TNFα、IL6与病毒性脑炎关系的研究进展

　　作者：杨理明 综述 林义雯 审校 作者单位：湖南儿童医院神经内科 长沙 410007

　　【关键词】 肿瘤坏死因子α;白细胞介素6;病毒性脑炎

　　病毒性脑炎是威胁儿童健康的主要疾病之一，病死率和致残率均高，给家庭社会带来沉重的负担。近年来，炎性反应因子在病毒性脑炎中的作用越来越受重视，并认为它在继发性脑损伤中起重要作用。本文就近几年有关炎症反应因子肿瘤坏死因子α(TNFα)和白细胞介素6(IL6)与病毒性脑炎研究进展作一综述。

　　1 TNFα与病毒性脑炎

　　1.1 TNFα的来源和结构 TNFα是活化的单核 巨噬细胞分泌的可溶性细胞肽，由156个氨基酸组成，分子量为17 u。TNFα的生物学活性占TNF总活性的70%～95%，其氨基酸序列在不同动物种群中有高度进化的保守性，作用无种属特异性。大鼠的TNFα前体为235个氨基酸，成熟的TNFα有156个氨基酸，与人类的TNFα有80%同源性。TNF因最初发现对肿瘤有抑制作用而命名，主要通过抗原诱导T细胞的增殖及促进免疫增强剂IL2的产生而对T细胞的活化增殖起作用。对B细胞的分化、生长及抗体产生亦有正反馈调节作用[12]。TNFα的两个表面受体TNFR1和TNFR2，均由信号肽、胞外结构域、跨膜区和膜内结构域组成。两者胞外结构域有同源性，以富含半胱氨酸的伪重复区为特征，胞内结构域则各异:TNFR1近C末端有一诱导细胞凋亡所必需的独特膜内结构模块，称死亡结构域;TNFR2近C末端的模块功能未明。TNFR存在于多种细胞，已知的TNFα活性大多由TNFR1介导。TNFα在活化的巨噬细胞内以膜结合型存在并多以旁分泌或自分泌释放，脂多糖(LPS)是诱导其产生的强效刺激剂。

　　1.2 TNFα生物学活性 TNFα具有双重、多样及网络性生物效应，是神经、内分泌、免疫调节系统中的关键介质，不仅参与和维持正常生理功能，还可在多种病理过程中异常表达并发挥重要作用。在中枢神经系统(CNS)，TNFα通过多种机制调节神经 、内分泌功能、介质释放、抗原呈递、促生长活性、发热、睡眠、进食等过程，在脑外伤、肿瘤、感染、脑血管病、脱髓鞘及变性疾病、免疫遗传病以及脑内脏综合征等CNS疾病中均有重要作用。TNFα主要通过以下方式对CNS产生影响[34]:(1)外周TNFα通过神经介质作用于CNS或通过受损血脑屏障(BBB)进入CNS。(2)外周细胞进入CNS产生TNFα。(3)CNS多种细胞成分,如脉络丛室管膜细胞、血管内皮细胞、活化星形胶质细胞、小胶质细胞及神经元等,在不同刺激/损伤下产生TNFα。TNFα在细胞中的免疫活性为:神经元>少突胶质细胞=血管周围细胞=室管膜细胞=血管壁细胞。Sairanen等[5]用免疫组化方法检测42例死于脑梗死者的脑组织发现，神经元在发病后0.6～5.4 d即可表达TNFα，2～3 d达到高峰。TNFR1免疫活性在缺血后4～6 h上调，但TNFR2的免疫活性上调相对较迟，24 h才可检测到[6]。在脑缺血诱发的炎症早期， TNFα的蛋白和mRNA在脑中的表达水平与正常状态相比，均呈增高趋势[7]。其表达部位主要在脑梗死区和缺血半暗带内。而免疫活性最高的是神经元和神经胶质细胞[5]。研究表明, TNFα对神经元无直接毒性，而是通过广泛的间接途径产生继发损伤作用。

