小膠質細胞在阿爾茨海默病中作用的研究進展

王愛霞　王瑞婷　狄婷婷(承德醫學院，河北　承德　067000)

小膠質細胞在阿爾茨海默病中作用的研究進展

王愛霞王瑞婷狄婷婷
(承德醫學院，河北承德067000)

〔關鍵詞〕小膠質細胞;阿爾茨海默病;β淀粉樣蛋白

第一作者:王愛霞(1985-)，女，碩士在讀，主要從事中藥抗癡呆作用及機制研究。

β淀粉樣蛋白(Aβ)異常沉積形成的老年斑是阿爾茨海默病(AD)的主要病理特征之一，被認為是AD的毒性來源。Aβ神經毒性作用機制的研究集中在小膠質細胞(MG)上。自1970年以來人們逐漸認識到MG是中樞神經系統的免疫效應細胞，參與炎癥和神經損傷，是神經退行性疾病的始動因子和促進因素〔1〕。MG在AD神經病理變化中起著“雙刃劍”的作用。本文就MG在AD發展中的作用機制進行綜述。

1　MG的形態與功能

Pivneva〔2〕報道MG是中樞神經系統內一類不同于其他膠質細胞的功能特異的細胞，約占神經膠質細胞的20％。MG可表達抗原提呈細胞表面所表達的分子如主要組織相容性復合體(MHC)Ⅱ類分子、B7-1、B7-2、CD-40、淋巴細胞功能相關抗原(LFA-1)、LFA-3、細胞間黏附因子(ICAM) -1等，具有向T細胞提呈抗原的能力。因此MG在中樞神經系統與免疫系統之間的聯系方面發揮著極其重要的作用。

正常情況下，MG胞體小，呈長形或三角形，含小而致密的核，細胞質很少，具有細長高度分支的突起，分支上有許多棘狀突; MG處于靜息狀態時，起免疫監視作用，且有吞噬功能，可以清除代謝產物和廢物，滅活和處理損傷細胞釋放的毒性物質，維護組織的穩定;靜息狀態的MG，其實在體內是處在一個動態的活性當中，通過光學顯微鏡觀察轉基因小鼠來源的MG原代細胞，發現這些分支狀的MG不是完全靜止的〔3〕，這些所謂“靜止”的細胞依靠胞突收縮和伸展不斷對其周圍環境進行探測，并對其輕微的改變做出快速的反應。Aβ引起的神經損傷會迅速激活MG，由分支狀態轉變成阿米巴樣巨噬細胞狀態，可進一步活化為巨噬細胞狀態，MG膜受體密度迅速增加，呈現強大的吞噬作用，清除受損或死亡細胞〔4〕。

2　MG與Aβ

聚集狀態和纖維狀態的Aβ均能刺激MG產生炎性反應。已有研究表明，纖絲狀和寡聚體Aβ均能引起MG的活化，但兩者誘導的機制不同〔5〕。

矯健等〔6〕用Aβ25～35處理體外培養的大鼠MG，結果MG形態發生明顯變化，細胞胞體延長，由胞體伸出一個或多個樹枝狀突起，變為類巨噬樣細胞。同時也有研究顯示不同聚集狀態Aβ激活MG能力有所不同，可能是聚集狀態的Aβ引起了MG的急性炎性反應，而纖維狀的Aβ僅引起了慢性炎癥反應〔7〕。近年來，有研究發現Aβ1～42作用的MG對體外培養的神經干細胞(NSCs)產生影響，Aβ1～42介導的炎癥反應抑制了NSCs的增殖，促進其凋亡，并能顯著降低其分化成神經元尤其是膽堿能神經元的能力〔8〕。

黃月等〔9〕采用不同劑量移植MG對AD大鼠腦內Aβ的作用發現在AD中，Aβ有趨化MG的作用，MG可以吞噬Aβ; Simard等〔10〕采用Aβ1～40抗體免疫組化檢測AD模型小鼠的腦組織Aβ1～40沉積，發現在MG內呈陽性;同時將培養的原代MG用Aβ處理，用三氫-吲哚菁型染料(CY3)標記的Aβ抗體對細胞進行檢測，觀察發現MG內也呈陽性。說明MG在體外和體內均能通過吞噬作用清除Aβ。

