Netrin-1在神經炎癥中的作用

趙唱，遲立君，鞠婷

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院神經內科，哈爾濱 150001)

炎癥的發生是為了對組織起到保護作用，但過度的炎癥反應可導致或促進組織損傷。熟知并利用各種疾病中不同階段炎癥反應的機制對調節免疫平衡、減輕組織損傷、改善治療方法均有很大幫助。許多疾病的病理過程與炎癥反應相關，神經系統疾病亦是如此，如多發性硬化(multiple sclerosis，MS)、腦梗死、蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)、阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)等。腦和脊髓中出現的免疫應答反應被稱為神經炎癥，神經炎癥一般由小膠質細胞和星形膠質細胞激活。Netrin-1是一種由底板細胞分泌的可溶性蛋白，是Netrins家族中最早被發現的神經導向因子[1]。Netrin-1不僅在神經系統中表達，在其他器官中也有廣泛表達，如肺、胰腺、乳腺、腸上皮等[2]。另外，Netrin-1也是一種新型炎癥抑制因子，通過抑制炎癥細胞的遷移、浸潤，調控炎癥信號通路，并通過抑制促炎細胞因子產生和細胞凋亡等途徑調控免疫反應，從而發揮抗炎作用和對組織及細胞的保護作用[3]。現就Netrin-1在神經炎癥中的作用予以綜述，希望為多種神經系統免疫炎癥性疾病的治療提供新的思路。

1 Netrin-1概述

Netrin-1于1994年被Kennedy等[1]從胚胎期的雞腦組織勻漿中提純出來并命名。Netrin-1最早被發現是作為一種軸突趨化劑，具有誘向作用，Colamarino和Tessier-Lavigne[4]研究發現，Netrin-1也是趨避劑，具有斥向作用，證明Netrin-1可調控神經軸突生長，且這種作用是雙向的。這種雙向作用是Netrin-1通過分別與其受體結直腸癌缺失基因(deleted in colorectal carcinoma，DCC)和UNC-5(uncoordinated-5)相互作用而產生的[3]，其中，DCC的作用為誘向，UNC-5的作用為斥向。Ly等[5]研究發現，Netrin-1在血管內皮細胞中高表達，其受體UNC-5B在白細胞中高表達；同時還發現，Netrin-1在與UNC-5B結合后能夠抑制白細胞向炎癥部位的遷移和聚集。Netrin-1還可以劑量依賴性地抑制粒細胞、淋巴細胞及單核細胞的趨化作用，而抑制炎癥細胞的趨化及遷移在阻斷UNC-5B受體后消除[3]。說明Netrin-1能夠參與炎癥反應，并在炎癥反應中發揮重要作用。此后，陸續在各種疾病的炎癥反應中發現了Netrin-1參與的痕跡，如缺氧[6-7]、實驗性自身免疫性腦脊髓炎[8-10]、SAH[11]、類風濕關節炎[12-14]、MS[8-9,15]、慢性腎衰竭[16-18]等，明確了Netrin-1在炎癥過程中發揮保護性調節作用。在炎癥反應中，Netrin-1能夠減少上皮細胞釋放單核細胞趨化因子-1，抑制巨噬細胞的滲透，進而抑制炎癥細胞的遷移，并可誘導巨噬細胞極化為M2表型，進而產生抑炎因子，抑制炎癥反應[19]。Netrin-1可通過促進免疫細胞產生環腺苷酸，激活環腺苷酸/蛋白激酶A信號通路，從而激活環腺苷酸反應元件結合蛋白，抑制免疫細胞釋放前炎癥介質，減輕組織器官的炎癥損傷[20]。Netrin-1還可顯著減少CD4+T細胞在機體缺氧條件下釋放的大量促炎因子[21]，增強一氧化氮的有效性，減輕組織在缺氧條件下的損傷[22-24]。Netrin-1亦可抑制細胞凋亡[25]。

