李基民，王文杰，尹秋麗，戎瑞雪

（河北大學(xué)醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000）

0 引言

腦神經(jīng)元發(fā)生（Brain Neurogenesis）在人和小鼠的海馬齒狀回區(qū)（Dentated Gyrus of Hippocampus）和腦室下區(qū)（subventricular zone SVZ）普遍存在，且隨年齡的增長而減弱[1-3]；這一現(xiàn)象與記憶力減退、認知障礙等多種神經(jīng)退行性變化有關(guān)[4]。具體的相關(guān)機制目前并不清楚，但最新的研究發(fā)現(xiàn)衰老個體大腦小膠質(zhì)細胞激活量增加從而對海馬齒狀回區(qū)神經(jīng)元發(fā)生產(chǎn)生影響，這一現(xiàn)象與大腦內(nèi)皮細胞（Brain Endothelial CellsBECs）表面的粘附分子VCAM-1（CD106）有關(guān)[5]。另有研究團隊通過對不同年齡小鼠的SVZ 進行單細胞RNA 測序，發(fā)現(xiàn)老年個體這一區(qū)域存在T 細胞浸潤，同時發(fā)現(xiàn)浸潤的T 細胞是克隆擴增的，這表明它們可能經(jīng)歷了特定抗原刺激[6]。這暗示，腦神經(jīng)元發(fā)生隨年齡增長而減弱并表現(xiàn)出認知障礙可能與免疫系統(tǒng)有關(guān)。基于這兩項發(fā)現(xiàn)，下面將就VCAM-1 的相關(guān)研究和T 細胞對神經(jīng)元的影響進行總結(jié)。

1 VCAM-1

1.1 分布、表達和功能。血管細胞粘附分子-1（Vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1/CD106）是Ig 超家族中的Ⅰ型跨膜糖蛋白，分子量100-110kDa，含有674 個氨基酸，廣泛分布于活化的內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、巨噬細胞及成纖維細胞等細胞表面；其配體為VLA-4（α4β1），主要分布于白細胞表面[7-9]。此外VCAM-1 可以被膜結(jié)合金屬蛋白酶ADAM17 水解，組成性地脫落，產(chǎn)生可溶性VCAM-1（soluble VCAM-1 ，sVCAM-1）[9]。VCAM-1 在 體 內(nèi) 炎癥反應(yīng)部位的內(nèi)皮細胞上調(diào)，促進白細胞通過整合素受體VLA-4 連接并轉(zhuǎn)移到組織中[10]。

關(guān)于VCAM-1 的表達調(diào)控，現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)在LPS 刺激人臍靜脈內(nèi)皮細胞后可激活PI3K/Akt 信號通路，p-PI3K、p-Akt 快速增加，并上調(diào) VCAM-1 表達。使用PI3K 和Akt抑制劑后發(fā)現(xiàn)二者可以濃度依賴性抑制 VCAM-1 表達，也可以抑制VCAM-1mRNA 含量變化；該通路可以通過轉(zhuǎn)錄水平控制VCAM-1 的表達[11]。此外多種免疫調(diào)節(jié)因子作用相應(yīng)細胞可激活NF-κB 通路，其單獨或與其它因子協(xié)同作用，使VCAM-1 的表達增加[12]。

在VCAM-1 的功能方面仍在進行研究，目前認為VCAM-1 通過與相應(yīng)配體VLA-4 特異性結(jié)合參與多種病理、生理過程[13-14]。總結(jié)主要有三個方面作用：

（1）參與免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)。白細胞穿血管內(nèi)皮向炎癥聚集是炎癥反應(yīng)中的重要生物學(xué)現(xiàn)象。VCAM-1 在白細胞的聚合、激發(fā)、牢固黏附和向炎癥局部組織移行的各個過程中均起著十分重要的作用[13]。

（2）參與免疫應(yīng)答。通過體外試驗發(fā)現(xiàn)，VCAM-1 參與B 細胞的激活過程, 其可能是作為B 細胞的協(xié)同刺激分子而起作用[13-16]。

