王紫涵，羅金定，田英入，奉水東，凌宏艷

(南華大學(xué) 1.衡陽醫(yī)學(xué)院 生理學(xué)教研室; 2.衡陽醫(yī)學(xué)院 2017級臨床21班;3.公共衛(wèi)生學(xué)院 社會醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生事業(yè)管理學(xué)教研室，湖南 衡陽 421001)

小膠質(zhì)細胞(microglia)是大腦固有的免疫細胞，在應(yīng)對病原體和組織損傷等危險信號時，小膠質(zhì)細胞會增強免疫反應(yīng)，進行趨化和吞噬。小膠質(zhì)細胞在發(fā)育的大腦中起著塑造神經(jīng)回路和消除凋亡神經(jīng)元的重要作用，成年后繼續(xù)參與神經(jīng)保護和重塑突觸，使神經(jīng)回路保持適當(dāng)?shù)目伤苄訹1]。小膠質(zhì)細胞可能在阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)疾病進展中發(fā)揮兩面性作用。一方面，小膠質(zhì)細胞對大腦微環(huán)境非常敏感，不斷對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的微環(huán)境進行采樣，并通過清除錯誤折疊的蛋白質(zhì)和控制炎性反應(yīng)來維持腦內(nèi)動態(tài)平衡，從而抑制AD的發(fā)生；另一方面，隨著機體衰老，小膠質(zhì)細胞有時會失去其原本有益的功能，對炎性反應(yīng)從抑制轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M，且清除蛋白質(zhì)的能力下降，從而促進AD的發(fā)生。

AD是老年癡呆的一種，起病隱匿，以記憶障礙、失語、失用、失認(rèn)、執(zhí)行能力障礙和人格行為改變?yōu)榕R床特征，其主要的病理特征為β-淀粉樣蛋白(amyloid β-protein，Aβ)的異常沉積和過度磷酸化的tau蛋白以及這些異常蛋白導(dǎo)致的神經(jīng)炎性反應(yīng)[2]。本研究發(fā)現(xiàn)：2型糖尿病大鼠可引起并促進阿爾茨海默病和帕金森病，同時腦組織中小膠質(zhì)細胞炎性反應(yīng)因子表達增加。目前研究發(fā)現(xiàn)，在AD病程中，小膠質(zhì)細胞的信號傳導(dǎo)、基因表達和活化表型也發(fā)生了變化，并通過先天性免疫等途徑影響AD[3]。

本綜述主要從小膠質(zhì)細胞的基因表達、促炎表型、免疫調(diào)控3個方面闡述小膠質(zhì)細胞誘發(fā)和促進AD的途徑及機制[4-6]。

1 小膠質(zhì)細胞的基因表達

在小膠質(zhì)細胞中高度表達的許多編碼蛋白都與免疫應(yīng)答、內(nèi)吞作用和脂質(zhì)生物學(xué)等密切相關(guān)[3, 7]。通過單核苷酸多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)許多位點 (如APOE、CR1、BIN1、CD33、TREM2和PICALM) 與免疫功能有關(guān)，其中CD33和髓系細胞觸發(fā)受體2(triggering receotor expressed on myeloid cell 2,TREM2)是最重要的基因位點，小膠質(zhì)細胞CD33表達增加和TREM2表達減少與Aβ積累增加有很強的相關(guān)性[6]。

CD33在大腦的小膠質(zhì)細胞中表達并編碼小膠質(zhì)細胞上的一個受體。小膠質(zhì)細胞CD33表達增加會減弱小膠質(zhì)細胞對大腦中Aβ的清除作用并增加神經(jīng)炎性反應(yīng)，從而增加AD的風(fēng)險性[8-9]。而與CD33具有相反作用的是TREM2基因，TREM2基因可編碼小膠質(zhì)細胞Aβ受體，受體結(jié)合Aβ后介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞中Aβ通過蛋白酶體降解途徑降解；此外，增加TREM2基因表達可以增強小膠質(zhì)細胞的吞噬作用，抑制其炎性反應(yīng)信號傳導(dǎo)；TREM2基因的變異體(如rs75932628等)使AD的風(fēng)險性增加2～3倍[10-11]。小膠質(zhì)細胞表面受體蛋白TREM2，經(jīng)水解酶切割后在胞外釋放一種可溶性蛋白sTREM2(soluble TREM2,sTREM2)也可以觸發(fā)炎性反應(yīng)并導(dǎo)致體內(nèi)小膠質(zhì)細胞活化[12-14]。TREM2表達產(chǎn)物還可以通過mTOR 信號的激活影響小膠質(zhì)細胞的代謝，從而導(dǎo)致小膠質(zhì)細胞的炎性反應(yīng)和Aβ清除能力改變，進而促進AD的發(fā)生[15]。簡而言之，小膠質(zhì)細胞CD33基因表達引發(fā)并促進神經(jīng)炎性反應(yīng)從而加重AD，而TREM2則起了相反作用。想要通過調(diào)控小膠質(zhì)細胞基因表達來治療AD、CD33 和TREM2基因可能是最佳藥物靶點[16]。

