牛翻燕 項文平 薛 慧 烏日嘎 王雅明 岳雅蓉 付琨燕 王寶軍

包頭市中心醫(yī)院，內(nèi)蒙古 包頭 014040

近年來，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病如阿爾茨海默病、帕金森病、腦損傷、多發(fā)性硬化癥和感覺神經(jīng)病等神經(jīng)退行性病變逐漸成為研究熱點，其具有發(fā)病隱匿，早期無法明確診斷等特點，如不進行早期干預(yù)，將會導(dǎo)致不可逆的神經(jīng)損害。大量研究證實，神經(jīng)炎癥在中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變的發(fā)展過程中發(fā)揮主要作用。神經(jīng)炎癥反應(yīng)伴隨著膠質(zhì)細胞的活化，小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞是參與神經(jīng)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵細胞［1-3］。小膠質(zhì)細胞是主要的免疫細胞［4-7］，監(jiān)視著大腦微環(huán)境的變化；星形膠質(zhì)細胞是數(shù)量最多的膠質(zhì)細胞，維持神經(jīng)元的存活及信號傳遞，能對大腦受到的異常信號作出快速、敏感地響應(yīng)［8-9］。病理刺激下，小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞被激活，可能釋放促炎因子引起炎癥反應(yīng)，也可能釋放營養(yǎng)炎癥參與組織修復(fù)，導(dǎo)致對神經(jīng)病變的發(fā)生造成雙重影響［10］。大量研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞活化是通過P2Y 受體介導(dǎo)的，在不同中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，以P2Y受體為靶點，通過激活或抑制P2Y 受體的表達影響小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的功能，可改變疾病發(fā)生發(fā)展的方向，從而產(chǎn)生干預(yù)作用。因此，亟需闡明中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后P2Y受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的通訊機制。

1 P2Y受體

多種細胞表達P2Y 受體［11］，這是一種至關(guān)重要的信號分子。眾多研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的調(diào)節(jié)離不開P2Y受體的參與。P2Y 受體激活，大多數(shù)原因是發(fā)生了生理平衡威脅甚至是損傷。神經(jīng)系統(tǒng)病變?nèi)缂毙該p傷、炎癥等異常刺激會伴隨神經(jīng)元核苷酸水平發(fā)生改變，釋放核苷酸ATP及其代謝產(chǎn)物ADP、UTP、UDP等，ATP不僅是維持機體正常代謝的能量載體，也是一種重要的生物遞質(zhì)［12］。P2Y受體是ATP等核苷酸的生理性受體，包括多種亞型，目前已知的亞型為P2Y1、P2Y2、P2Y4、P2Y6、P2Y11、P2Y12、P2Y13、P2Y14）［12-14］。P2Y 可分為嘌呤性和嘧啶性膜結(jié)合受體，嘌呤選擇性P2Y1、P2Y11、P2Y12 和P2Y13 受體那被ATP 或ADP 激活；嘧啶選擇性的P2Y4、P2Y6 和P2Y14 受體可以被UTP、UDP 激活［12］。P2Y 受體建立了神經(jīng)元與膠質(zhì)細胞之間的細胞間信號交流［15］，從而造成神經(jīng)膠質(zhì)對神經(jīng)系統(tǒng)的功影響。

2 小膠質(zhì)細胞

小膠質(zhì)細胞是大腦中主要的免疫細胞，生理條件下，小膠質(zhì)細胞處于靜息狀態(tài)，維持微環(huán)境的正常生理循環(huán)，當接收到異常信號時，小膠質(zhì)細胞激活，突起能迅速向損傷部位延伸，這種趨化反應(yīng)目前普遍認為是由P2Y12 受體介導(dǎo)的。新的研究表明，除P2Y12受體以外，P2Y13受體也參與了趨化反應(yīng)?；蚯贸齈2Y13 受體后，由P2Y12 介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞向損傷部位遷移時間延長，小膠質(zhì)細胞反應(yīng)性下降，細胞突起及分支變少變短，可能是遷移時間延長的原因［16］。小膠質(zhì)細胞的遷移運動還可能受其他因素影響。MILIOR等［4］觀察不同程度刺激對小膠質(zhì)細胞運動的影響發(fā)現(xiàn)，低濃度ATP 引發(fā)小膠質(zhì)細胞突起延伸，這一現(xiàn)象可被P2Y12受體阻滯劑抑制；高濃度刺激引起小膠質(zhì)細胞突起回縮，抑制P2Y1、P2Y13受體可阻斷這一過程，因此認為低強度刺激下，由P2Y12 介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞突起延伸，而高強度刺激下由P2Y1受體和P2Y13受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞回縮。