　　1.3 TNFα与病毒性脑炎 TNFα在体内细胞因子网络中起重要调节作用，它的增加可引起IL6、IL2、IFN等多种细胞因子的水平变化，打破细胞因子网络的平衡参与一些疾病的病理生理过程[8]。有学者认为它是一切炎性反应因子的始动因子。它可以直接促进中性粒细胞向病灶区聚集，诱导白细胞和小胶质细胞释放IL6、IL1等炎性因子。Gong等[9]和Mayne等[10]的实验均证实TNFα具有神经毒性。Gong等是在ICH的大鼠动物模型中发现ICH后的炎症反应集中在血肿内和周围，浸润的白细胞和小胶质细胞可以释放TNFα、IL6等炎性因子。而Mayne等是利用抑制TNFα在ICH后的表达中发现中性粒细胞的浸润减少而血肿内和周围的神经细胞调亡也减少。赵萍等[11]报导病毒性脑炎患儿急性期脑脊液TNFα水平升高恢复期下降，而且其在脑脊液中的水平与病情严重程度有关。但也有研究显示，TNFα通过刺激抗氧化通路而保护脑神经元，TNFα诱导星形胶质细胞增生，而且星形胶质细胞产生神经营养因子，减轻神经元的损害，促进神经元存活[1213]。

　　TNFα加重病毒性脑炎后炎症反应、神经损伤的病理生理学基础：(1)介导炎症级联反应： TNFα的生成在炎症反应中起核心作用。它介导炎症级联反应，并通过与其他炎症因子相互作用将炎症反应放大;它可刺激机体产生急相蛋白, 诱导内皮表达黏附分子，诱导巨噬细胞、内皮细胞、胶质细胞表达其他炎症介质，如IL 1β、IL6和IL10等。Feuerstein等[14]发现， IL1β在ICH损伤中起重要作用，TNFα可以不断刺激IL1β合成和释放，并与之协同起损伤作用。(2)TNFα上调诱导型一氧化氮合酶(iNOS)，加重炎症反应。(3)TNFα还可促进激活的白细胞迁移至缺血区，释放自由基导致继发性损伤。(4)TNFα能破坏血脑屏障的完整性和增加其通透性。给大鼠注射重组人TNFα后，血脑屏障的通透性增加[15]。TNFα对内皮细胞有直接的毒性，能够造成血管渗漏甚至坏死。Zhu等[16]认为, TNFα对血脑屏障的破坏作用是通过增强脑内皮细胞中一氧化氮毒性实现的。(5)诱导细胞凋亡, 早在1991年Robo等就已报道， TNFα对培养的牛内皮细胞有直接毒性作用，可引起细胞凋亡。病毒性脑炎后， TNFα可激活凋亡通路引起神经细胞、内皮细胞、甚至胶质细胞凋亡。 TNFα引起的自由基过量产生和钙超载同样可诱导细胞凋亡。(6)TNFα可通过不同机制引起3种类型的脑水肿: ①TNFα可造成脑细胞，特别是星形细胞肿胀和变性，继而释放各种神经毒性因子，如花生四烯酸、氧自由基和脂质过氧化物等引起细胞毒性水肿。② TNFα活化血管内皮细胞，增加其通透性，而致血管源性水肿。此外, TNFα还能促进形成急性阶段的应激反应,表现为体温增高、血糖增高、慢波睡眠、食欲下降和前列腺素释放等，这些反应均可间接加重病毒性脑炎的病情。

　　2 IL6与病毒性脑炎

　　2.1 IL6的来源和结构 细胞介素6是一种在机体防御、炎症反应、免疫反应和造血调控等过程中起重要作用的多效细胞因子。近年的研究表明IL6与脑卒中、脑外伤、癫痫等中枢神经系统疾病密切相关。机体内多种有核细胞，如单核巨噬细胞、B细胞、T细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞等都可以产生IL6。中枢神经系统中的神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞能表达IL6。成熟的IL6含有184个氨基酸残基，相对分子量为2.6×104，1～28位氨基酸残基区无重要功能;29～34位氨基酸残基区与180～184位氨基酸残基区紧密靠近，构成活性位点，IL6在与受体结合和发挥生物功能过程中起重要作用;97～104氨基酸残基区的主要作用是维持IL6的构像稳定。人的IL 6由212个氨基酸组成,分子量为26 u。大鼠与人的IL6编码cDNA序列有68%同源性，氨基酸序列有58%同源性。IL6基因定位于7pl5 21，全长约5 kb，由5个外显子和4个内含子组成。该基因有3个转录起始位点(ATG)和3个TATA序列(TATA盒)。ATG上游300 vbp左右的5’端非编码区包含了绝大部分IL6基因表达的调控序列。如AP1结合位点、NF IL6结合位点和NKkb结合位点等，这些位点与相应核转录因子结合后，可调节基因表达。

