综述：Granzymes在神经退行性和神经炎症中的新兴作用：机制见解和治疗机会

《Acta Neuropathologica》：Emerging roles of granzymes in neurodegeneration and neuroinflammation: mechanistic insights and therapeutic opportunities

　　

神经退行性疾病日益被认为是不仅由内在神经元脆弱性决定，而且由适应不良的神经免疫信号介导的慢性神经炎症塑造的疾病。颗粒酶（Granzymes），一个经典的在抗病毒和抗肿瘤免疫中因其细胞毒性作用而被研究的丝氨酸蛋白酶家族，正逐渐成为中枢神经系统（central nervous system，CNS）病理的重要介质。除了它们经典的细胞内功能外，颗粒酶还可以在细胞外发挥作用，切割细胞外基质（extracellular matrix，ECM），激活细胞表面受体，破坏上皮屏障功能，放大炎症级联反应，并改变胶质细胞和神经元对损伤的反应。在这篇综述中，研究人员综合了关于颗粒酶A（Granzyme A，GzmA）、颗粒酶B（Granzyme B，GzmB）、颗粒酶H（Granzyme H，GzmH）和颗粒酶K（Granzyme K，GzmK）在不同CNS疾病和损伤背景（如阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）、中风、脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）和年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration，AMD））中在神经退行性和神经炎症中的作用的最新知识。GzmB是研究最广泛的，有证据支持其通过蛋白酶激活受体（protease-activated receptor，PAR）信号、ECM切割、外血-视网膜屏障破坏、血管生成、纤维化和慢性炎症介导的细胞内神经毒性和细胞外致病功能。GzmA与tau蛋白水解以及神经元和星形胶质细胞的结构不稳定有关，而GzmK已通过PAR-1激活、小胶质细胞调节和补体级联激活成为神经炎症的背景依赖性调节因子。GzmH仍然是最不为人了解的，但可能通过刚刚开始定义的机制促进神经损伤。研究人员还讨论了内源性和药理学颗粒酶抑制，强调了选择性细胞外颗粒酶靶向的治疗前景，特别是对于GzmB，同时强调了目前GzmA、GzmK和GzmH缺乏选择性抑制剂。总的来说，这些发现将颗粒酶定位为未被充分认识的神经免疫效应物和神经退行性疾病及CNS损伤的潜在治疗靶点。

引言：神经退行性疾病（如AD、MS、AMD）构成日益增长的全球健康负担，其共同特征包括异常蛋白聚集、CNS区域特异性脆弱性和神经炎症。神经炎症不仅由神经元损伤驱动，还通过慢性小胶质细胞激活和淋巴细胞（如细胞毒性T淋巴细胞（CTL）和自然杀伤（NK）细胞）浸润而加剧。颗粒酶（Granzymes）作为丝氨酸蛋白酶家族，经典研究于抗病毒和抗肿瘤免疫的细胞毒性作用，现正被发现在CNS病理中发挥重要介质作用。人类表达五种颗粒酶：GzmA、GzmB、GzmH、GzmK和GzmM，其中GzmM未在CNS病理中涉及。本综述将颗粒酶作用分为四个机制领域：细胞内细胞毒性、受体介导的信号、细胞外蛋白水解和免疫放大，并综合了GzmA、GzmB、GzmH和GzmK在CNS病理中的作用。

Granzyme B在神经退行性中的作用：从经典细胞毒性到细胞外信号：GzmB在CNS病理中实验支持最充分，其机制包括细胞内和细胞外途径。GzmB介导的神经元死亡：细胞内机制涉及穿孔素介导的进入和caspase依赖的凋亡；细胞外机制则通过PAR-1激活和G蛋白信号，或通过M6P受体（M6PR）内化，导致神经元死亡。GzmB还通过激活Kv1.3钾通道促进神经毒性，且与IL-1β协同放大损伤。GzmB介导的ECM切割作为神经炎症的潜在驱动因素：GzmB切割基质细胞蛋白（如TSP-1和decorin），释放生物活性片段激活巨噬细胞和T细胞；同时释放ECM螯合的生长因子（如TGF-β1和VEGF），促进血管生成和纤维化。GzmB在多发性硬化症中的作用：在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型中，Eomes+ CD4+ T细胞通过GzmB-PAR-1轴驱动神经退行性；人类SPMS患者中GzmB+ CD8+ TEMRA细胞与残疾进展相关，但调节性T细胞（Tregs）也表达GzmB发挥抑制功能，显示背景依赖性。细胞外GzmB在新生血管性年龄相关性黄斑变性（nAMD）中的作用：脉络膜肥大细胞随年龄积累释放GzmB，切割RPE细胞外基质和紧密连接蛋白，破坏外血-视网膜屏障，促进脉络膜新生血管（CNV）和视网膜下纤维化；GzmB缺失小鼠CNV和纤维化病变减少，并改善感光细胞存活。GzmB在急性CNS损伤中的作用：在脊髓损伤（SCI）和脑缺血模型中，CTL释放GzmB进入神经元，通过细胞内细胞毒性机制（如PARP切割）促进早期神经退行性。

