李嫚芹 張如意

湖北科技學(xué)院醫(yī)學(xué)部藥學(xué)院湖北科技學(xué)院糖尿病心腦血管病變湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北咸寧 437100

神經(jīng)退行性疾病是由于神經(jīng)元和（或）其髓鞘的損失所導(dǎo)致的，隨著時(shí)間的推移和惡化，會(huì)引發(fā)多種功能障礙并誘發(fā)多種神經(jīng)性疾病，主要包括阿爾茨海默?。ˋlzheimer 's disease，AD）、帕金森病（Parkinson's disease，PD）、多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS）等疾病。隨著老齡化趨勢(shì)的逐漸增加，神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生率也逐漸增加，因此，目前尋找有效預(yù)防和治療手段和明確其相關(guān)機(jī)制已經(jīng)成為全國當(dāng)下的熱點(diǎn)問題。粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因 子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）是一種與炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子，在參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥方面起到關(guān)鍵作用，因此，本文通過對(duì)GM-CSF 的生物學(xué)特性和其在神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)炎癥方面進(jìn)行綜述，為GM-CSF治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供新思路。

1 GM-CSF及生物學(xué)特性

GM-CSF 是一種蛋白質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)由一個(gè)單鏈多肽組成。它是由144 個(gè)氨基酸殘基組成的多肽鏈，具有一個(gè)信號(hào)肽序列和一個(gè)成熟肽序列［1］。成熟的GM-CSF 多肽鏈的分子量為14～18 kD，其三維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出典型的細(xì)胞因子家族特征，包括一個(gè)穩(wěn)定的α螺旋和β折疊結(jié)構(gòu)。GM-CSF 的多肽鏈通過二硫鍵連接形成穩(wěn)定的空間構(gòu)型。該多肽鏈具有結(jié)構(gòu)域，其中包含與受體結(jié)合和信號(hào)傳遞相關(guān)的關(guān)鍵氨基酸殘基。這些殘基位于分子的特定區(qū)域，與受體結(jié)合并介導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。GM-CSF 的分子結(jié)構(gòu)對(duì)其與細(xì)胞受體的結(jié)合和活性發(fā)揮至關(guān)重要的作用。通過與相應(yīng)的受體結(jié)合，GM-CSF 能夠啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和功能。需要注意的是，GM-CSF 存在多種結(jié)構(gòu)變體和糖基化形式，這些變體可能在不同組織和疾病狀態(tài)下表達(dá)。此外，研究發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的多樣性可能對(duì)其生物活性和受體親和性產(chǎn)生影響，并在特定生理和病理過程中發(fā)揮不同的作用［2］。GM-CSF 分子在Leu-23、Asp-27 和Glu-39 上包含兩個(gè)分子內(nèi)二硫鍵和三個(gè)環(huán)糖基化位點(diǎn)［3］，可刺激中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的未成熟細(xì)胞和成熟細(xì)胞的增殖、分化、存活和功能［4］。同時(shí)，GM-CSF 在炎癥過程中發(fā)揮著重要作用，它能夠吸引和激活免疫細(xì)胞，包括巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞等，增強(qiáng)其炎癥反應(yīng)能力，現(xiàn)在也被確定為一種神經(jīng)元生長因子［5］。此外，GM-CSF 還具有免疫調(diào)節(jié)和組織修復(fù)作用等?？偟膩碚f，GM-CSF 在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)和組織修復(fù)中發(fā)揮重要作用。它對(duì)造血細(xì)胞的增殖和分化、免疫細(xì)胞的激活和功能增強(qiáng)起到關(guān)鍵的調(diào)控作用。

