《International Journal of Molecular Sciences》：The Immunologic Function of the Choroid Plexus: A Gateway to Immunomodulatory Therapy in Injury Models of the Central Nervous System
随时间推移，研究人员对中枢神经系统（CNS）作为免疫学特有位点的理解已发生变化；研究改变了主导观点，表明CNS是一种具有免疫系统与CNS过程之间复杂相互作用的免疫学特化组织，其中脉络丛（CP）在调节神经组织稳态和免疫细胞运输中发挥关键作用。尽管免疫细胞进入CNS受到严格调控，但在正常条件下，少数抗原经历过的淋巴细胞可进入脑脊液（CSF）腔室进行免疫监视。在损伤期间，如脑缺血或脊髓损伤，树突状细胞前体浸润CNS，提示其参与调节淋巴细胞活性。然而，CP单独的免疫调节功能不足以防止损伤。损伤可触发一系列事件，包括小胶质细胞向促炎M1表型活化、外周免疫细胞穿越血-脑屏障（BBB）浸润以及不受控制的神经炎症。T细胞在这一过程中发挥关键作用。Th1细胞在识别神经抗原后加剧炎症，而Th2细胞通过释放神经营养因子促进恢复。这凸显了炎症在CNS损伤和修复中的双重作用。
**1. 引言**
1885年，Paul Ehrlich通过向动物体内注射酸性染料发现，该染料可染色多个器官但无法染色脑组织，这些实验首次揭示了血-脑屏障（BBB）的存在。1908年，Emil Goldmann静脉注射台盼蓝后观察到类似结果，但脉络丛（CP）被染成蓝色；当染料直接注入脑脊液（CSF）时，仅脑和脊髓被染色，这支持了存在限制物质进出中枢神经系统（CNS）的屏障这一概念。至1929年，已确定存在多种具有不同特性的脑屏障，将脑与外周隔离并限制分子和细胞的通过。CNS作为非容许性组织以及免疫细胞浸润是病理标志的观念得以确立。然而，Schwartz等研究人员的工作逐步将CNS免疫特权这一过时观念转变为对其作为免疫学特化组织角色的认识。
目前已描述三种主要BBB类型：内皮屏障，由神经血管单元组成，包括被周细胞、星形胶质细胞足突和神经突起包围的内皮基底膜，阻止外周到脑组织的被动运输；CP中的血-脑脊液屏障（BCSFB），由立方上皮细胞单层构成，细胞间以顶端紧密连接密封，该单层与CP间质相隔，不同于BBB；以及位于硬脑膜和蛛网膜下大血管中的蛛网膜屏障，由扁平蛛网膜细胞构成。CNS屏障细胞具有独特特征，包括紧密细胞间连接、有限的巨胞饮作用、高度选择性的运输机制以及对神经活动的快速反应。
新近证据加强了研究人员对CNS与免疫系统之间交流的理解。在正常生理条件下，T细胞、巨噬细胞和树突状细胞可穿越BBB进入脑实质，常通过CP的BCSFB进入CNS并驻留在血管周围间隙。巨噬细胞和树突状细胞作为局部抗原呈递细胞（APC），具有特定的细胞表面标志物。针对神经元成分的活化自身反应性T细胞可跨越BBB，因其表达促进迁移的受体和黏附分子。它们在二级淋巴器官中经历清除过程，增强了进入CNS的能力。炎症信号和细胞因子进一步增加BBB通透性以促进该过程。在CNS内，活化的T细胞与APC相互作用。相反，非活化的自身反应性T细胞缺乏这些机制而不能有效穿越BBB。
