參與小膠質細胞活化的膜受體研究進展

賀改英 徐 穎 張志雄 (上海中醫(yī)藥大學生理教研室，上海 201203)

參與小膠質細胞活化的膜受體研究進展

賀改英 徐 穎 張志雄 (上海中醫(yī)藥大學生理教研室，上海 201203)

小膠質細胞;活化;膜受體

在中樞神經系統(tǒng)(CNS)，小膠質細胞(MG)的作用越來越受到重視，MG被認為是CNS中天然免疫和適應性免疫的主要調節(jié)者〔1〕，MG以靜息和活化兩種狀態(tài)存在，靜息的MG對CNS起著支持、營養(yǎng)、保護和修復等作用，而活化的MG一方面營養(yǎng)和保護了CNS，另一方面通過釋放促炎癥細胞因子、自由基、超氧化物陰離子、一氧化氮(NO)、活性氧、前列腺素E2(PGE2)等多種物質，對CNS產生了更多的損傷作用。研究發(fā)現活化的MG存在于多種神經退行性疾病中，例如在阿爾茨海默病(AD)、帕金森病(PD)和多發(fā)性硬化癥(MS)等疾病中〔2～4〕，引起MG活化的因素十分廣泛，有脂多糖(LPS)、β淀粉樣蛋白(Aβ)、白細胞介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α、干擾素(IFN)-γ、三磷酸腺苷(ATP)和肽聚糖(PG)等，不同的刺激因素引起MG活化時，會引起不同的膜受體發(fā)生變化。MG的活化是由多種刺激因素和多種膜受體參與的一個復雜的過程，現將MG活化時參與的主要膜受體總結如下。

1 Toll樣受體(TLR)

TLR作為一種模式識別受體，不僅在天然免疫中起重要作用，同時在獲得性免疫中也發(fā)揮了重要作用。TLR同源分子都是Ⅰ型跨膜蛋白，可分為胞膜外區(qū)，胞質區(qū)和跨膜區(qū)三部分，TLR胞膜外區(qū)為有17～31個亮氨酸富集的重復序列，識別病原相關分子模式，TLR通過髓樣分化因子(MyD)88依賴和非依賴途徑引起胞內反應，TLR在炎癥、信號轉導和細胞凋亡等發(fā)生過程中起著重要作用，與MG有關的TLR主要包括TLR2、3、4和9等。

關于MG的活化研究最多且最成熟的是TLR4，很多學者選用LPS作為刺激MG造成炎癥模型的首選藥物，其中LPS的經典激動受體就是 TLR4〔5〕。研究發(fā)現LPS通過與MG膜上TLR4結合，激活了其下游信號通路核因子(NF)-κB、Janus激酶-信號轉導及轉錄激活蛋白(JAK-STAT)、C〔J〕Jun氨基末端激酶(JNK)和p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路〔6〕;NF-κB和MAPK信號通路的活化，常常引起 NO、PGE2、IL-6、IL-1β和 TNF-α 的表達〔7，8〕;Capiralla 等〔9〕也發(fā)現 LPS 可以引起 MG的TLR4/NF-κB/STAT信號的級聯放大，引起了促炎癥細胞因子TNF-α和IL-6的釋放。

除了TLR4，TLR2、3和9在MG的活化和釋放有害因子等過程中也發(fā)揮了重要的作用。PG可以引起MG釋放促炎癥細胞因子IL-6，進一步研究發(fā)現是PG與TLR2結合，通過JNK、c-Jun和 AP-1 的通路引起的〔10〕;Lin 等〔11〕也發(fā)現 PG 可以與TLR2/MyD88結合，依次激活 PI3-kinase/AKT、IKKα/β 和 NF-κB信號通路，引起了誘導型 NO合酶(iNOS)和環(huán)氧化酶(COX)-2的表達;同時發(fā)現TLR3引起的TNF-α和IL-6的釋放是由于TLR3活化了COX2/PGE2/EP1信號通路，然后EP1通過與G蛋白耦聯受體結合，通過三磷酸肌醇(IP3)受體系統(tǒng)引起了 Ca2+的釋放而引起的〔12〕;而 He等〔13〕發(fā)現 TLR9對 MG 的影響主要是p38 MAPK和MKK3/6表達上調，MG的凋亡增加。

可見，TLR的活化引起了MG的活化，導致多種炎癥信號通路和促炎癥細胞因子及趨化因子的表達增多，并引起了細胞的凋亡，隨著研究的深入，對TLR的特性和功能將會有更全面的了解。