2 GM-CSF是神經(jīng)退行性病變的共同炎性分子

炎癥是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）和外周復(fù)雜的多因素過程，其活動(dòng)在不同疾病分期中存在差異。神經(jīng)炎癥通常涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)駐留細(xì)胞和外周免疫細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用，包括細(xì)胞因子、趨化因子和其他促進(jìn)細(xì)胞-細(xì)胞通信的可溶性因子的釋放［6］。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的免疫細(xì)胞，起源于胚胎早期未成熟的卵黃囊祖細(xì)胞。根據(jù)不同疾病階段的炎癥環(huán)境，小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過改變它們的形態(tài)、基因表達(dá)和功能來分化為不同的表型。此外，根據(jù)它們的分子特征，小膠質(zhì)細(xì)胞不僅能夠觸發(fā)神經(jīng)毒性通路導(dǎo)致進(jìn)行性神經(jīng)退行性變，還能在促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)、下調(diào)炎癥和刺激修復(fù)方面發(fā)揮重要作用［7］。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞已成為許多疾病的細(xì)胞靶點(diǎn)，包括AD、PD、MS 和其他神經(jīng)炎癥/神經(jīng)退行性疾病等［8］。越來越多的證據(jù)表明，其他細(xì)胞如星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和周細(xì)胞也在其中扮演著重要的角色［9］。GM-CSF 是一種單體糖蛋白，由活化的血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌。它具備造血因子和炎癥細(xì)胞因子的特性，并廣泛表達(dá)于多種細(xì)胞中，包括T 細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。引人注目的是，Th 細(xì)胞中誘導(dǎo)GM-CSF 表達(dá)，獨(dú)立于任何外源性刺激或抗原，導(dǎo)致自發(fā)性CNS 炎癥伴有神經(jīng)功能缺損［10］。此外，GM-CSF 能夠刺激和增強(qiáng)免疫細(xì)胞的活性，包括巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等。單核細(xì)胞是髓系細(xì)胞，在組織穩(wěn)態(tài)和炎癥中發(fā)揮重要作用。這是因?yàn)閱魏思?xì)胞可以對(duì)多種淋巴細(xì)胞來源的細(xì)胞因子產(chǎn)生特異性反應(yīng)，其中包括細(xì)胞刺激因子（colony stimulating factors，CSFs）。效應(yīng)性T 細(xì)胞通過產(chǎn)生這些細(xì)胞因子來激活髓系細(xì)胞，而GM-CSF 能夠在單核細(xì)胞到達(dá)炎癥部位后，指導(dǎo)其分化和產(chǎn)生功能［11］。在神經(jīng)退行性病變中，GM-CSF 的促炎作用導(dǎo)致免疫細(xì)胞的聚集和活化，進(jìn)而引發(fā)炎性反應(yīng)。GM-CSF 能夠促使免疫細(xì)胞產(chǎn)生和釋放多種炎性細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）等［12］。這些細(xì)胞因子在炎性反應(yīng)中起著重要的調(diào)節(jié)作用，進(jìn)一步加劇神經(jīng)退行性病變的炎性損傷。值得注意的是，GM-CSF 可以吸引和招募炎性免疫細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞，到達(dá)病變區(qū)域。這些細(xì)胞的浸潤進(jìn)一步加劇炎癥反應(yīng)，并對(duì)神經(jīng)組織造成損傷。總之，GM-CSF 參與神經(jīng)退行性病變炎性反應(yīng)的機(jī)制主要涉及促炎作用、細(xì)胞因子釋放、炎性細(xì)胞浸潤以及氧化應(yīng)激和炎性介質(zhì)的產(chǎn)生。這些過程的共同作用導(dǎo)致炎性反應(yīng)在神經(jīng)退行性病變中的發(fā)展和進(jìn)展［13］。