CNS损伤后，免疫细胞可通过多种机制发挥作用，其中部分为抗原依赖性，部分为抗原非依赖性。损伤部位释放的抗原和分子可能赋予这些细胞神经保护或神经破坏特性。例如，T细胞可产生增强恢复的神经营养因子。这种作用方式表明炎症始于活跃期，继之以消退期，两者互补且对修复必不可少。反之，若生理免疫反应不充分或未解决，则可能阻碍组织再生和修复。CP间质含有自我更新的髓系细胞，包括巨噬细胞和树突状细胞，并调节免疫细胞在BCSFB与CSF之间的运输。随着当前缺血性CNS和脊髓损伤免疫调节疗法的发展，CP的免疫学意义重新凸显；免疫细胞通过CP这一门户，通过抗炎通路调节免疫细胞可能促进神经发生并提供神经保护作用以控制炎症过程。
**2. 脉络丛概述**
**2.1 脑室脉络丛的解剖学**
CP是位于脑室内的血管丰富结构，形成BCSFB。它由围绕富含结缔组织间质的立方上皮细胞单层构成，间质内含窗孔毛细血管、成纤维细胞和驻留免疫细胞。上皮细胞具有顶端微绒毛，通过紧密连接相互连接，调节循环系统和CSF之间分子和细胞的选择性交换。这种特化的组织结构不仅为CSF产生提供结构基础，还使CP成为CNS与外周免疫系统之间的神经免疫界面。
CP通过前、后脉络膜动脉分支接受CNS最丰富的血液供应之一，这种丰富血管化支持其高代谢活性、持续性CSF产生以及维持CSF屏障稳态的信号分子交换。
CP由高度血管化的结缔组织间质组成，内含窗孔毛细血管、成纤维细胞、巨噬细胞、树突状细胞及其他驻留免疫细胞，表面覆盖立方上皮细胞单层，基底附于基底膜。上皮细胞间的紧密连接构成BCSFB，调节循环系统和CSF之间分子和免疫细胞的选择性运输。除产生CSF外，这种特化微结构还支持免疫监视、抗原呈递和神经免疫通讯，将CP定位为CNS与外周免疫系统之间的主动界面。
CP的窗孔毛细血管与流体静压梯度共同促进水和小的分子从血液进入间质；某些溶质可通过囊泡运输穿越。进入间质腔后，这些溶质必须通过特定转运蛋白穿越脉络膜上皮。水通过专门通道快速渗透，而维生素、肽、核苷酸和激素等有机底物则通过主动转运蛋白运输。这些过程共同严格调控底物进入，支持高度稳定成分的CSF形成。
CSF在CP产生并在脑室系统和蛛网膜下腔循环后，通过蛛网膜绒毛重新吸收进入静脉循环。同时，CSF也通过脑膜和神经周围通路引流，与局部传入淋巴循环相接，使可溶性CNS来源的抗原和免疫细胞可到达鼻黏膜，在此处传入淋巴管引流至深部颈淋巴结（DCLNs）。脑膜中这些淋巴管的存在凸显了CNS与外周免疫系统之间的重要联系。
组织间液也通过Virchow-Robin间隙进入脑。这种血管周围通路围绕脑小动脉壁从蛛网膜下腔延伸穿过脑实质，其特征由内皮基底膜和界膜浅表胶质以及血管周围胶质限定。
**2.2 脉络丛的功能**
CP上皮不仅产生CSF，还通过选择性离子转运蛋白、营养载体、水通道和外排运输系统的协调活动严格调控其分子组成。这种选择性运输控制离子、维生素、肽、核苷酸、激素和代谢物的进入，同时限制潜在有害的血源性分子，从而维持CNS稳态。除作为物理屏障外，CP上皮还是主动神经免疫界面，向CSF分泌细胞因子、趋化因子和生长因子，并调控白细胞进入CNS。在炎症或衰老过程中，上皮转运和分泌功能的变化可改变CSF成分，促进免疫监视、免疫细胞募集和神经炎症信号的改变。
近年研究表明CP还参与记忆和学习过程，通过调节神经源性微环境来调控神经发生，参与脑的化学监视，并被认为脑与外周之间的免疫学界面。
在此情境下，CP和脑化学监视系统的其他组成部分在保护脑免受有毒物质、微生物和其他有害化合物侵害方面发挥关键作用。该监视系统作为保护性屏障，防止潜在有害因子进入脑内。然而，位于脑室内的CP包含允许出身的血管结构，可允许炎性介质通过。尽管具有这种特化通透性，脑的监视系统仍为治疗脑癌、脑转移瘤、神经退行性疾病和脑感染的药物递送带来挑战。
