Hartmut Wekerle
了解多发性硬化的致病因素有助于开发新的治疗方法。现有的临床数据表明病毒感染和自身免疫系统紊乱是疾病发生的重要因素。
大部分研究多发性硬化（MS）的研究人员都赞同，MS的诱发因素是从大脑外部进入中枢神经系统（CNS）的。但关于诱发因素的性质却分成了两大阵营：大部分人认为自身免疫异常是疾病发生的驱动因素，但少数人则认定病毒感染才是罪魁祸首。Lanz等人近期在《自然》期刊发表的研究[1]表明，或可通过折中方案解决争议。
自身免疫异常论的拥护者们提出了以下的证据：MS炎症损伤的特定模式、涉及免疫相关基因的遗传因素、免疫治疗能够缓解MS患者病情等[2]。但关于诱发MS免疫异常的始动因素尚无统一意见。而支持病毒起源的研究人员则提出，临床流行病学的人群分析结果能够有效证实MS与Epstein–Barr病毒之间存在联系[3]。但这种联系距离因果或致病关系仍有一定距离。
Lanz及同事对MS患者脑脊液中的抗体进行了化验，他们发现部分抗体能够识别的蛋白质区域（抗原）恰与EB病毒的蛋白质对应，此外，这种抗体还能识别GlialCAM蛋白，这是大脑神经胶质细胞的成分之一。以上结果表明，GlialCAM蛋白可以作为靶点为自身免疫反应提供“自身抗原”；此外，它还可以进一步促进最终诱发MS的许多事件。
更为重要的是，Lanz及其同事的研究数据表明，这些具有交叉活性的抗体是由最初只识别病毒蛋白的抗体演变而来的。MS患者的脑脊液样本中（由抗体产生的）免疫球蛋白水平显著高于健康人群，这也是MS的诊断标准之一。电泳分离技术表明，这些免疫球蛋白会在电泳分析中形成不同的条带，表明它们由不同的B细胞克隆产生。这些条带被称为脑脊液特异性寡克隆条带（OCBs），在血浆标本中并不存在。这些免疫球蛋白能够识别的抗原性质目前仍存在争议。研究表明这些OCB抗体可以与多种普遍存在的细胞内蛋白结合，而非与脑脊液特异性自身抗原结合，因此这类抗体是否真的会导致疾病发生仍不得而知[4]。
Lanz等人采用了更直接有力的方法对这个问题进行了再次探索。他们从早期 MS患者的脑脊液样本中分离出产生抗体的B细胞，即浆母细胞（图1）。研究人员对这些细胞逐个进行表征并评估其抗原受体；成熟活化的B细胞分泌的抗体是编码抗原受体的基因提供的初始蓝图经修饰后形成的。持续激活的浆母细胞表面会表达特定标志物，这可能也是抗原识别的征象之一——但浆母细胞表面并不表达细胞迁移所需的蛋白质，这意味着它们只存在于脑脊液中。Lanz及其同事最主要的研究成果之一是对编码免疫球蛋白的基因进行了分析，这有助于揭示它们的具体的细胞来源及靶抗原。
图 1 |多发性硬化中病毒感染和自身免疫功能紊乱的关联。Lanz等人[1]分析了多发性硬化（MS）患者血液标本中的B细胞（一类可以产生抗体的免疫细胞）。他们发现，部分B细胞产生的抗体可以识别Epstein-Barr病毒（EBV）的蛋白质片段，这些片段又被称为抗原。既往研究[3]曾表明EBV感染与MS有关。Lanz及其同事的证据表明，EBV特异性B细胞进入大脑后会经历一个抗体靶标转化的过程。EBV特异性B细胞会聚集在某个位置，在辅助T细胞和滤泡树突细胞的协助下进行抗原识别。抗原识别会激活B细胞并使其增殖分化形成能够产生抗体的浆母细胞。在这个过程中大脑中的EBV特异性B细胞经过体细胞超突变过程发生了改变，从仅识别EBV抗原的抗体（蓝色）变成了能够识别EBV和GlialCAM（一种脑蛋白）的抗体（红色）。以GlialCAM为靶点可能导致自身免疫反应，这是MS的重要标志之一。
尚未遇到可识别抗原的B细胞会“改换”（重组）代表免疫球蛋白部分的基因片段组，从而产生对应于“原始”抗体的序列，即种系原始抗体。抗原识别过程中，在同源T辅助细胞（识别相同抗原）的协助下，免疫球蛋白编码基因通过所谓的体细胞超突变的突变进行修饰，最终提高抗体的抗原结合强度——这一过程称为亲和力成熟[5]。Lanz等人研究的中枢神经系统浆母细胞的免疫球蛋白基因显示出许多体细胞超突变迹象。通过RNA测序，他们发现由体细胞超突变介导的免疫球蛋白编码基因的连续修饰可以追溯到细胞谱系（克隆系谱）形成的时候，即从单个初始祖细胞开始。
此外，Lanz及其同事证实，浆母细胞产生OCB抗体，这一点与既往研究结果吻合[6]。但抗体的抗原特异性和亲和力不能仅通过RNA测序推断，因为抗原结合实质上是由RNA翻译而来且正常折叠蛋白质的一种功能。因此，为了寻找靶抗原，研究人员利用他们收集的转录信息建立了一个包含148种抗体的抗体库，这些抗体与来自浆母细胞的抗体相对应。研究人员使用来自不同病毒的蛋白质对抗体进行试验，三分之一的试验抗体与来自EBV的蛋白质结合。其中大部分免疫反应针对的都是转录因子蛋白EBNA1，这一结果在6名（共9名）MS患者的样本中均可观察到。
最有趣的是，研究数据显示，亲和力成熟会导致大脑中主要的B细胞克隆出现反应性改变。这类B细胞产生的抗体不仅会与EBV病毒蛋白片段结合，还表现出对大脑自身抗原的交叉反应性。为找到可能的靶自身抗原，研究人员使用了一种具有代表性浆母细胞来源的抗EBNA1抗体，在包含超过16,000 种人类蛋白质的蛋白库中进行测试——抗体识别了GlialCAM。研究人员进一步证实，在体细胞超突变发生前由该细胞谱系产生的抗体能够与EBNA1 结合，但不会识别GlialCAM。
