张宇 张美妮

多发性硬化（multiple sclerosis，MS）是一种中枢神经系统（central nervous systern，CNS）慢性炎性脱髓鞘和神经变性病，其特征性病理改变是CNS多发的脱髓鞘病损，其确切病因以及发病机制尚不清楚。目前普遍认为MS是在易感基因基础上受环境因素触发而导致免疫系统异常进而造成中枢神经系统白质脱髓鞘以及轴索损伤而发病，胶质细胞间相互作用在上述损伤的激活和发展中起到关键作用。很多研究者认为小胶质细胞在MS发生中起主要作用，近年来，星形胶质细胞在免疫性疾病中的病理生理作用得到了更多关注。本文就星形胶质细胞在MS的CNS免疫反应中的作用进行综述。

1 星形胶质细胞在CNS中的功能

脑组织中的一半体积为神经胶质，胶质细胞数目为神经元数目的10倍，其中星形胶质细胞是主要的胶质细胞成分。星形胶质细胞具有支持、营养神经细胞，维持细胞外液离子平衡，调控神经递质循 环，构 成 血－脑 脊 液 屏 障 （blood－cerebro－spinal fluid barrier，BCB）及合成神经生长因子等神经活性物质的功能，并具有一定的吞噬能力。目前已发现星形胶质细胞可作为多种生物活性物质的受体。

2 星形胶质细胞参与MS的自身免疫发病机制

2.1 产生与MS相关的各种炎性分子 活化的星形胶质细胞所产生的各种促炎细胞因子和趋化因子，可以作为直接或间接的免疫介质或炎性介质参与MS病理改变。

2.1.1 趋化因子配体20（chemokine ligand 20，CCL20）:CCL20是最近被证实对记忆／分化T细胞、B细胞和不成熟树突状细胞具有化学诱导作用的分子。Ambrosini等［1］使用免疫组化方法证实在实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）中星形胶质细胞表达主要的中枢源性的CCL20，抗CCL20抗体是抑制活性星形胶质细胞刺激极化的Th细胞发生迁移效应的物质。2011年，Zhou等［2］研究基因敲除小鼠时，使用反转录聚合酶链式反应（RTPCR）和ELISA方法得出了相同的结论，再次表明活化的星形胶质细胞分泌CCL20，并诱导辅助性T细胞17（Th17）细胞发生迁移。这些发现提示通过分泌CCL20，星形胶质细胞在CNS炎性反应中募集特异性白细胞和在中枢神经免疫反应的调控中起到重要作用。

2.1.2 载脂蛋白2:Marques等［3］使用双标记免疫荧光标记法标记少突胶质细胞、小胶质细胞、神经元和星形胶质细胞，分析脑脊液中载脂蛋白2的来源，结果显示只有星形胶质细胞能够表达载脂蛋白2。载脂蛋白2作为急性期蛋白参与固有免疫应答，作用是结合细菌性铁转运体，维持体内铁的内稳态［4］。近年来，载脂蛋白2在CNS中的作用得到更多认识。2009年，Lee等［5］在体外实验研究中发现载脂蛋白2可以促进星形胶质细胞增生，并使其对细胞毒性刺激敏化。2011年Ip等［6］经体内实验研究发现在注射脂多糖或脑组织受兴奋性毒素损伤后，载脂蛋白2在脑组织中的表达上调。同年，Lee等［7］的另一研究发现，在小鼠大脑中载脂蛋白2通过上调趋化因子促进细胞的迁移，导致CNS炎性反应加重。2012年 Marques等［3］在EAE小鼠模型中证实载脂蛋白2在疾病活动期和进展期升高，缓解期恢复正常水平，提示载脂蛋白2水平可能与MS有关联。

2.1.3 基质金属蛋白酶－9（matrix metalloprotein－ase－9，MMP－9）:MMP－9是体内一类重要的细胞外基质降解酶家族的重要成员。近年来 MMP－9在MS和EAE发病机制中的作用得到越来越多关注。MMP－9可以降解血管内皮下基底膜的重要成分如胶原、脂蛋白等增加血管通透性，损害BCB，且MMP－9降解后的基质片断具有趋化作用，可促进多种炎性细胞穿过BCB进入CNS，参与轴索损伤［8］。Newman等［9］研究 EAE 模型发现，在皮层下注射MMP－9可以形成大量β淀粉样蛋白前体蛋白（APP）终球，这是急性轴索损伤的标志。据报道，星形胶质细胞与活化的T细胞接触后可产生MMP－9［10］。2008 年，Hsu 等［11］培 养 基 因 敲 除MMP－9小鼠和健康小鼠的星形胶质细胞时发现MMP－9缺失小鼠星形胶质细胞肌动蛋白支架结构和作用异常；经MMP－9抑制剂处理后，健康小鼠星形胶质细胞迁移受损，由此揭示了MMP－9可以调节星形胶质细胞的迁移；同时用免疫染色方法实验还发现正常表达 MMP－9的小鼠比基因敲除MMP－9的小鼠形成更严重的胶质瘢痕。上述研究结果均显示MMP－9调控星形胶质细胞迁移进入病损处参与胶质瘢痕形成，最终造成轴索再生障碍。

