少突膠質細胞凋亡與腦白質脫髓鞘病變發病機制關系的研究進展

呂靜波 陳強

少突膠質細胞凋亡與腦白質脫髓鞘病變發病機制關系的研究進展

呂靜波 陳強

少突膠質細胞構成并維持絕緣的髓鞘，髓鞘加速神經沖動的傳導并保護軸索。脫髓鞘損害可見于在諸如多發性硬化（MS）、急性播散性腦脊髓炎、中毒等多種急、慢性腦白質疾病。盡管脫髓鞘的病因和發病機制相當多樣，少突膠質細胞凋亡在脫髓鞘病變中的作用受到越來越多的關注，筆者現就此方面的研究進展作一綜述。

1 少突膠質細胞凋亡與MS

MS是一種中樞神經系統的慢性炎癥性脫髓鞘疾病，病因和發病機制尚不十分明確，目前被廣泛接受的是MS細胞死亡和組織損傷，免疫系統損害和隨之而來的炎性反應導致發病的理論[1]。盡管急性MS病灶普遍的特點是活動性的脫髓鞘病變和炎性細胞浸潤，其中包括T細胞、B細胞、巨噬細胞及活化的小膠質細胞，但在近1/3的MS病例，病理改變與早期的少突膠質細胞凋亡和髓磷脂相關糖蛋白的丟失有關[2]。少突膠質細胞凋亡后，由其構成的髓鞘失去了維持其正常結構所需的髓鞘磷脂糖蛋白等營養素，隨即發生髓鞘板層崩解、髓鞘斷裂等組織學改變，吞噬細胞吞噬破壞的細胞器——脫髓鞘斑形成[1]。Barnett等[3]發現在缺乏T細胞和活性巨噬細胞的急性新發病灶（3個月內）中也可以發現凋亡的少突膠質細胞。MS的神經退行性變與導致患者永久性功能損害的結構改變相關，其病理學組織特征包括髓鞘脫失、軸索丟失，同時也包括神經細胞凋亡。在MS的脫髓鞘發病機制中，少突膠質細胞死亡常見于MS原發進展型，發病率約為4%；而少突膠質細胞凋亡則多見于復發-緩解型[4]，發病率約為30%。

1.1 MS中少突膠質細胞凋亡的可能機制

1.1.1 細胞死亡受體95/載脂蛋白1-死亡配體系統（Fas-FasL系統） Fas-FasL系統是TNF超家族成員之一，Fas表達在細胞膜并負責傳遞細胞死亡信號，FasL與Fas結合導致caspase-8激活，后者激活并解聚Bcl-2家族成員Bid，去除了頂端的Bid隨即轉換到線粒體膜上，通過激活細胞色素C的釋放，啟動細胞凋亡[5]。免疫組化分析顯示MS病灶區少突膠質細胞內Fas表達增高，FasL染色呈陽性表達。此外，在MS病變局灶處可見TUNEL陽性細胞與FasL共同表達，顯示Fas-FasL系統參與了MS少突膠質細胞的凋亡[6]。Hovelmeyer等[7]在實驗性自身免疫腦脊髓病（EAE）模型中，用插入轉基因方法造成Fas失活及TNF-R1缺乏，顯示幾乎完全阻斷了EAE的臨床征象，說明Fas-FasL系統參與了少突膠質細胞凋亡的發生。組織學分析顯示中樞神經系統的脫髓鞘被抑制，并且淋巴細胞的浸潤顯著減少，進一步證實Fas參與凋亡過程。