　　2.2 IL6的生物学效应 IL6是一种促炎症反应的活性介质，同时也有抗炎作用的生物学效应，其作用机制可能与调节成熟中性粒细胞的功能作用有关。IL6对中枢神经系统能发挥神经营养、神经保护和神经毒性的双重作用。正常表达低水平 IL6，有中枢免疫介导、神经修复等生理作用;高水平IL6参与了神经损伤。在脑室内注射重组IL6可明显减轻缺血后脑损伤[17]。IL6可保护培养的海马细胞对抗谷氨酸引起的细胞损害，可减弱N甲基D天门冬氨酸诱导的纹状体神经源损害[18]。IL6的生物活性是通过其受体介导的， IL6在靶细胞的信号传导主要是通过2条途径：JAK/STAT信号途径和Ras传导途径[19]。IL6可以调节神经内分泌网络，可抑制血管活性肠肽和促甲状腺激素释放素，刺激垂体释放催乳素，但不影响腺苷酸环化酶的活性和磷酸肌醇的产生以及细胞内Ca2+的浓度;对下丘脑垂体肾上腺轴也有正负调节效应[20]。

　　2.3 IL6与病毒性脑炎 病毒性脑炎后脑组织出现中性粒细胞浸润，渗出的中性粒细胞能够释放各种细胞因子，如TNFα、IL6、干扰素γ和氧自由基等加重脑损伤，同时也可以阻塞微血管，引起局灶性脑缺血。但也有人认为病毒性脑炎患者血清和脑脊液IL6水平增高的机制还不完全明确。相关研究还发现，出血性或缺血性卒中患者脑脊液IL6含量较血清明显升高，提示患者血清IL6来源于中枢神经系统。Marz等[21]认为,交感神经元可触发IL6分泌。IL6可直接损伤血管内膜，影响血管通透性，增强血管内皮细胞与血细胞的黏附性，使自由基产生增多，抑制血栓调节因子蛋白C、蛋白S系统，促进凝血,引起炎症介质增多、髓鞘损伤和少突胶质细胞溶解，从而引起细胞死亡。TaKano等认为，脑脊液中IL6的过度升高与细胞毒性脑水肿和脑实质损伤有关。Taupin[22]的动物实验研究表明：ICH早期IL6明显增高与脑水肿和炎症反应高峰同期，进一步证实IL6参与了继发性脑水肿。Vila等[23]研究也发现IL6水平较高者神经功能缺损更严重。IL6还可通过激活补体途径导致细胞损害，补体激活后可产生大量过敏毒素C3a和C5a，刺激炎症因子生产TNFα，激活产生细胞因子、急性相蛋白并增加黏附分子的表达，从而使中性粒细胞进入脑实质，释放蛋白酶和氧化酶，引起继发性脑损伤[24]。另外，TNFα可能是众多细胞因子的始动因子，可刺激产生IL6。IL6也具有促进神经生长和分化的作用，对中枢神经和周围神经都有很强的营养作用。IL6可引起金属硫蛋白合成增加，而后者可减轻炎症反应，减少促炎症因子的产生，降低氧化应激和细胞凋亡，并增加生长因子生成，促进修复和再生。IL6也可反馈抑制 IL1的合成，刺激产生内源性IL1受体拮抗剂，下调NMDA受体活性，发挥保护作用[25]。IL6还可以刺激星形胶质细胞合成神经生长因子和神经营养因子参与ICH早期神经修复。国内研究发现病毒性脑炎患儿急性期脑脊液IL6水平升高恢复期下降，而且其在脑脊液中的水平与病情严重程度有关，可以作为判断病毒性脑炎的严重程度及预后的指标[1126]。

　　3 展望

　　综上所述, TNFα、IL 6在病毒性脑炎后脑脊液中表达增加，介导病毒性脑炎早期中枢神经系统的炎性反应，参与病毒性脑炎后神经损伤与修复。如能进一步研究其作用机制，并通过各种方法拮抗炎性细胞因子的神经损伤作用，利用其加强参与神经修复的功能，则可能为病毒性脑炎的治疗开辟一条新途径。

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