【细胞因子对下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的调节作用】
神经内分泌系统和免疫系统之间有密切的联系。神经内分泌激素对免疫器官的发育、免疫细胞的成熟和免疫应答的调节具有广泛的作用；免疫系统对神经内分泌系统也有重要影响(Ader，1981)。两者之间相互联系和相互作用的研究开创了神经免疫调节(N1M新领域。单核因子、淋巴因子和胸腺激素对神经内分泌系统，特别是下丘脑垂直体肾上腺皮质轴(HPAaxis)的研究有重大进展，G．F．Solomon等(1987)提出了“免疫细胞下丘脑垂体肾上腺皮质轴(IHPA)”的新概念。 H．O．Besedovsky等(1979)用绵羊红细胞免疫小鼠，在检测到抗体形成细胞的同时，发现血中皮质激素水平上升、甲状腺素水平下降。注入可溶性抗原如三硝基苯血蓝蛋白偶合物和新城鸡瘟病毒均见到类似的激素水平变化。进一步研究发现，植物血凝素激活的人外周血白细胞或大鼠脾细胞培养上清液中含有一种促进肾上腺皮质激素分泌的因子(GIF)。研究表明：许多细胞因子具有激活HPA轴的作用，细胞因子可能在免疫系统和HPA轴之间起某种“信使”作用(见表1)。表1 激活HPA轴的细胞因子研究概况 
↑：该激素合成，分泌增加；↓：合成分泌减少；?：尚未明确；GC：糖皮质激素白细胞介素(IL－1)是主要由单核巨噬细胞分泌一组15－19kD糖蛋白，具有广泛的生物学活性。除免疫效应外，还具有引起机体发热、促进肝细胞合成急性反应蛋白，促进软骨重吸收及促睡眠等作用。Besedovsky等(1986年)给大鼠腹腔注射重组或天然纯化的IL－1，可见血浆ACTH水平快速、显著的上升。同时B．Woloski等发现，体外培养的小鼠垂体肿瘤细胞株AtT－20受IL－1β刺激后，ACTH分泌增加，从而认为IL－1具有激活HPA轴作用。IL－1的作用位点可能在下丘脑CRF神经元。静注IL－1后，下丘脑－垂体门脉内CRF水平升高，血浆ACTH随之上升(R．Sapolsky等，1985)。预先注入抗CRF抗体可完全取消血浆ACTH水平的升高(AUehara等，1987)。表明IL－1能刺激下丘脑CRF神经元，合成和释放促肾上腺皮质激素释放激素(CRF)，从而激活HPA轴。脑内注射支持这一观点，第4脑室或正中隆起部位只需注射外周剂量1／10的IL－1，就见到HPA轴的激活效应(G．Katrllura，1988)。这些资料均支持下丘脑CRF神经元肾IL－1作用位点的观点。rIL－1在去垂体大鼠未能促进糖皮质激素的分泌，体外培养的肾上腺皮质细胞及其肿瘤细胞株Y对IL1无反应性，排除了IL－1作用位点在肾上腺皮质的可能。IL－1的剌激垂体激素分泌作用有较好的特异性，在促进ACTH分泌的同时，并不影响PRL、GH、Vasopressin MSH等垂体激素的分泌。体外培养垂体细胞对IL－1无反应性。故可认为IL－1不作用于垂体(Uehara等，1987)；但垂体肿瘤细胞株AtT－20对IL－1有明显的反应性。这种矛盾的结构被认为是肿瘤细胞和正常细胞的差异所致(B．woloski，1985)。IL－1的作用部位在下丘脑，而免疫应答过程中产生的IL－1主要在外周血，这就有必要了解IL－1对血脑屏障的通透性。IL－1是分子量15～19kD的单链多肽，这样大的结构很难透过血脑屏障；但血脑屏障在下丘脑终板血管器(OVLT)等部位结构并不完整(Partridge等，1983)，在IL－1致热效应研究中发现，IL－1可从OVLT部位进入中枢(Morimoto等，1988)。损毁OVLT使外周注射IL－1的促ACTH分泌效应提高近1倍(Katsurs等，1988)由此推测，IL－1可从OVLT等处入下丘脑起作用。另一方面，在枢某些细胞，如星状细胞、神经胶质细胞，经细菌类脂多糖(LPS)刺激，能合成和分泌IL－1(A．Fontano等，1988)。并已从纯化的变形小神经胶质细胞中分离到IL－1样肽(Giulan等，1986)。免疫组化法研究证明，具有IL－1免疫反应性的纤维位于下丘脑的室中核、终纹、穹窿下器、下丘脑前部和正中隆起的垂体血管区(Breder等，1988)，而这些部位均有纤维延伸到CRF神经元胞体；但IL－1并不装入神经末梢的囊泡(March等，1985)。也不受神经冲动的刺激而释放。故尚难判断中枢合成的IL－1在激活HPA轴方面起何种作用。IL－1α与IL1β有30%的同源氨基酸，它们作用于同一受体。