宋蘇蒙， 王麗琨綜述， 伍國鋒審校

腦出血(intracerebral hemorrhage，ICH)是指急性的、自發(fā)性的腦血管破裂，血液流出至大腦實質(zhì)、腦室或者蛛網(wǎng)膜下腔的過程。腦出血具有高發(fā)病率、高死亡率及高病殘率。腦出血后血腫的擴大及吸收會引起一系列的反應(yīng)，即所謂的原發(fā)性腦損傷及繼發(fā)性腦損傷。小膠質(zhì)細胞是被認為最早對腦出血做出反應(yīng)的非神經(jīng)元細胞，對于清除血腫及破碎的細胞組織非常重要，但同時也是繼發(fā)性顱腦損傷中炎癥損傷的重要來源[1]。

大量研究認為，小膠質(zhì)細胞被激活后有兩種極化狀態(tài)即M1表型和M2表型，不同極化的小膠質(zhì)細胞起著損傷和保護的雙重作用。這一雙重作用的病理改變及具體作用機制尚不明確，大量研究表明可能和促炎與抗炎因子的釋放有關(guān)[2]。本文綜述了小膠質(zhì)細胞極化過程相關(guān)的重要進展，特別是小膠質(zhì)細胞極化后M1/M2 表型之間作用差異及相互轉(zhuǎn)化的過程，并列舉了幾種通過改變小膠質(zhì)細胞極化狀態(tài)而治療腦出血的藥物。

1 小膠質(zhì)細胞概述

小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐細胞，其不同與神經(jīng)外胚層細胞，它起源于原始的髓系細胞，主要來自卵黃囊原始巨噬細胞。在很早期經(jīng)過原始血流進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，分化成為成熟的小膠質(zhì)細胞，促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，并對周圍環(huán)境起監(jiān)視作用[3]。激活后的小膠質(zhì)細胞與巨噬細胞在形態(tài)上極其相似，一直以來都缺乏區(qū)別兩者的特異性受體，最近的研究發(fā)現(xiàn)一種小膠質(zhì)細胞的特異受體：腺嘌呤受體(P2Y12受體)，它是一種二磷酸腺苷/三磷酸腺苷(ADP/ATP)反應(yīng)的G蛋白偶聯(lián)受體，在小膠質(zhì)靜息狀態(tài)下被發(fā)現(xiàn)，這也可以作為識別腦組織中的炎癥區(qū)域的一種手段[4]。

2 小膠質(zhì)細胞的極化

在一定環(huán)境的刺激下，小膠質(zhì)細胞可以被激活為兩種狀態(tài)，分別為經(jīng)典激活型(M1表型)和替代激活型(M2表型)，我們稱這一過程為極化。極化所涉及的不同表型，具有不同的生理作用[5]。M1表型的小膠質(zhì)細胞具有促炎作用，主要是由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)或干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)誘導(dǎo)而來，并分泌產(chǎn)生大量促炎細胞因子，包括IFN-γ、腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)、白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、趨化因子(CCL2，CXCL9，CXCL10)、蛋白水解酶(血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)，基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)，一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，活性氧(reactive oxygen species，ROS)以及主要組織相容復(fù)合物Ⅱ(major histocompatibility complex-Ⅱ，MHC-Ⅱ)這些都屬機體的防御要素。正常情況下激活的小膠質(zhì)細胞有利于清除入侵的病原體及壞死的細胞，但是小膠質(zhì)細胞一旦被過度激活，M1表型小膠質(zhì)細胞將釋放高水平的上述的炎癥因子及神經(jīng)毒素物質(zhì)，導(dǎo)致不受控制的炎癥反應(yīng)，加重組織損傷和神經(jīng)元死亡[2]。M2表型的小膠質(zhì)細胞可以被IL-4/IL-3誘導(dǎo)，產(chǎn)生高水平的抗炎因子，如IL-10、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)、糖皮質(zhì)激素(Glucocorticoid，GC)，M2表型小膠質(zhì)細胞目前被認為是一種保護細胞，分泌抗炎因子及上調(diào)神經(jīng)保護因子[6]。有研究表明M2表型的小膠質(zhì)細胞可以分為3個亞型：M2a、M2b和M2c，每種亞型刺激因子和標志物都不同。M2a亞型的標志物有IL-4和IL-13，它是小膠質(zhì)細胞激活的第一個階段，M2a亞型與 M1表型競爭精氨酸，作為一種抗炎小膠質(zhì)細胞亞型。M2b亞型是小膠質(zhì)細胞的混合活化狀態(tài)，可產(chǎn)生促炎和抗炎細胞因子。M2c亞型可由IL-10觸發(fā)，可以關(guān)閉小膠質(zhì)細胞的免疫應(yīng)答。不同極化的小膠質(zhì)細胞所表達的表面標志物也不一樣，常用的M1表型小膠質(zhì)細胞標志物包括MHC-Ⅱ、CD16、CD32、CD80 (B7-1)、CD86 (B7-2)、CD40等，M2表型的表面標志物為Ym1、CD206、CD68和 Arg1[7]。在動物腦出血模型實驗中，在腦出血的前3 d，M1表型標志物CD16、CD32及iNOS表達明顯上升，這表明M1表型小膠質(zhì)細胞主要在急性期出現(xiàn)[8]。

