邱曉雪，李世文，于鷺，武一平，林杰

缺血性卒中的最終原因是腦動脈閉塞或被堵塞，腦血管閉塞后可以引發(fā)一系列細胞分子事件，導致炎癥反應、氧化應激和細胞凋亡等，最終引起神經(jīng)元死亡。炎癥反應是缺血性卒中腦損傷重要的病理生理機制之一。研究顯示缺血性卒中后的炎癥反應具有雙面性，炎癥細胞、炎癥因子不僅具有神經(jīng)損害作用，還有一定的神經(jīng)保護作用[1]。本文著重闡述炎癥細胞及其相關的炎癥因子在缺血性卒中的作用。

1 炎癥細胞與缺血性卒中

1.1 中性粒細胞 中性粒細胞在骨髓中成熟后被釋放入血，其半衰期一般為6～12 h，隨后自發(fā)性凋亡并通過吞噬作用在不同器官內(nèi)被清除[2]。除在血液循環(huán)外，脾臟和肺臟等組織的邊緣池中也發(fā)現(xiàn)了中性粒細胞。缺血性卒中后，血液循環(huán)中中性粒細胞數(shù)量升高，這可能與其釋放增多、凋亡減少和壽命延長有關[3]。最近已證明，發(fā)生炎癥反應時，中性粒細胞會出現(xiàn)壽命延長的現(xiàn)象，這可能與其浸潤到受損組織后能返回血液循環(huán)中有關[4]。缺血性卒中時，血液循環(huán)中某些中性粒細胞趨化因子[如趨化因子CXC配體（chemokine CXC ligand，CXCL）1和CXCL2]和黏附分子（如P-選擇素、細胞內(nèi)黏附分子）釋放增加[5]，促進骨髓中的中性粒細胞釋放，誘導中性粒細胞在血管壁滾動、黏附，最后中性粒細胞通過濃度梯度被趨化因子吸引到缺血區(qū)域[6]。最近一項研究發(fā)現(xiàn)，肌紅蛋白1在中性粒細胞遷移中發(fā)揮重要作用[7]。研究顯示，中性粒細胞在腦缺血后24 h內(nèi)浸潤，48 h達到高峰[8]。中性粒細胞的浸潤程度預示著腦缺血的嚴重程度[9]。最近在動物模型和人體標本中發(fā)現(xiàn)，在大腦缺血的超急性期，局部缺血區(qū)域并未發(fā)現(xiàn)中性粒細胞，而在缺血時間較長（12 h）后，可在缺血區(qū)域發(fā)現(xiàn)中性粒細胞[10]。

浸潤的中性粒細胞在中性粒細胞激活相關因子[如TNFα、損傷相關分子模式（danger associated molecular patterns，DAMPs）]的作用下激活，活化的中性粒細胞主要通過3種機制加劇腦缺血性損傷：產(chǎn)生活性氧、蛋白酶（如MMPs）及促炎細胞因子（IL-1β等）[1]。這些毒性因子損害血管內(nèi)皮細胞膜和基底膜，導致血腦屏障（blood brain barrier，BBB）通透性增加和缺血后腦水腫[11]?；谶@些發(fā)現(xiàn)，有研究通過阻斷中性粒細胞的激活和募集，減少其在大腦中的浸潤來改善卒中結(jié)局，如IL-1β可促進中性粒細胞活化，應用IL-1受體拮抗劑可減少周圍免疫細胞（包括中性粒細胞）在腦中的浸潤，減少腦梗死體積、腦水腫，促進神經(jīng)細胞恢復[1]。

隨著研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)，除了促進炎癥反應和加重腦損傷外，中性粒細胞可能還具有抗炎和保護腦細胞的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）-γ，中性粒細胞可以從促炎表型向抗炎表型轉(zhuǎn)變，進而保護腦細胞[1]。用粒細胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF）誘導產(chǎn)生的中性粒細胞，可減少大腦中動脈阻塞（middle cerebral artery occusion，MCAO）小鼠模型梗死區(qū)域面積[12]。中性粒細胞也可以釋放一些炎癥因子，如組織蛋白酶、IL-6等，誘導單核細胞在腦中浸潤，而單核細胞可以吞噬凋亡的中性粒細胞和細胞碎片，有利于神經(jīng)功能的恢復[1]。

1.2 淋巴細胞 在MCAO小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，T細胞缺陷的小鼠炎性細胞因子[如IL-10、肉桂酰輔酶A還原酶（cinnamoyl-CoA reductase，CCR）2和CCR3]減少，腦梗死體積較小，而在B細胞缺陷的小鼠中則觀察不到這種保護作用，研究者認為T細胞在缺血性卒中中發(fā)揮著重要的作用[13]。

