CCR5在神經系統疾病中作用的研究進展

何宏媛，楚世峰，陳乃宏

(1.天津中醫藥大學，天津 301617；2.中國醫學科學院藥物研究所神經科學中心，北京 100050)

眾所周知，中風是導致我國居民死亡和致殘的首位病因，阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是醫療消耗最高的病種之一，抑郁癥在2030年將成為威脅人類健康的第二大疾病，而帕金森病(Parkinson’s disease，PD)、多發性硬化(multiple sclerosis，MS)、脊髓側索硬化綜合征等神經系統疾病均可導致嚴重的經濟負擔和社會負擔。但現有的治療藥物均不能有效延緩病情惡化，因此，防治神經系統疾病藥物成為新藥研發所面臨的方向和任務。

臨床證據不足的治療靶點是導致神經系統藥物研發失敗的重要原因。在以Aβ假說為引導的抗AD藥物研發中，近百項小分子藥物、生物藥物等相繼進入臨床試驗，但均以失敗告終。在以谷氨酸毒性假說、自由基損傷假說等為導向的抗腦卒中藥物研發中，亦是全軍覆沒。大量的失敗案例一方面造成了巨大的醫療資源損失，另一方面也提示現有的治療靶點存在缺陷，如Aβ沉積在AD發病前十多年就已出現，Aβ清除后AD患者的認知功能改善亦不顯著。多巴胺能神經元丟失率高達70%以上才會出現運動功能障礙，顯著早于PD癥狀的出現。上述證據表明，現有的治療靶點缺乏與神經病理學變化的直接關聯性，臨床病理學證據嚴重不足。

CC趨化因子受體5(CC chemokine receptor 5，CCR5)是CC家族配體CCL3、CCL4和CCL5的受體[1]，由352個氨基酸構成，分子量為40.6 ku，為G蛋白偶聯受體，包括7個跨膜結構域，3個胞外環和3個胞內環[2]。CCR5基因位于染色體3p21.31上，包含4個外顯子、2個內含子和2個啟動子[3]，具有很好的多態性。生理條件下，CCR5在多種細胞上表達，包括T淋巴細胞、巨噬細胞、粒細胞、樹突狀細胞、小膠質細胞、成纖維細胞等[4]。自上世紀90年代開始，CCR5便被證明是HIV-1附著和進入T淋巴細胞的共受體，而其突變體CCR5△32則被認為可抗感染和延緩疾病進展[5]。2019年，Cell發表文獻首次證明，CCR5是唯一具有臨床證據的促進神經修復的治療靶點[6]。通過文獻檢索，我們發現CCR5對多種神經系統疾病均有顯著影響，且已有數項臨床試驗正在開展中。本文將對CCR5在神經系統疾患中的生物學功能以及新藥研發進展進行綜述，以期為CCR5抑制劑在神經系統的應用提供理論依據。

1 CCR5與多發性硬化

多發性硬化是最常見的中樞神經系統特發性炎性脫髓鞘疾病之一，炎癥反應在該病的發生和發展過程中起到了重要作用[7]。Trebst等[8]發現，CCR5+的單核巨噬細胞在多發性硬化患者中樞神經系統中高度富集。單核巨噬細胞會在CNS分泌大量的炎性細胞因子，導致并加重炎癥反應。此外，已有研究發現在原發進展型多發性硬化病人細胞內CCR5 RNA顯著增加[9]，基于此，考慮敲除CCR5基因作為方案進行研究是合理的。實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)是多發性硬化的動物模型,廣泛應用于多發性硬化的治療研究中[10]。利用C57BL/6小鼠，Gu等[11]將CCR5基因敲除之后發現，CCR5敲除(CCR5-/-)小鼠的臨床評分和EAE神經病理學評分較野生型(CCR5+/+)小鼠低，具體表現為：CCR5-/-小鼠免疫細胞(CD3+、CD4+、CD8+、B細胞、NK細胞、巨噬細胞)浸潤及星形膠質細胞/小膠質細胞活化減弱；此外，CCR5-/-小鼠脊髓中IL-1α、TNF -α、IFN -γ和MCP-1細胞因子水平下降；髓鞘堿性蛋白(MBP)和CNPase升高，NG2和O4降低，說明CCR5基因缺失通過抑制炎癥反應抑制了脫髓鞘的發生。這些發現表明，CCR5可能參與脊髓脫髓鞘的多發性硬化發展，可以作為多發性硬化的治療靶點。