另外，小膠質(zhì)細胞ApoE4基因變異也在AD病變中起決定性作用，在形成小膠質(zhì)細胞表型中也發(fā)揮了作用，其影響與TREM2相似[17]。

2 小膠質(zhì)細胞的促炎表型

長期暴露在損傷因素之下會導(dǎo)致小膠質(zhì)細胞活化，小膠質(zhì)細胞既可以活化為抗炎表型，也可以活化為促炎表型，但在衰老環(huán)境下小膠質(zhì)細胞活化更傾向于促炎而不是抗炎[6]。一直以來小膠質(zhì)細胞的活化表型普遍被歸類為經(jīng)典的促炎(M1)表型與抗炎(M2)表型[18]，小膠質(zhì)細胞活化為抗炎表型(M2)后，吞噬清除能力增強，釋放IL-4、IL-13等抗炎因子，維持腦內(nèi)穩(wěn)態(tài)，起到保護腦的作用；而活化為促炎表型(M1)后，吞噬能力受損，無法清除沉積的毒性Aβ原纖維，并且產(chǎn)生高促炎性細胞因子，包括腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素IL-1、IL-6和IL-12等(圖1)。由于活化為促炎表型的小膠質(zhì)細胞的清除能力降低，使淀粉樣斑塊積聚，再加上其釋放的促炎因子會誘發(fā)神經(jīng)炎性反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，從而誘發(fā)AD[19]。而且淀粉樣纖維會反過來作為刺激物繼續(xù)激活小膠質(zhì)細胞，導(dǎo)致惡性循環(huán)，進而加重AD[20]。將小膠質(zhì)細胞從促炎表型轉(zhuǎn)為抑炎表型可能成為AD新的治療方向[5]。

圖1 小膠質(zhì)細胞在激活為M1/M2表型時的作用Fig 1 Functions of activated microglia in M1/M2 phenotype

3 小膠質(zhì)細胞的免疫調(diào)控

先天免疫又稱非特異性免疫和固有免疫，是一種快速協(xié)調(diào)的細胞防御反應(yīng)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，主要由小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞和巨噬細胞介導(dǎo)，而其中起著關(guān)鍵作用的就是小膠質(zhì)細胞[5]。小膠質(zhì)細胞一旦被病理性物質(zhì)(如神經(jīng)元死亡或蛋白質(zhì)聚集物)激活，會遷移到損傷部位，并啟動先天免疫反應(yīng)。所以小膠質(zhì)細胞的免疫調(diào)控對AD有著重要的影響。

小膠質(zhì)細胞通過細胞因子、先天免疫受體、炎性小體、補體以及其他多種途徑參與AD的發(fā)病機制。

3.1 細胞因子

小膠質(zhì)細胞在免疫過程中會產(chǎn)生多種細胞因子，如促炎細胞因子(pro-interleukin-1β,pro-IL-1β;interleukin-6,IL-6;TNF-α)，巨噬細胞炎性肽(macrophage inflammatory protein-1α,MIP-1α)和巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)等[5]。小膠質(zhì)細胞分泌的細胞因子幾乎可以影響神經(jīng)炎性反應(yīng)的各個方面，包括促炎和抗炎過程、神經(jīng)元損傷和小膠質(zhì)細胞對Aβ沉積物的反應(yīng)。并且小膠質(zhì)細胞分泌的細胞因子會調(diào)節(jié)其自身的活化，IL-1β、TNF-α和其他細胞因子甚至可以在導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變之前就通過如抑制突觸傳遞的長期增強(long-term potentiation,LTP)等途徑損害神經(jīng)元功能[5]。這些作用在AD的發(fā)生與發(fā)展過程中產(chǎn)生了一定影響。