3 GM-CSF參與神經(jīng)退行性疾病的炎癥反應(yīng)

3.1 GM-CSF 與阿爾茨海默病阿爾茨海默病是一種遲發(fā)性、進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，其特征是突觸和神經(jīng)元的喪失，導(dǎo)致認(rèn)知能力衰退、記憶障礙甚至死亡［14］。神經(jīng)炎斑塊（neuritic plaques，NP）由不溶性、聚合淀粉樣蛋白（agregated beta-amyloid，A β）肽和由過度磷酸化Tau 蛋白組成的神經(jīng)纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles，NFT）被認(rèn)為是AD 的神經(jīng)病理學(xué)特征［15］。AD 的發(fā)病機(jī)制涉及多種途徑，這些途徑包括突觸衰竭、線粒體氧化損傷和炎癥反應(yīng)，研究報(bào)道，在這些細(xì)胞變化中，炎癥反應(yīng)是AD 發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵因素。炎癥是由反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖引起的，小膠質(zhì)細(xì)胞可通過作為抗原提呈細(xì)胞來激活T 淋巴細(xì)胞，并通過產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，如GM-CSF，從而參與炎癥反應(yīng)［16］。GM-CSF 是一種促炎細(xì)胞因子，參與調(diào)節(jié)粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞群體的增殖、分化和功能活性［17］。GM-CSF 灌注到大腦中會(huì)引起一種顯著的局部反應(yīng)，其特征是大量小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖。

為了研究GM-CSF 在小膠質(zhì)細(xì)胞激活以及對(duì)神經(jīng)元存活、興奮性和突觸傳遞的影響，研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。他們通過研究慢性GM-CSF 持續(xù)作用72 h 對(duì)雄性大鼠海馬切片培養(yǎng)（原位）中小膠質(zhì)細(xì)胞的影響，運(yùn)用了局部場電位的細(xì)胞外電生理記錄、免疫組織化學(xué)、基于設(shè)計(jì)的體視學(xué)、生化分析以及小膠質(zhì)細(xì)胞的藥理消融等實(shí)驗(yàn)方法。研究顯示，GM-CSF 濃度為100 μg/L，作用時(shí)間為72 h，小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增加了1.95 倍，并且在體外和原位條件下均表現(xiàn)出顯著的有絲分裂作用。這些發(fā)現(xiàn)表明GM-CSF 對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活至關(guān)重要，抗GM-CSF 抗體可以抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞活性［18］。

血-腦屏障（blood-brain barrier，BBB）是一種高度專門化的結(jié)構(gòu)和生化屏障，調(diào)節(jié)血源性分子進(jìn)入大腦，并在大腦微環(huán)境中保持離子穩(wěn)態(tài)。大腦內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接復(fù)合物，包括緊密連接和黏附連接，主要決定了BBB 的特性［19］。BBB 功能受損會(huì)使神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)與炎癥細(xì)胞相互關(guān)聯(lián)［20］。GM-CSF 是一種能夠穿過BBB，且也在大腦中產(chǎn)生的細(xì)胞因子，在大腦中多種細(xì)胞表達(dá)GM-CSF 受體，包括神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞［21］。研究表明，腦實(shí)質(zhì)和腦脊液中高GM-CSF 水平誘導(dǎo)BBB 開放，促進(jìn)外周血單核細(xì)胞穿過BBB 進(jìn)入大腦。同時(shí)為了研究GM-CSF 是否可以阻斷單核細(xì)胞的浸潤，通過在APP/PS1 阿爾茨海默病模型小鼠中進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GM-CSF 能通過轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)下調(diào)閉塞帶-1 蛋白（ZO-1）表達(dá)，通過泛素化途徑下調(diào)Claudin-5 表達(dá)，觸發(fā)人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞單層緊密連接分解，所以腦內(nèi)GM-CSF 阻斷可消除APP/PS1 阿爾茨海默病模型小鼠大腦中增加的單核細(xì)胞浸潤。因此，單核細(xì)胞浸潤在AD 的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用［22］。研究顯示在體外也證實(shí)了AD 患者血液單核細(xì)胞對(duì)細(xì)胞因子分泌的改變。全身免疫反應(yīng)的改變可以解釋AD 患者感染性并發(fā)癥發(fā)生率的增加。