CCR5△32作為CCR5的突變體，不再保留CCR5功能，這一點引起了科研工作者的研究興趣。目前，針對多發性硬化患者與健康人體內CCR5△32基因表型的研究較多。如Troncoso等[12]以巴西261例多發性硬化患者為實驗組，435名健康人為對照組，結果顯示對照組和實驗組中攜帶CCR5△32突變基因的歐洲裔巴西人數量具有顯著差異，而且對照組的數量明顯多于實驗組。這一結果說明，CCR5△32突變基因是歐洲裔巴西人多發性硬化發生發展的保護因子。然而，并非所有研究結果都與此結果相似。Kantor等[13]進行了臨床數據統計發現，CCR5△32并不能預防多發性硬化。但其存在卻能延緩疾病進程，與野生型CCR5攜帶者相比，攜帶CCR5△32的多發性硬化患者從得病到完全癱瘓的時間被延長5-10年。也有研究顯示，CCR5△32與MS的發生和發展沒有直接聯系。Arababadi等[14]的研究結果表明，在抽取的100名伊朗多發性硬化患者和300名健康人中，沒有1名患者是CCR5△32突變基因的攜帶者，且僅有兩名健康人攜帶有CCR5△32雜合基因。盡管以上研究結果看似矛盾，但CCR5△32對于多發性硬化的作用是客觀存在的，并不會隨著地域和人群的不同而發生變化。之所以會出現不同結果，我們可以理解為當最初攜帶有CCR5△32的種族群體發生了遷徙之后，受環境因素影響，該基因被修飾或者發生了變異，再加上機體自身的代償作用，這些綜合因素導致了不同地域的不同研究結果。

以上研究結果表明，CCR5具有極大的研究價值，可以作為多發性硬化的治療靶點。臨床可利用CCR5抑制劑作為多發性硬化的治療藥物。盡管CCR5△32對多發性硬化的保護作用研究結果不盡相同，但可將與其相關的治療方案作為備選和未來研究方向。鑒于目前對于CCR5在多發性硬化中的作用研究主要集中在基礎研究階段，向臨床治療轉化時仍面臨很多挑戰。

2 CCR5與中風

最新研究顯示，腦缺血發生后，CCR5促進中性粒細胞向缺血部位聚集，加重缺血損傷[15]。Joy等[6]研究也證明，中風后，CCR5在神經元中有不同程度的上調。降低CCR5水平可以促進中風后運動功能的恢復，提高外傷損傷后的認知功能，還可以上調神經元CREB并且通過DLK信號介導運動恢復。數據顯示，運動皮層腦卒中后的第一和第二周內，在前運動皮層降低CCR5表達可以使皮質內樹突中棘突的保留，這意味著CCR5敲除可保留腦卒中鄰近腦區的環路連接。更重要的是，研究者開展的一項大型臨床試驗顯示，攜帶天然突變體CCR5△32的中風患者比未攜帶患者的神經損傷和認知功能恢復力強。這些發現表明，CCR5的升高會對中風產生不利影響，是中風神經修復的靶點，并使CCR5成為第一個報道的與人類中風恢復增強相關的基因，也從另一方面說明CCR5拮抗劑可改善缺血性腦損傷。免疫調節機制在CCR5拮抗劑改善缺血性腦損傷中發揮重要作用，該機制在中風治療中具有廣泛應用[16]。TAK-779即為一種利用免疫調節機制的CCR5的非肽拮抗劑，可選擇性地與CCR5結合。一項研究表明，短暫局灶性腦缺血后給予TAK-779可減輕腦梗死[17]，這是第一個證明非肽趨化因子受體拮抗劑對缺血性腦有保護作用的證據。非肽趨化因子受體拮抗劑已被證明是治療中風的潛在候選藥物。Maraviroc是已上市的用于治療艾滋病感染的CCR5抑制劑，其作為治療中風藥物已進入Ⅱ期臨床試驗，但由于Maraviroc的血腦穿透能力較差，增強該通路其他下游成分(如CREB和DLK)的信號傳遞效果的療法可能是潛在的候選方案[18]。

但另外一些研究結果卻表明，CCR5升高也會對腦卒中產生保護作用。Li等[19]研究發現，腦缺血發生后，CCR5的激活對于調節性T細胞(Tregs)與血腦屏障的結合至關重要。在腦缺血刺激下，內皮細胞分泌CCL5，Tregs表面CCR5與其配體CCL5結合后被激活，繼而上調PD-L1的表達，抑制中性粒細胞分泌MMP-9。因此，CCR5是Tregs介導的血腦屏障保護的關鍵分子，可能是缺血性腦卒中細胞治療的新靶點。另有文獻報道，腦源性CCR5可促進實驗性中風后的神經保護和神經功能的修復，這些有益作用的細胞基礎與減少神經元變性、增加Iba1+巨噬細胞、增加少突膠質細胞和促進梗死周圍皮層的髓鞘再生有關[20]。

3 CCR5與阿爾茨海默病

與CCR5對中風的雙重作用相似，CCR5對AD的作用也存在爭議。一方面，Lee等[21]實驗發現CCR5敲除的小鼠的空間記憶功能受損，和野生型小鼠相比，CCR5敲除的小鼠的GFAP含量高，星型膠質細胞增多，Aβ沉積比較嚴重。由此我們推測，CCR5可能是AD病理發生和發展的關鍵抑制因子。然而，與此結果不一致的是，Reale等[22]對外周血單核細胞中CCR5檢測則發現，與對照組相比，阿爾茨海默病患者外周血單核細胞中CCR5和CCR2表達均增加，提示CCR5對AD的有害作用。通過總結目前對AD和CCR5關系的研究發現，大部分研究表明，CCR5可加重AD進程，僅有小部分研究表明CCR5對AD有改善作用[23]。出現沖突結果的可能原因：獲取AD樣本的方法多種多樣；基因敲除操作可能會對細胞通路造成影響；CCR5既可以改善又可以加重阿爾茨海默病，具體作用取決于發病階段。在今后的研究中，應將以上因素考慮在內。

