韩梦雨 综述 王志军 金明 审校

中日友好医院眼科，北京 100029

视神经脊髓炎(neuromyelitis optica,NMO)是以视神经及脊髓为主要靶点、亚裔人群高发、与神经眼科交叉的体液免疫性炎症性疾病[1]。视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)包括NMO、视神经炎(optic neuritis,ON)、长节段性横贯性脊髓炎(longitudinally extensive transverse myelitis,LETM)和其他典型的脱髓鞘性脑综合征[2]。NMO是中青年非创伤性残疾及致盲常见病因之一[3]，与NMO相关的特发性ON称为NMO相关ON(NMO-ON)，NMO-ON患者很难从常规治疗中获益，且治疗反应呈现多样化，多遗留不同程度的视神经萎缩[3]，给患者的生活、工作及学习等带来极大的影响。抗水通道蛋白4抗体(aquaporin-4 immunoglobulin G，AQP4-IgG)的发现，使NMOSD在发病机制、诊断及治疗上取得显著进展[4]。但AQP4-IgG并非NMOSD完全通用的生物标志物，关于AQP4-IgG如何产生和攻击神经系统的机制及其在NMOSD发病中的作用机制仍不完全清楚，已知能够早期诊断NMOSD、给予疾病特异性干预及监测病情的生物标志物较少。认识细胞因子分泌的T细胞特征已经变得越来越重要，因为中枢神经系统(central nervous system，CNS)的不同免疫紊乱机制涉及不同的T细胞特定亚型。CD4+辅助性T(T helper，Th)细胞可分为不同的细胞亚群，其中Th17、Th2、调节性T(regulatory T，Treg)细胞相关性细胞因子与NMOSD的发病机制密切相关，在NMOSD的发病机制研究、诊断、治疗、预后监测等方面具有一定的价值[5-8]。本文将对该类细胞因子进行论述，以期为NMOSD或NMO-ON的发病机制、诊断及治疗策略研究等方面提供新的线索。

1 Th17细胞相关细胞因子与NMOSD

1.1 白细胞介素-6

白细胞介素(interleukin，IL)-6是一种促炎性细胞因子，可促进活化的B细胞中抗体的合成，并将初始T细胞分化为Th17细胞。通过诱导急性期反应、激活免疫应答和机体造血，发挥宿主抵御感染和组织损伤等作用。然而，过量或持续产生的IL-6在急性严重危及生命的并发症及各种慢性自身免疫性炎症性疾病中发挥重要作用。

IL-6是研究NMO发病机制中与Th17细胞相关性最多的细胞因子。越来越多的证据表明，IL-6可能是诊断NMO并将其与多发性硬化(multiple sclerosis，MS，另一种CNS炎性脱髓鞘性疾病)区分、监测NMO疾病活动和预后的潜在生物标志物[9]。Uzawa等[6]研究提示，NMO患者血清IL-6水平高于其他非炎性神经系统疾病(noninflammatory neurological disorders，NINDs)患者；Içöz等[10]研究显示，与ON、MS或健康对照患者相比，NMO患者血清中IL-6的水平明显更高。进一步的研究发现，NMOSD单核细胞中CD14+CD16+非经典单核细胞亚群较健康对照或MS单核细胞更为丰富，NMOSD非经典单核细胞亚群中IL-6分泌失调，这一表型与NMOSD发病机制密切相关[11]。Wei等[9]研究提示，脑脊液中IL-6在NMOSD患者病情首次发作急性期显著高于MS和NINDs患者，特别是在AQP4-IgG阳性患者亚群中。脑脊液中IL-6水平与组织损伤生物标志物的相关性最强，也与脑脊液中白细胞计数相关，提示脑脊液中IL-6在破坏血-脑屏障和加重CNS炎症反应中起着重要作用。基于此，Wei等[9]研究认为脑脊液中IL-6可能是NMOSD的早期诊断标志物。Uzawa等[12]报道，在经历第1次NMO攻击的患者中，IL-6和胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)表达水平升高，其高灵敏度(分别为76.9%和84.6%)与血清中的AQP4-IgG相似，也提示脑脊液中IL-6和GFAP可能是NMO的有价值的生物标志物。更重要的是，Chihara等[13]报道IL-6提高了少数分泌AQP4-IgG的外周质粒的存活率和AQP4-IgG的产生，而抗IL-6受体抗体的应用降低了其存活率。脑脊液中IL-6水平在NMO患者中也显示出很强的临床相关性。NMO患者脑脊液中IL-6水平与疾病扩展残疾状态量表(expanded disability status scale，EDSS)评分及AQP4-IgG水平相关[9]。IL-17、IL-6和趋化因子CXCL13等浓度的升高是诱发NMO损伤的关键因素，主要通过促进中性粒细胞或浆细胞的浸润，这些分子已被证明与NMO疾病严重程度相关，并增加EDSS评分[6-8]。相关研究也提示脑脊液中低IL-6滴度的患者缓解期较长，复发后EDSS评分的临床改善更大[14]。NMOSD患者血清中抗AQP4-IgG阳性的循环IL-6+和IL-17+Th细胞的增加，与较低的IL-10+T细胞亚群频率相关，可能增加疾病的严重性[15]。NMO患者脑脊液/血清中IL-6比率显著高于NINDs患者，提示鞘内IL-6合成增加[6]。AQP4-IgG结合激活的星形胶质细胞可能在NMO患者的CNS中产生IL-6。