Hickman等〔11〕利用不同月齡的轉雙轉基因敲除(APP/PS)1小鼠分析了MG促炎性因子分泌與清除Aβ的關系，發現與仔鼠相比，取自老齡轉APP/PS1小鼠的MG其清除Aβ的受體表達及降解Aβ的酶降低2～5倍，相反，促炎性因子受體表達升高2～5倍，提示MG的促炎性因子與清除Aβ呈負相關。

3　MG表達的受體及效應

MG是參與腦內炎癥反應的主要免疫細胞，其表面和胞內表達有許多與其激活及激活后遷移、吞噬有關的受體。這些細胞表面受體可與Aβ結合，在Aβ的內吞降解過程中發揮作用。但過量Aβ的存在，使MG不能完全清除Aβ，導致細胞內各種信號轉導通路激活，使MG產生大量炎癥因子，進而加劇中樞神經系統損傷〔11〕。

3.1Toll樣受體(TLR) TLR是MG表達的最主要受體，TLR是一種對病原體相關分子模式(PAMP)和損傷相關分子模式(DAMP)都非常敏感的細胞膜表面糖蛋白。其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR6主要存在于細胞表面并作為識別病變部位的第一道防線。Jana等〔12〕發現敲除TLR2或利用抗體阻斷等體內、外實驗可減少Aβ誘導的促炎性因子白細胞介素(IL) -1β、腫瘤壞死因子(TNF) -α、IL-6的表達及MG標志物表達，推測Aβ通過TLR2受體激活MG，分泌促炎性因子。但Richard等〔13，14〕利用轉基因TLR2缺失小鼠發現小鼠學習記憶能力下降，并且Aβ水平升高，推測TLR2激活參與了MG清除毒性Aβ。Jankowsky等〔15〕在AD雙轉基因小鼠中觀察到了由于TLR4基因突變導致信號轉導阻滯，使依賴TLR4激活的MG清除Aβ作用降低，導致Aβ在皮層和海馬積聚。

3.2核苷酸結合寡聚化結構域樣受體(NLR) NLR是MG內的一種模式識別受體系統。NLR蛋白的信號轉導通路可以控制Caspase-1和核轉錄因子(NF) -κB的激活，有研究〔16〕證實NLR可通過募集受體相互作用蛋白/二磷酸脂酰肌醇(RICK/ PIP2)激酶激活NF-κB通路調節炎癥反應。Halle等〔17〕認為MG對Aβ的識別可導致嗜中性白細胞堿性磷酸酶(NALP) 3炎性體激活，誘導Caspase-1激活并促進MG分泌IL-1β，Caspase-1、IL-1β會促進MG募集到外源性Aβ周圍，分泌促炎性細胞因子和神經毒性因子，加劇AD的發生。Shi等〔18〕研究也證實NALP3炎性體參與了神經毒性蛋白肽誘導的MG激活。

3.3晚期糖基化終產物受體(RAGE) RAGE屬于免疫球蛋白家族，是由胞外域、跨膜域及胞內域構成的一種膜蛋白。中樞神經系統中主要在MG、神經元及血管內皮細胞膜上表達。RAGE是一種多配體受體，可以識別Aβ、糖化蛋白和其他β纖維化的蛋白。研究〔19〕發現AD患者腦中RAGE表達上調。

Yan等〔20〕首次發現RAGE與AD之間的聯系，認為MG膜上RAGE與Aβ結合，通過氧化應激信號轉導通路，導致NF-κB的激活，促進前炎癥因子IL-6、IL-1、TNF-α等的釋放，引起神經毒性和炎癥反應。Takeuchi等〔21〕采用抗體抑制RAGE活性，導致Aβ介導的MG合成活性氧及前炎癥因子減少，炎癥反應受到抑制;楊麗玲等〔22〕用Aβ寡聚體刺激原代培養的MG，24 h后TNF-α表達增加，而經抗RAGE免疫球蛋白(Ig) G和AG490 (JAK抑制劑)預處理后再經Aβ寡聚體處理MG，TNF-α釋放明顯被抑制，進一步證實RAGE是Aβ寡聚體誘導MG炎癥反應的受體，Janus激酶/信號轉導和轉錄激活子(JAK/STAT)途徑可能參與Aβ寡聚體誘導MG釋放TNF-α。Fang等〔23〕應用轉基因mAPP/RAGE小鼠證實RAGE促進了IL-1β和TNF-α釋放，增強MG滲透性，促進Aβ沉積，降低乙酰膽堿酯酶活性，降低小鼠學習記憶能力。

