综述：弥合差距：神经炎症与肌萎缩侧索硬化症（ALS）精准医学的曙光

《Translational Neurodegeneration》：Bridging the gap: neuroinflammation and the dawn of precision medicine in amyotrophic lateral sclerosis

　　

神经炎症不再是肌萎缩侧索硬化症（ALS）的次要特征，而是一种疾病修饰过程，从病理最早阶段起主动塑造运动神经元易损性。中枢和周围免疫细胞，包括小胶质细胞、星形胶质细胞和浸润的T淋巴细胞，采用依赖背景的状态，根据疾病阶段和遗传背景可表现为神经保护性或神经毒性。这些状态由离散的分子程序驱动，如cGAS-STING介导的先天免疫感知、NLRP3炎症小体激活和RIPK1依赖性坏死性凋亡信号，这些代表了可处理的治疗靶点。广谱免疫抑制试验的反复失败反映了非选择性干预与疾病机制上不同的免疫状态之间的根本性不匹配。汇聚的转录组学、遗传学和免疫表型证据支持ALS中存在推定的神经免疫内型，尽管该框架仍是一个工作假设，有待在生物标志物分层队列中进行前瞻性验证。为实现精准免疫治疗，需要在以下三个领域取得进展：标准化生物标志物面板（包括脑脊液几丁质酶和TSPO-PET）以按炎症亚型对患者分层；药效学读数以在解释临床结局前确认靶点结合；以及能够评估在定义亚组中机制匹配干预的适应性平台试验设计。本综述将ALS相关神经炎症与新兴的精准医学策略相结合，认为核心转化问题不再是是否靶向神经炎症，而是如何、何时以及针对谁进行神经炎症靶向治疗。

**引言**
肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种致命性神经退行性疾病，特征为上、下运动神经元进行性退变，导致肌无力、瘫痪，通常在症状出现后2-4年内因呼吸衰竭死亡。约90%为散发性，10%为家族性，与SOD1、C9orf72、TARDBP等基因突变相关。ALS由多种汇聚的致病机制驱动，包括蛋白聚集、线粒体功能障碍、氧化应激、RNA失调和核质转运障碍，这些机制在不同患者和疾病阶段相对贡献不同，反映了ALS的深刻遗传和分子复杂性。越来越多的证据表明，疾病演变并非仅神经元自主，而是受到运动神经元与免疫系统相互作用的显著影响。神经炎症在ALS中的作用已从单纯的“旁观者”演变为公认的疾病驱动因素。小胶质细胞激活不仅在症状期患者中可检测到，在症状前SOD1突变携带者中也存在，表明神经免疫改变先于明显的神经退变。死后分析进一步显示运动皮层和脊髓中广泛星形胶质细胞增生和小胶质细胞增生，伴有外周免疫细胞（包括巨噬细胞、T淋巴细胞和自然杀伤[NK]细胞）浸润。重要的是，适应性免疫的改变，尤其是调节性T细胞（Treg）减少，与更快的疾病进展相关，强调了免疫失衡在ALS中的功能相关性。鉴于其核心作用，有必要对“神经炎症”本身进行精确理解。区分神经炎症与更广泛的神经免疫学领域至关重要。神经免疫学涵盖所有双向神经-免疫相互作用，包括生理性免疫监视。神经炎症特指CNS驻留胶质细胞（小胶质细胞和星形胶质细胞）的慢性、病理性激活，伴有炎症因子释放、组织损伤，常伴有外周免疫细胞浸润。神经炎症作为“双刃剑”，最初对稳态和修复至关重要，但失调时也能驱动慢性毒性。在ALS中，这一过程是关键驱动机制，也是连接神经免疫功能障碍与运动神经元退变的关键节点。尽管有大量证据，将神经炎症见解转化为有效疗法仍异常困难。采用广谱免疫抑制或抗炎药物的临床试验反复失败，揭示了生物学理解与治疗策略之间的关键脱节。这些失败并不否定神经炎症的重要性，而是反映了根本性设计缺陷：将非选择性免疫抑制应用于一种炎症环境随疾病阶段变化、遗传亚组间不同、保护性与毒性效应平衡也变化的疾病。ALS中的神经炎症包含不同的、依赖背景的免疫状态，根据疾病阶段、遗传背景和细胞环境可发挥保护或毒性作用。这些特征与ALS中推定的神经免疫内型一致，即生物学上不同的免疫状态，可能对机制特异性干预有不同反应。这一概念为精准治疗分层以及确定如何、何时、针对谁调节免疫通路提供了引人注目的概念框架。