相比于中性粒細胞，淋巴細胞一般在腦缺血的后期聚集。對短暫性MCAO小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，缺血3～4 d后T細胞的浸潤增加，大多數(shù)是CD8+T細胞，7 d左右達到高峰[14]。缺血性卒中后，特異性抗原和非特異性抗原可激活T淋巴細胞介導的免疫反應[15]。CD4+T細胞、CD8+T細胞、γδT細胞和調(diào)節(jié)性T（regulatory T，Treg）細胞等T細胞亞型在缺血性卒中中起重要作用，其中CD4+T細胞、CD8+T細胞以及γδT細胞通過釋放促炎細胞因子，如IL-1、IL-17等，導致腦組織損傷。Zhang Yi等[16]的研究結(jié)果顯示外周CD4+T細胞和CD8+T細胞的數(shù)量在卒中的早期增加，后期減少；CD8+T細胞和CD4+T細胞可以加重腦缺血期間的炎癥反應和血栓形成，相比于CD4+T細胞，CD8+T細胞在缺血性卒中的炎癥反應中可能發(fā)揮更重要的作用。

γδT細胞在腦缺血的晚期而不是早期階段對大腦有損害作用，另外，γδT細胞也是IL-17表達增加的主要原因[17]。Treg細胞可分泌抗炎因子，如IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子β，對大腦產(chǎn)生保護作用[18]。Treg細胞還可以抑制促炎因子的表達和調(diào)節(jié)淋巴細胞的活性等[19]。給予MCAO小鼠輸注Treg細胞后，可減輕其炎癥損傷，促進其神經(jīng)功能恢復[20]。通過抑制中性粒細胞產(chǎn)生的MMP-9，Treg細胞可減輕rt-PA誘發(fā)的腦出血，同時可以分泌IL-10促進神經(jīng)干細胞的增殖[21]。但有研究發(fā)現(xiàn)Treg細胞也可導致腦缺血損害，對皮層梗死小鼠模型的研究顯示Treg細胞也可能會抑制神經(jīng)細胞的修復作用[13]。

1.3 小膠質(zhì)細胞 小膠質(zhì)細胞來自胚胎外紅細胞前體，在成年小鼠中獨立于造血系統(tǒng)而存在，并且通常不會被骨髓來源的細胞所代替[22]。小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要免疫細胞，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和修復中起重要作用[23]。小膠質(zhì)細胞的激活是腦缺血后炎癥反應病理生理學的關鍵特征[24]。在腦血管事件中，小膠質(zhì)細胞是第一道防線且反應迅速，可在幾分鐘內(nèi)被激活并持續(xù)激活數(shù)天[25]。研究顯示從受損細胞中釋放的ATP在小膠質(zhì)細胞激活中起著重要的作用[26]。

激活后，小膠質(zhì)細胞可隨著局部環(huán)境的變化而分化出不同的表型，表現(xiàn)為具有促炎作用的M1表型或具有抗炎作用的M2表型[27]。MI表型的小膠質(zhì)細胞可產(chǎn)生促炎細胞因子如MMPs、IL-1、活性氧等導致神經(jīng)元死亡和BBB破壞；M2表型的小膠質(zhì)細胞一方面可以分泌抗炎細胞因子如IL-4等，抑制炎癥反應；另一方面，在卒中后期，它可以上調(diào)緊密連接蛋白的表達來促進BBB修復[28]。在腦缺血早期小膠質(zhì)細胞主要表現(xiàn)為M2表型，3～5 d達到高峰，然后轉(zhuǎn)變?yōu)镸1型，持續(xù)約14 d，隨后，M2表型小膠質(zhì)細胞再次被誘導至缺血區(qū)域，并釋放IL-10、IL-4等抗炎因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子，發(fā)揮神經(jīng)保護作用[29]?；罨男∧z質(zhì)細胞也可以表現(xiàn)出巨噬細胞的許多特征，包括變形能力、遷移能力、抗原呈遞和吞噬活性。在腦缺血后期，吞噬作用是有益的，它可以防止凋亡細胞的崩解及炎癥因子的釋放，有助于組織穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)修復[30]。哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）途徑是免疫應答中的調(diào)節(jié)因子，阻斷mTORC1途徑可以阻止小膠質(zhì)細胞向M1促炎表型極化，進而明顯減輕MCAO小鼠的行為缺陷和局部炎癥反應[31]。