眾所周知，AD 的標(biāo)志之一是腦實(shí)質(zhì)中淀粉樣蛋白斑塊的積累。有研究表明，在AD 動(dòng)物模型中，CD40/CD40L 相互作用導(dǎo)致HEK/APPsw/CD40 細(xì)胞中淀粉樣蛋白水平的增加，以及AD 動(dòng)物模型中淀粉樣蛋白病理的增加?？紤]到CD40L 刺激也被證明會(huì)增加GM-CSF，Volmar 等［23］檢測(cè)了HEK/APPsw/CD40 細(xì)胞中GM-CSF 的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在CD40L刺激的細(xì)胞中，GM-CSF 的表達(dá)比基礎(chǔ)產(chǎn)量增加了5.8 倍。為了進(jìn)一步研究CD40L 后淀粉樣蛋白的增加是否由GM-CSF 介導(dǎo)，采用中和抗體阻斷了GM-CSF 的功能，從而導(dǎo)致CD40L 刺激后淀粉樣蛋白產(chǎn)生的減弱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GM-CSF 在CD40L/CD40相互作用的下游起作用，GM-CSF 可能是CD40L/CD40 信號(hào)通路誘導(dǎo)抗體產(chǎn)生的關(guān)鍵成分。

值得注意的是，Treg 數(shù)量和功能的減少與AD進(jìn)展密切相關(guān)。隨后研究發(fā)現(xiàn)GM-CSF 治療誘導(dǎo)了在周圍評(píng)估的Treg 頻率且外源性GM-CSF 可以很容易地橫向穿過血腦屏障的BBB。為了證實(shí)這一發(fā)現(xiàn)，Kiyota 等［24］在2018 年通過在AD 小鼠海馬內(nèi)注射GM-CSF，結(jié)果發(fā)現(xiàn)挽救了AD 小鼠的認(rèn)知能力下降，增加了淀粉樣蛋白斑塊鄰近小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量，并通過增強(qiáng)Aβ40 從大腦向外周循環(huán)的外排減少淀粉樣蛋白低聚物。此外，還提供了GM-CSF 介導(dǎo)的挽救AD 小鼠海馬內(nèi)幾種神經(jīng)病理學(xué)表現(xiàn)的證據(jù)。最后，作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，GM-CSF 糾正了AD 小鼠外周血Treg 頻率的缺陷到非Treg 小鼠的水平。總之，這些數(shù)據(jù)表明GM-CSF通過多效性機(jī)制提供的神經(jīng)保護(hù)，包括免疫調(diào)節(jié)、突觸可塑性和神經(jīng)發(fā)生，從而在AD 中獲得有益的結(jié)果。

3.2 GM-CSF 與帕金森病PD 是一種以運(yùn)動(dòng)遲緩、僵硬和休息性震顫為特征的神經(jīng)退行性疾?。?5］。其特征是多巴胺能（dopaminergic acid，DA）神經(jīng)元的丟失和含有α-突觸核素的路易小體的存在［26］。非結(jié)構(gòu)的α-突觸核蛋白形成不溶性原纖維和聚集物，導(dǎo)致PD 中活性氧的增加和細(xì)胞毒性。大量證據(jù)表明，小膠質(zhì)細(xì)胞活化、核因子kappa B（neclear factor kappa B，NF-κB）誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥和炎癥因子的釋放可能在PD 的神經(jīng)退行性變中起重要作用，并且神經(jīng)炎癥在PD 中是以“朊病毒樣”的方式在錯(cuò)誤折疊的α-突觸核蛋白的傳播中發(fā)揮關(guān)鍵作用［27］。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，GM-CSF 由星形膠質(zhì)細(xì)胞和T 細(xì)胞產(chǎn)生，可以穿過BBB 和血-脊髓屏障，在那里它與免疫細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞上的受體接觸，已被證明有神經(jīng)保護(hù)作用。GM-CSF 的神經(jīng)保護(hù)活性被認(rèn)為與其對(duì)促炎反應(yīng)和抗炎反應(yīng)的作用有關(guān)［28］。