CP及更广泛的化学监视系统的确切调控机制仍 poorly understood。新近研究在脑屏障中鉴定了新型化学感觉受体，如嗅觉受体、犁鼻器受体和味觉受体。这些受体战略性定位于监测血液、CSF和脑组织间液的组成。当这些受体与特定配体结合时，可能触发转运蛋白、解毒酶或脑屏障细胞中其他未知功能的活动。这种反应使脑能够应对血液、CSF和组织间液成分的变化，有效充当CNS的守护者。
理解CP和更广泛的化学监视系统的复杂功能对开发靶向治疗策略至关重要。对这些化学感觉受体的调控和功能及其在脑屏障中相互作用的进一步研究，可能为增强药物向脑递送同时维持脑重要保护机制提供新途径。
新近证据进一步支持CP作为具有持续CSF分泌能力的代谢活跃结构，强化了CP稳态对CNS功能的相关性。在衰老大鼠中，尽管存在衰老，CP介导的CSF分泌保持稳定，这由保存的形态、结构完整性、基因表达和高代谢活性支持。这些发现强调CP功能不限于被动屏障活性，而是依赖于主动且高度调控的上皮和代谢程序。
除在化学调节和脑保护中的作用外，多项研究表明CP因作为脑与外周之间的免疫学界面而参与神经炎症。间质内驻留多种免疫细胞，包括巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤（NK）细胞及T和B淋巴细胞，这些细胞参与脑稳态和免疫监视。此外，CP允许外周来源免疫细胞的受控通过。在炎症情境下，这些免疫信号可调节脉络上皮，重塑其分泌谱，促进趋化因子和其他介质释放至CSF。
研究已确认CP作为主动神经免疫学门户的作用；穿越CP上皮向CSF侧（顶端）运输的T细胞依赖趋化因子和黏附分子。Kolmer细胞是表达β2整合素和MHC I、II类的单核吞噬细胞，其星形形态和与脉络上皮的密切关系提示其在调节细胞和物质通过脉络丛向CSF运输中起重要作用。CP中的免疫反应取决于初始病理刺激的性质。在CP中，这种反应可调节脑实质的免疫反应，可能包括胶质活化。
在神经退行性、感染性、创伤性或血管损伤条件下，免疫细胞浸润以及CP中细胞因子和炎性介质的合成变得高度相关，因其可调节CNS周围的炎性微环境并影响脱髓鞘和神经元死亡过程。在此前提下，研究最广泛的CNS损伤模型，如脑缺血和脊髓损伤（SCI），表现出明显的神经炎症反应。这种炎症由神经抗原识别触发，引发自身反应性反应。脑缺血以脑血流量减少为特征，导致氧气和营养缺乏，随后发生组织损伤和神经元死亡。在SCI情境中，原发性机械损伤后继发损伤，包括炎症、脱髓鞘、神经元凋亡和坏死，以及识别神经抗原的免疫细胞。这种免疫反应通过自身反应机制加剧损伤。理解SCI涉及把握脱髓鞘和神经元死亡等关键过程，这些过程因限制再生的胶质瘢痕形成而加剧。
SCI触发强烈的继发反应，涉及胶质细胞和炎性介质，加剧损伤并支持内源修复努力。胶质瘢痕由细胞外基质蛋白组成，用于隔离损伤，但也抑制神经恢复。在此背景下，CP因其参与通过CSF产生调节神经炎症而发挥关键作用。然而，利用其治疗潜力受到其与其他CNS组分相互作用的复杂性以及靶向干预挑战的阻碍。
动物模型在研究CP在脑缺血和SCI等疾病中的作用方面至关重要。已采用多种模型模拟这些损伤以研究治疗干预，包括大鼠组织工程SCI模型、多种形式的压缩SCI模型，以及用于理解SCI病理和测试恢复策略的大鼠模型。
**3. 缺血性损伤**
脑缺血是最常见的急性脑损伤机制之一，导致脑部循环障碍无法满足CNS代谢需求。神经元损失触发炎症级联以清除细胞碎片。脑缺血的促炎反应已得到广泛研究，已知其进一步损伤脑实质。
脑缺血的病理生理学始于急性期（<24h）。CSF中断使脑失去氧气和葡萄糖，导致线粒体ATP合成中断、活性氧诱导的损伤。能量产生缺乏造成离子失衡，影响Na