Granzyme A在神经退行性中的作用：细胞外信号和tau病理：GzmA主要由CTL和NK细胞产生，具有胰蛋白酶样活性，主要作为促炎蛋白酶而非细胞毒性效应物。GzmA的非凋亡机制：通过穿孔素进入细胞后，可破坏线粒体电子传递链产生ROS，或诱导非凋亡性细胞死亡（“athetosis”），但生理相关性存疑。GzmA介导的神经元和星形胶质细胞突起回缩：GzmA通过切割PAR-1的N端，激活该受体，快速诱导神经母细胞瘤细胞突起回缩和原代星形胶质细胞形态改变，可能破坏局部神经回路。GzmA介导的tau病理：GzmA直接切割全长tau蛋白，产生C端片段（如tau_195-441），这些片段增强磷酸化和聚集倾向，并能在细胞间传播，促进tau病理在AD中的扩散；GzmA+ CD8+ T细胞存在于AD海马中，提示其可能加速tau病变。

Granzyme K在神经退行性中的作用：背景依赖性信号和补体驱动的炎症：GzmK由淋巴细胞和肥大细胞等表达，与GzmA共享底物偏好，但具有独特活性。GzmK的非细胞毒性促炎机制：细胞外GzmK通过PAR-1激活在成纤维细胞、内皮细胞和角质形成细胞中诱导促炎细胞因子（如IL-6、IL-8）分泌；直接刺激巨噬细胞释放IL-23；在皮肤炎症模型中加剧病理性重塑。GzmK在CNS中的背景依赖性作用：在MS中，GzmK+ CD4+ T细胞（Runx3+ Eomes+ Th17.1）能穿过非炎症性血脑屏障，富集于CSF；在SCI中，NKG7+ CD8+ NKLT细胞释放GzmK破坏髓系细胞修复功能；在AD模型中，3xTg-AD小鼠中GzmK+ CD8+ T细胞通过PAR-1激活诱导tau过度磷酸化，而P301S tauopathy模型中GzmK+ CD8+ T细胞则通过调节小胶质细胞抑制tau扩散，显示保护作用。GzmK作为神经炎症的放大器：GzmK可直接切割补体成分C2和C4，启动完整补体级联反应，生成C3a、C5a并促进膜攻击复合物形成，放大CNS炎症。

Granzyme H在神经退行性中的作用：灵长类特异性机制和神经损伤：GzmH为灵长类特异性颗粒酶，无啮齿类直系同源，位于染色体14上GzmB附近，但表达模式不同。GzmH的机制分歧：与GzmB有71%同源性，但其凋亡机制存在争议，有研究显示非经典途径（不依赖caspase和Bid），也有研究显示类似GzmB途径；肥大细胞是GzmH的免疫来源，但缺乏穿孔素，可能通过细胞外机制发挥作用。GzmH介导的蛋白水解性神经损伤：在年龄相关性脑小血管病（aCSVD）中，CD56^DIM CD16^BRIGHT NK细胞释放GzmH，与神经元共培养导致轴突、树突和棘突减少，丝氨酸蛋白酶抑制剂3,4-DCI可减轻损伤，但具体底物和机制尚不明确。

内源性和药理学颗粒酶抑制：内源性GzmB抑制剂serpinA3N：在啮齿类中，serpinA3N可中和细胞外GzmB，在缺血性中风、SCI和EAE中发挥神经保护作用，但也可由反应性星形胶质细胞表达，促进神经炎症和衰老相关变性，呈现双刃剑效应。外源性GzmB抑制剂VTI-1002：VTI-1002是选择性小分子GzmB抑制剂，在皮肤瘢痕、特应性皮炎和nAMD模型中有效抑制GzmB介导的ECM切割和病理过程，如减少脉络膜血管萌芽和促进RPE伤口愈合。GzmA、GzmK和GzmH的药理学抑制：缺乏选择性抑制剂，仅使用广谱丝氨酸蛋白酶抑制剂（如FUT-175、3,4-DCI）或内源性抑制剂（如抗凝血酶III、IαIp）进行实验性抑制，但特异性差，需开发新型选择性抑制剂。

CNS中颗粒酶抑制的转化挑战：靶点验证需疾病和阶段特异性；脑部递送受血脑屏障限制，而视网膜局部递送更可行；治疗时机需考虑急性损伤与慢性炎症的差异；抑制策略需区分致病性细胞外活性与保护性细胞内细胞毒性，因此细胞外限制性或局部递送的抑制剂可能更可行。

未来方向：需通过单细胞和空间转录组学结合原位酶谱法确定颗粒酶在CNS中的细胞和空间背景；解析细胞外颗粒酶信号通路（如PAR-1以外的受体）和底物谱；克服物种差异，使用人iPSC衍生细胞和离体组织验证机制；研究颗粒酶对胶质细胞表型的影响；建立因果证据，通过条件性敲除和时间特异性干预确定颗粒酶在疾病进程中的作用；开发选择性细胞外颗粒酶抑制剂（特别是针对GzmA、GzmK和GzmH），以作为神经保护剂的潜在新类别。