2 TNF受體(TNFR)

研究發(fā)現MG不僅釋放TNF，而且其本身也表達TNFR，TNFR主要包括 TNFR1 和 TNFR2，Veroni等〔14〕發(fā)現，IFN-γ 和LPS條件下的MG，TNFR1的表達占主導地位。TNFR1表達增多，常常引起MG的活化，AD和PD等神經退行性疾病的發(fā)生，研究發(fā)現〔15〕TNF-α引起了MG的活化，進一步研究發(fā)現TNF-α通過TNFR1可以引起MG釋放TNF-α，而預先用抗TNFR1抗體處理后，TNF-α的釋放減少，同時發(fā)現LPS和IFN-γ引起NO增多，可以被抗TNF R1抗體阻斷;而且He等〔16〕發(fā)現敲除TNF R1的轉基因小鼠，降低了β位點-淀粉樣前體蛋白剪切酶-1β的活性，阻斷了Aβ的產生和學習記憶缺陷，改善了AD癥狀。

3 IL-1受體(IL-1R)

CNS中IL-1主要由MG分泌的，MG不僅分泌IL-1，而且其細胞表面有 IL-1R，研究發(fā)現〔17〕在炎癥狀態(tài)下 IL-1R1和 IL-1R2明顯上調。IL-1R系統(tǒng)在MG活化、神經元的損傷、促炎癥細胞因子的表達及CNS退行性疾病中都發(fā)揮了重要的作用。

研究表明LPS可以引起剛出生大鼠的MG大量活化，而且引起大鼠對痛覺過敏，并且這種狀態(tài)會持續(xù)到成年，而應用IL-1R拮抗劑發(fā)現減少了MG的活化，降低了長時間持續(xù)的痛覺過敏〔18〕;而且有研究發(fā)現在沉默了IL-1R后，MG的活化不僅會減少，Cox-2和IL-6表達也會相應降低〔19〕。

4 趨化因子受體

趨化因子是一組具有趨化作用的細胞因子，在炎癥反應、創(chuàng)傷的修復和細胞及器官的發(fā)育等方面都起著重要的作用，已發(fā)現并克隆的趨化因子受體有以下幾種，C趨化因子:XCR1及Duffy抗原受體;CC趨化因子受體:CCR1～11，CXC趨化因子受體:CXCR 1～6;CX3C趨化因子受體:CX3CR1。MG本身表達一些趨化因子和受體，趨化因子通過與受體的結合在CNS中發(fā)揮了不同的作用，與MG作用相關的受體有CCR2、CXCR3和CX3CR1等。研究發(fā)現受損的神經元周圍聚集了大量活化的MG，受損的神經元與MG的聚集和活化之間存在怎樣的聯系呢?研究發(fā)現〔20〕可能是受損的神經元釋放的多種趨化因子和不規(guī)則趨化因子與MG上的受體結合，引起了MG的聚集和活化;不僅受損神經元周圍的MG發(fā)生活化，遠離受損部位的MG也會發(fā)生活化，這可能是受損部位的神經元引起了趨化因子CCL21的釋放，CCL21與損傷部位和遠離損傷部位的MG上CXCR3結合，引起了MG的活化〔21〕。

趨化因子受體系統(tǒng)的活化引起的MG的聚集和活化對CNS產生了一系列的損傷，Zhang等〔22〕發(fā)現在周圍神經損傷引起的趨化因子單核細胞趨化蛋白(MCP)-1通過與CCR2結合引起了MG的活化和觸覺異常性疼痛增加;而且發(fā)現腦損傷后神經元釋放的趨化因子CXCL10通過與MG上CXCR3結合引起了MG的活化，活化的MG遷移到損傷部位，隨后損傷部位神經元之間神經支配的樹突消失了，而敲除CXCR3的小鼠沒有發(fā)現MG的遷移、聚集和神經支配的樹突消失的現象〔23〕。

綜上所述，很多趨化因子受體從不同方面參與了CNS的損傷，但不是所有的趨化因子受體都參與損傷了CNS，研究發(fā)現CX3CR1-/-小鼠就引起了MG的神經毒性，誘導了神經元的凋亡〔24〕，所以不同的趨化因子受體發(fā)揮的作用是不同的。

5 嘌呤P2受體

嘌呤P2受體是一類核苷酸受體，分為離子通道受體P2X和G蛋白耦聯受體P2Y，它們在體內分布廣泛，功能復雜，目前已有7種P2X受體(P2X1～7)和9種 P2Y 受體(P2Y1，2，4，6，11～15)被克隆。一些嘌呤P2的受體存在于神經元，星形膠質細胞，少突膠質細胞和MG，嘌呤受體系統(tǒng)參與了MG的多種功能，它們保持了MG在正常生理狀態(tài)下突起的形態(tài)，調節(jié)了突起伸縮的變化，參與了MG的吞噬功能等，但是一些嘌呤P2受體在受到刺激時會發(fā)生上調，參與了MG的活化和CNS的損傷，如P2X7受體和P2Y12受體。