2.1.4 趋化因子配体12（chemokine ligand 12，CXCL12）:CXCL12是一种趋化因子，在神经系统发育过程中，CXCL12参与调节神经祖细胞的迁移、增殖和分化。McCandless［12］等用免疫组化法检测MS患者CNS的BCB存在CXCL12表达情况，发现CXCL12由活化的星形胶质细胞分泌，并发现CXCL12正常表达于小动脉、小静脉周围，仅在活跃的MS病损处CXCL12分布极性消失，提示CXCL12的作用通常是使白细胞局限在CNS微循环的血管周围，在MS发病过程中，CXCL12重新分布，可能有利于浸润细胞进入CNS实质，导致MS病理改变。另有文献报道，在MS缓解期，少突胶质细胞祖细胞在CXCL12及其趋化因子受体4（chemokine receptor 4，CXCR4）诱导下迁移，并分化为成熟的少突胶质细胞，使髓鞘再生修复，MS临床症状得到缓解［13］。

2.1.5 血管内皮生长因子 A（vascular endothelial growth factor－A，VEGF－A）:VEGF－A主要生理作用是促进血管生成。在CNS炎性改变过程中（如MS），VEGF－A由活化的星形胶质细胞产生，VEGF－A通过作用于血管内皮生长因子受体2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2），激活CNS内皮细胞内下游信号通路，使eNOS磷酸化表达，导致BCB损伤。有研究者在体内试验中发现，CNS内皮细胞中，VEGF－A干扰封闭蛋白－5（claudin－5，CLN－5）和紧密连接跨膜蛋白（occludin，OCLN）表达，诱导BCB损伤和免疫细胞浸润［14－15］。BCB损伤可以导致组织细胞水肿，新陈代谢失衡，兴奋性中毒，炎性反应加强，并阻止神经修复，有利于T、B淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞浸润。

2.1.6 其他因子:星形胶质细胞还可能分泌其他因子，包括白细胞介素6（IL－6）、白细胞介素1（IL－1）、白细胞介素3（IL－3）、白细胞介素5（IL－5）、白细胞介素8（IL－8）、肿瘤坏死因子α（TNF－α）、转化生长因子β1（TGF－β1）、补体 C3（C3）、血栓素 A2（TXA2）等，这些因子可能直接或间接参与MS的病理过程。

2.2 星形胶质细胞在MS中具有免疫功能

2.2.1 抗原提呈功能:星形胶质细胞表达主要组织相容性复合体（MHC）－Ⅰ类、Ⅱ类分子及其他相关因子，从而具有抗原提呈功能。在活动型 MS中，尤其是在斑块的边缘可见到散在的星形胶质细胞表达 MHC－Ⅱ类分子。Zeinstra等［16］在研究中用双标记免疫荧光染色方法检测到在慢性活动型MS斑块中的星形胶质细胞表达共刺激分子B7－1和B7－2，发现协同刺激因子在星形胶质细胞表面表达。

2.2.2 表达多种调节因子:星形胶质细胞表面可表达多种物质，参与调节趋化因子的分泌，T细胞的激活和抗原递呈等。

（1）三磷酸腺苷结合盒（ABC）:ABC转运蛋白家族由各种药物外排泵组成，包括P－糖蛋白，多药耐药相关蛋白1（MRP－1），多药耐药相关蛋白2（MRP－2）和乳腺癌耐药蛋白（BCRP）等，ABC转运蛋白通过三磷酸腺苷（ATP）水解作用泵出细胞内的各种外源性的化合物和药物，从而保护CNS内环境的稳态［17］。星形胶质细胞表达ABC转运蛋白。然而，近来研究发现ABC转运蛋白内源性底物可能包含炎性介质，如糖皮质激素、前列腺素、白细胞三烯和细胞因子等，参与MS的病理过程。据报道，在MS病变处星形胶质细胞高表达P－糖蛋白和MRP－1，在体外血－脑脊液屏障模型实验研究发现，阻断星形胶质细胞P－糖蛋白或MRP－1的活性，可严重影响单核细胞的迁移；而且P－糖蛋白和MRP－1参与活化的星形胶质细胞分泌趋化因子配体2（chemokine ligand 2，CCL2），阻断P－糖蛋白或MRP－1活性后 CCL2分泌也减少［18］。