+、K
+和Ca
2+，导致神经元去极化和谷氨酸释放。高谷氨酸进入神经元扰乱离子稳态，引起线粒体Ca
2+过载和线粒体膜解偶联，释放活性氧，通过凋亡途径和细胞死亡引起细胞毒性。
缺血核心是治疗中的重要概念，定义为灌注严重不足的中心区，呈现不可逆损伤。相反，周围半暗带区由可逆性损伤组织组成，是再灌注治疗的主要靶点。
持续性脑缺血诱导炎症过程，中性粒细胞在初始损伤后12h浸润，72h达峰值。永久性缺血5天后，中性粒细胞和T细胞浸润增加，小胶质细胞活化。单核细胞和巨噬细胞对损伤相关分子模式（DAMPs）如HMGB1和热休克蛋白（HSPs）产生反应，激活炎性细胞，分化为M1和M2表型，促成BBB破裂。亚急性期巨噬细胞在吞噬缺血碎片、抗原处理和向淋巴细胞呈递以诱导通路分化方面发挥重要作用。一氧化氮合酶诱导形成活性氧，氧化脂质膜并诱导脱髓鞘。此外，这些细胞产生的一氧化氮合酶释放至缺血区，将L-精氨酸转化为L-瓜氨酸，产生一氧化氮（NO）作为代谢产物。NO与超氧阴离子结合形成过氧亚硝酸盐，从髓鞘脂质层夺取电子并分解髓鞘碱性蛋白（MBP），导致相邻脑组织脱髓鞘，这一过程称为MBP的脂质过氧化。
MBP的MBP
82-99氨基酸序列常被自身反应性T细胞靶向，导致脱髓鞘和进一步神经元功能丧失。致病性CD4
+ T细胞效应器的作用已在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型中得到广泛研究，IL-17和干扰素-γ（IFN-γ）被鉴定为赋予自身免疫的关键细胞因子。B细胞在产生作为T细胞APC的CNS特异性抗原中的作用也已确立。然而，在涉及表达髓鞘少突胶质细胞糖蛋白受体T细胞的EAE模型中，耗竭CD4
+ T细胞减少了脑B细胞浸润并减轻了卒中后的认知障碍。
在脑缺血-再灌注模型中，酸碱和电解质失衡经历pH、Na
+、CO
2和K
+水平的缓慢逆转。再灌注2h后，海马谷氨酸水平急剧下降，限制进一步神经元损伤。再灌注也影响免疫细胞募集，产生的极端氧化应激和释放至血液的DAMPs导致更早更强的中性粒细胞浸润整个梗死皮层。T细胞可成为自身反应性，攻击脑组织并加剧炎症和损伤。T细胞表型已得到广泛研究，包括促炎Th1和抗炎Th2，因为免疫反应虽对防御和修复必要，但若调节不当可加重脑损伤。
**4. 损伤模型后的治疗策略**
神经炎症已研究二十年，CNS损伤中系统性炎症反应的触发可能加剧脑和脊髓损伤并持续损伤神经组织。新近进展进一步确立CP作为动态神经免疫界面的地位，其主动调节免疫细胞运输、细胞因子信号、抗原呈递以及CNS与外周免疫系统之间的通讯，突出其对CNS稳态和神经系统疾病病理生理学的贡献。
神经调节疗法通过抑制促炎细胞因子如TNF-α和IL-12，同时增加IL-10产生，证明具有有益效果，从而促进保护性自身免疫。此外，髓鞘特异性肽免疫调节，包括Cop-1和A91，增强Th2细胞活化，这些细胞可穿越CNS屏障并分泌神经营养因子和抗炎细胞因子如脑源性神经营养因子（BDNF）、神经营养因子-3（NT-3）、IL-4和转化生长因子-β（TGF-β），促进神经保护和组织修复。
**4.1 共聚物-1**
共聚物-1（Cop-1），又称Copaxone，是模拟MBP结构的四种氨基酸组成的合成免疫反应性共聚物。这种与髓鞘结构的相似性使该共聚物能够拮抗结合主要组织相容性复合体（MHC）II类复合物，阻止髓鞘抗原向T细胞呈递。MHC阻断诱导T细胞分化为Th2亚型，表现出抗炎反应并可穿越BBB。Th2淋巴细胞通过释放IL-4、IL-5、IL-10、IL-13和TGF-β等细胞因子终止免疫反应并促进组织修复，并增加胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、IGF-2和BDNF等神经营养因子的分泌，从而发挥抗炎作用。
