蘇廣俊，劉改改，黃志華，李良東，3

（1.贛南醫(yī)學院2020級碩士研究生；2.贛南醫(yī)學院心腦血管疾病防治教育部重點實驗室；3.贛南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，江西 贛州 341000）

在我國及西方國家，腦卒中是第3 位最常見死亡原因，僅次于冠心病和癌癥［1-2］。腦卒中呈現出高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率、高復發(fā)率、高經濟負擔5 大特點［3］。缺血性腦卒中又稱腦梗死，是各種原因導致局部腦組織腦血流突然中斷，進而致使局部腦組織因缺血、缺氧而壞死，之后出現相應的神經功能缺損癥狀。

腦缺血早期，內皮細胞釋放基質金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMPs）和其他蛋白酶來破壞血腦屏障，外周炎癥細胞浸潤。釋放細胞因子導致炎癥反應，另外，小膠質細胞的激活加重神經炎癥，增加腦損傷［4］。近年來研究發(fā)現，小膠質細胞激活后可極化為M1 和M2 表型，M1 型表達促炎性細胞因子，引起繼發(fā)性神經元損傷；M2 型表達抑炎性細胞因子，抑制神經炎癥和修復組織［5］。越來越多的證據表明，M2表型的小膠質細胞在神經退行性疾病如腦卒中起重要的神經保護作用，并能促進腦卒中后神經元再生［6-7］。因此，通過調節(jié)小膠質細胞的表型，改善慢性腦缺血后神經炎癥的微環(huán)境，促進神經系統的恢復是近年來重要的研究方向［8］。本文對腦缺血后小膠質細胞在髓鞘再生、神經元發(fā)生和血管再生方面的作用進行了綜述。

1 小膠質細胞的發(fā)育和主要功能

小膠質細胞來源于骨髓的單核細胞和骨髓的造血干細胞［9］。它胞體很小，呈短棒狀，突起表面粗糙，顯有棘刺，分支少。胞核較小，形態(tài)不規(guī)則，可呈腎形、橢圓形或三角形，核染色質多。此細胞在中樞神經系統（Central nervous system，CNS）內分布較少，在灰質內多位于神經元胞體附近或在小血管周圍［10］。小膠質細胞在胚胎發(fā)育階段就已經開始發(fā)揮著重要作用［11］。如小膠質細胞參與控制神經元的生長發(fā)育和數量、參與突觸剪切、調節(jié)發(fā)育中大腦的神經環(huán)路、支持其他的中樞神經系統細胞和促進脈管系統發(fā)育［12-13］。

小膠質細胞是中樞神經系統的常駐免疫細胞，它們是中樞神經系統損傷的第一反應者。在缺血性腦卒中發(fā)生后，小膠質細胞通過其表面的Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）感知內環(huán)境的變化，然后迅速被極化為不同表型［14］。M1 型小膠質細胞常見的表型標志性分子包括組織相容性復合物Ⅱ（Major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ）、分化群（Cluster of differentiation，CD）如CD3、CD16、CD32、CD40、CD68、CD86和環(huán)氧酶-2（Cyclooxygenase 2，COX2）、誘導型一氧化氮合酶（Inducible nitric ox?ide synthase，iNOS）等。在腫瘤壞死因子-γ（Tumor necrosis factor-γ，TNF-γ）、干擾素、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor，TNF-α）和脂多糖（Lipopoly?saccharide，LPS）等的誘導下產生促炎細胞因子如白細胞介素-1β（Interleukin，IL-1β）、IL-6、IL-12、IL-23、一氧化氮（Nitric oxide，NO）、活性氧和MMPs 等，參與中樞神經炎癥反應，加重血腦屏障破壞和抑制神經元發(fā)生［15］。M2 型小膠質細胞的表型標志物包括CD163、CD206、CD301 和精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）等，表達抑炎細胞因子如IL-4、IL-10、IL-13 和轉化生長因子-β（Trans-forming growth factor，TGF-β）等。并且M2 型小膠質細胞可以分泌多種神經營養(yǎng)因子（Neurotrophins，NT）如腦源性神經營養(yǎng)因子（Brain derived neurotrophic factor，BDNF）、膠質細胞源性神經營養(yǎng)因子（Glial cell- derived neurotrophic factor，GDNF）、胰島素樣生長因子Ⅰ（Insulin likegrowth factor-Ⅰ，IGF-Ⅰ）、TGF、表皮生長因子（Epi?dermal growth factor，EGF）和成纖維細胞生長因子（Fibroblast growth factor，FGF）等，這些NT可以促進神經元的再生，抑制神經炎癥和修復組織，有利于中風后神經功能的恢復［4］。在缺血性腦卒中后，M1型和M2 型小膠質細胞共存并可相互轉化，因此，調節(jié)中風后小膠質細胞向M2 型極化將促進神經元再生，改變中風結局［16］。