（2）自然细胞毒的触发受体1（natural cytotoxicity triggering receptor1，NCR1）:NCR1是免疫球蛋白超家族成员，被认为是自然杀伤（natural killer，NK）细胞的标记物。Durrenberger等［19］用免疫组织化学法研究发现MS的CNS组织中几乎没有NCR1＋NK细胞存在，主要表达NCR1的细胞是星形胶质细胞；同时对人类U251星形胶质细胞瘤细胞进行培养，经PT－PCR检测发现U251细胞中NCR1表达上调，其mRNA和蛋白质水平均升高。上述结果表明在星形胶质细胞上存在NCR1受体，其在MS患者脑白质病损处表达NCR1，参与CNS固有免疫应答。

（3）γ－干扰素（interferon－γ，IFNγ）:Salmaggi等［20］用RT－PCR和ELISA方法研究IFNγ介导的化学因子，发现在MS中IFNγ介导的单核因子（如归巢化学因子）在微血管内皮细胞和星形胶质细胞中持续表达，这些因子可以诱导血源性免疫细胞入侵CNS而导致脱髓鞘疾病。

（4）其他:星形胶质细胞还表达热休克蛋白（HSP）、纤维结合素 （fibronectin）、层黏连蛋白（laminin）和神经细胞黏着分子（nervous－cell adhesion molecule，N－CAM）等，这些因子可参与 T细胞的激活和抗原递呈。

3 星形胶质细胞有助于MS病损自身修复

现有研究表明炎性细胞如T淋巴细胞、巨噬细胞、小胶质细胞和反应性星形胶质细胞内均有脑源性神经营养因子表达，提示免疫细胞在对机体引起损伤的同时也有一定的保护作用。

T淋巴细胞凋亡是终止脑实质中自身免疫炎性反应的通常通路，这已在EAE和人脑的自身免疫炎性反应的研究中得到证实。Magnus等［21］的研究认为小胶质细胞和星形胶质细胞均可摄取凋亡细胞，小胶质细胞和星形胶质细胞的吞噬能力由附近的微环境决定，但小胶质细胞的这种作用更加明显。

4 星形胶质细胞在MS治疗方面的作用

随着对MS发病机制的深入研究，星形胶质细胞作为脑内的免疫效应细胞，在MS中的重要作用得到越来越多的研究和认可。2010年，芬戈莫德（fingolimod，FTY720）已经作为口服药用于治疗复发型MS。FTY720在体内磷酸化产生有活性的代谢物FTY720－P，其结构类似于神经鞘氨醇1－磷酸盐（sphingosine1－phosphate，S1P），与 S1P受体亚型S1P1不可逆性的结合后，FTY720发挥拮抗剂作用，从而阻断淋巴细胞从淋巴器官的释放，进而使CNS免于受致病性淋巴细胞的侵袭。2011年，Choi等［22］的研究发现在EAE和 MS的CNS，主要是星形胶质细胞中存在S1P1受体基因的表达，可以在机体免疫系统被抑制时发挥潜在的神经保护作用。同年，Crespo等［23］报道酪氨酸激酶抑制剂伊马替尼和索拉非尼通过在体外实验抑制星形胶质细胞的增殖，对自身免疫性脱髓鞘疾病有潜在的治疗作用。

综上可见，星形胶质细胞不仅是CNS组成成分，它还作为CNS中的免疫辅助细胞参与调控神经免疫炎性反应，其在MS的发生、发展过程中起到的重要作用不容忽视。因此，有效的干预星形胶质细胞致病过程中的靶点是寻找缓解MS的可行的治疗方法，但是有关干预星形胶质细胞治疗MS的研究甚少，尚需进一步实验和临床依据，这将为预防和治疗MS提供新思路和策略。

［1］Ambrosini E，Columba－Cabezas S，Serafini B，et al.Astrocytes are the major intracerebral source of macrophage inflammatory protein－3alpha／CCL20in relapsing experimental autoimmune encephalomyelitis and in vitro［J］.Glia，2003，41（3）:290－300.

［2］Zhou Y，Yoshifumi S，Tomohiko A，et al.IL－9promotes Th17cell migration into the central nervous systern via CC chemokine ligand－20produced by astrocytes［J］.J Immunol，2011，186（7）:4415－4421.

［3］Marques F，Mesquita SD，Sousa JC，et al.Lipocalin 2is present in the EAE brain and is modulated by natalizumab［J］.Front Cell Neurosci，2012，6:33.