（3）參與淋巴細胞的歸巢及再循環(huán)。炎癥區(qū)域由于炎癥因子的作用可促進血管內(nèi)皮細胞表達VCAM-1，并與效應(yīng)T 細胞和記憶T 細胞上的受體VLA-4 結(jié)合，所以T 細胞可優(yōu)先歸巢于炎癥組織部位。另外，VCAM-1 還有參與細胞和組織的分化、發(fā)育以及腫瘤的擴散、轉(zhuǎn)移等[15-17]。

1.2 VCAM-1 與大腦認知能力的關(guān)系。Tony Wyss-Coray等人的研究揭示了在海馬區(qū)內(nèi)皮細胞黏附分子VCAM1 在調(diào)節(jié)大腦衰老功能中的新作用。他們最初實驗發(fā)現(xiàn)，年輕人或鼠的血漿注入老年個體循環(huán)系統(tǒng)可逆轉(zhuǎn)老年個體認知功能和突觸可塑性，反之老年人或鼠的血漿注入年輕個體循環(huán)系統(tǒng)會對年輕個體大腦認知能力產(chǎn)生損害[18]。進一步的研究結(jié)果使得科研人員得出假設(shè)：老年個體血漿中的炎癥因子包括TNF-α 和IL-1β，誘導(dǎo)VCAM-1 在大腦內(nèi)皮細胞（Brain Endothelial Cell，BEC）表達；VCAM-1 促進白細胞在該區(qū)域黏附，但不促進其遷移，從而維持BEC 炎癥；發(fā)炎和活化的VCAM-1+BECs 向?qū)嵸|(zhì)傳遞信號，激活小膠質(zhì)細胞從而影響海馬齒狀回區(qū)神經(jīng)元發(fā)生造成認知障礙[5]。

此前就有報道稱，人在正常衰老過程中血腦屏障的主要細胞BEC 會上調(diào)表達VCAM-1[19]，此外sVCAM-1 水平也隨血液老化而增加[20-21]。目前尚不清楚介導(dǎo)該現(xiàn)象的具體循環(huán)因子，但可以證實的是隨著年齡的增長，循環(huán)系統(tǒng)中細胞因子和對大腦有不利影響的趨化因子在血液中的水平增加，誘導(dǎo)內(nèi)皮VCAM-1 的表達[5]。有趣的是，在680 名老年參與者中，sVCAM-1 水平與認知障礙和腦血管功能障礙呈負相關(guān)[22]。

值得注意的是，Tony Wyss-Coray 等人的研究團隊利用VCAM-1 抗體對老年小鼠進行治療，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元發(fā)生水平改善、大腦功能障礙得到改善；同時實驗VCAM-1 基因敲除的小鼠也觀察到大腦衰老減慢的現(xiàn)象[5]。

Kokovay 等人結(jié)果表明，由于炎性細胞因子信號的增加，VCAM-1 在SVZ 的表達增加，亦會影響這一區(qū)域神經(jīng)干細胞的增殖即神經(jīng)元發(fā)生；心室內(nèi)注射抗VCAM-1 抗體可激活該區(qū)域神經(jīng)干細胞至增殖狀態(tài)[23]。

圖1 通過VCAM-1 激活海馬區(qū)小膠質(zhì)細胞

圖2 應(yīng)用抗VCAM-1 治療、恢復(fù)

2 T 細胞

2.1 T 細胞遷移進入大腦實質(zhì)和對神經(jīng)元產(chǎn)生的影響。由于血腦屏障的存在，與大多數(shù)組織器官相比，血細胞進入大腦實質(zhì)在很大程度上受到限制[24-26]。積累的證據(jù)表明，T 細胞在一些自身免疫性、傳染性和退行性神經(jīng)疾病中穿透進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的實質(zhì)[24-26]。與此同時我們不得不承認，中樞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間的相互作用存在平衡狀態(tài)，以使免疫系統(tǒng)能夠?qū)谷肭值牟≡w，同時防止該器官其重要功能和再生能力受到過度炎癥性損傷[27]。

