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自身免疫性神经炎症(如多发性硬化症MS和自身免疫性脑炎AE)导致神经元死亡的机制是当前神经免疫学研究的前沿与核心。传统观点认为神经元是炎症的被动受害者,但近年研究揭示,神经元会主动启动一套复杂的“神经炎症应激反应”(NISR),整合免疫信号与代谢紊乱,最终导向多种形式的程序性细胞死亡。以下将综合最新研究,从多个层面系统阐述其核心机制。
一、核心触发:免疫系统异常激活与神经元靶向自身免疫性神经炎症的始动环节是免疫系统异常攻击中枢神经系统。这涉及自身抗体介导的神经损伤和T细胞驱动的炎症反应。
体液免疫攻击:在自身免疫性脑炎(AE)中,患者体内产生针对神经元表面或细胞内蛋白的自身抗体(如抗NMDAR、抗LGI1、抗GABABR抗体)。这些抗体可直接阻断神经信号传递(如抗NMDAR抗体抑制谷氨酸受体功能),或引发补体激活等反应,导致神经元功能障碍或死亡。
细胞免疫浸润:在多发性硬化症(MS)等疾病中,自身反应性T细胞(如Th1、Th17)浸润脑组织,释放大量促炎细胞因子,如干扰素-γ(IFN-γ)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等。这些细胞因子不仅直接损伤神经元,更是启动神经元内部应激程序的关键信号。
神经元并非被动承受攻击,而是通过特定的分子“主控开关”整合外部的炎症与兴奋性毒性信号,启动有害的NISR。
STING通路的核心枢纽作用:最新研究发现,干扰素基因刺激因子(STING)在炎症条件下于神经元中特异性表达,成为整合炎症与谷氨酸信号的核心调控因子。在稳态下,STING与内质网钙感应蛋白STIM1结合。当神经炎症发生时,谷氨酸兴奋性毒性导致内质网钙耗竭,触发STIM1迁移,从而使STING解离并激活。激活的STING并不走经典的I型干扰素通路,而是启动一条非经典通路,最终导致神经元铁死亡。
表观遗传调控因子G9a的参与:炎症和谷氨酸兴奋性毒性可诱导神经元中组蛋白甲基转移酶G9a的表达与活化,催化抑制性组蛋白标记H3K9me2。G9a通过表观遗传学方式抑制一系列抗铁死亡基因的转录,降低细胞内谷胱甘肽(GSH)水平,从而将神经元推向铁死亡的边缘。
上述信号整合后,通过干扰神经元的关键代谢和稳态,最终执行细胞死亡。铁死亡是近年来被确认在此过程中扮演关键角色的死亡方式。
免疫蛋白酶体-PFKFB3-代谢轴:炎症因子IFN-γ诱导神经元表达免疫蛋白酶体亚基PSMB8,反而损害了蛋白酶体的整体功能。功能失调的蛋白酶体无法有效降解糖酵解关键调控因子PFKFB3,导致其积累。PFKFB3积累引发神经元代谢重编程:糖酵解异常增强,而用于抗氧化的磷酸戊糖途径(PPP)受到抑制。其结果是抗氧化关键分子NADPH和谷胱甘肽(GSH)耗竭,神经元抗氧化能力崩溃,对铁死亡的敏感性急剧增加。
STING-自噬-GPX4降解轴:如前所述,激活的神经元STING通路会诱导自噬的发生。这种自噬特异性地降解了谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)——一种防止脂质过氧化、抑制铁死亡的关键酶。GPX4的丢失直接导致脂质过氧化产物堆积,不可逆地引发神经元铁死亡。
其他协同损伤机制:
兴奋性毒性:细胞外过量谷氨酸持续激活NMDA受体,导致钙离子内流超载,不仅激活上述STING通路,也直接引起线粒体功能障碍和活性氧(ROS)爆发。
氧化应激:上述所有通路(代谢改变、GPX4降解、钙超载)共同导致神经元内氧化还原稳态失衡,ROS大量积累,加剧细胞损伤。
炎症小体激活:研究也提示NLRP3炎性小体在MS/EAE模型中激活,促进IL-1β等促炎因子成熟,放大炎症并可能间接影响神经元存活。
机制研究的深入为治疗策略带来了范式转变,即从单纯的免疫抑制转向针对神经元的靶向神经保护。
靶向STING通路:使用STING拮抗剂(如C176、H151)在动物模型中可有效减少神经元铁死亡,改善神经功能。
靶向代谢关键节点:抑制PSMB8或PFKFB3,能够逆转异常的糖酵解,恢复抗氧化能力,在EAE模型中显示出保护神经元、减轻疾病严重程度的效果。
靶向表观遗传调控:使用G9a抑制剂(如UNC0642)可以恢复抗铁死亡基因表达,减少氧化应激和神经元丢失。
补充代谢底物:补充NAD+在EAE模型中显示出抗炎和神经保护作用,其机制可能与调节自噬和抑制NLRP3炎性小体有关。
总结:自身免疫性神经炎症导致神经元死亡是一个多层面、动态联动的过程。它始于外周免疫系统的异常攻击,关键在于神经元内STING、免疫蛋白酶体、G9a等分子开关对炎症和兴奋性毒性信号的整合,最终通过代谢重编程(糖酵解/PPP失衡)和关键抗氧化体系(GPX4/GSH)崩溃,将神经元推向铁死亡这一终极结局。这一复杂机制的阐明,为开发直接保护神经元、阻止神经退行性进展的全新疗法提供了系列精准靶点。
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