3.4清道夫受體(SR) SR最初由Brown和Goldstein在1979年提出，作為巨噬細胞受體介導低密度脂蛋白(LDL)的內吞，位于細胞表面，是一個大的家族，能夠識別微生物表面脂蛋白和陰離子多糖類物質，調節MG對微生物和纖維化Aβ的識別和吞噬，清除氧化的LDL及長鏈脂肪酸等，在機體最初的免疫防御系統中起重要的作用〔24〕。SR分為6種類型(A～F)，其中SRA在Aβ斑塊周圍聚集的MG上高表達，促進MG對Aβ的吞噬和清除〔25〕。

3.5N-甲酰肽受體(FPR) FPR位于MG膜，包括FPRL1和FPRL2，屬G蛋白耦聯受體，可由趨化性的肽類激活，引起下游磷脂酶C激活及磷脂酶A2、磷脂酶D、細胞外調節蛋白激酶(ERK) 1/2和p38激酶的激活，誘導細胞的趨化，并增強吞噬細胞的吞噬作用〔26〕。Ying等〔27〕研究表明，抗AD特異性神經肽段可與Aβ競爭結合FPRL1受體，保護神經元免受Aβ的損害，證實Aβ通過FPR參與AD的形成。

3.6補體受體Eikelenboom等〔28〕首次發現AD患者腦中神經纖維纏結處有大量的補體復合物。臨床研究〔28〕證實AD患者老年斑中MG膜上可表達補體受體CR3和CR5。有研究〔29〕發現補體的激活在AD的發病早期對疾病發展起抑制作用。Marcel等〔29〕對C3基因缺失的APP轉基因小鼠的研究發現，其海馬和皮層內的淀粉樣斑塊的形成明顯增加，說明補體C3的存在有助于Aβ的清除。

Aβ能夠直接獨立地激活補體的經典活化途徑〔28〕，補體激活后產生的C5a片段與MG膜上的受體結合，產生大量有毒的過氧化物自由基，造成神經元損傷。活化C3產生的補體片段可與其結合，激活MG和介導炎癥過程;活化C5產生的補體片段與C5aR結合激活MG并聚集MG。

3.7N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體(NR) NR由不同亞單位組成四聚體或五聚體，編碼這些亞單位的基因分屬三個家族，分別命名為NR1、NR2(NR2A、NR2B、NR2C和NR2D)和NR3(NR3A和NR3B)。其中，NR1為必需功能亞基，NR2為調節亞基。由NMDA型谷氨酸受體介導的興奮性神經毒性在AD的發病機制中發揮重要作用，過度激活NR，會產生對神經細胞的損傷。喹啉酸為NR激動劑，是腦內潛在的內源性興奮性毒素。有研究〔30〕發現喹啉酸注射到動物大腦紋狀體中，可激活MG的NR，并導致紋狀體神經元死亡，因此抑制MG激活可能對神經興奮性毒性有防止作用。NR尤其是和Ca2+通道開放密切相關的NR1被認為是突觸可塑性及海馬和皮質神經元長時程增強(LTP)的主要調控者，而LTP的損害與AD密切相關〔31〕。

綜上，MG參與了AD的發生和發展過程。Aβ產生過多或清除機制障礙使Aβ在腦內沉積，可激活MG，而持續激活的MG可產生大量的細胞因子、補體等，這些物質與MG互為因果，相互作用，導致炎癥反應放大。MG的活化被認為是中樞神經系統微環境變化最敏感的標志，其作用是雙向的，既可以通過吞噬組織中的病原體及有害顆粒對神經元起保護作用，也可以在致炎因子的作用下激活成反應性MG，分泌炎性細胞因子對神經元起毒性作用。然而，MG在AD的發生和發展過程中在何種條件下起保護或損害作用尚不清楚。從細胞分子水平上揭示其在AD中的激活過程及其作用機制將可能為開發治療AD有效藥物提供新的靶點。

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〔2013-12-09修回〕

(編輯杜娟)

通訊作者:王瑞婷(1969-)，女，博士，教授，碩士生導師，主要從事中藥抗癡呆作用及機制研究。

基金項目:河北省衛生廳課題(No．20120161)

〔中圖分類號〕R749

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2015) 16-4715-03;

doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2015.16.144