3 極化的小膠質(zhì)細胞在腦出血中的作用

3.1 M1表型小膠質(zhì)細胞的作用 M1表型小膠質(zhì)細胞可以認為是促炎細胞，激活后所釋放高水平的促炎因子包括IFN-γ、TNF-α、IL-1β，過度的炎癥反應(yīng)加重腦組織的水腫，是腦出血繼發(fā)性損傷的重要來源?除了促炎因子，M1表型小膠質(zhì)細胞分泌大量ROS以及蛋白水解酶，包括HO-1、MMPs、iNOS等。

腦出血后，發(fā)生M1表型極化的小膠質(zhì)細胞分泌大量的活性氧(ROS)，作為炎癥反應(yīng)中重要成分，它既是反應(yīng)的產(chǎn)物也是參與者，這一惡性循環(huán)反應(yīng)過程稱為呼吸爆發(fā)，通過激活NADPH氧化酶2(NOX 2)而介導(dǎo)[9]。ROS是一種活性很強壽命很短的分子，它包括超氧物、過氧化氫及羥基自由基。正常情況下ROS與抗氧化之間保持平衡，是細胞代謝及系統(tǒng)防御的重要組成部分，而在腦出血后，ROS的堆積使凋亡基因及炎癥介質(zhì)由低表達轉(zhuǎn)為高表達狀態(tài)，從而誘導(dǎo)細胞凋亡、破壞血腦屏障，這一過程稱為氧化應(yīng)激作用，是腦出血后繼發(fā)性損傷機制的重要部分[10]。目前運用較為成熟的抗氧化劑依達拉奉，可清除氧自由基起到抗氧化作用，該藥在臨床上的運用已經(jīng)證實可以明顯改善缺血性腦卒中預(yù)后，但對于其在腦出血后的作用尚不明確，最近有試驗研究表明，依達拉奉在腦出血后通過抑制小膠質(zhì)細胞NF-κB依賴性NLRP 3起到神經(jīng)保護作用，為依達拉奉應(yīng)用于腦出血后的臨床應(yīng)用提供了新的證據(jù)[11]。

