《Brain and Behavior》：The Role of Immune Infiltration and Oxidative Stress in the Progression of Cerebral Cavernous Malformation
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本文系统综述了免疫微环境与氧化应激如何调控脑海绵状血管畸形（CCM）的发生、成熟及出血性转化，并评估了免疫靶向干预的治疗潜力。文章聚焦于遗传突变（KRIT1/CCM1、CCM2、PDCD10/CCM3）与免疫微环境、氧化应激、炎症反应及血管功能障碍间的复杂相互作用，阐明了“二次打击”机制与微环境应激源的协同效应，强调了B细胞、中性粒细胞等免疫细胞浸润及氧化应激反应在病变进展中的核心作用，为理解CCM的多因素致病网络及开发靶向免疫微环境与氧化应激的个体化治疗策略提供了理论基础。
引言
脑海绵状血管畸形（Cerebral Cavernous Malformation, CCM）是一种中枢神经系统血管畸形，其特征为血管造影隐匿性和充血。病变由异常扩张、薄壁的血管窦腔组成，内衬单层内皮细胞（Endothelial Cells, ECs），细胞间缺乏或存在功能异常紧密连接。CCM的临床表现包括局灶性神经功能缺损、癫痫等，其发病机制涉及遗传突变、免疫微环境、氧化应激等多因素交互作用。
分子基础与CCM机制
CCM的分子基础明确，KRIT1（CCM1）、MGC4607（CCM2）和PDCD10（CCM3）基因的功能丧失是关键。然而，单一基因突变不足以驱动CCM全过程，其病理过程依赖于“二次打击”机制以及氧化应激、炎症干扰等微环境应激源的协同作用。组织学分析表明，CCM病变的发展需要通过二次打击分子机制完全丧失CCM基因功能。CCM蛋白不仅调节内皮细胞连接的稳定性和血管腔的形成，还通过调节氧化还原敏感通路参与病理过程。缺氧作为关键环境因素，通过增强内皮细胞、星形胶质细胞和免疫细胞间的相互作用，显著促进CCM疾病中的血管生成、神经炎症和血栓形成。
CCM基因突变起源于内皮细胞
CCM是一种内皮细胞稳态被破坏的疾病。携带CCM基因突变的内皮细胞通过克隆扩增形成发育不良的血管床。CCM蛋白是维持内皮屏障的重要组成部分，Rho-ROCK轴的扰动通过调控紧密连接蛋白occludin和claudin-5的表达和亚细胞定位来破坏屏障完整性。MEKK3/KLF4轴是调控CCM发生和发展的中枢枢纽，CCM基因功能丧失会引发MEKK3-MEK5-ERK5-MEF2级联反应，导致ECs中KLF4显著上调，进而促进内皮细胞一氧化氮（NO）产生，刺激星形胶质细胞分泌血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF），形成正反馈循环。RhoA/ROCK信号通路持续激活，驱动应激纤维组装， destabilizes 细胞间紧密连接，并协调ECs的表型转换。
炎症反应促进CCM进展
神经炎症是中枢神经系统的重要防御机制，但在CCM中被病理性激活。CCM病变中存在大量免疫细胞浸润，包括巨噬细胞、小胶质细胞、T细胞和B细胞，其浸润程度与病变侵袭性和复发风险相关。B细胞浸润存在于静止期和活动期CCM病变中，以IgG反应为主，存在抗原导向的寡克隆IgG免疫反应。小鼠模型证实，B细胞是CCM病变成熟为临床相关表型的关键因素，B细胞耗竭不影响初始病变发生，但阻止扩张血管的成熟和进展。
中性粒细胞通过NETosis（中性粒细胞胞外诱捕网形成）驱动恶性循环。NETosis标志物在CCM患者血浆中升高，并与近期出血相关。NET形成可由促炎细胞因子（IL-1β/TNF-α）、活化血小板和内皮细胞触发，其细胞毒性作用导致进一步的内皮损伤。NETs还能通过自身抗原呈递激活T/B细胞，介导适应性免疫。
在CCM中，散发性CCM比家族性CCM表现出更显著的T细胞浸润，病变中Th17与Treg比率更高，Th17细胞（通常表达CCR6）频率增加与CCM的临床活动性显著相关。这些细胞因子激活小胶质细胞、浸润的免疫细胞和内皮细胞，最终加剧组织损伤。
氧化还原信号与氧化应激
维持细胞内活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）水平的严格调控机制对维持正常细胞稳态至关重要。ROS在协调和调节多种氧化还原敏感信号通路中起关键作用。CCM基因（尤其是KRIT1）在调节细胞稳态以及抵御氧化应激和炎症的防御机制中起主要作用。KRIT1功能丧失与氧化还原敏感性增加相关，促氧化和促炎状态已被明确为CCM发病机制和进展的重要风险因素。KRIT1可能通过限制JNK/c-Jun/COX-2轴、NADPH氧化酶和NF-κB信号等促氧化和促炎通路来发挥其抗氧化应激的保护作用。在CCM疾病小鼠模型中，具有抗氧化特性的化合物可有效挽救与CCM基因功能丧失相关的主要疾病表型。
CCM2或CCM3蛋白缺陷会导致自噬缺陷、线粒体功能障碍和氧化还原稳态改变。CCM3通过激活丝氨酸/苏氨酸激酶MST4/STK26、MST3/STK24和SOK1/STK25来保护细胞免受氧化应激诱导的凋亡。