**ALS中的神经炎症**
在ALS中，免疫反应可分为两个主要亚型：胶质细胞神经炎症和周围免疫系统激活。免疫系统处于保护性与炎症因子之间的平衡，失衡与ALS的发病和进展相关。这些细胞类型特异性和背景依赖的炎症程序为假设ALS中存在不同的神经免疫内型提供了生物学依据，即由特定细胞和分子程序主导的免疫状态，而非统一的致病机制。这些内型能否被前瞻性识别并临床实施仍是一个活跃研究领域。

**中枢先天免疫细胞**
CNS内的免疫反应涉及局部先天成分和从外周转运的元素。先天免疫反应主要由驻留胶质细胞（特别是小胶质细胞和星形胶质细胞）协调。这些细胞曾被视作支持性细胞，现被公认为神经元健康、炎症和疾病进展的活跃动态调节者。小胶质细胞起源于中胚层卵黄囊的原始巨噬细胞，在发育阶段定植于CNS，作为CNS驻留免疫细胞和病理损伤的第一响应者，监测微环境并调节突触修剪。在ALS中，错误折叠蛋白（如突变SOD1[mSOD1]和TAR DNA结合蛋白43[TDP-43]）是小胶质细胞的关键激活因子，结合CD14、Toll样受体（TLR）2和4、清道夫受体及NLRP3炎症小体。激活后，小胶质细胞经历复杂动态的表型和功能转变，对运动神经元命运至关重要。空间转录组学分析显示，SOD1模型中小胶质细胞基因表达变化先于运动神经元病理和症状出现，提示小胶质细胞参与非细胞自主神经毒性。选择性沉默小胶质细胞中mSOD1可显著延缓运动神经元退变并延长生存期。在ALS中，小胶质细胞经历动态表型转变，从症状前和早期阶段的神经保护表型（特征为CD206、TREM2表达增加）过渡到疾病相关小胶质细胞（DAM）状态，形态变为阿米巴样，聚集在退变运动神经元周围，上调载脂蛋白E和IL-1β。这一转变涉及神经毒性功能获得（释放TNF-α、IL-1β、ROS、NO）和稳态功能丧失（吞噬功能受损）。遗传学进一步突显了小胶质细胞的作用：C9orf72在髓系细胞中高表达，功能缺失突变导致溶酶体功能紊乱、自噬受损，并可能引起小胶质细胞中cGAS-STING先天免疫通路过度激活。星形胶质细胞通过代谢支持、离子缓冲、神经递质回收和血脑屏障维护协调CNS稳态。在ALS中，它们变得反应性（星形胶质细胞增生）。表达ALS相关mSOD1的星形胶质细胞对运动神经元具有毒性，通过选择性沉默mSOD1或移植健康星形胶质细胞可减轻毒性、延缓疾病进展。星形胶质细胞通过丧失正常支持功能（如谷氨酸转运体EAAT2下调导致兴奋性毒性、MCT1减少导致能量供应不足、Kir4.1丢失导致K⁺缓冲受损）和获得毒性功能（释放促炎细胞因子、ROS、激活RIPK1/MLKL坏死性凋亡通路）促进发病。少突胶质细胞（OLs）现被视作ALS中神经炎症的动态贡献者，获得疾病相关少突胶质细胞（DAO）表型，异常上调MHC-I/II分子，具有抗原呈递能力，表达促炎基因如SERPINA3。TDP-43蛋白病驱动这一免疫样转化。OLs与小胶质细胞和星形胶质细胞形成双向炎症串扰，形成恶性循环。OL功能障碍和神经炎症互相加剧，如脂质代谢失调导致髓鞘损伤，髓鞘碎片作为炎症刺激持续激活小胶质细胞。

