小膠質(zhì)細(xì)胞在阿爾茨海默病中作用的研究進(jìn)展

王愛霞　王瑞婷　狄婷婷(承德醫(yī)學(xué)院，河北　承德　067000)

小膠質(zhì)細(xì)胞在阿爾茨海默病中作用的研究進(jìn)展

王愛霞王瑞婷狄婷婷
(承德醫(yī)學(xué)院，河北承德067000)

〔關(guān)鍵詞〕小膠質(zhì)細(xì)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(jī)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(rèn)為是AD的毒性來源。Aβ神經(jīng)毒性作用機(jī)制的研究集中在小膠質(zhì)細(xì)胞(MG)上。自1970年以來人們逐漸認(rèn)識到MG是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫效應(yīng)細(xì)胞，參與炎癥和神經(jīng)損傷，是神經(jīng)退行性疾病的始動因子和促進(jìn)因素〔1〕。MG在AD神經(jīng)病理變化中起著“雙刃劍”的作用。本文就MG在AD發(fā)展中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1　MG的形態(tài)與功能

Pivneva〔2〕報道MG是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)一類不同于其他膠質(zhì)細(xì)胞的功能特異的細(xì)胞，約占神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的20％。MG可表達(dá)抗原提呈細(xì)胞表面所表達(dá)的分子如主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅱ類分子、B7-1、B7-2、CD-40、淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原(LFA-1)、LFA-3、細(xì)胞間黏附因子(ICAM) -1等，具有向T細(xì)胞提呈抗原的能力。因此MG在中樞神經(jīng)系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)之間的聯(lián)系方面發(fā)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(xì)胞質(zhì)很少，具有細(xì)長高度分支的突起，分支上有許多棘狀突; MG處于靜息狀態(tài)時，起免疫監(jiān)視作用，且有吞噬功能，可以清除代謝產(chǎn)物和廢物，滅活和處理損傷細(xì)胞釋放的毒性物質(zhì)，維護(hù)組織的穩(wěn)定;靜息狀態(tài)的MG，其實(shí)在體內(nèi)是處在一個動態(tài)的活性當(dāng)中，通過光學(xué)顯微鏡觀察轉(zhuǎn)基因小鼠來源的MG原代細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這些分支狀的MG不是完全靜止的〔3〕，這些所謂“靜止”的細(xì)胞依靠胞突收縮和伸展不斷對其周圍環(huán)境進(jìn)行探測，并對其輕微的改變做出快速的反應(yīng)。Aβ引起的神經(jīng)損傷會迅速激活MG，由分支狀態(tài)轉(zhuǎn)變成阿米巴樣巨噬細(xì)胞狀態(tài)，可進(jìn)一步活化為巨噬細(xì)胞狀態(tài)，MG膜受體密度迅速增加，呈現(xiàn)強(qiáng)大的吞噬作用，清除受損或死亡細(xì)胞〔4〕。

2　MG與Aβ

聚集狀態(tài)和纖維狀態(tài)的Aβ均能刺激MG產(chǎn)生炎性反應(yīng)。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(dǎo)的機(jī)制不同〔5〕。

矯健等〔6〕用Aβ25～35處理體外培養(yǎng)的大鼠MG，結(jié)果MG形態(tài)發(fā)生明顯變化，細(xì)胞胞體延長，由胞體伸出一個或多個樹枝狀突起，變?yōu)轭惥奘蓸蛹?xì)胞。同時也有研究顯示不同聚集狀態(tài)Aβ激活MG能力有所不同，可能是聚集狀態(tài)的Aβ引起了MG的急性炎性反應(yīng)，而纖維狀的Aβ僅引起了慢性炎癥反應(yīng)〔7〕。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)Aβ1～42作用的MG對體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)產(chǎn)生影響，Aβ1～42介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)抑制了NSCs的增殖，促進(jìn)其凋亡，并能顯著降低其分化成神經(jīng)元尤其是膽堿能神經(jīng)元的能力〔8〕。

黃月等〔9〕采用不同劑量移植MG對AD大鼠腦內(nèi)Aβ的作用發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)在MG內(nèi)呈陽性;同時將培養(yǎng)的原代MG用Aβ處理，用三氫-吲哚菁型染料(CY3)標(biāo)記的Aβ抗體對細(xì)胞進(jìn)行檢測，觀察發(fā)現(xiàn)MG內(nèi)也呈陽性。說明MG在體外和體內(nèi)均能通過吞噬作用清除Aβ。