2 Netrin-1在神經炎癥中的作用

2.1MS MS是由遺傳和環境因素引起的免疫失調導致的髓鞘和軸突受損的自身免疫性疾病，其發病機制尚未完全闡明，目前相對明確的發病機制是活化的CD4+髓鞘反應性T細胞介導的對中樞神經系統抗原的自身免疫反應。Netrin-1可抑制MS的炎癥反應，并可通過多種方面保護神經功能。相關研究表明，在MS患者和實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠模型中，血腦屏障的完整性受到損害，而且白細胞浸潤增加[9]。Netrin-1可促進腦內皮細胞連接蛋白的正確表達，從而保護血腦屏障[10]，Netrin-1還可減少白細胞的浸潤。由此推測，Netrin-1可能參與 MS的炎癥反應過程。Mulero等[8]研究發現，在實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠的血清、脊髓和小腦中，Netrin-1所占比例顯著低于健康對照組小鼠，MS患者的血清Netrin-1水平較對照組顯著降低。而經Netrin-1處理小鼠的脊髓癥狀及活動期炎癥病變均減輕[10]。說明Netrin-1不僅參與MS的炎癥反應過程，還起到抑制炎癥進展的作用。有研究表明，MS病變中Netrin-1蛋白的全長和片段形式均可能通過抑制少突膠質細胞前體細胞的遷移而阻礙再髓鞘化，從而限制這些細胞進入脫髓鞘軸突，以抑制炎癥反應[26]。

2.2腦梗死 隨著我國社會人口老齡化的加劇，急性腦血管病的發病率逐年升高，其中，急性腦梗死占70%以上[27]。急性腦梗死可遺留不同程度的后遺癥狀，給患者及家庭造成沉重負擔。急性腦梗死因高發病率和高致殘率一直備受關注。

2.2.1腦梗死與炎癥反應 在腦梗死急性期，部分腦細胞發生壞死形成核心壞死區域，同時血腦屏障遭到破壞，炎癥因子在缺血腦組織周圍聚集，產生一系列反應，加重了缺血組織的壞死、水腫以及神經元的損傷[27]。目前國內外研究較多的炎癥因子包括白細胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6以及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)。IL-1β可以促進血管內血栓形成、進入腦脊液，增加血管內皮細胞的滲透性、抑制血管基膜及血管內皮生長因子D的生成，從而阻止血管再生并具有神經細胞毒性[28]。向實驗小鼠注射IL-1β因子，結果發現，實驗動物的腦水腫及腦梗死面積擴大，而注射IL-1β拮抗劑或減少IL-1β生成，則可減小梗死面積及減輕神經損傷[27]。IL-6與IL-1β的作用相似[28]。TNF-α通過誘導線粒體功能障礙導致細胞凋亡[29]。急性腦梗死患者血清IL-1β、IL-6和TNF-α水平顯著增加，且重癥急性腦梗死患者的血清IL-1β、IL-6和TNF-α水平高于輕、中癥患者[27]。搶救核心壞死區域幾乎是不可能的，目前急性腦梗死的治療原則仍是挽救缺血半暗帶。盡管促使缺血缺氧腦組織再灌注形成、改善并增加腦組織的血流量仍是治療腦梗死的最主要方法，但在特定階段抑制或減少炎癥因子的產生也可以作為治療急性腦梗死的一種方法。隨著研究的不斷深入，炎癥因子在急性腦梗死病理過程中的作用機制也會逐漸明確。