CD4+T 細(xì)胞效應(yīng)細(xì)胞向調(diào)節(jié)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化已被證明在神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生和進(jìn)展過程中通過恢復(fù)免疫平衡來減緩疾病進(jìn)展。調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞（regulatory T cells，Treg）頻率和功能的增加與靜息小膠質(zhì)細(xì)胞表型、黑質(zhì)紋狀體神經(jīng)保護(hù)以及腦組織免疫穩(wěn)態(tài)的恢復(fù)有關(guān)［29］?；謴?fù)Treg 的數(shù)量和功能是一種新的治療神經(jīng)退行性疾病的治療策略。無論Treg 的功能是通過過繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移、藥物還是免疫調(diào)節(jié)劑來增強(qiáng)的，最終的結(jié)果都是一個(gè)強(qiáng)大的抗炎和神經(jīng)元保留反應(yīng)［30］。GM-CSF 是一種已知的免疫調(diào)節(jié)劑，可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞，并在廣泛的神經(jīng)退行性疾病中作為神經(jīng)元保護(hù)劑。Olson等［31］通過在1-甲基-4-苯基-1、2、3、6-四氫吡啶（MPTP）中毒小鼠中評(píng)估了GM-CSF 的神經(jīng)保護(hù)和抗炎能力，結(jié)果表明GM-CSF 治療具有抗炎能力和誘導(dǎo)Treg 群體的能力，其治療有可能改變神經(jīng)炎癥疾病。有證據(jù)表明，炎癥性小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)參與了PD 和該疾病的動(dòng)物模型中多巴胺能神經(jīng)元死亡的病理生理學(xué)過程。Henze 等［32］通過利用神經(jīng)元/膠質(zhì)中腦培養(yǎng)的體外模型，我們發(fā)現(xiàn)多巴胺能神經(jīng)毒素1-methyl-4-phenylpyridinium（MPP+）刺激小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖，選擇性地降低DA 神經(jīng)元的存活，MPP+細(xì)胞處理后的小膠質(zhì)細(xì)胞增殖被GM-CSF 模擬，GM-CSF 是星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子，并被GM-CSF 的中和抗體阻斷。因此，研究結(jié)果表明，一種星形膠質(zhì)細(xì)胞因子GM-CSF 能夠介導(dǎo)MPP+對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖作用。由于T 細(xì)胞很少表達(dá)GM-CSF 受體，因此需要中介體來影響Treg 的功能。幾種可能的中間細(xì)胞類型包括樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞或髓系來源的抑制細(xì)胞等?；谥С帜褪苄詷渫粻罴?xì)胞調(diào)節(jié)Treg 活性的數(shù)據(jù)，Schutt 等［33］選擇首先研究GM-CSF 對(duì)樹突狀細(xì)胞對(duì)抗神經(jīng)炎癥和保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元的作用，還評(píng)估了在PD 中被氧化修飾和（或）錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)，如N-α-Syn。數(shù)據(jù)表明樹突狀細(xì)胞在調(diào)節(jié)炎癥和隨后的神經(jīng)退行性變中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，GM-CSF 能導(dǎo)致Treg 和Treg 活性的增加，為減少自身免疫或神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)炎癥提供了一種有吸引力的治療策略。為了更好地了解GM-CSF 對(duì)PD 中多巴胺能神經(jīng)元的保護(hù)作用，Kim 等［34］研究了GM-CSF 對(duì)小鼠PD 模型中多巴胺神經(jīng)元存活和運(yùn)動(dòng)行為改變的影響和GM-CSF對(duì)MPP+處理的PC12 細(xì)胞以及胚胎小鼠原代中腦神經(jīng)元（primary mesencephalic neurons，PMNs）的體外神經(jīng)保護(hù)作用。結(jié)果表明，GM-CSF 顯著降低了MPP+誘導(dǎo)的PC12 細(xì)胞和PMNs 的多巴胺能細(xì)胞死亡。GM-CSF 在體外調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2 和Bax的表達(dá)。此外，在體內(nèi)給予GM-CSF 7 d，可保護(hù)黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元，并改善PD 小鼠的運(yùn)動(dòng)行為。