3.2 先天免疫受體

小膠質(zhì)細胞中表達的免疫受體，如Toll樣受體和NOD樣受體[21]，可以介導(dǎo)炎癥信號，參與小膠質(zhì)細胞對Aβ積聚的反應(yīng)，觸發(fā)小膠質(zhì)激活和促炎細胞因子的分泌，促進炎性反應(yīng)，從而促進AD的發(fā)生和發(fā)展[1]。

3.3 炎性小體

炎性小體是胞質(zhì)中的多蛋白復(fù)合物，組裝后激活促炎caspase-1，被激活的caspase-1通過分泌炎性細胞因子IL-1β和IL-18等，誘導(dǎo)先天性免疫應(yīng)答、建立腦內(nèi)慢性炎性反應(yīng)環(huán)境、引起神經(jīng)元功能障礙并最終導(dǎo)致神經(jīng)變性，進而加重AD的病程。小膠質(zhì)細胞可以通過參與腦內(nèi)異常沉積的蛋白對炎性小體的激活來促進AD的病程[22]。如小膠質(zhì)細胞參與Aβ誘導(dǎo)的寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體家族pyrin結(jié)構(gòu)域蛋白3(NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小體的活化，所產(chǎn)生的炎性反應(yīng)介質(zhì)通過介導(dǎo)有害的慢性炎性組織反應(yīng)，導(dǎo)致突觸功能障礙、認(rèn)知功能障礙和小膠質(zhì)細胞清除功能障礙，從而促進AD的進展[23]。

3.4 補體

補體系統(tǒng)是先天免疫系統(tǒng)的主要成分，主要參與防御病原體。小膠質(zhì)細胞可通過補體途徑消除突觸，引起AD的認(rèn)知能力下降[5]。在AD小鼠模型中，補體和小膠質(zhì)細胞在AD早期介導(dǎo)突觸損失，當(dāng)受到毒性Aβ刺激時，成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細胞會吞噬突觸。抑制小膠質(zhì)細胞補體受體CR3可減少吞噬小膠質(zhì)細胞的數(shù)量，減輕早期突觸丟失的程度。小膠質(zhì)細胞參與的補體激活在以往被認(rèn)為是神經(jīng)炎性反應(yīng)的繼發(fā)事件，然而新的研究表明：小膠質(zhì)細胞和免疫相關(guān)通路可作為斑塊形成前AD中突觸丟失和認(rèn)知功能障礙的早期介質(zhì)[24]。

3.5 內(nèi)吞作用

LC3介導(dǎo)的自噬(LC3-associated endocytosis, LANDO)是在小膠質(zhì)細胞中存在的一種與自噬標(biāo)記輕鏈3(autophagy marker light chain 3, LC3)相關(guān)的內(nèi)吞作用[20]。小膠質(zhì)細胞中的LANDO可以去除AD小鼠模型中免疫介導(dǎo)的聚集物，并且調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞激活。由于LANDO缺陷型AD小鼠的海馬中促炎細胞因子和神經(jīng)毒性β-淀粉樣蛋白的水平明顯增加，并且表現(xiàn)出加速的神經(jīng)變性，神經(jīng)元信號受損和記憶缺陷。因此在小膠質(zhì)細胞中的LANDO可能對AD有改善作用[20]。

4 問題與展望

目前認(rèn)為小膠質(zhì)細胞通過影響基因表達、促炎表型、免疫調(diào)控等途徑促進AD發(fā)生與發(fā)展，但小膠質(zhì)細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性反應(yīng)和疾病中的作用的認(rèn)識還不完整[1, 6]，并且由于小膠質(zhì)細胞具有較強的可塑性難以獲得可以簡單分類的穩(wěn)定表型，由一組標(biāo)志物定義的M1/M2分型過度簡化，功能障礙的小膠質(zhì)細胞往往缺乏特定的分子特征[4]，對小膠質(zhì)細胞炎性作用認(rèn)識的深化與其分型的確定都需要進一步探究。通過尋找更多小膠質(zhì)細胞分型標(biāo)志物進而轉(zhuǎn)變小膠質(zhì)細胞表型、或調(diào)控其基因表達等方法調(diào)節(jié)其免疫機制，都是潛在的治療AD的可行方法。以小膠質(zhì)細胞作為靶點，進行抗神經(jīng)炎性反應(yīng)治療可能能為AD的預(yù)防與治療帶來新思路。