Hickman等〔11〕利用不同月齡的轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)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(guān)系，發(fā)現(xiàn)與仔鼠相比，取自老齡轉(zhuǎn)APP/PS1小鼠的MG其清除Aβ的受體表達(dá)及降解Aβ的酶降低2～5倍，相反，促炎性因子受體表達(dá)升高2～5倍，提示MG的促炎性因子與清除Aβ呈負(fù)相關(guān)。

3　MG表達(dá)的受體及效應(yīng)

MG是參與腦內(nèi)炎癥反應(yīng)的主要免疫細(xì)胞，其表面和胞內(nèi)表達(dá)有許多與其激活及激活后遷移、吞噬有關(guān)的受體。這些細(xì)胞表面受體可與Aβ結(jié)合，在Aβ的內(nèi)吞降解過程中發(fā)揮作用。但過量Aβ的存在，使MG不能完全清除Aβ，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活，使MG產(chǎn)生大量炎癥因子，進(jìn)而加劇中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷〔11〕。

3.1Toll樣受體(TLR) TLR是MG表達(dá)的最主要受體，TLR是一種對病原體相關(guān)分子模式(PAMP)和損傷相關(guān)分子模式(DAMP)都非常敏感的細(xì)胞膜表面糖蛋白。其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR6主要存在于細(xì)胞表面并作為識別病變部位的第一道防線。Jana等〔12〕發(fā)現(xiàn)敲除TLR2或利用抗體阻斷等體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)可減少Aβ誘導(dǎo)的促炎性因子白細(xì)胞介素(IL) -1β、腫瘤壞死因子(TNF) -α、IL-6的表達(dá)及MG標(biāo)志物表達(dá)，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(zhuǎn)基因TLR2缺失小鼠發(fā)現(xiàn)小鼠學(xué)習(xí)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(zhuǎn)基因小鼠中觀察到了由于TLR4基因突變導(dǎo)致信號轉(zhuǎn)導(dǎo)阻滯，使依賴TLR4激活的MG清除Aβ作用降低，導(dǎo)致Aβ在皮層和海馬積聚。

3.2核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(NLR) NLR是MG內(nèi)的一種模式識別受體系統(tǒng)。NLR蛋白的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可以控制Caspase-1和核轉(zhuǎn)錄因子(NF) -κB的激活，有研究〔16〕證實(shí)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(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。Halle等〔17〕認(rèn)為MG對Aβ的識別可導(dǎo)致嗜中性白細(xì)胞堿性磷酸酶(NALP) 3炎性體激活，誘導(dǎo)Caspase-1激活并促進(jìn)MG分泌IL-1β，Caspase-1、IL-1β會促進(jìn)MG募集到外源性Aβ周圍，分泌促炎性細(xì)胞因子和神經(jīng)毒性因子，加劇AD的發(fā)生。Shi等〔18〕研究也證實(shí)NALP3炎性體參與了神經(jīng)毒性蛋白肽誘導(dǎo)的MG激活。

3.3晚期糖基化終產(chǎn)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(nèi)域構(gòu)成的一種膜蛋白。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要在MG、神經(jīng)元及血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上表達(dá)。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(fā)現(xiàn)AD患者腦中RAGE表達(dá)上調(diào)。

Yan等〔20〕首次發(fā)現(xiàn)RAGE與AD之間的聯(lián)系，認(rèn)為MG膜上RAGE與Aβ結(jié)合，通過氧化應(yīng)激信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，導(dǎo)致NF-κB的激活，促進(jìn)前炎癥因子IL-6、IL-1、TNF-α等的釋放，引起神經(jīng)毒性和炎癥反應(yīng)。Takeuchi等〔21〕采用抗體抑制RAGE活性，導(dǎo)致Aβ介導(dǎo)的MG合成活性氧及前炎癥因子減少，炎癥反應(yīng)受到抑制;楊麗玲等〔22〕用Aβ寡聚體刺激原代培養(yǎng)的MG，24 h后TNF-α表達(dá)增加，而經(jīng)抗RAGE免疫球蛋白(Ig) G和AG490 (JAK抑制劑)預(yù)處理后再經(jīng)Aβ寡聚體處理MG，TNF-α釋放明顯被抑制，進(jìn)一步證實(shí)RAGE是Aβ寡聚體誘導(dǎo)MG炎癥反應(yīng)的受體，Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)途徑可能參與Aβ寡聚體誘導(dǎo)MG釋放TNF-α。Fang等〔23〕應(yīng)用轉(zhuǎn)基因mAPP/RAGE小鼠證實(shí)RAGE促進(jìn)了IL-1β和TNF-α釋放，增強(qiáng)MG滲透性，促進(jìn)Aβ沉積，降低乙酰膽堿酯酶活性，降低小鼠學(xué)習(xí)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(xì)胞受體介導(dǎo)低密度脂蛋白(LDL)的內(nèi)吞，位于細(xì)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(zhì)，調(diào)節(jié)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(jī)體最初的免疫防御系統(tǒng)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(dá)，促進(jìn)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(lián)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(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK) 1/2和p38激酶的激活，誘導(dǎo)細(xì)胞的趨化，并增強(qiáng)吞噬細(xì)胞的吞噬作用〔26〕。Ying等〔27〕研究表明，抗AD特異性神經(jīng)肽段可與Aβ競爭結(jié)合FPRL1受體，保護(hù)神經(jīng)元免受Aβ的損害，證實(shí)Aβ通過FPR參與AD的形成。