免疫轉(zhuǎn)化在PD 中的潛在治療作用源于十多年的動(dòng)物研究，為了將這些結(jié)果與人類疾病聯(lián)系起來，Gendelman 等［35］進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)、安慰劑對(duì)照的雙盲1 期試驗(yàn)，使用了一種研究充分的免疫調(diào)節(jié)劑GM-CSF，招募了17 名年齡匹配的非帕金森病受試者作為未接受治療的對(duì)照組和20 名帕金森病患者，對(duì)帕金森病患者和對(duì)照組均進(jìn)行了為期2 個(gè)月的基線分析監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，與安慰劑相比，PD 評(píng)分量表在治療6 周和8 周后表現(xiàn)出適度的改善，與經(jīng)過預(yù)處理的PD 患者和非PD 對(duì)照組相比，與腦磁圖記錄的皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)和Treg 數(shù)量和功能的改善相平行，所以使用免疫療法，如GM-CSF，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)Treg 增加其功能，抑制神經(jīng)炎癥和蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，以更好地提供神經(jīng)保護(hù)和治療結(jié)果。

3.3 GM-CSF與多發(fā)性硬化癥MS是一種復(fù)雜的、炎癥性的、脫髓鞘的中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘疾病［36］，由先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的細(xì)胞介導(dǎo)，特別是T淋巴細(xì)胞［37］。T細(xì)胞進(jìn)入大腦后，與小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞相互作用，并招募單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，它們?cè)趩?dòng)和維持導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的炎癥環(huán)境中發(fā)揮關(guān)鍵作用［38］。GM-CSF 是由骨髓來源的細(xì)胞產(chǎn)生的，如T細(xì)胞和單核/巨噬細(xì)胞，被證明作為促激活和分化因子作用于成熟的髓系細(xì)胞，在自身免疫性和炎癥性疾病的發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用［39］。因此，T 淋巴細(xì)胞通過產(chǎn)生的GM-CSF 作用于髓系細(xì)胞，從而引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥［40］。

GM-CSF 作為MS 病理生理學(xué)必要的中介物的新作用得到疾病發(fā)病機(jī)制的免疫調(diào)節(jié)和神經(jīng)免疫方面的支持。許多研究表明GM-CSF 在MS 中發(fā)揮作用，包括BBB 破壞、脫髓鞘和神經(jīng)退行性變。為了證實(shí)這一觀點(diǎn)，Imitola 等［38］通過采用MS 患者的腦組織，使用蘇木精和伊紅染色（Haematoxylin &Eosin staining，HE）和熒光快速藍(lán)染色（luxol-fast blue staining，LFB）檢測(cè)了MS 斑塊的炎癥和脫髓鞘，同時(shí)，通過檢測(cè)額外的MS 大腦，證實(shí)了T 細(xì)胞產(chǎn)生GM-CSF 的情況，這表明GM-CSF 與MS 的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。BBB 的破壞已被認(rèn)為是MS 發(fā)病機(jī)制中的一個(gè)過程，推測(cè)GM-CSF 可能對(duì)單核細(xì)胞遷移產(chǎn)生重要影響。GM-CSF 刺激的單核細(xì)胞增加了TNF-α的產(chǎn)生，TNF-α可以通過增強(qiáng)內(nèi)皮黏附分子表達(dá)來介導(dǎo)BBB 的破壞。此外，GM-CSF 誘導(dǎo)單核細(xì)胞中趨化因子受體的表達(dá)，使它們能夠獲得炎癥表型并選擇性地穿過BBB。除這些間接作用外，GM-CSF 還可以通過改變緊密連接蛋白的表達(dá)直接影響B(tài)BB 的通透性，緊密連接蛋白可以結(jié)合鄰近的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞膜，調(diào)節(jié)細(xì)胞通過BBB 的遷移。GM-CSF 介導(dǎo)的緊密連接的機(jī)制包括ZO-1 和Claudin-5 的表達(dá)減少，從而直接導(dǎo)致腦內(nèi)皮細(xì)胞通透性的增加。在蛋白水平和mRNA水平上均發(fā)現(xiàn)了ZO-1 的下調(diào)，表明GM-CSF 抑制了ZO-1 的轉(zhuǎn)錄。