**周围免疫系统浸润**
在ALS中，周围免疫系统不仅是反应性的，更是疾病进展的主要驱动因素。其特征为免疫细胞群体改变、免疫细胞功能障碍以及全身向促炎细胞因子谱的转变。血脑屏障（BBB）和血脊髓屏障（BSCB）功能完整性丧失是核心特征，促进T细胞、单核细胞/巨噬细胞和NK细胞浸润。同时，退变运动神经元和激活的胶质细胞释放DAMPs、异常蛋白聚集体和趋化因子（如CCL2/MCP-1、CX3CL1），建立趋化梯度，主动招募外周免疫细胞进入CNS。T淋巴细胞浸润是ALS的明确特征，CD4⁺辅助T细胞（包括促炎Th1、Th17和抗炎Th2、Treg）是免疫失调的核心调节者。Treg的频率和抑制功能在ALS中显著降低，与快速进展相关。CD8⁺细胞毒性T细胞在运动皮层和脊髓实质中密度增加，具有细胞毒性机制。B淋巴细胞发挥双重作用，存在“晚期/耗竭记忆B细胞”频率升高与不良临床特征相关，而调节性B细胞（Bregs）在临床前模型中具有保护潜力。单核细胞/巨噬细胞是外周和中枢炎症的关键连接，特定亚群如血管周围巨噬细胞（PVMs）直接损害CNS屏障完整性。中性粒细胞通过释放ROS、髓过氧化物酶和中性粒细胞胞外陷阱加剧病理，中性粒细胞-淋巴细胞比值升高可独立预测生存期缩短。NK细胞通过直接细胞毒性和免疫调节促进疾病进展，其浸润在死后组织和动物模型中被检测到。总之，中枢和周围免疫系统在ALS中汇聚成自我维持的炎症循环。

**核心炎症信号通路**
ALS中的核心炎症信号通路构成复杂调控网络，是免疫细胞激活和功能的基础，也是连接上游致病因素与下游神经元死亡的关键桥梁。模式识别受体（PRR）通路是先天免疫的核心监视和信号系统。cGAS-STING通路是基因型定义的炎症驱动因子，在C9orf72功能缺失和TDP-43病理亚组中，上游触发因子直接与致病突变相连。TLR4通路是广谱上游传感器，响应细胞外警报素如错误折叠SOD1和TDP-43，通过MyD88激活NF-κB驱动促炎介质表达。NLRP3炎症小体通路作为汇聚性末端放大器，遵循经典“双信号过程”，整合异质性ALS相关信号为统一的IL-1β/IL-18和焦亡驱动的炎症输出。细胞因子信号通路如IL-1β和TNF-α在ALS中升高，但作用具有时间依赖性：IL-1β通过减少星形胶质细胞谷氨酸摄取加重兴奋性毒性，TNF-α通过TNFR1启动RIPK1/MLKL坏死性凋亡。IFN-γ由浸润的Th1和NK细胞分泌，通过JAK-STAT1驱动小胶质细胞向神经毒性表型极化。趋化因子通路如CCL2-CCR2轴引导单核细胞浸润，CX3CL1-CX3CR1通讯在ALS中失调。补体系统异常激活，C1q标记突触以被小胶质细胞吞噬，C5a驱动免疫细胞招募和炎症放大。RIPK1通路整合TNFR1信号，具有双重功能：支架功能支持NF-κB存活信号，激酶活性启动凋亡或坏死性凋亡。在ALS中，TBK1和OPTN突变导致RIPK1过度激活，识别出RIPK1调控的炎症性小胶质细胞（RRIMs）亚群。RIPK1抑制剂在非分层试验中失败，提示需要精准策略。

**ALS免疫治疗的新兴策略**
免疫治疗临床格局正从广谱免疫抑制转向精准、机制定义的策略，涵盖四个互补层面：（1）免疫细胞疗法直接操控适应性免疫群体（Treg、B细胞）或替换免疫细胞区室（干细胞）；（2）先天免疫调节策略调节CNS驻留小胶质细胞和浸润巨噬细胞的表型（包括CSF1R介导的小胶质细胞更替、TREM2激动和巨噬细胞激活状态调节）；（3）靶向特定神经炎症信号级联（RIPK1、cGAS-STING、细胞因子/补体轴）；（4）递送技术（如MR引导聚焦超声）和平台创新。Treg增强通过两种互补途径：低剂量IL-2疗法（如MIROCALS试验显示生存获益，需更大规模确认）和体外扩增Treg回输（早期临床安全可行）。B细胞和Breg调节方面，临床前研究显示输注健康供体B细胞可延缓疾病进展，但仍处于转化前沿。干细胞免疫重置方面，造血干细胞移植和间充质干细胞（MSC）疗法已进行试验，但稳健临床疗效尚未实现。靶向先天免疫包括小胶质细胞表型调节（CSF1R抑制剂如BLZ945、masitinib；TREM2激动剂如VHB937）和巨噬细胞调节（NP001、tegoprubart）。靶向炎症信号级联包括RIPK1通路（DNL747、SAR443820试验终止，提示需精准分层）、cGAS-STING通路（尚在临床前）、细胞因子信号轴（IL-6R阻断、CD40L阻断、JAK抑制）、趋化因子轴（CCL2-CCR2）、补体系统（C1q抑制、C3抑制试验终止）、PDE/TLR4和ROCK抑制（ibudilast、fasudil）。新兴递送策略如MR引导聚焦超声可暂时开放BBB，适应性平台试验（HEALEY、MND-SMART）允许高效评估多种药物。