3.6補(bǔ)體受體Eikelenboom等〔28〕首次發(fā)現(xiàn)AD患者腦中神經(jīng)纖維纏結(jié)處有大量的補(bǔ)體復(fù)合物。臨床研究〔28〕證實(shí)AD患者老年斑中MG膜上可表達(dá)補(bǔ)體受體CR3和CR5。有研究〔29〕發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體的激活在AD的發(fā)病早期對疾病發(fā)展起抑制作用。Marcel等〔29〕對C3基因缺失的APP轉(zhuǎn)基因小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，其海馬和皮層內(nèi)的淀粉樣斑塊的形成明顯增加，說明補(bǔ)體C3的存在有助于Aβ的清除。

Aβ能夠直接獨(dú)立地激活補(bǔ)體的經(jīng)典活化途徑〔28〕，補(bǔ)體激活后產(chǎn)生的C5a片段與MG膜上的受體結(jié)合，產(chǎn)生大量有毒的過氧化物自由基，造成神經(jīng)元損傷?；罨疌3產(chǎn)生的補(bǔ)體片段可與其結(jié)合，激活MG和介導(dǎo)炎癥過程;活化C5產(chǎn)生的補(bǔ)體片段與C5aR結(jié)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(diào)節(jié)亞基。由NMDA型谷氨酸受體介導(dǎo)的興奮性神經(jīng)毒性在AD的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，過度激活NR，會產(chǎn)生對神經(jīng)細(xì)胞的損傷。喹啉酸為NR激動劑，是腦內(nèi)潛在的內(nèi)源性興奮性毒素。有研究〔30〕發(fā)現(xiàn)喹啉酸注射到動物大腦紋狀體中，可激活MG的NR，并導(dǎo)致紋狀體神經(jīng)元死亡，因此抑制MG激活可能對神經(jīng)興奮性毒性有防止作用。NR尤其是和Ca2+通道開放密切相關(guān)的NR1被認(rèn)為是突觸可塑性及海馬和皮質(zhì)神經(jīng)元長時程增強(qiáng)(LTP)的主要調(diào)控者，而LTP的損害與AD密切相關(guān)〔31〕。

綜上，MG參與了AD的發(fā)生和發(fā)展過程。Aβ產(chǎn)生過多或清除機(jī)制障礙使Aβ在腦內(nèi)沉積，可激活MG，而持續(xù)激活的MG可產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子、補(bǔ)體等，這些物質(zhì)與MG互為因果，相互作用，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)放大。MG的活化被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境變化最敏感的標(biāo)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(jīng)元起保護(hù)作用，也可以在致炎因子的作用下激活成反應(yīng)性MG，分泌炎性細(xì)胞因子對神經(jīng)元起毒性作用。然而，MG在AD的發(fā)生和發(fā)展過程中在何種條件下起保護(hù)或損害作用尚不清楚。從細(xì)胞分子水平上揭示其在AD中的激活過程及其作用機(jī)制將可能為開發(fā)治療AD有效藥物提供新的靶點(diǎn)。

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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(dǎo)師，主要從事中藥抗癡呆作用及機(jī)制研究。

基金項(xiàng)目:河北省衛(wèi)生廳課題(No．20120161)

〔中圖分類號〕R749

〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2015) 16-4715-03;

doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2015.16.144