小膠質(zhì)細胞M1表型極化后，血紅素加氧酶(HO-1)大量產(chǎn)生。在膠原酶誘導(dǎo)小鼠腦出血動物模型中，腦出血后第1天，同側(cè)紋狀體內(nèi)HO-1蛋白表達顯著增加，第3天達高峰，第7天下降，實驗結(jié)果顯示，敲除HO-1基因?qū)δX出血后早期腦功能有明顯的保護作用，這種保護作用可能與誘導(dǎo)腦出血后早期和關(guān)鍵階段小膠質(zhì)細胞活化、白細胞浸潤和ROS生成減少有關(guān)[12]。腦出血后血紅蛋白在代謝的過程中釋放大量游離的血紅素，并進一步代謝為鐵、一氧化碳及膽紅素，而HO-1就是這一代謝過程的限速酶[13]。其中鐵是多種細胞色素和依賴與氧化還原反應(yīng)的蛋白質(zhì)必不可缺少的輔助因子，大量的HO-1分泌后使鐵在腦中聚集導(dǎo)致鐵超載，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化和自由基的形成，引起腦損傷和不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)功能缺損。此外也有研究表明，鐵聚集還可以進一步誘導(dǎo)活性氧的大量產(chǎn)生，可能是導(dǎo)致腦出血后水腫形成的直接原因[14]。然而，目前對HO-1在腦出血后的作用研究尚具有爭議，現(xiàn)有研究認為，對于HO-1的作用存在雙面性，使用HO-1誘導(dǎo)劑和HO-1抑制劑來研究其在腦出血過程中的作用，HO-1在腦出血早期加重了腦損傷，但是在晚期卻可以增加血腫的吸收和促進血管的生成從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用[12]。所以，HO-1在腦出血后的作用不可單純認為只有損傷作用，其在這一過程中作用是動態(tài)變化的，以該切入點進行藥物干預(yù)試驗應(yīng)存在“時間窗”的問題，而如何確定這一時間窗也是需要研究的重點。

M1表型小膠質(zhì)細胞是一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS) 的主要來源，其可以激活神經(jīng)元中產(chǎn)生的NO，NO通過與超氧物的反應(yīng)形成過氧亞硝酸根，進一步導(dǎo)致血腦屏障損壞[15]。另有實驗表明，在腦出血的動物模型中應(yīng)用iNOS抑制劑可以減少神經(jīng)細胞的死亡和神經(jīng)功能障礙，并且在膠原酶誘導(dǎo)的小鼠腦出血模型中，敲除其iNOS基因可以明顯改善腦出血后的腦水腫[16]。腦出血后iNOS的激活已被許多研究所證實，通過對它的抑制可明顯改善腦出血后的神經(jīng)損傷情況，這也是當(dāng)前腦出血新的治療靶點。

在腦出血后激活的M1表型小膠質(zhì)細胞大量表達基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)，它是一類鈣依賴的內(nèi)肽酶，可以降解細胞外機制的任何成分，一般時候腦內(nèi)含量極少，但是會對各種神經(jīng)疾病作出反應(yīng)[17]。目前研究主要集中在腦出血后2～3 d內(nèi)增加的MMP-2和MMP-9，在腦出血后，TNF-α、IL-1β等促炎因子的高表達，通過激活NF-κB通路使MMP-2和MMP-9表達的增加，從而降解血腦屏障毛細血管內(nèi)皮細胞間的緊密連接和基底膜蛋白而導(dǎo)致血腦屏障破壞、誘導(dǎo)細胞凋亡、與神經(jīng)炎癥反應(yīng)[18]。在腦出血大鼠模型試驗中，予以脂氧合酶A4甲酯(LXA 4 ME)進行腦室內(nèi)注射治療，抑制NF-κB依賴性MMP-9的表達，可以明顯減輕早期腦損傷，有效保護血腦屏障[19]。最近有研究表明，在腦卒中、神經(jīng)感染性疾病及多發(fā)硬化癥等神經(jīng)疾病的恢復(fù)期中，MMPs是起到有益作用，它可以增加生長因子的水平進而促進血管的再生及神經(jīng)保護作用[20]，但是這種有利作用是否同樣也適用于腦出血，或者說MMPs在腦出血后是否也存在雙重作用，這需要進一步的研究證實。