2 炎癥因子與缺血性卒中

參與缺血性卒中后炎癥反應的炎癥因子有很多，這里主要介紹與上述炎性細胞相關且比較重要的部分炎癥因子。

2.1 基質(zhì)金屬蛋白酶 MMPs是一類大的蛋白水解酶，包括MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-14等，可以降解細胞外基質(zhì)的所有成分。研究顯示MMPs不僅僅在炎癥反應中發(fā)揮重要作用，在維持正常的生理功能中（如神經(jīng)元再生、細胞增殖）同樣發(fā)揮著重要作用[32]。在缺血性卒中的急性期，MMPs可降解血管腔的緊密連接蛋白、破壞內(nèi)皮細胞和周細胞的連接，使BBB的通透性增加。抑制MMPs不僅可以減少腦梗死體積，而且可以減輕腦水腫和出血轉(zhuǎn)化[32]。研究顯示在腦缺血的2 h內(nèi)，MMP-2和MMP-9共同介導BBB的溶解，這與腦缺血3 h后BBB分解相對應[33]。在各種MMPs中，MMP-9與腦缺血關系最密切，一項最近的研究顯示MMP-9與初始腦缺血嚴重程度正相關[34]。MMP-9是一種可誘導的MMPs，是Ⅳ型膠原酶，可在細胞外被蛋白水解酶激活。MMP-9最初是由內(nèi)皮細胞和中性粒細胞產(chǎn)生，腦缺血5 d后，則由巨噬細胞產(chǎn)生。在MOCA小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，缺血24 h內(nèi)MMP-9表達顯著增加，在48 h達到最高[35]。在腦缺血的早期，中性粒細胞產(chǎn)生的MMP-9受CEACAM1基因調(diào)節(jié)，去除此基因可促進MMP-9表達，進而導致BBB受損[36]。研究表明rt-PA可以激活MMPs，特別是MMP-9，MMP-9與rt-PA共同破壞BBB的完整性，導致出血轉(zhuǎn)化[34]。Yang Yirong等[28]的研究認為在缺血性卒中早期抑制MMP-9的表達可以減輕炎癥反應、減少腦梗死體積，而后期抑制MMP-9則會破壞神經(jīng)的修復作用。研究也發(fā)現(xiàn)米諾環(huán)素可通過抑制MMPs而促進神經(jīng)血管重塑，從而減少腦梗死體積、減輕BBB的破壞[28]。

2.2 白細胞介素1 IL-1是一種促炎介質(zhì)，具有IL-1α和IL-1β兩種主要受體，這兩種受體均通過IL-1受體發(fā)送信號，因此都能被IL-1受體拮抗劑所阻斷[37]。在腦血管事件發(fā)生的幾個小時內(nèi)，IL-1α和IL-1β均會升高。IL-1α主要由小膠質(zhì)細胞分泌，而IL-1β則由腦內(nèi)的不同區(qū)室釋放。IL-1本身不具有神經(jīng)毒性作用，但能夠激活星形膠質(zhì)細胞和血管內(nèi)皮細胞，促進星形膠質(zhì)細胞增生、趨化因子的釋放、MMP-9的激活以及黏附分子（血管細胞黏附分子-1和細胞間黏附分子-1）的釋放[38]。IL-1β是組織中的主要形式，參與神經(jīng)損傷過程，而IL-1受體拮抗劑具有神經(jīng)保護作用[39]。IL-1β可以促進炎癥介質(zhì)產(chǎn)生，加強白細胞黏附，抑制IL-1β可減少中性粒細胞黏附，從而改善腦缺血損傷[40]。研究顯示IL-1β也可能與大腦缺血缺氧后炎癥反應的起始有關[41]，另一項研究顯示抑制IL-1α可以減輕腦缺血再灌注損傷[42]。研究表明外源性給予IL-1β會加劇MCAO小鼠動物模型的腦損傷，而敲除小鼠IL-1α或IL-1β相關基因可以改善大腦損傷[43]。一項小型Ⅱ期臨床隨機對照試驗顯示在卒中后72 h，應用重組人IL-1受體拮抗劑不僅減少了腦梗死體積，還降低了血漿循環(huán)標志物如血漿CRP和IL-6水平，該研究顯示IL-1受體拮抗劑不僅具有神經(jīng)保護作用，同時也可以減輕BBB的破壞、阻止中性粒細胞的遷移[44]。更大樣本的Ⅱ期臨床隨機對照試驗顯示，IL-1受體拮抗劑安全、耐受良好，并與相關循環(huán)炎癥標志物（如CRP）減少有關[39]。最近一項研究顯示，用抗IL-1β單克隆抗體治療心肌梗死患者，患者復發(fā)性心血管事件（包括卒中）的發(fā)生率較低且其作用與脂質(zhì)水平的降低無關[45]。