小膠質(zhì)細胞能吞噬受損及死亡的神經(jīng)元，這一過程可能是由小膠質(zhì)細胞上的P2Y6 受體介導(dǎo)的。為明確帕金森病變中由神經(jīng)炎癥導(dǎo)致的神經(jīng)元減少是否與P2Y6受體有關(guān)，研究者向小鼠射脂多糖后發(fā)現(xiàn)，黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元減少，與帕金森病變病理變化相似，而敲除P2Y6受體基因未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元減少的現(xiàn)象；此外，使用P2Y6 受體阻滯劑后小膠質(zhì)細胞失去吞噬作用［7］。因此表明P2Y6受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞具有吞噬功能。

小膠質(zhì)細胞具有多種表型，按照激活狀態(tài)，分為促炎型M1型和抗炎型M2型，M1型小膠質(zhì)細胞分泌促炎因子，引起炎癥反應(yīng)，而M2型促進組織修復(fù)、發(fā)揮抗炎作用［17-18］。此外，按照小膠質(zhì)細胞異質(zhì)性分型，分為陽性（5D4+）和5D4陰性（5D4-）。5D4+小膠質(zhì)細胞與5D4-小膠質(zhì)細胞相比，突起更多，突觸可塑性更強，表達更多的炎癥因子、P2Y12受體［19］。然而，目前的分型并不是絕對的，可能還存在其他小膠質(zhì)細胞表型，未來需進一步探索小膠質(zhì)細胞各亞型的功能特點。

2.1 P2Y受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的積極影響小膠質(zhì)細胞上的P2Y1 受體在腦缺血后高表達，敲除P2Y1受體基因發(fā)現(xiàn)，受損神經(jīng)元數(shù)量明顯高于正常組［20］，同樣在缺氧缺糖模型中得到一致結(jié)果［21］。在炎癥模型中，P2Y1受體激動劑抑制小膠質(zhì)細胞釋放促炎因子，而阻斷P2Y1受體逆轉(zhuǎn)了這種現(xiàn)象［6］，進一步證實了P2Y1 受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞發(fā)揮保護作用。

在缺血模型中觀察到，P2Y6 受體在小膠質(zhì)細胞也是高表達的，阻滯P2Y6受體后，小膠質(zhì)細胞吞噬功能被抑制，造成梗死面積擴大，行為學(xué)損傷加重［22］。癲癇病變中同樣出現(xiàn)了P2Y6 受體的高表達。沈曉華等［23］向癲癇小鼠腦室注射P2Y6受體阻滯劑，小鼠癲癇癥狀加重，小膠質(zhì)細胞活化被抑制，吞噬功能也隨之下降。提示P2Y6 受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞的吞噬功能可能有積極作用。

抑郁癥患者由于應(yīng)激及炎癥導(dǎo)致大腦穩(wěn)態(tài)失衡，在其外周血發(fā)現(xiàn)炎癥相關(guān)因子升高，但是對大腦內(nèi)部變化仍不了解。由于小膠質(zhì)細胞對腦內(nèi)異常信號及其敏感，研究者分析了重度抑郁癥患者死后不同腦區(qū)的小膠質(zhì)細胞，未發(fā)現(xiàn)炎癥相關(guān)因子的分泌，但非炎癥性吞噬細胞有所增加，并且小膠質(zhì)細胞上的P2Y12 受體高表達，推測可能是P2Y12 受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞啟動了修復(fù)功能［5］。而小鼠抑郁模型結(jié)果顯示，小膠質(zhì)細胞活化后上調(diào)大量促炎因子［24］。針對不同研究結(jié)果，P2Y12 受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞在抑郁癥相關(guān)的炎癥機制還需進一步探索。

2.2 P2Y受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的不利影響有報道稱，癲癇持續(xù)狀態(tài)下皮層P2Y1 受體顯著增加，并且位于小膠質(zhì)細胞上。為了證明P2Y1 受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞對癲癇的作用，使用P2Y1受體激動劑顯示，小鼠癲癇持續(xù)狀態(tài)下的腦損傷電位增大，而P2Y1 受體阻滯劑能預(yù)防這種皮層損傷［25］。小膠質(zhì)細胞上P2Y1受體高表達對癲癇病變可能是不利的。