3.2 M2的作用 在腦出血研究中，對M2表型小膠質(zhì)細胞的研究遠少于M1表型，目前認為M2極化小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后修復(fù)的關(guān)鍵，M2表型小膠質(zhì)細胞被廣泛認為具有神經(jīng)保護作用，相比較M1表型產(chǎn)生許多促炎因子，M2表型的作用相反，它可以促進抗炎癥因子的釋放如IL-4、IL-10、TGF-β，從而表現(xiàn)出抗炎的作用，抑制免疫反應(yīng)，通過清除損傷部位的細胞碎片促進腦組織的恢復(fù)，減輕局部炎癥，并參與損傷組織的重塑，M2表型小膠質(zhì)細胞的作用不僅表現(xiàn)在其抗炎作用，其也有利作用于吞噬細胞碎片及清除血腫[21]。除了產(chǎn)生抗炎因子，M2表型小膠質(zhì)細胞還同時產(chǎn)生很多生長因子，包括血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，F(xiàn)GF-2)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、胰島素樣生長因子-1(insulin like growth factor-1，IGF-1)和血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)，它們對誘導(dǎo)神經(jīng)再生、促進血管生成、少突膠質(zhì)細胞的成熟、軸突再生具有重要的意義[22]。目前對于M2表型極化作用減輕腦出血后損傷的研究仍較少，但是目前研究普遍認為M2表型小膠質(zhì)細胞具有保護作用這一特點是肯定的，它在腦出血后的動態(tài)變化仍不明確，但是促進小膠質(zhì)細胞從M1表型向M2表型轉(zhuǎn)化是目前研究的重點，成為以后腦出血治療方面重要的研究方向。

4 小膠質(zhì)細胞M1/M2表型間轉(zhuǎn)化

腦出血后小膠質(zhì)細胞的極化是一個很復(fù)雜的過程，在實驗中，通過觀察M1表型和M2表型細胞標志物的變化，M1表型和M2表型之間似乎存在互相轉(zhuǎn)化的過程。在膠原酶誘導(dǎo)的小鼠腦出血模型中，可以觀察到前期占主導(dǎo)地位M1表型小膠質(zhì)細胞在第1天～第3天向M2表型轉(zhuǎn)變，而在全成分血注射誘導(dǎo)小鼠腦出血模型中，這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在第1周[23]。腦出血后在早期急性期，M1表型小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生促炎加重顱腦損傷，隨后被M2型小膠質(zhì)細胞所取代，起到抑制炎癥反應(yīng)、清除毒性物質(zhì)及修復(fù)損傷神經(jīng)等作用。近年來多項研究表明，對于緩解腦實質(zhì)繼發(fā)性損傷的策略，不應(yīng)只局限于抑制小膠質(zhì)細胞的活化，應(yīng)該更多的注意小膠質(zhì)細胞的比例，即促進小膠質(zhì)細胞M1表型向M2表型轉(zhuǎn)化這一方面。因此，開發(fā)能夠改變M1/M2比值來調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)是治療腦出血的一種很有前途的藥物干預(yù)措施。

4.1 米諾環(huán)素 在腦出血動物實驗中，米諾環(huán)素作為四環(huán)素類抗生素中的一種，可以有效地穿透血腦屏障，它可以通過TrkB/BDNF途徑極化M2表型小膠質(zhì)細胞，分泌抗炎細胞因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子，促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的神經(jīng)恢復(fù)[24]。目前有研究認為，在大鼠腦卒中模型中，米諾環(huán)素可以改善大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)，有很好抑制M1表型小膠質(zhì)細胞從而達到抗炎的作用[25]。關(guān)于米諾環(huán)素，有臨床試驗已經(jīng)評估了該藥物治療幾種精神和神經(jīng)疾病的潛力，包括主要的抑郁癥、精神分裂癥、雙相情感障礙、卒中和肌萎縮側(cè)索硬化癥，但是對腦出血的治療中還需要進一步的研究和系統(tǒng)評價[26]。

4.2 他汀類 他汀類藥物以降低血清膽固醇水平和降低心血管事件而聞名，但其抗炎作用近年來得到人們的認可。由于他汀類藥物的特殊性，他汀類藥物已被應(yīng)用與缺血性腦卒中的治療[27]。在體外實驗中，辛伐他汀通過促進M1型巨噬細胞表型向M2型巨噬細胞表型的轉(zhuǎn)換而發(fā)揮抗炎作用，阿托伐他汀在心肌梗死中也表現(xiàn)出類似的作用。并可能通過p38MAPK依賴性PPAR促進循環(huán)單核細胞向M2表型巨噬細胞分化[28]。最近，在一些臨床研究中，與不使用他汀類藥物的患者相比，使用他汀類藥物的患者不能促進神經(jīng)功能恢復(fù)，但可以明顯改善腦出血后的死亡率，特別是使用親水性他汀類藥物治療的患者中[29]。關(guān)于他汀類藥物，其對缺血性腦卒中的臨床療效已被證實，但是其對腦出血是否也有很好的治療效果，需要進一步研究。