氧化应激是脑血管疾病中血管重塑和神经血管单元（Neurovascular Unit, NVU）功能障碍的主要诱导因素。在血管组织（包括脑微血管）中，氧化应激驱动基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases, MMPs）的表达和活性，导致氧化应激介导的血管功能障碍和血脑屏障破坏。MMP酶介导内皮基底膜成分的蛋白水解降解以及与细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）结合的潜在生物活性分子（如VEGF和TGF-β1）的释放，在诱导血管重塑和血脑屏障破坏中起关键作用。
在慢性炎症微环境中，小胶质细胞的激活和ROS的过量产生促进CCM进展。促炎刺激激活免疫细胞和内皮细胞也可能导致ROS的产生。
血脑屏障破坏加剧炎症
血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的完整性依赖于周细胞、小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元的协同作用。在神经炎症期间，小胶质细胞通过Toll样受体4（Toll-like Receptor 4, TLR-4）识别病原体相关分子模式（如脂多糖），强烈激活先天免疫反应，导致炎性介质和细胞因子产生显著增加。活化的小胶质细胞释放各种促炎介质，包括白细胞介素（Interleukin, IL）-1β、IL-6、肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor, TNF）-α和ROS，进而诱导神经毒性作用。小胶质细胞的激活还可诱导NLRP3炎症小体的组装，进一步促进促炎细胞因子IL-1β的成熟。
周细胞作为重要的局部调节细胞，参与维持BBB、血管稳态和止血功能。在CCM3敲除小鼠模型中，周细胞表现出细胞延伸、突起和迁移减少，与内皮细胞的关联减弱。
这些释放的细胞因子具有显著的促炎功能：IL-1β参与将白细胞募集到炎症部位，可能是调节大脑中先天免疫向适应性免疫过渡的关键细胞因子。TNF-α在神经炎症期间可能介导T细胞与脑内皮细胞的粘附。
CCM病变与血栓形成共存
脑毛细血管的结构和功能改变是CCM疾病的病理标志。每个CCM病变都以血管腔内有组织血栓和渗漏内皮以及周围脑实质内有溶血产物为标志。这些病变通常被包裹的血栓和增厚的基底膜包围，表明脑内静脉血栓形成可能是CCM发展的重要因素。
在CCM病变中，凝血平衡被严重破坏，促凝区域与抗凝区域共存。这种失衡导致内皮完整性丧失以及促凝和抗凝因子的异常上调。CCM中功能失调的内皮细胞导致止血缺陷，导致促凝和抗凝因子均上调。值得注意的是，中枢神经系统出血与局部抗凝内皮受体（如血栓调节蛋白和内皮蛋白C受体）的表达有关。功能失调的内皮细胞还分泌多种细胞因子（如TNF-α、IL-1β），促进T细胞和中性粒细胞的募集和粘附，加剧炎症反应。
病变内的血栓形成和促凝状态诱导局部缺氧，进而刺激内皮细胞产生一氧化氮（NO）和缺氧诱导因子-1α（Hypoxia-Inducible Factor-1α, HIF-1α）。HIF-1α水平升高诱导星形胶质细胞上调血管内皮生长因子-A（VEGF-A）的表达，直接参与血脑屏障破坏。
组织因子（Tissue Factor, TF）是凝血级联反应的主要启动子，由星形胶质细胞产生；内皮破坏进一步增加TF暴露。星形胶质细胞还通过分泌促炎因子（如TNF-α和IL-1β）作为免疫效应细胞发挥积极作用。TNF-α水平升高会增加白细胞跨内皮迁移，进一步促进炎症环境。在Ccm3敲除小鼠模型中，小胶质细胞在血栓区域表现出反应性形态，其激活程度与病变周围血栓数量呈正相关。最后，中性粒细胞通过释放中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）被募集到CCM病变中，与凝血因子协同作用促进“免疫血栓形成”。
值得注意的是，显著的胶质增生和小胶质细胞增生积聚在病变周围。免疫血栓病变富含经历NETosis的中性粒细胞，释放胞外诱捕网（NETs），与凝血因子合作助长“免疫血栓形成”。非炎症性血栓聚集成分，如红细胞、活化血小板、分泌的冯·维勒布兰德因子（von Willebrand Factor, VWF）和纤维蛋白凝块。
这些发现表明，CCM内促炎细胞和细胞因子的募集与促凝和抗凝结构域之间存在复杂的相互作用，协同促进CCM进展。
讨论与未来展望
CCM作为一种复杂的中枢神经系统血管疾病，其发病机制涉及遗传、免疫、氧化应激和血管功能障碍等多因素，这些因素相互作用共同驱动疾病的发生和进展。遗传因素为疾病发展提供了基础，而氧化应激、炎症反应和血管功能障碍等因素在驱动疾病发展和进展中起关键作用。
未来CCM研究应侧重于整合多组学方法，以更好地理解遗传易感性、免疫微环境改变、氧化应激和血管功能障碍之间复杂的相互作用。鉴于CCM的异质性，基于个体病变分子谱的个性化治疗策略对于改善患者预后至关重要。开发用于评估CCM研究结果的标准化工具将增强研究结果的可比性和可靠性。