2.2.2Netrin-1對受損腦組織的保護作用 在急性腦梗死中，神經元細胞凋亡導致了神經功能的缺損。阻止神經元細胞凋亡、減輕神經功能的缺損是腦梗死的治療目標。細胞凋亡在炎癥早期會加劇炎癥反應，而在炎癥進展至組織細胞壞死階段則具有保護作用。有研究證實，對缺血性腦卒中模型外源性補充Netrin-1，可抑制p53介導的梗死區神經元細胞凋亡，值得注意的是，Netrin-1受體還可在不存在Netrin-1 的情況下誘導細胞凋亡[3]，這一機制目前尚不清楚，但可以推測腦梗死的早期，細胞分泌Netrin-1，抑制細胞凋亡，隨著疾病進展則減少Netrin-1的分泌，誘導細胞凋亡，減少組織壞死，減輕神經功能缺損。Yang等[7]發現，經Netrin-1處理的大腦中動脈阻塞大鼠的行為測試得分高于對照組，且腦梗死區域顯著減少，證實了Netrin-1可以抑制腦梗死部位缺血誘導的神經元凋亡。李晨光等[6]發現，經Netrin-1治療的大腦中動脈阻塞大鼠的改良大鼠神經功能缺損評分低于對照組，且出現神經功能改善，梗死后同側丘腦血腦屏障的破壞程度也較對照組輕。說明Netrin-1還能保護血腦屏障，并對腦梗死后神經功能的恢復起促進作用。Wang等[30]發現，Netrin-1和DCC在腦缺血再灌注后1 d表達增加，且表達水平與軸突再生的時間進程一致。提示Netrin-1可能通過DCC受體促進缺血再灌注后軸突生長。這些研究均證實了Netrin-1對梗死后腦組織的神經保護作用，提示在不同階段改變Netrin-1水平可能對改善腦梗死預后有效。但目前的研究僅限于腦梗死的急性期，Netrin-1對于非急性期腦梗死以及腦梗死遠期的預后仍有待研究。Netrin-1是否有其他作用也需深入研究。

2.3SAH SAH在腦卒中中的發病率相對較低，但致殘率、致死率高。盡管近年來診斷技術、治療方法取得了一定進展，但一系列并發癥使SAH的預后依然較差。一般認為腦血管痙攣和遲發性腦缺血是SAH預后不良的最重要原因，而早期腦損傷是SAH患者24～72 h內致殘甚至死亡的主要原因[31]。及時糾正早期腦損傷是改善SAH患者預后的關鍵。

2.3.1SAH與炎癥 炎癥反應在SAH致腦損傷的病理過程中起重要作用。SAH后血液進入蛛網膜下腔后紅細胞被降解，釋放氧合血紅蛋白和活性氧類，氧合血紅蛋白代謝物和活性氧類激活Toll樣受體[32-33]，啟動核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)[32,34]、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)通路[35]，導致血管痙攣和神經元壞死?；钚匝躅愡€可通過激活Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白1-核因子E2相關因子-抗氧化反應元件通路減少NF-κB活化，控制炎癥進展；此外，破損的血管內皮還可釋放促炎因子，導致血小板活化和凝血級聯反應，加重血管痙攣的進展[36]。另外，還有一些其他途徑，例如二十碳烯酸途徑：促炎性和抗炎性二十碳烯酸表達失衡可導致SAH后的并發癥[36]；一氧化氮途徑：SAH后適量濃度的一氧化氮可以起到抗炎和擴張血管的作用，但過量的一氧化氮則起到相反的作用[37]?？傊?，SAH病理過程離不開炎癥反應，減輕血管痙攣及神經元壞死均需抑制炎癥反應，控制炎癥發生是減輕SAH后早期腦損傷的關鍵。

2.3.2Netrin-1在SAH中的作用 Netrin-1通過過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)/NF-κB途徑抑制神經炎癥，減輕SAH后腦水腫，改善神經損傷。PPARγ是Netrin-1的下游分子，PPARγ被激活后可通過抑制NF-κB通路和減少炎癥細胞因子的產生使炎癥減輕[38]。Xie等[11]研究指出，SAH后Netrin-1的抗炎機制可能通過PPARγ/NF-κB相關信號通路介導，該研究結果顯示，PPARγ蛋白水平在SAH后增加，外源性Netrin-1分子在SAH后24 h可進一步增強同側皮質PPARγ的表達，而敲除Netrin-1基因則可降低PPARγ水平，說明PPARγ/NF-κB通路參與SAH后的炎癥反應，且該通路的激活與Netrin-1相關；加入PPARγ拮抗劑后，NF-κB及相關炎癥因子水平均顯著上調，且腦損傷加重，說明PPARγ通路可減輕神經炎癥。Chen等[39]證實了Netrin-1的保護作用由PPARγ/NF-κB通路介導。此外，有研究發現，外源性Netrin-1通過抑制SAH后炎癥因子的表達，抑制神經炎癥，減輕腦水腫及神經功能缺損[40]。提示，一定劑量的Netrin-1可以作為一種藥物早期應用于SAH，并可減輕患者并發癥。但Netrin-1對SAH的長期影響尚需進一步研究。

