神經(jīng)免疫在阿爾茨海默病中的作用研究進(jìn)展

井初雅 井長信 方 杰 劉曼青 馬琪林△

1)廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，福建 廈門 361000 2)榆林市第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，陜西 榆林 719000

癡呆是目前面臨的新型公共衛(wèi)生問題[1]。據(jù)估計(jì)，到2050年，全世界癡呆患者將會超過1.5億。癡呆最常見的原因是阿爾茨海默病(AD)，其是一種以漸進(jìn)性的認(rèn)知功能障礙與記憶喪失為特征的致命性疾病。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，神經(jīng)細(xì)胞外淀粉樣蛋白的沉積、神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)纖維蛋白的纏結(jié)、神經(jīng)突觸的功能喪失及神經(jīng)元細(xì)胞的異常死亡是導(dǎo)致AD發(fā)病的主要病理學(xué)特征[2]。然而，近十幾年來的研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)免疫同樣參與到AD的病理過程中，并加劇AD的病理過程[3]，這很有可能為治療提供新的思路?；谝陨媳尘埃疚膶⒔陙韲鴥?nèi)外關(guān)于神經(jīng)免疫參與AD發(fā)病機(jī)制的研究及治療進(jìn)展做一綜述。

1 AD中參與神經(jīng)免疫的炎癥因子

1．1細(xì)胞因子小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞是阿爾茨海默病中產(chǎn)生細(xì)胞因子的主要來源[4]。細(xì)胞因子幾乎影響神經(jīng)炎癥的每一個過程，包括促炎過程、抗炎過程、神經(jīng)損傷、趨化過程和小膠質(zhì)細(xì)胞對Aβ沉積的反應(yīng)過程。

NLRP3炎癥小體是NOD樣受體家族中的重要成員，在AD的免疫應(yīng)答中發(fā)揮了重要作用。NLRP3參與調(diào)節(jié)半胱天冬-1的催化活性，可介導(dǎo)前體IL-1β成為具有生物活性的細(xì)胞因子。研究發(fā)現(xiàn)AD患者和AD小鼠的大腦內(nèi)半胱天冬酶-1活性均較對照組增高。相反，NLRP3或半胱天冬-1基因突變則可減緩AD小鼠的病理進(jìn)程[5]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，敲除APPSWE小鼠中的NLRP3可導(dǎo)致IL-1B的減少，同時(shí)也導(dǎo)致Aβ沉積的減少，并改善空間學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知損害[5]。以上研究均表明NLRP3、半胱天冬酶1、和IL-1β可加速AD的疾病進(jìn)程。

研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子IL-12和IL-23同樣參與AD的疾病進(jìn)展。IL-12和IL-23已被證明在AD或MCI患者的腦脊液中顯著增加[6]。IL-12和IL-23的共同亞基p40，也被證明在AD和MCI患者的血漿中表達(dá)增高。在轉(zhuǎn)基因AD小鼠中，敲除IL12、IL-23、p40導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞增生減少，小膠質(zhì)細(xì)胞向M2抗炎表型分化，Aβ沉積減少[7]。APPSWE/PS1ΔE9小鼠通過腦室內(nèi)注射抗P40抗體同樣發(fā)現(xiàn)Aβ斑塊沉積的減少和空間認(rèn)知能力損害的減少[6]。在SAMP8小鼠中使用P40干擾RNA得到相同的結(jié)果[8]。這些研究表明IL-12和IL-23同樣可加速AD的疾病進(jìn)程。