但亲和力不同。在多数免疫指标中，IL－1α比IL－1β活性高，但激活HPA轴作用方面，IL－1β比IL－1α更强。Uehara等(1987)比较了IL－1α和IL1β的激活HPA轴作用，认为IL－1β是体内激活HPA轴的主要成份。IL－1α只能在较大的剂量时才能使ACTH水平升高。第3脑室注射IL－1α与IL－1β也证明，IL－1β激活HPA轴作用比IL1α强得多(Katsuura等，1988；Catherine等，1988)。肿瘤坏死因因子(TNF－α)的生物学活性与IL－1相近，有致热作用，还引起血管收缩、肿瘤坏死和消瘦等效应。B．M．Sharp等(1989)和R．Bernardini等(1990)分别比较了TNF－α和IL－1β对HPA轴的激活作用，均认为TNF－α与IL－β有相似的作用强度。但Bernardini认为，TNF－α作用用于下丘脑，通过释放CRF而激活HPA轴，因为抗CRF抗体阻断了TNF－α的激活作用。而Sharp等认为，作用部位不在下丘脑，因为第3脑室注射TNF－α无效。在垂体水平，Milenkoric等(1987)用垂体细胞体外培养体系证实，垂体中部细胞对TNF－α有较强的反应。但Kehrer等(1988)报道，TNF－α不影响体外培养的垂体细胞合成ACTH。而在肾上腺水平，TNF－α被证明有抑制体外培养肾上腺皮质细胞释放糖皮质激素的作用。这些资料还不足以明确TNF－α的作用位点，但可能是多位点的。主要由单核巨噬细胞分泌的白细胞介素6(IL－6)不仅诱导增殖的B细胞合成和释放免疫球蛋白，还剌激肝细胞合成和分泌急性期蛋白。外周注射IL－6有激活HPA轴作用，但作用强度不如IL－1β，用抗CRF抗体能阻断IL－6的促进ACTH分泌作用．揭示IL－6作用部位在下丘脑水平。体外实验可见，IL－6刺激垂体肿瘤细胞株AtT－20合成和分泌ACTH，对肾上腺肿瘤细胞株T无作用(Woloski．1985)。IL－6对体外培养的正常垂直体细胞和肾上腺皮质细胞有无作用尚不明确。IL－6能在下丘脑水平激活HPA轴，但尚难肯定是否作用于垂体和肾上腺皮质。在临床使用大剂量基因工程制备的白细胞介素－2(IL－2)治疗免疫缺陷病患者时，血清皮质醇水平明显升高，并伴有发热。因IL－2本身并不致热，故认为是IL－2激活一群免疫细胞产生内源性热，引起发热，继而影响皮质醇的合成和分泌(M．B．Atkins等，1986)。在动物实验中，亚临床剂量的IL－2不能直接激活HPA轴，体外培养肾上腺皮质细胞或垂体细胞对IL－2也无反应性(Fukara等．1988)。这些资料说明，IL－2本身并无激活(HPA)轴的功能，但可通过间接途径激活HPA轴。α－干扰素(IFN－α)是人或动物白细胞经诱生后分泌的一种23kD糖蛋白，和ACTH同源于POMC(前阿黑皮素原)前体，其分子结构中包含有ACTH和endorphins(内啡肽)的氨基酸序列。IFN－α裂解后形成18．5kD和4．5kD2个片段．后一段的氨式酸序列与ACTH一致。在功能上。IFN－α和ACTH也有某种程度的交叉T．E．Blalock等(1981)发现，ACTH有类似IFN－α的抗病毒作用，而1FN－α有类似ACTH的促进肾上腺肿瘤细胞株Y合成和释放糖皮质激素效应。在经ConA剌激的大鼠脾细胞培养上清液中，Torres等(1987)和Besedovsky等(1985)分别发现了皮质酮释放性因子(CRA)和糖皮质激素促进因子(GIF)。前者直接作用于肾上腺皮质，而后者作用于下丘脑水平。(CRA和GIF)尚未纯化，结构不其了解，故还有待进一步确证。胸腺是T细胞分化成熟的场所，其分泌的激素主要促进T细胞分化和成熟。现已发现胸腺素、胸腺体液因子、血清胸腺因子、thymopotetin和thymostimulin等因子。胸腺素组分5(TH5)是Goldstain从小牛胸腺中纯化的一组多肽。TF5能升高大鼠血浆皮质酮水平(McGillis等，1985)，并能升高猴血浆ACTH水平(Healy等，1983)，从TF5中进一步纯化得到的胸腺素α1(Ta1)有类似TF5的促进肾上腺皮质激素分泌作用(J．P．McGillis等，1983)。Ta1作用于体外培养的大鼠垂体前叶细胞，引起ACTH的释放(McGillis等，1985)，但对培养的肾上腺束状带细胞的分泌皮质酮功能无影响(Vahouny等，1983)。由于胸腺因子成分复杂，有关胸腺因子与HPA轴联系了解不多；但早期资料表明，胸腺与HPA轴有密切联系。