2 小膠質細胞在缺血性腦卒中后髓鞘再生中的作用

少突膠質細胞（Oligodendrocyte，OLs）包繞神經纖維軸突、形成絕緣的髓鞘結構，髓鞘的功能是為沿神經纖維的快速電脈沖傳導提供隔離，并為神經健康提供神經營養(yǎng)代謝因子。少突膠質前體細胞（Oligodendrocyte Precursor Cells，OPCs）終生存在于大腦的所有區(qū)域，是中樞神經系統中唯一可以分化并替代OLs 的細胞類型［17］。在缺血性腦卒中中，少突膠質細胞腫脹，大多數的少突膠質細胞在缺血后3 h 內死亡［18］。OLs 死亡導致的神經纖維髓鞘損傷，OPCs被招募到這些損傷位點，增殖并分化為成熟的OLs細胞，促進髓鞘在裸露的軸突上恢復，以重建有效的電脈沖傳導、神經健康和運動功能［19］。許多因素可以調節(jié)髓鞘再形成，包括細胞因子、生長因子和神經元活動［20］。

小膠質細胞與OLs的再生有關。一方面小膠質細胞參與了通過直接調節(jié)OPCs 行為來增強髓鞘再形成，脫髓鞘后小膠質細胞依賴CX3CR1 和RXR-g兩種受體吞噬髓鞘碎片，促進OPCs 在損傷部位的募集和分化［21-22］。此外，小膠質細胞和單核細胞衍生的巨噬細胞通過創(chuàng)造一個支持OPCs 募集及其隨后分化為成熟髓鞘生成少突膠質細胞的環(huán)境，促進髓鞘再形成過程［23］。不同的小膠質細胞表型在局灶性髓鞘再形成的特定階段占優(yōu)勢。在缺血性腦卒中發(fā)生后，髓鞘再形成早期，OPCs大量增殖階段，觀察到M1 型小膠質細胞活化（通過誘導型一氧化氮合酶、TNF-α 和CD16、CD32 分子表達確定），此時OPCs 被募集到損傷部位［24］；M1 型小膠質細胞分泌的炎性因子TNF-α、CXCL13 和內皮素-2 可以促進OLs生成［25］。離體水平也發(fā)現，小膠質細胞在IFN-γ和LPS 的誘導下極化為M1 表型，并且M1 型小膠質細胞分泌的IL-1β 可以促進OPCs 分化為OLs，促進髓鞘再生［26］。在隨后的OPCs 分化階段，觀察到小膠質細胞由M1型向M2型轉變［24］（通過ARg1+、IgF1+和CD206+分子表達確定）。因此M1、M2 型小膠質細胞是髓鞘再形成所必需的，在髓鞘再形成中都起有利作用。

3 小膠質細胞在神經元再生中的作用

傳統上認為，神經元是不可再生細胞，一旦損傷，則有效的神經元再生十分困難［27］。在缺血性腦卒中發(fā)生后，形成的梗死病灶由缺血中心區(qū)和其周圍的缺血半影區(qū)組成。缺血中心區(qū)的血液供應降低至閉塞前的20%以下，此處細胞由于急性缺血缺氧而迅速死亡，且不可逆［28］，而缺血半影區(qū)的血流供應較缺血中心區(qū)多，且由于側支循環(huán)存在，仍可獲得部分血液供給，因此缺血半影區(qū)的損傷在一定時間內處于可逆狀態(tài)。由于神經元具有可塑性，缺血半影區(qū)中存活的神經元能夠和周圍健康腦區(qū)神經元重組和重新分布，促進梗死區(qū)域神經元的再生，以實現功能恢復［29］。研究表明，在缺血性腦卒中后，小膠質細胞極化為不同表型，通過吞噬作用清除細胞碎片、合成和釋放神經營養(yǎng)因子來促進缺血半影區(qū)中神經元活動，并可誘導其他腦區(qū)的神經前體細胞遷移至缺血半影區(qū)中，促使其增殖和分化為新生神經元來保護神經系統，促進神經功能的恢復［30］。

