巨噬細胞在周圍神經修復再生中的作用

程佳 綜述 祁佐良 審校

周圍神經損傷后，能夠通過再生重新支配相應的靶器官，而成功的神經再生依賴于大量巨噬細胞參與的瓦勒氏變性反應過程。瓦勒氏變性是指由于各種創傷、牽拉、缺血、高低溫、電擊等原因，直接使神經纖維受損中斷，周圍神經損傷后遠段發生的軸突壞死、髓鞘分解消失和神經鞘膜增生等一系列蛻變和細胞吞噬過程[1]。1850年Waller等[1-4]提出損傷神經發生瓦勒氏變性反應以來，對于損傷后誘導的巨噬細胞浸潤的變化規律和作用進行了大量的研究。在此就周圍神經損傷后修復和再生研究領域中，有關巨噬細胞作用的研究進展進行綜述。

1 巨噬細胞的分類

巨噬細胞作為一種具有可塑性和多能性的細胞群體，在全身組織的修復和再生中均發揮了重要作用[5-7]。目前，根據巨噬細胞活化狀態和發揮功能的不同，可將巨噬細胞大致分為M1型即經典活化的巨噬細胞 （Classically activated macrophages）和M2型即替代性活化的巨噬細胞（Alternatively activated macrophages）[8-10]。M1型巨噬細胞由損傷所誘發的內源性免疫信號激活（如輔助性T細胞亞群Th1分泌的細胞因子IFN-γ等），M1型巨噬細胞可以產生大量的氧化反應代謝產物和促炎癥反應因子等。因此，M1型巨噬細胞具有促進炎癥反應的功能[11]。M2型巨噬細胞主要由輔助性T細胞亞群Th2分泌的細胞因子IL-4、IL-10和IL-13等激活，通過產生大量抗炎癥反應因子等，促進新生血管的形成、細胞交替以及再生微環境的重建，從而促進受損組織的修復和再生。因此，M2型巨噬細胞能夠削弱M1型細胞極化所帶來的高炎癥反應狀態。深入研究M2型巨噬細胞發現，可將其進一步分為三個亞型，即M2a、M2b和M2c型，M2a和M2c型巨噬細胞能夠增強組織修復和促進細胞間親和能力，而M2b型巨噬細胞擁有抗炎癥反應巨噬細胞和促炎癥反應巨噬細胞的一些特征性調控功能[12-13]。

2 巨噬細胞參與神經組織損傷后的修復過程

2.1 巨噬細胞的激活與募集

周圍神經損傷后，由于損傷的遠心段神經軸突發生變性，大量的髓鞘發生崩解，而變性崩解的髓鞘碎片會抑制近心段神經軸突的再生[14-15]，所以快速有效地清除髓鞘碎片意義重大，而巨噬細胞在此過程中發揮了巨大的作用。當神經組織損傷后，大量血源性巨噬細胞被激活，并募集到損傷部位，協同局部內源性巨噬細胞共同發揮作用。Ramaglia等[16-17]研究發現，瓦勒氏變性中有效地髓鞘清除有賴于大量外源性巨噬細胞浸潤，血清成分（例如增加血-神經屏障的通透性）以及局部各種需要被移除且易被吞噬的碎片成分產物都會促進巨噬細胞的浸潤。在消耗體內各種誘導巨噬細胞浸潤的成分之后會發生3種現象：①巨噬細胞浸潤明顯減少；②周圍神經損傷后清理髓鞘的能力減弱；③周圍神經損傷后軸突再生延遲。因此，在瓦勒氏變性中，除了血-神經屏障的破壞，損傷局部髓鞘和軸突碎片成分也對吸引巨噬細胞浸潤并激活其吞噬作用有著重要意義。Coleman等[3]通過一種Wlds突變小鼠（體內神經軸突變性時間明顯延遲，但髓鞘崩解速度正常）觀察到，體內的巨噬細胞募集、髓鞘變性以及殘余髓鞘碎片的清除均被延遲，因而認為遠心段神經組織殘株內活化的巨噬細胞會通過誘發進一步的炎癥反應來促進炎性因子的分泌。近年來的研究表明，受損軸突表達的鈣蛋白酶、Toll樣受體，以及細胞內普遍存在的活化劑NF-kb、c-Jun都可能參與了損傷依賴性巨噬細胞的激活過程。Goethals等[18]觀察到，損傷后許旺細胞內最敏感的TLR受體亞型TLR1大量表達。體外實驗研究表明，神經元壞死后的碎片和死亡的神經細胞內成分都會通過TLRs刺激損傷神經組織內許旺細胞。這種激活許旺細胞的作用促進了重要炎性介質的表達，例如TNF-a、iNOS、IL-1b 和 MCP-1（CCL-2）等，最終促進了巨噬細胞的浸潤和神經軸突再生[19-20]。