慢性偏頭痛（chronic migraine，MC）發(fā)病機制與小膠質(zhì)細胞活化緊密相關(guān)。MC 模型中小膠質(zhì)細胞上的P2Y12 受體高表達，而P2Y12 受體抑制劑能有效的預(yù)防MC，并且炎癥因子相應(yīng)減少，支持P2Y12受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞參與了MC 的發(fā)生［26］。付俊等［27］也同樣證實MC 中小膠質(zhì)細胞活化是P2Y12 受體主導(dǎo)的。SUZUKI 等［28］提出無論是敲除小膠質(zhì)細胞上的P2Y12 受體基因，還是P2Y12 受體受體阻滯劑都能抑制或減少炎癥因子釋放。提示P2Y12受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞機制通路是炎癥反應(yīng)必不可少的。最近研究表明，P2Y14 受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞也參與了MC 的病理過程。阻斷P2Y14 受體能顯著降低小膠質(zhì)細胞活化水平，同時緩解大鼠偏頭痛［29］。因此，P2Y12 受體和P2Y14 受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞可能都參與了MC 的發(fā)病過程，可為闡明MC 的發(fā)病機制提供更多可能。

新的研究表明，糖尿病神經(jīng)痛與P2Y13 受體激活有關(guān)，P2Y13 受體激活后引起小膠質(zhì)細胞釋放多種促炎信號分子，而P2Y13 受體阻滯劑可抑制小膠質(zhì)細胞活化，促炎分子減少，神經(jīng)疼痛癥狀減輕［30］。因此，抑制P2Y13 受體可能是緩解糖尿病神經(jīng)痛的治療方法之一。

3 星形膠質(zhì)細胞

星形膠質(zhì)細胞是數(shù)量最多、體積最大的膠質(zhì)細胞，廣泛分布在中樞神經(jīng)組織中［31］。星形膠質(zhì)細胞其功能主要是支持神經(jīng)元突觸的生長和信息處理［32］，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外離子、遞質(zhì)的平衡，以維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)［3，8，33］。潛在的威脅信號使神經(jīng)元過度活動，釋放ATP及其代謝產(chǎn)物，通過P2Y受體激活星形膠質(zhì)細胞［34］。星形膠質(zhì)細胞活化增生后，通過上調(diào)大量分子來調(diào)節(jié)多種生物學(xué)行為，如釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子、釋放并清除谷氨酸與自由基以修復(fù)受損的神經(jīng)系統(tǒng)。但是，隨著病理的發(fā)展及時間的推移，星形膠質(zhì)細胞增生可能會往有害的方向發(fā)展，如限制軸突再生、阻礙功能恢復(fù)、分泌過量的谷氨酸毒性因子以干擾神經(jīng)功能恢復(fù)并產(chǎn)生損害作用［35］。谷氨酸是腦內(nèi)的興奮性信號分子，正常生理條件下由星形膠質(zhì)細胞攝取回收［36］，當星形膠質(zhì)細胞功能異常導(dǎo)致谷氨酸循環(huán)障礙，則會引發(fā)毒性反應(yīng)。通過分析基因發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)炎癥和缺血誘導(dǎo)了兩種不同類型的星形膠質(zhì)細胞，分別將其命名為A1 型和A2 型。A1 型星形膠質(zhì)細胞被認為是介導(dǎo)有害作用，在損傷中引起其他神經(jīng)元死亡；A2型星形膠質(zhì)細胞在損傷中釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子，可促進組織修復(fù)，因而認為是有益的［37］。

3.1 P2Y受體介導(dǎo)星形膠質(zhì)細胞的積極影響眾所周知，大腦PH 平衡對維持神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。神經(jīng)元活動過程中不斷向細胞外代謝H+，研究表明，P2Y1 受體介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞可調(diào)節(jié)碳酸氫鹽的釋放，是緩沖過量H+的的機制之一［38］。此外，P2Y1受體激動劑能對抗腦損傷，增加星形膠質(zhì)細胞線粒體能量，減少炎癥因子的釋放，從而減輕腦水腫和記憶損害［39］。有趣的是，星形膠質(zhì)細胞通過自身釋放的ATP也可以激活P2Y1受體，在缺氧條件下增加通氣量，緩解呼吸抑制［40］。星形膠質(zhì)細胞可加強對缺氧的耐受，減輕因呼吸功能抑制造成的腦損傷。