这些研究结果非常有趣，将能带来许多新的研究方向。比如亲和力成熟具体是如何在大脑的哪个区域发生的？通常情况下，亲和力成熟需要能够被识别的抗原和辅助T细胞的协助，理想情况下最好还要有适宜的微环境。MS患者的大脑能够满足部分先决条件，尤其是当B细胞异常聚集在软脑膜和血管周围的脑区室中时。这种聚集在MS患者的大脑中非常常见——聚集体包含EBNA1且能够在抗体产生细胞的成熟过程中提供适合B细胞分化的环境[7]。针对EBNA1的辅助T细胞在MS中也有报道，部分辅助T细胞还会与髓鞘蛋白片段发生交叉反应；这种包裹在部分神经元外面的物质是MS中自身免疫反应攻击的主要目标[8]。
发现能够与EBNA1和GlialCAM发生交叉反应的抗体是本研究的重要发现之一。GlialCAM主要在一种称为星形胶质细胞的神经胶质细胞中表达；它具有多种功能，其中包括调控大脑中的水电解质平衡。基因突变造成的GlialCAM功能障碍可能导致一种罕见的神经系统疾病——巨脑性白质脑病[9]。那这种双抗原识别的抗体是否是MS的发病原因呢？Lanz及其同事报告称，这种双抗原识别抗体与小鼠脑切片样本及与体外生长的高通透性神经胶质细胞结合的模式，与aquaporin-4蛋白和其对应抗体结合时非常相似。aquaporin-4是视神经脊髓炎谱系障碍中自身免疫反应的靶抗原[10]，这类疾病与大脑中的自身免疫破坏有关。
研究人员进一步发现，让小鼠接触EBNA1多肽（一种促进EBNA1反应性抗体产生的干预措施）会加重MS小鼠模型的疾病状况。但必须强调的是，被大多数抗体可能识别的抗原都是细胞内的。当抗原是某个蛋白片段时，抗体可以直接与之结合；但如果抗原存在于细胞表面且与主要组织相容性复合物受体结合的话，抗体则不能与之结合。Lanz等人发现的交叉反应性抗体识别的靶抗原均位于细胞内——EBNA1是一种转录因子，GlialCAM的细胞内部分包含抗体结合区。
今年有一项令人印象深刻的流行病学研究[3]报道称EB病毒感染与MS发生关系密切；事实上EB病毒感染的确可以看做MS的危险因素之一[11]。MS是否就是EBNA1/GlialCAM双靶抗原抗体触发的自身免疫性疾病？目前下定论仍为时尚早。
我们还需要不同种族更大样本量的研究来进一步证实上述研究结果。关于研究发现的交叉反应性抗体，有人会指出研究样本量较小，因此结果未必能推广至更广泛的MS人群。另外，研究选择的是脑脊液中免疫细胞数量较多的MS患者，因此可能存在选择偏倚，即选择的都是某一特殊亚群的MS患者。
目前基本没有直接证据证实MS中存在自身抗体导致的大脑组织破坏。对于许多MS患者，B细胞耗竭是一种有效的治疗手段，尽管其似乎对脑脊液OCBs或外周血免疫球蛋白水平几乎没有影响[12]。但部分MS患者体内存在会与逐步被破坏的大脑细胞结合的抗体，还有部分患者对于血浆置换反应较好[13]，这是一种清除血浆内（自身）抗体的方法；因此即便Lanz及其同事发现的具有交叉反应抗体不能推广到所有MS人群，但或许它们正是某类特定MS亚型的标志物。
尽管存在上述局限，这项新研究提供了一个具体且具有冲击力的案例——最初识别病毒抗原、提供防御功能的B细胞，如何逐步发展成可能导致自身免疫反应的潜在危险分子。除了MS，这种机制还可能与其他病毒及自身免疫性疾病有关。目前的研究是否意味着接种抗病毒疫苗可能成为MS的预防手段？很多已经罹患MS或存在MS高危因素的人都期待着这样的科学进步，但这个问题的最终答案仍有待进一步探索。
参考文献：
1. Lanz, T. V. et al. Nature603, 321–327 (2022).
2. Hohlfeld, R., Dornmair, K., Meinl, E. & Wekerle, H. Lancet Neurol. 15, 198–209 (2016).
3. Bjornevik, K. et al. Science 375, 296–301 (2022).
4. Brändle, S. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 113, 7864–7869 (2016).
5. Elsner, R. A. & Shlomchik, M. J. Immunity 53, 1136–1150 (2020).
6. Obermeier, B. et al. Nature Med. 14, 688–693 (2008).
7. Serafini, B. et al. J. Exp. Med. 204, 2899–2912 (2007).
8. Lünemann, J. D. et al. J. Exp. Med. 205, 1763–1773 (2008).
9. Bosch, A. & Estevez, R. Front. Cell. Neurosci. 14, 627887 (2021).
10. Roemer, S. F. et al. Brain 130, 1194–1205 (2007).
11. Olsson, T., Barcellos, L. F. & Alfredsson, L. Nature Rev. Neurol. 13, 25–36 (2017).
12. Hauser, S. L. Ann. Neurol. 90, 539–541 (2021).
13. Keegan, M. et al. Lancet 366, 579–582 (2005).
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