**炎症生物标志物作为精准医学的基石**
炎症生物标志物用于患者分层和治疗监测。脑脊液（CSF）提供最直接的窗口，几丁质酶家族蛋白CHIT1（小胶质细胞/巨噬细胞来源）和CHI3L1/YKL-40（星形胶质细胞来源）是验证最充分的胶质生物标志物，CSF CHIT1升高与快速进展和短生存期相关。CSF CCL2/MCP-1与运动皮层小胶质细胞激活相关。这些标志物在治疗后可作为药效学读数（如tegoprubart降低CSF CHIT1和CHI3L1）。外周血标志物包括CRP、中性粒细胞-淋巴细胞比值、神经丝轻链（NfL）和Treg频率/功能。分子神经影像学如TSPO-PET可活体可视化胶质细胞激活，已用于靶点结合确认。新兴通路特异性标志物如磷酸化RIPK1（pS166）正在临床开发中。这些生物标志物组合揭示了患者间炎症负担、胶质细胞激活状态和适应性免疫状态的异质性，为实现神经免疫内型框架提供基础。

**走向神经免疫内型：一个未解决但必要的框架**
汇聚证据表明上述异质性反映机制上不同的疾病状态。死后转录组学研究识别出至少三种可重复的ALS分子亚型（ALS-Glia、ALS-Ox、ALS-TE）。遗传层面，C9orf72功能缺失导致STING过度激活和I型干扰素特征。T细胞免疫表型在诊断时已可识别不同预后亚组。神经免疫“内型”是由共享分子机制而非临床表型定义的疾病亚型，为异质性提供组织框架。但在哮喘中成功转化的内型概念在ALS中尚不成熟，主要障碍包括：死后分子亚型无法映射到活体患者可及生物标志物；需要多模态整合（CSF、外周免疫、影像、遗传）而单一参数尚不可行；尚无试验预设免疫亚组并匹配机制干预。目前神经免疫内型应被视为工作假设，而非临床分类系统。

**挑战与展望**
免疫治疗在ALS中的转化面临三个关键缺口：第一，治疗窗口狭窄——皮质过度兴奋和神经免疫激活在症状前已出现，试验患者入组时已发生大量运动神经元损失。第二，靶点结合验证不足——多数早期试验未确认药物到达并作用于CNS靶点，且通路阻断可能触发代偿性上调（如米诺环素试验中加速功能下降）。第三，未解决的患者异质性——C9orf72、SOD1等突变携带者具有不同免疫特征，非分层试验可能稀释信号。对应策略包括：前瞻性验证标准化生物标志物面板（CSF几丁质酶、TSPO-PET）用于分层；优化CNS药物递送（MR引导聚焦超声）；在试验中预设免疫亚组、匹配机制干预、确认靶点结合后再解读临床结局；采用适应性平台试验（如HEALEY）高效评估。

**结论**
总之，ALS中的神经炎症是一个机制异质性、时间动态的过程，主动驱动疾病进展。既往免疫治疗失败主要是因为未按自身规律处理这种异质性。汇聚证据支持存在不同的免疫状态，但神经免疫内型概念仍是工作假设而非验证分类：死后分子亚型尚未映射到活体患者可及生物标志物，尚无试验前瞻性测试机制匹配干预。随着验证的液体生物标志物和适应性平台试验基础设施的可用，问题不再是是否在ALS中靶向神经炎症，而是该领域是否准备好设计能够回答这一问题的试验。