma membrane M1/M23 isoform content，or supramolecular assembly[J].Glia，2012，60（12）：2027-2039.

[30]Hinson SR，Roemer SF，Lucchinetti CF，et al.Aquaporin-4-binding autoantibodies in patients with neuromyelitis optica impair glutamate transport by down-regulating EAAT2[J].The Journal of experimental medicine，2008，205（11）：2473-2481.

[31]Ratelade J，Bennett JL，Verkman AS.Evidence against cellular internalization in vivo of NMO-IgG，aquaporin-4，and excitatory amino acid transporter 2 in neuromyelitis optica[J].The Journal of biological chemistry，2011，286（52）：45156-45164.

[32]Pohl M，F(xiàn)ischer MT，Mader S，et al.Pathogenic T cell responses against aquaporin 4[J].Acta neuropathologica，2011，122（1）：21-34.

[33]Liedtke W，Edelmann W，Bieri PL，et al.GFAP is necessary for the integrity of CNS white matter architecture and long-term maintenance of myelination[J].Neuron，1996，17（4）：607-615.

[34]Sharma R，F(xiàn)ischer MT，Bauer J，et al.Inflammation induced by innate immunity in the central nervous system leads to primary astrocyte dysfunction followed by demyelination[J].Acta neuropathologica，2010，120（2）：223-236.

[35]Menichella DM，Goodenough DA，Sirkowski E，et al.Connexins are critical for normal myelination in the CNS[J].The Journal of neuroscience，2003，23（13）：5963-5973.

[36]Parratt JD，Prineas JW.Neuromyelitis optica：A demyelinating disease characterized by acute destruction and regeneration of perivascular astrocytes[J].Multiple sclerosis，2010，16（10）：1156-1172.

[37]Liu LY，Zheng H，Xiao HL，et al.Comparison of blood-nerve barrier disruption and matrix metalloprotease-9 expression in injured central and peripheral nerves in mice[J].Neuroscience letters，2008，434（2）：155-159.

[38]Koga M，Takahashi T，Kawai M，et al.A serological analysis of viral and bacterial infections associated with neuromyelitis optica[J]. Journal of the neurological sciences，2011，300（1-2）：19-22.

[39]Hickman SJ，Toosy AT，Jones SJ，et al.Serial magnetization transfer imaging in acute optic neuritis[J].Brain，2004，127（Pt 3）：692-700.

[40]Bennett JL，Lam C，Kalluri SR，et al.Intrathecal pathogenic antiaquaporin-4 antibodies in early neuromyelitis optica[J].Annals of neurology，2009，66（5）：617-629.

Research progress of NMO-IgG in neuromyelitis optica related optic neuritis

KANG Hao,WEI Shihui.Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China

Neuromyelitis optica（NMO）is an autoimmune inflammatory disease of the central nervous system that causes demyelinating lesions in optic nerve and spinal cord,and neuromyelitis optica related optic neuritis is a common neuro-ophthalmic disease which often results in permanent blindness.Immunoglobulin G anti-AQP4 antibodies（NMO-IgG）are specific pathogenic in NMO by a mechanism that involves binding to astrocyte AQP4,which plays a crucial role in the pathogenesis of neuromyelitis optica related optic neuritis. The binding of NMO-IgG to aquaporin-4（AQP4）on astrocytes,thought to cause humoral and cellular immunity,then cause astrocyte death and destruction of blood brain barrier,cytokines recruit with a prominent granulocyte and macrophage response,which leads to secondary oligodendrocyte injury,demyelination and neuronal injury.Herein,we reviewed the pathogenic role of NMO-IgG and its mechanisms in producing NMO lesions,then prospects for the development of new NMO treatment strategies aiming at downstream mechanisms of neuropathology.

optic neuritis;neuromyelitis optica;auto-antibodies;NMO-IgG;aquaporin 4;astrocyte

R774

A

1002-4379（2015）06-0448-05

10.13444/j.cnki.zgzyykzz.2015.06.020

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（2015AA020511）

解放軍總醫(yī)院眼科,北京100853

魏世輝，Email：weishihui706@hotmail.com