腦缺血再灌注損傷后小膠質(zhì)細(xì)胞異常活化的生物標(biāo)志物研究進(jìn)展

申婷++肖純++向彬++李秀芳

摘要：在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）中，小膠質(zhì)細(xì)胞是最主要的炎癥效應(yīng)細(xì)胞，與腦缺血/再灌注損傷（cerebral ischemia/reperfusion injury，CIRI）后腦內(nèi)神經(jīng)炎癥密切相關(guān)。CIRI可誘導(dǎo)小膠質(zhì)活化，并產(chǎn)生表型的變化，一方面具有神經(jīng)保護(hù)和組織修復(fù)的作用，但另一方面，當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞被過度激活時(shí)，則具有損傷組織和神經(jīng)毒害的作用。CIRI發(fā)生后，在大腦不同的區(qū)域，小膠質(zhì)細(xì)胞可表達(dá)不同的蛋白質(zhì)，顯示不同的形態(tài)，并根據(jù)損傷程度的不同作出不同的反應(yīng)。對(duì)CIRI后小膠質(zhì)細(xì)胞異常活化的生物標(biāo)志物研究進(jìn)行了梳理，以期為深入了解小膠質(zhì)細(xì)胞在CIRI病理過程中的作用及以小膠質(zhì)細(xì)胞為作用靶點(diǎn)的藥物研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：缺血/再灌注損傷；小膠質(zhì)細(xì)胞；生物標(biāo)志物

中圖分類號(hào)：R7433文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1007-2349（2017）07-0085-03

小膠質(zhì)細(xì)胞作為CNS的第一道免疫防線，廣泛的分布在CNS，其大約占CNS中腦細(xì)胞數(shù)的10%[1，2]。在靜息狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞呈分枝狀，穿梭于腦實(shí)質(zhì)，監(jiān)測(cè)CNS細(xì)胞微環(huán)境變化[3]，控制著神經(jīng)突觸的數(shù)量，及時(shí)的清除健康成人大腦中的壞死細(xì)胞碎片，維持CNS的動(dòng)態(tài)平衡[4]。因此，靜止的小膠質(zhì)細(xì)胞不是簡(jiǎn)單的“靜息”狀態(tài)，而是不斷地改變表型和功能從而監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境的各種刺激。目前，已有大量的研究證實(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞參與了腦缺血性卒中的病理過程，最近的研究表明，多功能的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量在腦卒中同側(cè)大腦半球明顯增加，而在對(duì)側(cè)大腦半球仍然處于基礎(chǔ)水平[5]，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和增殖顯著增加了腦梗死面積和凋亡細(xì)胞數(shù)，提示小膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中扮演著關(guān)鍵的角色，且對(duì)疾病的發(fā)展及轉(zhuǎn)歸具有重要的影響。

1小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性卒中CIRI病理過程中的雙重角色

腦缺血性卒中發(fā)生后，由于血栓自溶或超過時(shí)間窗的溶栓藥的使用，可進(jìn)一步造成腦缺血/再灌注損傷（CIRI），CIRI是一個(gè)由多種細(xì)胞參與的、復(fù)雜的病理學(xué)過程[6]。在此過程中，小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生活化，其通過結(jié)構(gòu)、表型及功能的變化，在神經(jīng)損傷及組織修復(fù)過程中發(fā)揮了雙重的作用[7]。CIRI后小膠質(zhì)細(xì)胞可被迅速激活，細(xì)胞形態(tài)可改變?yōu)榈湫图せ钚蚆1型，也會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檫x擇性激活型M2型。M2型的小膠質(zhì)細(xì)胞被視為“修復(fù)細(xì)胞”，有助于修復(fù)受損組織并分泌抗炎介質(zhì)如：[HJ2.2mm]白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10），IL-4，IL-13，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β），胰島素生長(zhǎng)因子-1（insulin growth factor-1，IGF-1）以及腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）等營(yíng)養(yǎng)因子，這些生長(zhǎng)因子或者營(yíng)養(yǎng)因子有助于增加神經(jīng)細(xì)胞對(duì)傷害性刺激的耐受性及促進(jìn)血管新生和發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的作用[8-11]。而M1型被認(rèn)為可以促進(jìn)炎癥反應(yīng)，可以產(chǎn)生各種炎癥介質(zhì)如腫瘤壞死因子-β（tumor necrosis factor-β，TNF-α），IL-1β，和干擾素-β（interferon-β，IFN-β）[12，13]。此外，與M2小膠質(zhì)細(xì)胞相比，M1型更傾向于誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞死亡[14]。因此，一直以來抑制M1型被廣大研究者認(rèn)為是腦缺血模型的合理治療策略。近年來普遍研究發(fā)現(xiàn)M2型向M1型的轉(zhuǎn)變會(huì)加重病情，而通過細(xì)胞因子或藥物作用逆轉(zhuǎn)小膠質(zhì)細(xì)胞的亞型分布[15，16]，即誘導(dǎo)M1型向M2型轉(zhuǎn)換從而發(fā)揮其拮抗炎癥和神經(jīng)保護(hù)作用是近年來研究的熱點(diǎn)。