在AD和腦損傷中均發(fā)現了P2X7受體的大量表達，研究發(fā)現〔25〕P2X7受體的過表達足夠引起MG的活化和增殖;Verderio等〔26〕還發(fā)現星形膠質細胞釋放的ATP與MG膜上P2X7受體結合，引起了MG延遲性的Ca2+的釋放，Ca2+重復的刺激MG增加了MG膜的通透性，最終引起了MG的凋亡;除P2X7受體外，P2Y12受體在MG活化和軸突髓鞘吞噬方面也發(fā)揮了重要作用，Maeda等〔27〕研究表明神經性的損傷引起背角Ⅱ～Ⅲ層MG數目大量增加，聚集在損傷部位軸突髓鞘周圍，吞噬了軸突髓鞘，而注射P2Y12受體拮抗劑后發(fā)現，聚集在軸突髓鞘周圍的MG減少，軸突髓鞘也不會被吞噬。

6 IFN-γ受體(IFN-γR)

研究發(fā)現不僅星形膠質細胞表達IFN-γR，MG和少突膠質細胞也都表達了IFN-γR〔28〕。IFN-γ及其受體系統(tǒng)在CNS的作用是多方面的，一方面可以增加對神經元碎屑和Aβ的吞噬和清除作用，抑制TNF-α和COX-2的表達等，另一方面作為MG強大的活化受體，在引起MG活化后，對CNS造成了損傷。Tsuda等〔29〕發(fā)現IFN-γR信號通路不僅引起了靜息 MG的活化，同時上調了MG的酪氨酸激酶Lyn和嘌呤P2X4受體，引起了背角神經元的異常興奮和神經性疼痛;不僅如此，研究表明從成年豬的腦組織取材培養(yǎng)的MG表達了功能性的IFN-γR，而且IFN-γ刺激MG的培養(yǎng)液引起了神經母細胞瘤細胞的凋亡〔30〕，提示由于 IFN-γ通過刺激 IFN-γR系統(tǒng)引起的有害因子對神經母細胞瘤細胞造成了損傷。

除了上述之外，還有其他膜受體參與了MG活化，Sonobe等〔31〕發(fā)現MG以自分泌IL-23的形式誘導的趨化因子引起了促炎癥細胞因子的釋放，而且增強了IFN-γ誘導的信號轉導及轉錄激活蛋白(STAT)1磷酸化和趨化因子的表達;如果外界不斷地刺激小鼠，會引起MG CD11b的表達以及多種促炎癥細胞因子的產生，同時小鼠會發(fā)生焦慮樣行為，而應用β-腎上腺素受體拮抗劑則阻斷了上述反應〔32〕，這說明β-腎上腺素受體也參與了MG的活化和促炎癥細胞因子的表達，隨著研究的深入，將會發(fā)現更多的膜受體參與了MG的活化。

研究表明不僅膜受體參與了MG的活化，其他一些因素在MG的活化過程中也發(fā)揮了積極的作用。例如細胞內鉀和鈣濃度的變化也可以引起MG活化。Küst等〔33〕認為細胞外鉀離子濃度增高可能是MG活化的一個共同因素;LPS可以通過鈣激活鉀離子通道KCNN4/KCa3.1引起MG激活，MAPK通路的活化，NO的產生，同時造成神經元損傷〔34〕;結核分枝桿菌可引起MG釋放分泌型磷脂酶 A2(sPLA2)、TNF、IL-6、COX-2和 iNOS等，促進 NF-κB 和 MAPKs(ERK1/2、p38 和 JNK/SAPK)的活化，而sPLA2阻滯劑可以減少上述信號通路的活化和有害因子的釋放〔35〕，所以PLA2在MG信號通路活化和促炎癥細胞因子表達中也發(fā)揮了極其重要作用;除此以外，炎癥信號通路也參與了 MG 的活化，研究表明〔36，37〕阻斷 MAPK、NF-κB 和 PI3K/Akt信號通路，可以減少MG的活化，降低有害分子的釋放。

隨著研究的深入，人們對MG活化時的受體、釋放的因子及參與的信號通路等將會有更加全面和深入的了解，才能一方面通過干擾或阻斷一些受體的表達，降低MG的活化，減少炎癥信號通路的活化和促炎癥細胞因子及其他有害因子的表達，阻斷其對CNS的損傷作用;另一方面通過提高抗炎癥細胞因子的表達，增強對細胞碎屑、Aβ的吞噬和清除，發(fā)揮其有利的一面，減少神經退行性疾病的發(fā)生。

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R74

A

1005-9202(2015)09-2556-04;

10.3969/j.issn.1005-9202.2015.09.123

上海市科學技術委員會科研計劃項目(09ZR1432100);上海市教育委員會重點學科項目(J50301);上海市教育委員會預算內科研項目(2010JW04)

張志雄(1952-)，男，教授，博士生導師，主要從事中藥的抗衰老研究。

賀改英(1982-)，女，博士，主要從事中藥的抗衰老研究。

〔2013-11-17修回〕

(編輯 苑云杰/張 慧)