急性神經(jīng)炎損傷機制之一是蛋白缺陷，小鼠急性神經(jīng)炎模型中，星形膠質(zhì)細胞及小膠質(zhì)細胞的蛋白酶體系統(tǒng)遭到損害，應(yīng)用P2Y2受體激動劑可促進蛋白酶體表達，減輕膠質(zhì)細胞損害程度［41］。P2Y2受體可維持膠質(zhì)細胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)定。

毒物損害下激活的星形膠質(zhì)細胞也可以啟動保護機制。過氧化氫作用于星形膠質(zhì)細胞可致其毒性反應(yīng)，使星形膠質(zhì)細胞產(chǎn)生活性氧，活性氧的產(chǎn)生伴隨著神經(jīng)元的死亡。而P2Y受體激動劑能降低活性氧的產(chǎn)生［33］，提示P2Y 受體介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞活化可調(diào)節(jié)抗氧化反應(yīng)，減輕毒性反應(yīng)。

3.2 P2Y受體介導(dǎo)星形膠質(zhì)細胞的不利影響眾多研究表明，星形膠質(zhì)細胞異?；顒又饕峭ㄟ^P2Y1受體信號介導(dǎo)的。在阿爾茨海默病小鼠模型發(fā)現(xiàn)，腦室內(nèi)注射P2Y1 受體抑制劑可使星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)功能恢復(fù)正常，因此學(xué)習(xí)和記憶能力得到改善［42］。切除癲癇患者的海馬組織發(fā)現(xiàn)增殖的星形膠質(zhì)細胞和其高表達的P2Y1、P2Y2、P2Y4 受體，這些受體可能是導(dǎo)致星形膠質(zhì)細胞增殖的原因［43］。此外，其他研究者給予癲癇大鼠P2Y1 受體抑制劑后，異常電信號頻率減弱，星形膠質(zhì)細胞活化水平下降，癲癇狀態(tài)得到改善［44］。小鼠神經(jīng)病理性疼痛模型中同樣證實，降低P2Y1 受體表達或應(yīng)用P2Y1 受體阻滯劑抑制星形膠質(zhì)細胞活化，有害因子隨之減少，可達到顯著的鎮(zhèn)痛作用［45］。綜上所述，P2Y1 受體信號通路的阻斷可能是減輕病變發(fā)生發(fā)展的有效措施之一。

由HIV引起的認知障礙與神經(jīng)炎癥有著密切的關(guān)系。在體外炎癥因子刺激星形膠質(zhì)細胞，P2Y4受體和炎癥因子表達增多，而下調(diào)P2Y4受體可使炎癥反應(yīng)減輕，受損神經(jīng)元減少，并進一步采用P2Y4 受體基因敲除鼠證實了這個結(jié)果［46］。因此，星形膠質(zhì)細胞上P2Y4受體活化可能導(dǎo)致促炎作用，該受體可以作為干預(yù)措施的另一個靶點。

4 小膠質(zhì)細胞與星形膠質(zhì)細胞的關(guān)系

4.1 小膠質(zhì)細胞早于星形膠質(zhì)細胞活化有研究者發(fā)現(xiàn)，受到異常刺激信號的膠質(zhì)細胞活化具有時間模式，小膠質(zhì)細胞早于星形膠質(zhì)細胞激活。YOUICHI等［47］在小鼠體內(nèi)腦創(chuàng)傷模型中發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細胞標記物IBA-1 在腦損傷1 d 后迅速上調(diào)，而損傷3 d 后才觀察到星形膠質(zhì)細胞標志物GFAP 有所增加。為了提供更多證據(jù)，隨后YOUICHI 等利用體外腦創(chuàng)傷模型同樣發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細胞向損傷部位遷移的時間早于星形膠質(zhì)細胞。為進一步證明這個結(jié)論，有研究者對純化小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞同時激活并觀察其下游，小膠質(zhì)細胞釋放的促炎因子在2～4 h到達高峰，而星形膠質(zhì)細胞釋放的促炎因子12 h到達高峰，相比小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生生物效應(yīng)時間明顯延遲［48］。