IL-6信号阻断疗法是降低自身免疫性疾病(包括NMOSD)活动度的潜在选择。Tocilizumab，是一种人源化小鼠抗IL-6受体单克隆抗体，已在治疗NMO中显示出良好的应用前景。Araki[16]研究显示，Tocilizumab可使NMOSD患者的复发频率从(2.9±1.1)次降至(0.4±0.8)次，差异有统计学意义，并使EDSS评分改善，即使是那些对常规治疗无反应的患者也是如此。与MS相比，更严重和难以治疗的神经性疼痛是NMOSD的一个典型临床症状。在Ringelstein等[17]的研究中，患者的慢性神经性疼痛和全身疲劳等症状逐渐减轻，临床改善伴随AQP4-IgG降低，这也证实了IL-6可能参与NMOSD慢性神经性疼痛的致病性。基于NMOSD和其他疾病病因，难治性神经病理性疼痛可能是Tocilizumab的良好适应证。

因此，IL-6在NMO免疫发病机制中起重要作用，是NMO诊断、疾病活动和预后的潜在生物标志物之一，但IL-6与NMOSD的特异性及敏感性仍需要更深入及针对性的研究。

1.2 IL-17

Th17细胞分泌的标志性细胞因子是IL-17，其特征是被“主”转录因子孤儿核受体t(retinoic acid receptor related orphan receptor t，RORrt)所表达，并被IL-23活化，所谓的“IL-23/IL-17轴”被认为是自身免疫性疾病的关键驱动力[18]。IL-17通过增加不同组织中趋化因子的产生，将单核细胞和中性粒细胞招募到炎症部位，作为延迟炎症反应的有效介质，参与NMOSD等自身免疫性疾病的发生和发展。IL-17浓度的增加被认为是诱发NMO损伤形成的关键因素。首先，Wang等[19]研究揭示IL-17基因多态性与中国南方汉族AQP4-IgG阳性的NMO发病相关。已发现NMO患者的脑脊液和血清中IL-17表达增加，特别是在复发期间[17]，NMO患者脑脊液中高水平的IL-17可解释活动性NMO病变中中性粒细胞的浓度，这已在实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)研究中得到证实[20]。Monteiro等[15]的研究进一步提示，循环中IL-6+和IL-17+滤泡Th细胞的扩增与NMOSD患者的神经功能障碍相关。但除了与NMO有明确的关联外，Matiello等[21]还发现长期LETM复发患者的IL-17水平较高。伴有LETM的NMO患者血清IL-17水平高于无LETM的NMO患者[22]。该证据表明IL-17是NMOSD发展的重要因子，促进自身抗体的产生和炎症细胞的浸润。IL-17在多种自身免疫性疾病中的作用逐渐得到证实[18]，因此已经开发多种针对IL-17信号通路的靶向抑制剂，但此类药物试验及研究多集中在类风湿关节炎等在内的系统性自身免疫病。IL-17在NMOSD中更确切的免疫病理作用尚不明确，因此有必要深入探讨IL-17参与NMOSD调控的致病机制，为进一步研究IL-17作为NMOSD的疾病进展监测及临床治疗的潜在靶点提供理论依据。

1.3 IL-21

IL-21是与Th17细胞分化及其分泌相关的另一种多功能细胞因子，其可以调节T细胞和B细胞的产生和极化，并通过多种细胞信号传导途径影响Th细胞、浆细胞和生发中心细胞等细胞的功能[23]。IL-21可调节多种免疫细胞，在自身免疫性疾病中发挥重要作用[24-25]。