2CIRI后小膠質(zhì)細(xì)胞的表型變化及其生物標(biāo)志物

腦缺血后隨著時(shí)間的推移，小膠質(zhì)細(xì)胞可表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的極化現(xiàn)象，主要從短暫的M2型向M1型轉(zhuǎn)化。研究表明在缺血24 h后，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞呈現(xiàn)高表達(dá)，提示在缺血早期小膠質(zhì)細(xì)胞參與組織修復(fù)。在缺血2-7天后，小膠質(zhì)細(xì)胞逐漸從M2型轉(zhuǎn)變?yōu)镸1型，提示小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)炎癥反應(yīng)加重腦損傷。缺血后數(shù)周內(nèi)，主要以M1型小膠質(zhì)細(xì)胞為主，進(jìn)一步加重神經(jīng)炎癥損傷[17]。這表明，小膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中的動(dòng)態(tài)反應(yīng)表現(xiàn)為，早期主要以“抗炎”M2型為主，隨后向“促炎”型M1型轉(zhuǎn)變。如果抑制M2型向M1型表型的變化，或者，誘導(dǎo)M1型向M2型轉(zhuǎn)化，提高M(jìn)2型在缺血區(qū)的比例，那么將對(duì)減輕神經(jīng)炎癥從而發(fā)揮腦保護(hù)作用帶來有利的影響。

由于小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)和功能都與巨噬細(xì)胞極其相似，因此目前尚沒有一個(gè)特異性標(biāo)記物用來標(biāo)記小膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致難以將其與滲透受損腦組織骨髓來源的巨噬細(xì)胞區(qū)分開[2]。利用流式細(xì)胞檢測(cè)小膠質(zhì)細(xì)胞表面CD45/CD11b水平的技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，小膠質(zhì)細(xì)胞表面為CD45 伴CD11b 的低表達(dá)，而浸潤(rùn)細(xì)胞表面則是CD45 伴CD11b高表達(dá)，但CD45/CD11b依然不能成為小膠質(zhì)細(xì)胞完全特異標(biāo)志物。由于小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞均來源于原始髓系細(xì)胞，因此一些指標(biāo)如CD11b、F4/80，Iba-1是相同的，雖然活化的小膠質(zhì)細(xì)胞不同表型表達(dá)特異性的細(xì)胞表面蛋白，但因?yàn)榕c巨噬細(xì)胞存在很多相似性，所以每一種表型的特異性標(biāo)記物仍然沒有確定[2，18]。到目前為止，只有少量幾個(gè)標(biāo)記物被確定為活化的M1型和M2型小膠質(zhì)細(xì)胞，如CD68、CD86、CD16/32、iNOS為M1型常見生物標(biāo)志物，而CD206、Arg1、CD163、TGF-β等為M2型常見生物標(biāo)志物。

3小膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中心區(qū)及半暗帶活化的差異

CIRI后小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，其形態(tài)也迅速發(fā)生變化。在缺血中心區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)為阿米巴樣；而在半暗帶的小膠質(zhì)細(xì)胞則表現(xiàn)為分支狀，其突起較靜息小膠質(zhì)細(xì)胞更粗更短。Morrison[19]等人發(fā)現(xiàn)缺血1 h再灌注24 h以后，CD11b在缺血中心區(qū)的表達(dá)增加，表明小膠質(zhì)細(xì)胞在該區(qū)域被激活，而在半暗帶，小膠質(zhì)細(xì)胞仍呈靜息的分枝狀態(tài)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，阿米巴狀小膠質(zhì)細(xì)胞在半暗帶逐漸增多，72 h后達(dá)到高峰。

缺血24 h后，M2表型標(biāo)記物Ym-1和CD206只發(fā)現(xiàn)在缺血核心區(qū)，提示小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血中心區(qū)參與組織修復(fù)[20]。通過檢測(cè)缺血24 h后在缺血中心區(qū)CD206的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CD206的表達(dá)在缺血后5天達(dá)到峰值，14天后降低[14]。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，小膠質(zhì)細(xì)胞逐漸從M2型轉(zhuǎn)變?yōu)镸1型，并從缺血中心區(qū)擴(kuò)展到半暗帶。M1型小膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)記物，在缺血中心區(qū)CD16/32、iNOS的表達(dá)在損傷3 d后開始增加，14 d達(dá)到高峰，并一直居高不下。這表明，在缺血早期，小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血中心區(qū)主要以M2型為主發(fā)揮腦保護(hù)作用。隨后主要以M1型小膠質(zhì)細(xì)胞為主，加重神經(jīng)炎癥損傷。

雖然這些研究是有限的，因?yàn)樗麄儧]有區(qū)分小膠質(zhì)細(xì)胞和浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞，但是小膠質(zhì)細(xì)胞表型的動(dòng)態(tài)變化和位置是至關(guān)重要的。因此，深入研究小膠質(zhì)細(xì)胞不同活化表型在時(shí)間和空間的動(dòng)態(tài)變化，將為CIRI的臨床治療提供新思路。

4小結(jié)與展望

綜上所述，小膠質(zhì)細(xì)胞是首先對(duì)腦缺血損傷作出反應(yīng)的細(xì)胞，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中扮演著雙刃劍的角色。目前，雖然一些抗炎治療的試驗(yàn)在治療急性缺血性中風(fēng)的動(dòng)物模型中已被證明是有效的，但令人失望的是它們?cè)谂R床試驗(yàn)中是無效的。越來越多的證據(jù)表明，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞具有不同的功能，小膠質(zhì)細(xì)胞可作為缺血性腦卒中有力的細(xì)胞靶點(diǎn)，操控小膠質(zhì)細(xì)胞有可能成為治療神經(jīng)疾病的有效途徑。這也表明腦缺血后針對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的治療方向更應(yīng)該權(quán)衡其損害與保護(hù)作用，而不是單純的抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化。進(jìn)一步的研究應(yīng)該考慮小膠質(zhì)細(xì)胞抗炎和促炎反應(yīng)，提高我們對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞促炎和抗炎反應(yīng)之間的動(dòng)態(tài)平衡的理解，從而確定臨床前研究和臨床試驗(yàn)之間的差異以便提供更有效的治療方案。

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