［4］Flo TH，Smith KD，Sato S，et al.Lipocalin 2mediates an innate immune response to bacterial infection by sequestrating iron［J］.Nature，2004，432（7019）:917－921.

［5］Lee S，Park JY，Lee WH，et al.Lipocalin－2is an autocrine mediator of reactive astrocytosis［J］.Neurosci，2009，29（1）:234－249.

［6］Ip JP，Nocon AL，Hofer MJ，et al.Lipocalin2in the central nervous system host response to systemic lipopolysaccharide administration［J］.Neuroinflammation，2011，8:124.

［7］Lee S，Kim JH，Seo JW，et al.Lipocalin 2is a chemokine inducer in the central nervous system:role of CXCL10in lipocalin－2－Induced cell migration［J］.Biol Chem，2011，286（51）:43855－43870.

［8］Ma CG，Fan HC，Yu JZ，et al.Triptolide inhibits EAE through downregulation of MMP－9／IFN－γand upregulation of IL－10［J］.Neurol Sci，2009，285（SI）:200－201.

［9］Newman TA，Woolley ST，Hughes PM，et al.T－cell and macrophage－mediated axon damage in the absence of a CNS－specific immune response:involvement of metalloproteinases［J］.Brain，2001，124（11）:2203－2214.

［10］Giraudon P，Malcus C，Chalon A，et al.Astrocyte cells involved in neuro－immune interaction in the central nervous system［J］.Soc Biol，2003，197（2）:103－112.

［11］Hsu JY，Bourguignon LY，Adams CM，et al.Matrix metalloproteinase－9facilitates glial scar formation in the injured spinal cord［J］.J Neurosci，2008，28（50）:13467－13477.

［12］McCandless EE，Piccio L，Woerner BM，et al.Pathological expression of CXCL12at the blood－brain barrier correlates with severity of multiple sclerosis［J］.Am J Pathol，2008，172（3）:799－808.

［13］Patel JR，McCandless EE，Dorsey D，et al.CXCR4promotes differentiation of oligodendrocyte progenitors and remyelination［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2010，107（24）:11062－11067.

［14］Argaw AT，Gurfein BT，Zhang Y，et al.VEGF－mediated disruption of endothelial CLN－5promotes blood－brain barrier breakdown［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106（6）:1977－1982.

［15］Proescholdt MA，Jacobson S，Tresser N，et al.Vascular endothelial growth factor is expressed in multiple sclerosis plaques and can induce inflammatory lesions in experimental allergic encephalomyelitis rats［J］.Neuropathol Exp Neurol，2002，61（10）:914－925.

［16］Zeinstra E，Wilezak N，De Keyser J.Reactive astrocytes in chronic active lesions of multiple sclerosis express co－stimulatory molecules B7－1and B7－2［J］.Neuroimmunol，2003，135（1－2）:166－171.

［17］Loscher W，Potschka H.Drug resistance in brain diseases and the role of drug efflux transporters［J］.Nat Rev Neurosci，2005，6（8）:591－602.

［18］Kooij G，Mizee MR，van Horssen J，et al.Adenosine triphosphate－binding cassette transp－Orters mediate chemokine（C－C motif）ligand 2secretion from reactive astrocytes:relevance to multiple sclerosis pathogenesis［J］.Brain，2011，134Pt（2）:555－570.

［19］Durrenberger PF，Ettorre A，Kamel F，et al.Innate Immunity in multiple sclerosis white matter lesions:expression of natural cytotoxicity triggering receptor 1 （NCR1）［J］.Neuroinflammation，2012，9:1.

［20］Salmaggi A，Gelati M，Dufour A，et al.Expression and modulation of IFN－gamma－inducible chemokines （IP－10，Mig，and I－TAC）in human brain endothelium and astrocytes:possible relevance for the immune invasion of the central nervous system and the pathogenesis of multiple sclerosis［J］.Interferon Cytokine Res，2002，22（6）:631－640.

［21］Magnus T，Chan A，Linker RA，et al.Astrocytes are less efficient in the removal of apoptotic lymphocytes than microglia cells:implications for the role of glial cells in the inflamed central nervous system［J］.Neuropathol Exp Neurol，2002，61（9）:760－766.

［22］Choi JW，Gardell SE，Herr DR，et al.FTY720（fingolimod）efficacy in an animal model of multiple sclerosis requires astrocyte sphingosine1－phosphate receptor1（S1P1）modulation［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2011，108（2）:751－756.

［23］Crespo O，Kang SC，Daneman R，et al.Tyrosine kinase inhibitors ameliorate autoimmune encephalomyelitis in a mouse model of multiple sclerosis［J］.J Clin Immunol，2011，31（6）:1010－1020.