在无菌环境饲养的动物，由于缺乏抗原攻击，胸腺和淋巴组织发育不全，免疫球蛋白水平低下，同时可见肾上功能不全(Miyakawa等，1970)。裸鼠和新生时切除胸腺的小鼠也表明出肾上腺网状皮质区发育不良，早期移植胸腺可使肾上腺皮质正常发育，而被动输入淋巴细胞虽能使动物获得免疫功能，但并不能改善肾上腺皮质功能(Pierpaoli等，1972)。这些资料有力地证明，胸腺与HPA轴之间有密切关系。J．B．Blalock等(1985)发现，人白细胞经NDV或LPS激活后，能分泌一类与垂体分泌的ACTH氨基酸序列和生物学活性一致的多肽，称之为irACTH(immune reactive ACTH)。免疫组化可见，分泌irACTH的细胞为粘附细胞(Lolait等，1984)。经Northern Bolt分析证实，NDV剌激的鼠脾细胞多聚mRN中有POMCmRNA(Lolait等，1986)。采用反相HPLC技术已从激活的脾细胞上清液中纯化出β－End 1－31，N－acetyl、γ－End、α－End等多肽分子。这些资料充分肯定某些活化免疫细胞能分泌irACTH；但活化免疫细胞产生的微量irACTH能否激活肾上腺皮质仍有争议。Smith等(1982)给去垂体大鼠注射NDV，重复出在完整大鼠注射NDV的升高血浆皮质酮水平的效应，从而认为NDV诱导白细胞释放irACTH．剌激肾上腺皮质分泌皮质酮。但Dunn等(1987)未能重复此结果，并认为Smith的阳性结果是NDV产诱生的IL1激活下丘脑，通过残剩或再生的垂体促进皮质酮的分必所致。irACTHTH在结构和功能上与垂体分泌ACTH一致，而且也受糖皮质激素的负反馈调节。因此，irACTH可能在免疫系统和神经内分泌系统的联络中有一定意义。转化生长因子β(TGF－β)是巨噬细胞分泌的一种活性多肽，分布广、生物活性复杂。TGF－β在体外培养体系中明显抑制肾上腺皮质的基础分泌和ACTH剌激分泌(J．J．Feige等，1986)。有关TGF－β的抑制作用机理有两种解释。Hotta和Baird(1986)发现，TGF－β的抑制作用可被25羟胆甾醇、孕烯醇酮、孕酮等阻断，故认为TGF－β是通过限制游离胆甾醇的量来限制皮质酮的合成。而Feige等(1986)认为，TGF－β限制17α羟化酶活性来限制皮质酮的合成，在小牛肾上腺皮质细胞膜有高亲和力的TGFβ受体(Cocher等，1988)。此类受体的数目受ACTH的调控。这就是说，ACTH剌激肾上腺皮质细胞分泌皮质激素的同时，增加TGF－β受体数，使TGF－β有效地抑制皮质激素的合成，构成了一条调节回路。Mathison等(1983年)发现，巨噬细胞经LPS剌激后，产生一种强烈抑制肾上腺皮质细胞合成和分泌皮质酮的因子(ASA)，几乎完全抑制ACTH对肾上腺皮质的剌激作用，初步确定该因子是分子量10kD以上的蛋白质，作用部位可能在肾上腺皮质细胞膜ACTH受体。体外传代的单核细胞株，如P388D1，RAW264－7，WEHL－3和L929等，经LPS剌激也能产生此因子。ASA尚未纯化，结构不明，但该因子的一些理化特性和生物学活性与TNF－α、糖皮质激素拮抗因子、脂蛋白脂酶，及前述的TGF－β有相似之处(J．C．Mathisor等，1984)。中性粒细胞能产生一组低分子量的多肽，约含34个氨基酸残基，具有拮抗ACTH作用。作用快速、高效、完全。抑制位点在肾上腺皮质细胞膜ACTH受体(Q．Zhu、J．Hu和S．Mulag等，1988)。从中分离出的HP4成份有显著的拮抗ACTH效应。胸腺产生的胸腺因子和免疫细胞产生的细胞因子在不同水平对HPA轴起到复杂的调节作用。总体上看，在免疫应答的早期，激活HPA轴的因子起主导作用，作用快速，作用位点也较高(多在垂体、下丘脑水平)。这就意味着，在免疫应答过程中，激活的免疫细胞分泌细胞因子，促进免疫细胞进一步活化，产生免疫应答，同时，有些细胞因子快速激活HPA轴，使其终产物糖皮质激素水平升高，反馈抑制细胞因子的产生和免疫细胞的活化，使免疫应答受到限制。另一组细胞因子使已被激活的HPA轴缓慢转入抑制，减少终产物糖皮质激素的过度分泌，终止对免疫应答的限制。这种精细复杂的神经内分泌调节在维持免疫自稳和自身免疫性疾病发病研究中可能有重要意义。(上海中医学院实验核医学研究室陈坤华撰) 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