GM-CSF 還被發(fā)現(xiàn)能刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致星形細(xì)胞增多，這是MS 的一個(gè)重要特征［41］。星形膠質(zhì)細(xì)胞是豐富的中樞神經(jīng)系統(tǒng)駐留細(xì)胞，在健康和疾病中具有重要的功能。星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能受小膠質(zhì)細(xì)胞、微生物組和環(huán)境提供的因素的控制［42］。在MS 中，GM-CSF 誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和激活，這是該疾病發(fā)生所必需的［43］。研究MS 病理特征的最常用的動(dòng)物模型是實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）。EAE 是研究多發(fā)性硬化癥特定方面的有用模型，如免疫細(xì)胞激活和功能、中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥和自身免疫，以及脫髓鞘、再髓鞘形成和神經(jīng)退行性變的機(jī)制［44］。因此，Wheeler 等［42］通過對(duì)細(xì)胞在MS 及其臨床前模型實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦骨髓炎通過單細(xì)胞RNA測(cè)序結(jié)合細(xì)胞特異性核糖體RNA 分析，結(jié)果顯示，在EAE 和MS 中發(fā)現(xiàn)了星形膠質(zhì)細(xì)胞。為了進(jìn)一步研究GM-CSF 信號(hào)通路的影響，我們?cè)诖嬖诨虿淮嬖贕M-CSF 的情況下，在體外增加IL-1β和TNF劑量激活原代小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GM-CSF 以劑量依賴性的方式促進(jìn)了促炎基因的表達(dá)。IFN-b 是一種廣泛應(yīng)用于MS 的治療方法，但其疾病調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚。Rasouli 等［45］通過檢測(cè)MS 患者的外周血，進(jìn)行了體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與接受IFN-b 治療的患者和健康對(duì)照組相比，未經(jīng)治療的MS 患者的外周血中產(chǎn)生GM-CSF的CD4+和CD8+T 細(xì)胞的數(shù)量顯著增加。與體外分析一致，IFN-b 在體外抑制T 細(xì)胞產(chǎn)生GM-CSF。通過對(duì)EAE 模型的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)GM-CSF 促進(jìn)單核細(xì)胞通過BBB 的遷移，并誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和激活，小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)而分泌促炎癥細(xì)胞因子維持炎癥環(huán)境［46］。

4 總結(jié)與展望

GM-CSF 在神經(jīng)退行性疾病的炎性反應(yīng)過程中的作用一直是研究的熱點(diǎn)之一，在神經(jīng)退行性疾病中，炎癥反映在促進(jìn)神經(jīng)損傷和疾病進(jìn)展中起重要作用。GM-CSF 被認(rèn)為參與調(diào)節(jié)炎性介質(zhì)的釋放和免疫細(xì)胞的活化，從而影響炎癥介導(dǎo)的神經(jīng)損傷過程。GM-CSF 可影響免疫細(xì)胞的功能，如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和T細(xì)胞等。這些免疫細(xì)胞在神經(jīng)退行性疾病的炎性反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。GM-CSF 的作用可能包括促進(jìn)免疫細(xì)胞的增殖和活化，調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)的釋放和細(xì)胞遷移等，從而調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)的程度和持續(xù)性。GM-CSF還具有神經(jīng)保護(hù)作用，有助于減輕神經(jīng)細(xì)胞的損傷和喪失。GM-CSF 可促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的生存和功能維持，減少神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展。這一作用機(jī)制可能涉及調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞的免疫反應(yīng)、抗氧化應(yīng)激和促進(jìn)修復(fù)過程等?；贕M-CSF在神經(jīng)退行性疾病炎性反應(yīng)中的作用，一些研究探索了利用GM-CSF 作為潛在的治療策略。如通過給予外源性的GM-CSF 調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)、促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)和修復(fù)。此外，也有研究探討了利用GM-CSF的類似物或改良型的GM-CSF 增強(qiáng)其治療效果。盡管GM-CSF 在神經(jīng)退行性疾病炎性反應(yīng)中的作用已經(jīng)得到一定程度的研究，但仍有許多未知的細(xì)節(jié)和機(jī)制值得繼續(xù)探討。