2.3 白細胞介素17 人體和嚙齒動物的研究表明缺血性卒中后組織和循環(huán)中的IL-17表達增加[46]。IL-17是主要由Th17和γδT細胞產(chǎn)生的促炎細胞因子。IL-17不僅可以誘導上皮細胞和血管內(nèi)皮細胞分泌IL-6、IL-8，還可以增加MMPs的表達及破壞BBB的完整性，進而加重炎癥浸潤和腦組織的損傷[46]。對MCAO小鼠模型的研究顯示，應用IL-17中和抗體可以減少其腦梗死體積、中性粒細胞浸潤，改善神經(jīng)細胞功能[47]。rt-PA與IL-17的抗體聯(lián)合應用不僅可以減少中性粒細胞向大腦的遷移，還可以抑制rt-PA的額外促炎作用[47]。因此，在缺血性卒中后直接針對IL-17或γδT細胞的治療可能是有用的。

3 缺血性卒中后腦局部的炎癥反應

神經(jīng)元比膠質(zhì)細胞和血管細胞更脆弱，當其暴露于缺氧缺血時，很快就會發(fā)生功能障礙并死亡[48]。神經(jīng)細胞死亡后，DAMPs激活并識別模式識別受體，包括小膠質(zhì)細胞、血管周巨噬細胞和血管內(nèi)皮細胞上廣泛表達的Toll樣受體和清道夫受體，促進促炎因子（IL-1和IL-17）的釋放，這些炎性因子可以增加中性粒細胞的浸潤[49]。中性粒細胞可以通過釋放MMPs、炎癥因子以及促進活性氧的產(chǎn)生而導致神經(jīng)血管損傷和BBB的破壞[1]。外周免疫細胞如中性粒細胞、淋巴細胞、巨噬細胞，可以通過受損的BBB移至腦組織，進而加重腦缺血性損傷[50]。

4 缺血性卒中后的外周免疫抑制

伴隨著大腦的炎癥反應，血液、骨髓、脾臟和其他淋巴器官也有相應的免疫學變化[51]。腦缺血后的數(shù)小時內(nèi)，白細胞計數(shù)、細胞因子表達及炎癥標志物均增加[52]。動物實驗顯示MCAO小鼠術后會出現(xiàn)免疫功能抑制，且常伴隨著淋巴細胞數(shù)量減少、單核細胞的活動減少、抗炎性細胞因子的上調(diào)和脾萎縮[53]。這些免疫學變化與呼吸道感染的上升趨勢有關，進而導致卒中患者的死亡率增加[54]。研究表明卒中患者感染發(fā)生率與外周免疫抑制有關[55]。這些系統(tǒng)性免疫變化是如何介導的，目前還沒有完全弄清楚，但有證據(jù)表明，卒中后免疫抑制可能是由卒中后交感神經(jīng)激活釋放的兒茶酚胺和類固醇介導的，皮質(zhì)醇和血清兒茶酚胺水平與卒中后感染易感性相關，實驗模型顯示腎上腺素能拮抗劑可逆轉(zhuǎn)免疫抑制狀態(tài)并降低卒中后的感染率[56]。臨床研究結(jié)果顯示β受體阻滯劑的應用與卒中后較低的肺炎發(fā)病率和死亡率有關[55]，但這只是少量數(shù)據(jù)的結(jié)果，考慮到β受體阻滯劑的多效性，需要進一步研究以確定這種藥物的有效性。

綜上所述，中樞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間的關系仍然不完全清楚。炎癥細胞和炎癥因子是一把雙刃劍，對抗缺血性損傷的炎癥反應可能會改善腦缺血急性期的組織損傷，但也可能會損害修復機制并導致患者預后的惡化。由于缺血性卒中修復階段的實驗研究較少，沒有確切的證據(jù)表明抗炎治療會干擾缺血后大腦的修復過程，免疫調(diào)節(jié)劑仍有望成為未來降低缺血性卒中殘疾和死亡負擔的一個途徑，理解這些相互作用有利于開發(fā)新的治療策略和藥物，以減輕缺血性卒中的負擔。與此同時，醫(yī)師應該認識到缺血性卒中患者的免疫抑制狀態(tài)，并應保持警惕，以識別和治療這些患者的感染。

【點睛】本文介紹了炎癥和免疫反應在缺血性卒中后病理生理中的損傷和保護作用及其可能機制，有助于全面理解缺血性卒中后炎癥和免疫的作用。