近年来，IL-21与NMO或NMOSD相关性研究也有一些重要发现。Barros等[26]发现，NMO患者血浆中IL-21升高，其不仅可促进Th17细胞的增生，还可抑制Treg细胞的分化。Linhares等[27]研究提出，IL-21与NMO患者神经功能障碍有关，可能对体液免疫起作用。IL-21信号可以直接诱导T细胞分化为Th17细胞并作用于IL-23受体的表达，这反过来增强了EAE研究中Th17细胞介导的反应[28]。同时，IL-21又能作为潜在的B细胞刺激因子，诱导B细胞分化为产生抗体的浆细胞。因此，IL-21可能是T细胞和B细胞免疫之间的一种介质。

IL-21在NMOSD及其他自身免疫性疾病中起重要作用。但还需更多的研究来揭示其潜在机制。此外，在临床前和临床研究中，用抗IL-21抗体或IL-21受体-Fc融合蛋白阻断IL-21信号通路有治疗作用，可减轻自身免疫性疾病的症状，改善预后。但这种治疗效果在不同疾病中是不同的，需要个性化治疗。此外，还应考虑其安全性和不良反应。总之，靶向IL-21为我们提供了治疗自身免疫性疾病的新策略，特别是由B细胞介导的疾病，如NMOSD，以及对类固醇和免疫抑制剂耐药的患者。

2 Th2细胞相关细胞因子与NMOSD

目前研究表明，与NMOSD或NMO-ON发病及活动度相关的Th2细胞相关细胞因子主要包括IL-4、IL-5、IL-13、IL-31、IL-33等[29]。IL-4是CNS炎症反应中具有保护作用的重要细胞因子[30]。目前关于NMO或MS患者血清或脑脊液中IL-4水平的研究有限，且这些研究存在争议。一些研究发现，NMO患者脑脊液中IL-4水平较高[31]，Uzawa等[6]的研究却未发现。Tahani等[30]研究提示，伊朗NMO和MS患者血清中IL-4水平均较健康人升高，但MS与NMO患者间差异无统计学意义。Wang等[32]研究发现，NMO患者的IL-4水平明显高于MS患者。

IL-13对免疫细胞的作用与IL-4相似，Uzawa等[6]研究中虽然未发现NMO患者脑脊液中IL-4表达水平升高，但是其研究结果证明脑脊液中IL-13水平较MS组和NINDs组升高，且与脑脊液细胞和脑脊液中GFAP水平相关。IL-5刺激B细胞生长，增加抗体分泌，是嗜酸性粒细胞活化的关键介质。Correale等[33]研究提示，NMO组脑脊液中IL-5水平明显高于MS组和健康对照组。另外一项研究提示，与健康对照相比，NMOSD患者的血清中IL-25、IL-31和IL-33表达水平更高，且血清IL-31和IL-17a表达水平之间存在正相关，NMOSD患者急性期血清IL-33表达水平与更多的既往发病史相关[29]。

目前与Th2细胞相关的细胞因子在NMOSD发病、诊断及治疗中的作用机制研究有限，有待更大样本、多中心及更深层次的研究进一步验证其作用及机制。Zhang等[29]研究提示，NMOSD患者急性期血清IL-33表达水平的升高与更多的既往发作有关，这可能意味着NMOSD患者的疾病活动性更强。因此，有必要进一步研究IL-33在NMOSD免疫病理中的作用机制。IL-33可能是预测NMOSD复发的候选指标。

3 Treg细胞相关细胞因子与NMOSD

IL-10是一种有免疫抑制特性和有效抗炎活性的细胞因子，是研究较多的免疫系统抑制分子。IL-10通过抑制对病原体和微生物群落的免疫反应，在预防炎症和自身免疫性疾病方面发挥着关键作用[34]。多种T细胞(包括Treg细胞)均可产生IL-10，Treg细胞中的IL-10信号是发挥免疫抑制功能所必需的。在CNS自身免疫性疾病中，MS和NMO患者血清和脑脊液中IL-10水平高于健康对照组[4，35]。Wei等[9]研究表明，NMO患者血清和脑脊液中IL-10和转化生长因子β(transforming growth factor-beta,TGF-β)含量均高于MS和NINDs组，并显示出临床相关性。NMOSD患者血清和脑脊液中IL-10和TGF-β水平的升高表明抗炎作用参与NMOSD发病机制。Khorooshi等[36]研究发现，血管紧张素AT2受体是治疗NMOSD新的潜在治疗靶点，这一作用通过IL-10信号转导实现。Wei等[37]研究证实，在随访期间复发的临床孤立综合征患者血清IL-10水平较低，血清IL-10低表达水平可作为临床孤立综合征第二事件的独立预测因子并成为预测其复发风险的预后生物标志物。IL-10的减少可能导致促炎和抗炎因子的失衡，促炎因子的相对优势导致炎症反应增加，从而导致二次事件的发生。