2.2 巨噬細胞的作用

神經損傷后第3天，大量血源性巨噬細胞浸潤到神經外膜，第5～7天浸潤至神經內膜內，隨后快速浸潤整個神經損傷的遠心段殘株，并且在第14天達到峰值[21-22]。募集的巨噬細胞高效地清除了含有大量抑制軸突生長的物質，除了清除破碎的軸突和髓磷脂之外，還參與合成促許旺細胞和成纖維細胞增殖有絲分裂因子，并通過IL-1b誘導NGF的合成[23]，從而有效地促進了神經再生。Nadeau等[24]的研究表明，損傷后誘導的IL-1b、TNF-a釋放與坐骨神經遠端殘株局部中性粒細胞浸潤、急性炎性巨噬細胞浸潤損傷有著密切關系。缺乏相應受體IL-1R1和TNFR1的小鼠中性粒細胞及巨噬細胞浸潤減少，并且由炎癥反應造成的痛覺過敏也相應減弱。研究發現，通過抗體消耗中性粒細胞，在減輕損傷所導致的神經痛覺過敏的同時并沒有影響神經的修復進程，提示巨噬細胞是周圍神經軸突損傷后再生中最重要的浸潤性免疫細胞。

有研究指出，單核細胞MCP-1和MIP-1a在巨噬細胞的募集中起到了重要的作用[25-28]。TNF-α和IL-1β誘導MCP-1和MIP-1α在損傷后第一天表達達到高峰，保證了在單核細胞募集中的重要作用。體內功能阻斷實驗證實，通過完全抑制巨噬細胞反應和髓鞘清理，最終卻產生了顯著的化學趨化作用，提示損傷神經中急性炎性化學趨化因子MCP-1和MIP-1 α具有重要作用。Omura等[22]研究顯示，在神經損傷后2～3 d內，固有神經內源性巨噬細胞發生活化、增殖、表達ED-1抗原，并發揮吞噬髓鞘碎片的作用，但是血源性巨噬細胞在損傷5～7 d后到達損傷點神經內膜區域，并從該區域流入到遠端神經片段中。Cámara等[29]研究發現，巨噬細胞不僅發揮清理髓鞘和軸突碎片的作用，同時也發揮了以下三方面的作用：①促進許旺細胞和成纖維細胞的增殖；②釋放神經營養因子；③表達和釋放細胞因子。

2.3 巨噬細胞的清除

在神經損傷后修復的整個過程中，適時地終止炎性反應，并從損傷神經遠端清除掉吞噬性巨噬細胞，對于神經再生同樣非常重要[30]。 Fry等[31-32]認為，Nogo受體（NgRs）在啟動神經再生后巨噬細胞由成髓鞘化許旺細胞基底膜移除過程中具有重要作用。研究證實了NgR表達于損傷神經內的巨噬細胞，并且調控了巨噬細胞在遠端神經片段中的遷移和清除。損傷后第7天，主要的吞噬階段幾乎完成，巨噬細胞已經開始大量表達NgR-1和NgR-2，并通過相應的配體MAG和OMgp，在再生神經長出新軸突時啟動遷移。同時，與損傷后第14天再生成髓鞘神經片段中的巨噬細胞數量相比，在結扎或者軸突不能再生性橫斷損傷神經遠端殘株內剩余了更多的巨噬細胞。NgRs和相關配體的相互作用，以及Rho通路的活化，均參與了巨噬細胞清除。該研究闡述了從再生神經中清除巨噬細胞的過程，這也是神經成功修復的關鍵步驟之一。然而，關于吞噬性巨噬細胞遷移回血液的機制目前仍不清楚，有待于進一步實驗研究加以闡明。

3 展望

在瓦勒氏變性反應中，被激活的內源性巨噬細胞和大量浸潤損傷神經內的外源性巨噬細胞共同發揮了促進神經修復的作用，并最終離開神經組織。在此過程中，參與瓦勒氏變性反應的大量巨噬細胞不僅吞噬局部代謝產物和碎片，并且分泌大量的細胞因子和化學因子，為新生軸突提供了適宜的再生微環境。復雜而又緊密的非神經細胞建立的適合神經生長的微環境，有效地促進了軸突再生和功能修復。然而，軸突再生和功能恢復的效果不僅取決于損傷的類型、程度和損傷部位，同時也取決于損傷后修復時間的長短，提示神經損傷遠心段的微環境支持神經元再生和軸突生長的能力是隨著時間延續而逐漸減弱的。即使是在周圍神經系統中，從多角度上合理調整細胞、分子以及信號通路等因素共同構成促進神經成功再生也只是短暫的過程。

因此，目前仍需要通過大量研究，來深入了解瓦勒氏變性和軸突再生中存在的各種互相作用的關系，為更好地治療慢性周圍神經損傷，以及損傷引發的慢性神經疼痛起到重要的指導作用。

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