一些流行病學家試圖從基因多樣性方面研究CCR5與AD之間的關系。Wojta等[24]臨床研究表明CCR5基因多樣性分布在AD患者和健康人之間并無顯著差異，但CCR5△32突變與包括AD在內的各種神經退行性疾病的早期發病相關。與此相反，當把AD與CCR5基因多樣性研究和載脂蛋白E(APOE)狀態相聯系起來后發現，晚發性阿爾茨海默病與CCR5△32之間的相關性僅在攜帶APOE ε4等位基因的受試者中顯著[25]。顯然，CCR5△32與AD的關系和AD發病期以及基因之間的相互作用有關。

4 CCR5與其他神經系統疾病

蜱傳腦炎病毒(TBEV)是一種媒介傳播的黃病毒，可導致潛在的致命神經感染。Michlmayr等[26]使用自然減毒的蜱傳黃病毒Langat病毒(LGTV)研究趨化因子受體CCR5在TBEV感染小鼠模型中的作用發現CCR5在引導T細胞進入LGTV感染的大腦，以及抑制中樞神經系統中性粒細胞介導的炎癥反應中至關重要，顯示出雙重保護作用。Kindberg等[27]針對CCR5△32突變基因對蜱傳播腦炎進行了研究，發現含有CCR5△32突變基因可能傾向于患蜱傳腦炎，然而，需要對更多的患者進行研究來證實這一觀察結果。

HIV腦病是由HIV本身引起的中樞神經系統改變和巨細胞病毒引起的腦病，曾有許多名稱，包括亞急性腦炎、AIDS癡呆綜合征，近來稱為HIV相關性神經認知異常(HIV-associated neurocognitive disorders，HAND)。CCR5和HIV的關系已經有較多的研究。研究顯示，CCR5可介導HIV病毒進入T細胞，導致AIDS發生。盡管如此，人們對于CCR5怎樣導致HIV相關的認知功能損傷這一問題仍然了解較少。據統計，約50% HIV感染者會發展成為HAND[28]。CCR5△32突變基因或抑制CCR5的表達可有效防治AIDS，從而在一定程度上防治了HAND。

CCR5與帕金森病的關系研究較少。Huerta等[29]針對CCR5△32突變基因進行研究，發現該基因不會增加患帕金森病的風險。

5 CCR5抑制劑的臨床研究進展

臨床研究中，與CCR5有關的藥物有45個，CCR5抑制劑有35個(Tab 1)，用于治療神經系統疾病的CCR5抑制劑有4個(Tab 2)。

Tab 1 Progress of clinical research on CCR5 related drugs

Tab 2 Advances in clinical research on CCR5 inhibitors for nervous system diseases

由以上統計結果可知，在所有CCR5相關藥物中，CCR5抑制劑占比接近80%，說明CCR5抑制劑在臨床研究中具有廣闊的前景。然而，Maraviroc是目前唯一上市的CCR5抑制劑，大部分藥物在進入臨床一期和二期后被終止或迄今沒有進展，未來的研究還面臨諸多挑戰。盡管當前CCR5抑制劑的主要適應癥是HIV感染，但已有數種用于治療神經系統疾病的藥物處于臨床研究，而且CCR5抑制劑的非抗HIV藥理作用如抗炎、抗腫瘤、抗排異的研究不斷增多[30]，提示我們CCR5抑制劑在神經系統疾病治療研究中的巨大潛力。

6 總結與展望

CCR5是CC趨化因子家族重要的受體，除可作為艾滋病治療靶點外，在多發性硬化、中風和阿爾茨海默病等神經系統疾病中也發揮著重要作用。

大量研究顯示，CCR5主要通過加重炎癥反應來發揮作用。CCR5存在于免疫細胞表面，在神經系統發生病變時，內皮細胞大量分泌其配體趨化因子，進而激活CCR5，配體與受體結合，免疫細胞透過血腦屏障，在損傷部位聚集，引發并加劇炎癥反應。另一方面，以中風為例，CCR5表達增多又會抑制巨噬細胞分泌炎性因子，抑制炎癥反應，對神經系統起到保護作用。由此看來，CCR5發揮作用具有雙面性。需要注意的是，僅僅從抑制炎癥方面入手，無法從根本上治療神經系統疾病，因此在進一步的研究中，應該考慮更全面的研究方案。

CCR5△32作為CCR5的自然突變體，在神經系統疾病中的作用機制尚不清楚，不可否認的是，其未來作為治療神經系統疾病靶點的潛力是巨大的。

綜上所述，CCR5參與神經系統疾病的發生和發展是毋庸置疑的，雖然其作用的兩面性還需要研究，但從目前臨床研究進展來看，CCR5抑制劑無疑是目前最具有開發前景的治療方法。