1.1.2 環氧合酶（COX） COX是一個72kDa的蛋白質，有COX-1和COX-2兩種亞型，為精氨酸合成前列腺素的限速酶，在細胞內質網和核膜上表達。正常情況下，COX-2的表達受到嚴格限制，但在一定病理生理條件下，COX-2的表達被激活。如實驗顯示在谷氨酸鹽受體介導的神經細胞興奮性中毒死亡研究中，證實COX-2抑制劑在體內和體外實驗中均能促進神經細胞的生存，間接說明了COX-2參與神經細胞興奮性中毒死亡[8]。Carlson等[8]在小鼠腦脊髓炎病毒引起的脫髓鞘疾病（TMEV-IDD）模型中，發現COX-2表達上調首先引起少突膠質細胞凋亡信使caspase-3的激活，隨后再發生由谷氨酸鹽介導的少突膠質細胞興奮性中毒死亡。Carlson等[9]發現在2例MS患者慢性活動性病灶中可見COX-2在少突膠質細胞表達，相似的病理改變出現在鼠腦脊髓炎病毒脫髓鞘病的脊髓病灶中，而且COX-2在少突膠質細胞的表達與脫髓鞘出現的時機相符。凋亡的標志活化的caspase-3在表達COX-2的少突膠質細胞出現，提示COX-2可能參與了脫髓鞘病變中的少突膠質細胞凋亡。此外，COX-2還參與線粒體凋亡途徑。Kern等[10]發現COX-2激活導致了髓樣細胞白血病-1抗體（Mcl-1），一種Bcl-2家族抗凋亡蛋白的快速下調，接著Bax易位到線粒體，線粒體釋放細胞色素C，由此得出結論，COX-2激活后通過Mcl-1導致細胞凋亡。Palumbo等[11]在銅腙誘導的C57BL/6小鼠脫髓鞘、少突膠質細胞凋亡的模型中，發現COX-2基因表達上調和前列腺素2-前列腺素受體2（PGE2-EP2）感受器濃度的增加早于組織學的變化，而用COX-2抑制劑和EP2感受器拮抗劑AH6809可以顯著減輕銅腙誘發的小鼠少突膠質細胞凋亡、脫髓鞘改變和運動障礙。

1.1.3 TNF-α及TNF相關的誘導凋亡配體（TRAIL）TNF-α是Th1細胞免疫反應的重要調控因子。TNF-α可以誘導少突膠質細胞凋亡和死亡。Fang等[12]發現，由星形膠質細胞分泌的睫狀神經生長因子（CNTF）除了能促進培養的少突膠質細胞存活和成熟，也能保護由TNF介導的少突膠質細胞凋亡。新近的研究顯示TNF參與了MS的發展，Paintlia等[13]發現TNF通過激活線粒體膜上的Bid/Bax蛋白通路和caspase-8導致少突膠質細胞凋亡，從而參與了MS的發病機制。Kichev等[14]在研究炎癥反應誘導的新生少突膠質祖細胞凋亡的過程中，證明TNF家族成員TRAIL參與調控少突膠質祖細胞的凋亡。Feng等[15]在MS的EAE動物模型研究中發現，烏司他丁能減少TNF-α/NF-κB的表達，從而減少少突膠質細胞凋亡和脫髓鞘的發展。以上的研究均說明TNF在一定病理條件下，參與了少突膠質細胞的凋亡。

1.1.4 內質網（ER）應激 ER主導了細胞內蛋白質折疊能力的調控，當各種原因導致未折疊蛋白蓄積超過ER處理能力時，將導致細胞內蛋白翻譯異常，胰腺內質網激酶（PERK）是3種介導未折疊蛋白反應的ER跨膜受體之一。Lin等[16]用PLP/Fv2E-PERK轉基因鼠在MS的EAE模型研究中，將Fv2E-PERK表達在成熟少突膠質細胞上，證實PERK信號通路活化能抑制ER應激，使增強子結合蛋白同源蛋白（CHOP）水平提高，拮抗因Bcl-2抑制所導致的少突膠質細胞凋亡。

1.2 少突膠質細胞凋亡與中毒性白質腦病 白質腦病是一種髓鞘罹患不同損害的腦白質結構改變。中毒性白質腦病可能是由于機體暴露于多種有害因子引起，包括射線照射、濫用藥物和環境毒素等。中毒性白質腦病顯著累及參與高級腦功能的白質傳導束，導致的臨床表現包括注意力不集中、健忘和人格改變到癡呆、昏迷和死亡。目前已知多種藥物和化學制劑導致的中樞神經系統的中毒性脫髓鞘損害與少突膠質細胞凋亡有關。抗癌化學治療和器官移植抗排異反應藥物已被確定是中毒性白質腦病的原因之一，其發病率則依賴于藥物類型、給藥途徑和劑量。例如中毒性白質腦病發病率在應用甲氨喋呤靜脈注射的患者＜10%，但在接受鞘內注射的患者則可達到40%[17]。