目前正在开发针对IL-10靶点的药物，主要通过增加IL-10的分泌和合成来发挥主要的治疗效果。尽管最初的期望很高，但成效却始终存在矛盾，在EAE期间使用IL-10的效果从降低到无效，再到实际增加的临床评分不等[38-39]。其中，ABP树枝状聚合物最值得注意。在EAE小鼠模型中，ABP树枝状大分子的疗效已在预防和治疗方案中进行了评估，并证明其与当前的金标准Fingolimod一样有效[40-41]。

4 其他细胞因子与NMOSD

IL-8作为另一种Th17相关性细胞因子，近年来的研究提示其在NMOSD及NMO-ON的发病、诊疗等过程中具有重要作用。Rossi等[42]研究结果证明，IL-8参与了NMO-ON炎症、脱髓鞘和神经退行性病变的发病过程，并可作为疾病后期轴突丢失和持续性视觉功能障碍的可靠早期预测因素，将有助于患者选择加入神经保护剂的试验或二线治疗。最近新证实的IL-12家族成员，包括IL-23、IL-27和IL-35，在调节免疫应答和免疫性疾病的发病过程中也发挥着重要作用，这表明其可能成为包括NMOSD在内的自身免疫疾病的重要治疗靶点，但既往研究多集中在MS、银屑病等其他自身免疫性疾病中。最近的研究表明，T细胞、B细胞均可分泌IL-35[43-44]。在B细胞中不表达IL-35的突变小鼠无法从脱髓鞘EAE中恢复[43]。Zhang等[45]近期研究结果也提示，IL-27和IL-35可能是评估NMOSD严重程度的重要生物标志物及潜在治疗细胞因子。Wang等[44]在实验性自身免疫性葡萄膜炎动物模型中的研究表明，IL-35可预防葡萄膜炎，而缺乏IL-35则可导致更严重的葡萄膜炎。通过分析IL-23基因敲除小鼠对自身免疫性疾病的易感性，认识到IL-23在自身免疫性炎症中的重要性，特别是IL-23/IL-17通路的发现表明其可能在慢性炎症发病中起关键作用[46]。采用抗IL-23的中和抗体处理小鼠可防止EAE的发生。重要的是，在发病后用抗IL-23或抗IL-17抗体治疗小鼠可防止EAE复发[47]。以IL-23为靶点的治疗策略被直接用于慢性炎症性疾病的治疗，并在银屑病的治疗中效果显著[48]。以上研究均提示，在NMOSD发病机制、诊断及相关治疗开发研究中，以IL-35、IL-23/IL-17轴等新型细胞因子为方向有重要的潜在价值。

NMOSD患者CD4+Th细胞相关性细胞因子变化见表1。

表1 NMOSD患者CD4+ Th细胞相关性细胞因子变化Th细胞归属细胞因子水平变化组织来源参考文献Th17IL-6升高血清脑脊液[17-19][16-17]IL-17升高血清脑脊液[27,31][27-28]IL-21升高血浆[35]Th2IL-4升高血清脑脊液[39,41][40]IL-5升高脑脊液[42]IL-13升高脑脊液[13]IL-31升高血清[38]IL-33升高血清[38]TregIL-10升高血清脑脊液[4,16,44][4,16,44] 注:NMOSD:视神经脊髓炎谱系疾病;Th:辅助性T;Treg:调节性T细胞;IL:白细胞介素

AQP4-IgG的发现使得NMOSD在发病机制研究、诊断及治疗上取得了根本性的进步，但仍有许多空白有待回答。近年来越来越多的免疫学研究支持细胞因子在NMOSD发病中的重要作用。尽管NMOSD患者的外周血和CNS中有许多细胞因子上调，但Th17和Th2相关细胞因子，特别是Th17相关细胞因子，可能是NMOSD炎症的关键因素。这些发现扩展了我们对NMOSD及NMO-ON发病机制的理解，也为新的治疗策略的研发提供了重要见解。阻断细胞因子信号传导网络进行治疗干预已成为治疗炎症和自身免疫性疾病的主要选择，针对与NMOSD发病机制相关特定分子的治疗药物目前也正在研发中。其中，IL-6信号阻断治疗对难治性NMOSD患者疗效显著。有必要对NMOSD等各种CNS炎症性疾病和对照进行更大规模的研究，以验证这些已报道的生物标志物的有效性，进一步的研究也可阐明其在NMOSD等疾病发病机制中更为确切的作用，从而找到新的诊断和治疗靶点。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突