4.2 小膠質(zhì)細胞通過介質(zhì)激活星形膠質(zhì)細胞小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞在病變發(fā)生發(fā)展中不是獨立的。提取阿爾茲海默小鼠模型的M1型和M2型小膠質(zhì)細胞，分別加入星形膠質(zhì)細胞共培養(yǎng)，星形膠質(zhì)細胞在M1 型小膠質(zhì)細胞作用下產(chǎn)生促炎因子，而在M2 型小膠質(zhì)細胞作用下釋放抗炎因子［10］。只培養(yǎng)小膠質(zhì)細胞并給予刺激，小膠質(zhì)細胞釋放炎癥因子TNF-α、IL-6 和IL-β，在小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的共培養(yǎng)基加入這些炎癥因子抑制物，星形膠質(zhì)細胞突起短小，而加入這些炎癥因子則觀察到星形膠質(zhì)細胞突起伸長［47］。CLARKE等［49］利用基因敲除小鼠衰老模型進一步證明，缺乏IL-1α、TNF-α、C1q 炎癥因子基因的與野生小鼠相比，活化星形膠質(zhì)細胞表達明顯減少。表明星形膠質(zhì)細胞依賴于小膠質(zhì)細胞調(diào)節(jié)產(chǎn)生生物效應(yīng)。

4.3 P2Y 受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞-星形膠質(zhì)細胞通路的積極作用許多證據(jù)證明小膠質(zhì)細胞通過介質(zhì)作用于星形膠質(zhì)細胞，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。腦損傷初期，星形膠質(zhì)細胞形成膠質(zhì)瘢痕，以限制病變區(qū)域進一步擴大，研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細胞P2Y1 受體表達增加抑制瘢痕形成，相反，P2Y1 受體敲除可促進瘢痕形成，提示瘢痕形成這一過程是由于P2Y1受體下調(diào)引起的。在星形膠質(zhì)細胞與小膠質(zhì)細胞共培養(yǎng)時，星形膠質(zhì)細胞P2Y1 受體下調(diào)，而加入細胞因子阻斷抗體混合物，P2Y1受體的表達恢復(fù)［47］。由此可以得出結(jié)論，小膠質(zhì)細胞通過細胞因子下調(diào)P2Y1受體，使星形膠質(zhì)細胞發(fā)揮神經(jīng)保護作用。但是也有人認為，不可逆的膠質(zhì)瘢痕使軸突再生受限［50］。

4.4 P2Y 受體介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞-星形膠質(zhì)細胞通路的有害作用根據(jù)之前的研究，小膠質(zhì)細胞通過釋放的介質(zhì)調(diào)控星形膠質(zhì)細胞，這條通路也可能對病變造成不利影響。在癲癇發(fā)生的早期，小膠質(zhì)細胞激活后，釋放TNF-α，引起星形膠質(zhì)細胞釋放ATP/ADP，激活星形膠質(zhì)細胞自身的P2Y1受體，觸發(fā)谷氨酸大量釋放，導(dǎo)致海馬內(nèi)神經(jīng)元突觸異常活動，而阻斷TNF-α信號通路，可恢復(fù)正常突觸活動［51］。因此，抑制小膠質(zhì)細胞功能，能間接減輕星形膠質(zhì)細胞造成的損害，并且在脊髓疼痛模型中再次得到證實，抑制小膠質(zhì)細胞激活，谷氨酸釋放減少，疼痛反應(yīng)緩解［52］。

5 結(jié)論與展望

小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞對維持大腦穩(wěn)態(tài)具有重要的作用，尤其體現(xiàn)在神經(jīng)系統(tǒng)受損時的調(diào)節(jié)。P2Y受體介導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞對中樞疾病有保護和損害的雙重影響。值得注意的是，小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞生理病理過程不是獨立的，可通過相互作用最終導(dǎo)致神經(jīng)元命運。雖然許多研究通過靶向阻斷P2Y受體控制膠質(zhì)細胞對神經(jīng)疾病調(diào)節(jié)的發(fā)展方向，達到了顯著的治療效果，但也有證據(jù)表明P2Y受體激活可對機體產(chǎn)生保護作用。本文介紹了小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞上不同亞型P2Y受體的表達、功能及調(diào)節(jié)機制，總結(jié)了通過激活或抑制部分P2Y受體亞型以控制小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞對疾病發(fā)展的影響，為今后的研究方向提供多種可能。然而目前對P2Y受體介導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞調(diào)節(jié)機制的認識不全面，仍有諸多疑問需要解決。（1）P2Y受體激活或抑制的程度范圍對疾病是否有不同影響；（2）是否有多個亞型P2Y受體同時參與了疾病過程；（3）小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞是否還存在其他分型；（4）小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞相互影響的更多證據(jù)。綜上所述，就目前的研究結(jié)果和存在的疑問還不能確定P2Y受體通路下小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞是如何調(diào)節(jié)病變發(fā)展的，未來還需要進一步研究以解釋這些細胞的生物效應(yīng)，開展更多的科學(xué)討論，幫助臨床醫(yī)生確定科學(xué)的、理想的治療方案。