4.3 PPAR-γ激動劑 核激素受體PPAR是巨噬細胞M2樣表型的主調(diào)節(jié)因子，PPAR-γ激動劑激活小膠質(zhì)細胞進入M2表型狀態(tài)，通過抑制NF-κB通路起到廣泛的抗炎和組織修復(fù)作用。有研究表明PPAP-γ激動劑可以使M2標記物CD206、IL-4、IGF-1、TGF-1、TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、G-CSF和GM-CSF水平升高，M1標記物CD86、COX-2、iNOS、IL-1β、IL-6水平降低，證明其可以增強小膠質(zhì)細胞的吞噬功能，可以促進M1至M2的極化[30]。作為PPAR-γ激動劑，羅格列酮不僅是一種抗糖尿病藥物，而且是一種神經(jīng)保護劑，在局灶性腦缺血和進行性帕金森病小鼠模型中，羅格列酮具有促進小膠質(zhì)細胞M2極化的作用。大量證據(jù)表明，PPAR-γ激動劑吡格列酮可以調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，在慢性輕度應(yīng)激的小鼠模型中，用吡格列酮治療小鼠后，可以看到小膠質(zhì)細胞M1標記物的表達降低，而M2標記物的表達升高。目前關(guān)于PPAR-γ激動劑的研究，在全成分血注射誘導(dǎo)的動物腦出血模型中，PPAR-γ激動劑通過誘導(dǎo)CD36表達上調(diào)，促進小膠質(zhì)細胞吞噬紅細胞，表明它可以有效的促進血腫的清除，減少神經(jīng)元的損傷，在離體實驗中也可減少炎癥因子和自由基的產(chǎn)生，現(xiàn)在已開展了一項評價吡格列酮治療腦出血血腫清除安全性的臨床試驗(SHRINC)[31]。

5 展 望

小膠質(zhì)細胞的極化在腦出血的病理和相關(guān)進展中具有重要意義，隨著小膠質(zhì)細胞激活的機制日益闡明，其與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)系逐漸明確。但是對小膠質(zhì)細胞的極化動力學(xué)這方面的研究尚不完善，M1/M2樣極化作用，一方面可以促進神經(jīng)功能的恢復(fù);另一方面可以促進炎癥反應(yīng)加重組織的損傷。小膠質(zhì)細胞的M1和M2不同表型之間動態(tài)變化，對于腦組織損傷修復(fù)的調(diào)節(jié)起著重要的作用，現(xiàn)在對于小膠質(zhì)細胞的廣泛抑制已不再是治療方案的研究重點，更加注重研究小膠質(zhì)細胞表型轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵調(diào)控機制，在抑制早期M1表型極化的小膠質(zhì)細胞和促進后期M2表型極化小膠質(zhì)細胞的動態(tài)變化中找到一個最佳的平衡狀態(tài)。從而最大限度的利用血腫清除和腦修復(fù)的自然過程。然而在目前的研究中存在一定的局限性，首先大多數(shù)的研究成果都是來源于嚙齒動物腦出血模型，對于這些結(jié)果能否成功轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，需要對腦出血患者組織病理學(xué)進行更深入研究并建立與臨床疾病更加相似的腦出血動物模型。其次，目前的動物模型沒有考慮到性別的差異以及激素對炎癥可能造成的影響，因此今后的實驗可以針對動物性別進行分組研究，為更好的將臨床前發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為有效的臨床治療靶點。最后，目前藥物干預(yù)小膠質(zhì)細胞不同表型之間轉(zhuǎn)化，大都著眼于表象，對于小膠質(zhì)細胞表型轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵調(diào)控機制研究較少。今后的研究應(yīng)主要集中于小膠質(zhì)細胞M1/M2極化的具體調(diào)控機制，為治療腦出血的藥物干預(yù)提供新的切入點，為腦出血疾病的治療提供新的方向。