3.1 小膠質細胞在缺血性腦卒中中影響神經元發(fā)生在缺血半影區(qū)，被激活的小膠質細胞連同反應型星型膠質細胞和細胞外基質可以形成神經瘢痕［31］。而M2 型小膠質細胞可以誘導FIZZ1 蛋白和肝素結合型凝集素蛋白的分泌，防止神經瘢痕的降解［32］。雖然神經瘢痕在一定程度上限制了軸突的生長，但在腦缺血急性期發(fā)揮著很重要的作用，可以形成一個物理屏障，限制物質交換，有利于腦內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的恢復［33］。神經環(huán)路是腦神經元信息傳遞的基礎，腦缺血導致神經環(huán)路破壞，而小膠質細胞對缺血性腦卒中后神經環(huán)路的再建具有重要意義。M2型小膠質細胞促進腦缺血后神經環(huán)路重建，有利于神經功能的恢復［34］，小膠質細胞表面TLR 是一種模式識別受體，其活性可被調節(jié)［35］。在缺血性腦卒中后，小膠質細胞通過其表面的TLR4 識別促炎因子，并激活NF-κB 通路參與炎癥介質的釋放，而當給予米索靛藍后可以抑制TLR4/NFκB 信號通路，促進小膠質細胞從M1 型向M2 型轉化來減輕中風后缺血再灌注損傷和發(fā)揮神經元保護作用［36］。在缺血性腦卒中后，在腦室下區(qū)（Subventricular zone，SVZ）只有M2 型小膠質細胞表達IGF-1 蛋白，并且伴隨著缺血后2、6 和16 周SVZ 區(qū)神經發(fā)生增強，說明M2 型小膠質細胞支持腦缺血后神經發(fā)生［37］。有研究表明，在局部腦缺血后1至3天，M2型小膠質細胞數量短暫增加，之后數量下降，而M1 小膠質細胞在缺血性腦卒中的前14天持續(xù)增加［38］，因此，在缺血性腦卒中后，適當時機干預小膠質細胞極化可以減輕神經炎癥損傷，發(fā)揮小膠質細胞的神經保護作用［39］。

3.2 小膠質細胞釋放生長因子促進中樞神經系統修復IL-4對于缺血性腦卒中后小膠質細胞的極化和神經元的恢復至關重要，在缺血性腦卒中后，缺血神經元分泌的IL-4 明顯增加，促進缺血半暗帶中小膠質細胞向M2 型極化和吞噬損傷細胞，并且能誘導損傷神經組織的再生和損傷區(qū)域血管形成［40-41］。在損傷部位及其周緣被激活的小膠質細胞可以表達許多神經營養(yǎng)因子來促進神經元再生［42］，包括鈣調蛋白、骨橋蛋白、血小板衍生生長因子、表皮生長因子（Epidermal Growth Factor，EGF）、成纖維細胞生長因子-2（Fibroblast growth factor，FGF-2）、睫狀神經營養(yǎng)因子（Ciliary neurotrophic factor，CNTF）、激活素-A、膠質衍生生長因子、內皮素-2、IGF-1、神經營養(yǎng)因子、BDNF和NT-3等，這些物質對損傷后神經元的再生具有促進作用［43］。在缺血性腦卒中后，M2 型小膠質細胞釋放的BDNF 可增加突觸的可塑性，促進神經元軸突延伸和分支，增加神經元樹突和樹突棘的密度，促進卒中后新神經環(huán)路的形成［44］。而某些神經營養(yǎng)因子如神經生長因子（Nerve growth factor，NGF）可對小膠質細胞進行免疫調節(jié)，例如神經生長因子可通過調節(jié)小膠質細胞的表面分子，特別是通過降低主要組織相容性復合體-Ⅱ類水平，減少神經炎癥，促進神經元的再生［45］。