Cop-1在CP中的免疫调节作用由Cruz等在大鼠短暂缺血模型中研究，Cop-1与完全弗氏佐剂在再灌注后5min内皮下注射于肩胛间区。随后收获CP以确定生长因子（BDNF、IGF-1和NT-3）和细胞因子（IL-4、IL-10、IL-17、TNF-α和IFN-γ）的基因表达。该研究鉴定了CP微环境中IL-10的显著基因表达，同时观察到IL-17基因表达降低。关于神经营养因子，Cop-1处理大鼠的BDNF、NT-3和IGF-1表达显著增加。还研究了Cop-1给药后的室管膜下区和海马颗粒下区神经发生；特别研究这些区域是因为它们含有神经干细胞。Cop-1免疫大鼠中鉴定出这些区域成神经细胞迁移。
Cop-1对脑缺血动物模型的影响已证明其能够通过减少一氧化氮等自由基，增加GF分泌、IL-10分泌、IGF-1和BDNF来改变梗死脑组织。这种免疫调节作用使损伤部位微环境增强神经营养和神经发生机制，从而保护受损组织免受促炎反应继发的进一步损伤。
**4.2 A91肽**
另一种免疫调节肽A91是从MBP获得的87-99序列肽，第91位为丙氨酸残基而非赖氨酸。A91肽免疫接种诱导抗A91 T细胞增殖，通过减少NO和脂质过氧化促进神经保护作用。A91可诱导Th2亚型分化，促进BDNF、IL-4、IL-10和TNFα分泌。A91肽已在SCI模型中研究，结果证明由于肽分泌的抗炎作用和再生蛋白，在腹侧、背侧和腹侧角具有神经发生效应。在缺血区，A91诱导抗炎基因表达，从而促进CP微环境向Th2细胞分化倾斜。
**4.3 Cop-1和A91对CP的共同作用**
尽管脑缺血和SCI的始动机制不同，两者均触发继发性神经炎症级联，其中CP作为关键神经免疫界面发挥作用。通过调节白细胞运输、细胞因子分泌和免疫细胞活化，CP可能影响损伤进展和组织修复，尽管每种模型具有独特的病理生理特征。
Cop-1和A91肽在实验性CNS损伤模型中均显示出有前景的免疫调节效果。脑缺血实验研究表明，Cop-1通过上调神经营养因子（BDNF和NT-3）和生长相关蛋白GAP-43，同时减少氧化应激，调节CP微环境以增加IL-10表达，从而促进神经发生和组织修复。相比之下，A91作为MBP衍生修饰肽，已通过包括减少一氧化氮产生、降低脂质过氧化以及增加神经营养因子和抗炎细胞因子表达等机制，在实验性SCI中证明神经保护效果。然而，与Cop-1不同，A91对CP介导免疫调节的具体影响尚未直接研究。
**5. 结论**
现有证据将CP确认为主动调节CNS与外周免疫系统之间通讯的中心神经免疫界面。除其在CSF产生中的传统作用外，CP控制免疫细胞运输、抗原呈递、细胞因子信号和CNS损伤后的炎症反应。实验研究使用脑缺血和SCI模型证明，CP介导的免疫反应影响组织损伤和修复。在缺血性损伤中，CP参与白细胞募集和炎症信号通路调节。在SCI中，CP促进修复相关巨噬细胞募集，并可能通过免疫调节机制支持组织再生。
免疫调节疗法如Cop-1已证明能够将CP微环境改变为抗炎和神经保护反应。尽管A91肽在实验模型中显示出有前景的神经保护效果，但其对CP介导免疫调节的直接影响仍不清楚，需要进一步研究。
尽管取得显著进展，关于损伤后CP反应的时间调节、免疫细胞运输的分子机制以及这些发现向临床疗法的转化等重要问题仍有待解决。未来聚焦CP靶向免疫调节的研究可能提供新的治疗策略，以增强CNS损伤后的神经恢复。