1.2.1 銅腙與白質腦病 Arnett等[18]應用銅腙誘導的C57BL/6鼠實驗性神經毒性脫髓鞘模型進行研究時發現，給予銅腙（質量比0.2%W/W）3周時，少突膠質細胞為600個/mm2，而到了4周時少突膠質細胞僅為100個/mm2，這一病理進程與成熟膠質細胞凋亡相關。Stidworthy等[19]發現銅腙誘導的脫髓鞘改變在腦內有明顯的區域分布，胼胝體壓部及后穹隆病灶明顯，而胼胝體膝部及前小腦腳則沒有明顯的脫髓鞘改變，進一步研究發現少突膠質細胞凋亡與COX-2表達上調導致caspase-3的激活相關。此外，Liu等[20]用敲除趨化因子受體2（CXCR2）基因的小鼠成功地拮抗了銅腙誘導的少突膠質細胞凋亡所致的脫髓鞘改變，說明除神經元一氧化氮合酶、髓鞘堿性蛋白-γ-干擾素（MBP-IFN-γ）通路參與銅腙誘導的少突膠質細胞凋亡外，白細胞趨化因子（LCF）也在銅腙誘導少突膠質細胞凋亡的發生機制上起到了基礎性的作用。

1.2.2 三乙基錫、海洛因中毒與白質腦病 三乙基錫能夠在腦部誘導神經毒性，從而導致髓鞘的腫脹和丟失，出生后暴露于三乙基錫導致的髓鞘損害呈永久性，并且能夠導致已發育的成熟腦失去再修復能力。Stahnke等[21]通過三乙基錫處理培養的大鼠腦少突膠質細胞，發現三乙基錫對少突膠質細胞的神經毒性系引起DNA斷裂，從而啟動凋亡所致。少突膠質細胞胞膜嚴重損害并擴展，胞核濃縮碎裂，線粒體膜電位失衡并發生線粒體碎裂。導致少突膠質細胞凋亡的機制可能是熱休克蛋白32（HSP32）和細胞外信號調節激酶1，2（ERK1,2）表達上調所致，但MBP和環核苷酸磷酸二脂酶（CNPase）未受累。

海洛因海綿狀白質腦病是燙吸海洛因后發生的一種廣泛腦白質空泡樣改變的疾病，到目前為止其發病機制不詳。Yin等[22]在對4例海洛因海綿狀白質腦病患者的尸體解剖中發現，胼胝體、內囊后肢、腦干、小腦及皮質下有廣泛MBP陽性的白質空泡樣脫髓鞘改變，TUNEL染色等顯示該病理變化與少突膠質細胞凋亡相關，而少突膠質細胞凋亡與海洛因中毒后導致Bcl-2/ Bax比值下降有關。

1.2.3 二氯苯、甲苯等有機溶劑與白質腦病 二氯苯是樟腦丸、除臭劑和殺蟲劑的主要活性成分，廣泛應用于日常生活中。二氯苯中毒除可以引起皮膚、肺臟、血液、肝臟、腎臟等器官毒性損害外，還可導致神經系統損害，引起精神運動性抑制、認知功能障礙、記憶力減退、視覺減退、共濟失調、吞咽困難和周圍神經病，盡管目前發病機制不明，但在MRI上腦白質表現為類似MS的脫髓鞘樣改變，并與吸食海洛因導致的白質腦病改變相類似[23]，推測少突膠質細胞凋亡可能參與其發病機制。Mi等[24]報道在建筑材料中的有機溶劑，如甲苯等也可能導致中毒性白質腦病，其MRI影像也以廣泛腦白質T2高信號改變為主，推測其發病機制也與少突膠質細胞凋亡相關。

2 結論

少突膠質細胞凋亡在白質腦病中的地位日益顯著，隨著新的檢測凋亡技術手段的廣泛應用，少突膠質細胞凋亡將在更多類型的白質腦病中被發現。近年來，針對少突膠質細胞凋亡相關的白質腦病，已經采用的治療藥物包括：抗氧化劑和輔酶Q10用于治療海洛因白質腦病[25]；17β-雌二醇在外傷后的遲發性脊髓脫髓鞘損害的使用[26]；孕酮改善銅腙所致的腦白質脫髓鞘病變[27]。可以預見，在不久的將來抗少突膠質細胞凋亡的藥物將更多應用于臨床。

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2014-06-16）

（本文編輯：胥昀）

315800 寧波市北侖區人民醫院神經內科通信作者：呂靜波，E-mail：ljb0618@126.com