2.4AD AD是最常見的癡呆類型，主要特征是細胞外β淀粉樣蛋白(amyloid β，Aβ)斑塊和高磷酸化tau蛋白組成的神經纖維纏結在神經內沉積。傳統觀念認為，Aβ可直接導致分化神經元的損傷和死亡，因此治療AD的關鍵在于清除Aβ，但實驗證明，Aβ的清除雖可有效降低Aβ負荷，但并未改變AD的疾病進展[41]。表明AD的神經元損傷可能與Aβ沉積及神經原纖維纏結形成以外的多種因素有關。隨著AD藥物研發的失敗，人們開始思考在AD的病理生理中是否有尚未被發現的更復雜的機制。

2.4.1AD與炎癥 有研究發現，AD患者血清和腦組織中促炎細胞因子(如TNF-α或IL-6)水平升高[42-43]、AD患者大腦皮質淀粉樣斑塊周圍存在小膠質細胞、T細胞中存在Aβ沉積以及大腦中存在激活的小膠質細胞和反應性星形膠質細胞等[44]，因此人們開始重新認識AD的發病機制，陸續開始研究炎癥在AD中的作用機制。有證據表明，Aβ可刺激NF-κB依賴性通路，并與小膠質細胞結合，激活胞外信號調節激酶和MAPK通路，觸發炎癥反應[45]。此外，炎癥反應還可通過不同通路(如IL-6通過細胞周期蛋白依賴性激酶5通路、IL-1通過MAPK通路等)促進tau高磷酸化，最終導致神經元壞死，而死亡的神經元釋放tau聚集體，激活小膠質細胞，形成惡性循環[46]?？傊?，神經炎癥是AD神經退行性變的重要過程，參與淀粉樣沉積、神經纖維纏結形成和神經元死亡。

2.4.2Netrin-1在AD中的作用 AD大鼠血清和腦脊液中Netrin-1水平顯著降低，提示Netrin-1參與AD的病理過程。Louren?o等[47]研究發現，經Netrin-1處理AD小鼠的Aβ1-40和Aβ1-42的凈生產量小于對照組，Netrin-1基因缺陷小鼠的大腦皮質中的Netrin-1水平低于野生型小鼠，而Aβ水平卻顯著增加。說明Netrin-1能夠抑制Aβ的生成。陸續有多項研究也證實，Netrin-1是Aβ產生的負性調節因子[48-49]。有研究認為，Netrin-1抑制Aβ生成的作用是Netrin-1與淀粉樣前體蛋白相互作用產生的[50]。此外，還有研究發現，Netrin-1的水平與一些炎癥因子的水平具有相關性，如AD大鼠血清和腦脊液中Netrin-1水平與促炎因子IL-17的水平呈負相關，與抑炎因子IL-10水平則呈正相關[49]，進一步證實Netrin-1參與AD的炎癥反應過程。輸注Netrin-1可改善實驗動物的記憶功能，并可預防神經元的丟失[48]，提示Netrin-1可以作為一種藥物來治療AD?？傊琋etrin-1在AD中起到減少Aβ產生、改善記憶力、保護神經元的作用，但具體的作用機制尚有待深入研究。

3 小 結

神經系統是人體最重要的系統之一，神經系統損傷給患者造成了生理和心理負擔，嚴重影響生活質量，因此，控制疾病的進展和神經功能的恢復一直是神經系統疾病治療的重點。免疫炎癥反應根植于神經系統多種疾病的各個階段，Netrin-1作為抑炎因子，參與神經系統疾病的發病過程，起到抑制炎癥反應、保護神經元功能的作用。Netrin-1的發現讓人們更進一步認識了免疫炎癥反應，Netrin-1的抑炎及神經保護作用為疾病的治療提供了新思路，但仍需進一步了解Netrin-1在炎癥反應中的作用機制。相信隨著對各種疾病研究的深入，Netrin-1的作用機制會更明確，并且會有更多新作用被揭示。