T 細胞進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)可通過直接穿過毛細血管和毛細血管后微靜脈的血腦屏障，或間接通過脈絡(luò)叢和蛛網(wǎng)膜下腔進入腦脊液的途徑[28]。不管T 細胞進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的途徑如何，它的滲透依賴于許多涉及整合素、選擇素和趨化因子的分子相互作用[29]。由T 細胞表達的α4β1 整合素與其配體血管細胞粘附分子（VCAM-1）和纖維連接蛋白之間的相互作用，似乎對有效穿透蛛網(wǎng)膜下腔的CD4+和CD8+T 細胞十分重要[30]。但是，兩個T 細胞亞群，遷移到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的要求有顯著差異。例如，腦內(nèi)皮細胞組成性地表達MHC- I 類分子，因此僅允許抗原特異性的CD8 +T 細胞跨內(nèi)皮細胞進入大腦實質(zhì)[31]。此外，進入蛛網(wǎng)膜下腔的CD4+T 細胞需要由常駐抗原呈遞細胞（APC）重新激活才能進入腦實質(zhì)[32]。相關(guān)的具體機制目前仍在研究當中。

關(guān)于對大腦的不利影響，中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)T 細胞和APC的激活導(dǎo)致局部釋放炎癥細胞因子和細胞毒性分子，如穿孔素、顆粒酶、死亡配體、一氧化氮、活性氧、谷氨酸等，可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷[33]。這一過程在多種神經(jīng)系統(tǒng)損傷疾病和大腦衰老過程中被證實[34-35]。

另一方面，神經(jīng)元和T 細胞相互作用存在有利的一面?；罨娜薈D8+ T 細胞以直接接觸但不依賴抗原的方式抑制軸突的生長，而活化的CD4+ T 細胞則可促進軸突的生長[36]。有趣的是，活化的T 細胞可以產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)素，特別是腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子[36-37]。

2.2 T 細胞在老年個體大腦中影響神經(jīng)元發(fā)生。部分哺乳動物大腦中的神經(jīng)干細胞集中于特定區(qū)域并與其他一些細胞共同構(gòu)成神經(jīng)源性小生境（neurogenic niches），隨著年齡的增長，神經(jīng)源性小生境的功能減弱，但該機制仍不清楚[38]。

Anne Brunet 的團隊[6]近期通過單個細胞分析，觀察到老年小鼠神經(jīng)源性小生境內(nèi)存在T 細胞浸潤，這明顯有別與年輕個體（如圖3）。通過對這些T 細胞進行核酸分析，該研究團隊發(fā)現(xiàn)它們是克隆增殖的；這極有可能是因為T 細胞識別出了老年大腦中的特殊抗原（如圖4）。令人興奮的是，該團隊發(fā)現(xiàn)T 細胞可以通過分泌干擾素γ（Interferon-γ，IFN-γ），影響神經(jīng)元發(fā)生。進一步研究發(fā)現(xiàn)T 細胞分泌的IFN-γ 在體內(nèi)或體外均可對神經(jīng)干細胞產(chǎn)生負面影響。

3 展望

隨著年齡的增長，腦神經(jīng)系統(tǒng)退行性改變的機制人們?nèi)栽诓粩嘌芯俊Ｊ聦嵣?，在神?jīng)元發(fā)生方面理解大腦衰老僅是其中一個方向。但是，近期Tony Wyss-Coray 團隊及Anne Brunet 團隊在海馬齒狀回區(qū)、SVZ 這兩個大腦重要神經(jīng)元發(fā)生區(qū)域的發(fā)現(xiàn)，令人興奮。他們都為衰老期間神經(jīng)元發(fā)生的下降提供了可能的原因，并提出了消除與年齡相關(guān)的認知障礙的途徑。不論是阻斷VCAM-1 還是阻斷IFN-γ 來改善大腦狀況，這些均在實驗室小范圍證實是可行的，但這些操作對于動物機體整體的影響尚不清楚，是否真正可行仍不明確，但這些足以讓我們得到在改善和治療大腦退行性病變方面的啟發(fā)。

在物質(zhì)世界中，生命是神奇的。在探索生命衰老這一問題上，人們孜孜不倦。科學(xué)就是在不斷假設(shè)、推翻、證實中前進?？茖W(xué)家們在研究大腦衰老方面的腳步不會停止，更多的問題也會得以顯現(xiàn)，它們等待著我們?nèi)ソ鉀Q。

圖3 不同年齡個體T 細胞在SVZ 的數(shù)量分布

圖4 T 細胞核算分析