3.3 小膠質細胞在神經前體細胞再生中的作用在成人中樞神經系統中，神經干細胞分布的2 個主要位置：SVZ 區(qū)和海馬齒狀回的顆粒下區(qū)［46］。當中樞神經系統損傷時，具有自我更新和分化能力的神經前體細胞會開始增殖并從CNS 的其他區(qū)域遷移至損傷部位，分化為新的神經元以代替受損的神經細胞［47］。有研究表明，在神經炎癥中，M1 型小膠質細胞可負向調節(jié)神經前體細胞的活性，下調與神經前體細胞分化的細胞因子水平；而M2 型小膠質細胞可促進缺血性腦卒中后神經前體細胞向梗死灶的遷移，并促進神經前體細胞分化為神經元，有利于神經元的再生［48］。實驗證明，在缺血性腦卒中后，吲哚美辛可以調節(jié)小膠質細胞的表型，促進中風后SVZ 區(qū)的神經前體細胞向梗死區(qū)遷移和分化為新的神經元細胞［49］。神經干細胞也可影響小膠質細胞的功能，神經干細胞可驅動小膠質細胞向SVZ 遷移，并可通過釋放血管內皮生長因子來調節(jié)小膠質細胞的增殖和激活，但其調節(jié)機制還有待進一步探究［50］。小膠質細胞和神經干細胞之間的雙向調節(jié)作用可能是缺血性腦卒中后促進神經元發(fā)生的新的治療靶點。

4 小膠質細胞在血管再生中的作用

在缺血性腦卒中發(fā)生后，由于神經炎癥反應與血管神經單元被破壞，將導致永久性神經功能缺陷。盡管臨床表明缺血性腦組織的血運重建對于功能恢復至關重要，但目前尚無可促進腦卒中后血管新生的有效治療方法。在缺血性腦卒中中M2 型小膠質細胞分泌的血管內皮生長因子（Vascular en?dothelial growth factor，VEGF）可促進腦梗死區(qū)微血管的形成和神經元的再生，改善神經功能，可能為治療性血管新生提供靶點［51］。腦缺血可誘導小膠質細胞促炎細胞因子的產生，并使小膠質細胞趨向M1 型活化，Wnt/β-catenin 途徑激活劑TWS119 可改善缺血性腦卒中后小膠質細胞介導的神經炎癥狀態(tài)，并通過將小膠質細胞調節(jié)為M2 型來促進血管生成［5］。在腦缺血再灌注后24 h 內，觀察到缺血半影區(qū)M1 型小膠質細胞吞噬血管內皮細胞，致使局部內皮細胞激活，血管崩解，最終導致血腦屏障（Blood brain barrier，BBB）破壞［52］。在缺血性腦卒中中，被激活的小膠質細胞可以調節(jié)腦血管內皮細胞的增殖，這是血腦屏障修復和血管再生的重要步驟。當BBB 破壞后，小膠質細胞可沿著脈管系統遷移至BBB破裂處，迅速接觸并包繞脈管系統，這對缺血性腦卒中后微動脈的形成是十分重要的［53］。小蘗堿通過AMPK 依賴性小膠質細胞M2 型極化改善大鼠大腦中動脈閉塞（Middle cerebral artery occlusion，MCAO）后的功能恢復并促進血管生成［54］。在氧-葡萄糖剝奪（Oxygen-glucose deprivation，OGD）模型中誘導小膠質細胞向M2 型極化，分泌諸如VEGF，MMP-9、BDNF 和TGF-β 等因子促進血管生成，抑制神經元凋亡，有利于局灶性腦缺血后恢復［55］。

5 小結與展望

在急性缺血性腦卒中發(fā)生后，小膠質細胞可被迅速激活并極化為促炎的M1 型和抑炎的M2 型，發(fā)揮組織損傷和神經保護雙重作用。其中，M2型小膠質細胞在髓鞘形成和再形成、神經元再生和血管再形成過程中發(fā)揮關鍵作用，是缺血性腦卒中后促進神經元再生的主要靶點。因此，對于缺血性腦卒中的未來治療，我們可通過促進小膠質細胞向M2 型極化、減少M2 型向M1 型轉變、增加M2 型小膠質細胞表達時間，促進神經再生和功能恢復。然而，小膠質細胞的活化具體機制如何、M2型小膠質細胞數量是否越多越好、M1/M2 型小膠質細胞對神經元再生的最佳比例如何都有待探索，并且M1/M2 型小膠質細胞如何與其他神經細胞如神經干細胞、神經元和神經膠質細胞相互作用影響神經元的再生也需要進一步的研究，這對開發(fā)缺血性腦卒中的有效治療方法至關重要。因此，尚需要進一步的深入研究，來確定小膠質細胞與缺血性腦卒中的關系，為神經損傷修復制定有效的策略。