研究發(fā)現(xiàn)，AD患者血漿和腦脊液中TNF-α水平明顯升高，且AD患者大腦內(nèi)Aβ斑塊附近有大量的TNF-α因子，說明TNF-α在AD中發(fā)揮的重要作用[9]。一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在APP轉(zhuǎn)基因小鼠中敲除TNF-α受體1，小鼠大腦皮質(zhì)和海馬中CD11b+ve陽性的小膠質(zhì)細(xì)胞減少，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞合成增加，斑塊沉積減少和認(rèn)知損害減輕，暗示TNF-α是誘導(dǎo)M1型小膠質(zhì)細(xì)胞生成和神經(jīng)退行性變的重要因素[10]。另一項(xiàng)研究中，在12個月大的小鼠腦內(nèi)注射抗TNF-α抗體英夫利昔，導(dǎo)致大腦皮質(zhì)內(nèi)CD11b+ve陽性的小膠質(zhì)細(xì)胞增加，Aβ1-42沉積和斑塊減少[11]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)TNF-α除可以加劇Aβ的沉積，還可以通過改變神經(jīng)元的細(xì)胞周期而導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷，從而加速AD的病程[12]。然而，另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中在TgCRND8小鼠中使用AAV病毒表達(dá)TNF-α似乎有利于斑塊的清除，具體原因尚不清楚[7]。

以往研究認(rèn)為，IL-4和IL-10可增加小膠質(zhì)細(xì)胞對Aβ的清除作用，抑制IL-6、TNF-α等致炎因子[13]。研究發(fā)現(xiàn)，在APPSWE/PS1ΔE9小鼠中使用AAV重組過表達(dá)細(xì)胞因子IL-4和IL-10，可明顯減少膠質(zhì)細(xì)胞的增生和改善小鼠記憶損傷，并使得M1型小膠質(zhì)細(xì)胞向具有清除Aβ作用的M2型小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變[14]。然而，最近的研究使用TgCRND8和Tg2576(APPSWE)小鼠證明，使用AAV在海馬中過表達(dá)IL-10反而加劇了斑塊沉積和認(rèn)知損害，且在TgCRN8小鼠模型中這種有害影響更加明顯。對比兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，TgCRND8小鼠注射AAV2/1-IL-10是在小鼠的在新生兒階段，而APPSWE/PS1ΔE9小鼠使用病毒表達(dá)是在小鼠的3～8個月時(shí)[15]。這兩個研究之間的差異提示，在免疫治療AD中干預(yù)的時(shí)機(jī)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGFβ1)是一個重要的調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活，在AD小鼠的血漿、腦脊液和大腦中的濃度均升高[16-17]。AD轉(zhuǎn)基因小鼠中過表達(dá)TGFβ1可通過促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞對Aβ的清除而減少Aβ沉積[18]，從而起到減緩AD病程的作用。然而，在AD轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，阻止TGFβ1和下游SMAD2-SMAD3信號尤其在CD11c陽性的小膠質(zhì)細(xì)胞上也減少Aβ沉積，但這種效應(yīng)似乎是由于實(shí)驗(yàn)過程增加了外周髓細(xì)胞的流入，而不是調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[16]。目前對于TGFβ1的研究尚不完善，今后仍需進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方式。

1．2趨化因子趨化因子是固有免疫中的重要介質(zhì)，可調(diào)節(jié)小膠質(zhì)遷移到神經(jīng)炎癥存在的區(qū)域，從而提高AD中的局部炎癥反應(yīng)。已有研究發(fā)，AD患者活化小膠質(zhì)細(xì)胞上趨化因子CCL2、CCR3、CCR5表達(dá)上調(diào)。培養(yǎng)這些患者的原始小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，在可溶性Aβ刺激后趨化因子CXCL8、CCL2和CCL3表達(dá)同樣上調(diào)[19]。

巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1α( MIP-1α)為趨化因子CC家族成員，其受體為CCR5主要表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞上。研究發(fā)現(xiàn)MIP-1α可下調(diào)炎癥小體的活性而增加星形膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用，進(jìn)而減少淀粉樣蛋白沉積和認(rèn)知障礙[20]。而 MIP-1α表達(dá)下調(diào)，可促使星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，導(dǎo)致Aβ寡聚體增加。另一項(xiàng)研究表明，MIP-1α受體CCR5的缺陷會增加星型膠質(zhì)細(xì)胞的活性、Aβ沉積的增加并加劇小鼠記憶功能損傷[21]。可見MIP-1α在AD中起到保護(hù)作用。

單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1，即CCL2)為分泌性炎性分子，由星型膠質(zhì)細(xì)胞在Aβ和 TNF-α等刺激后產(chǎn)生[22]。大量研究發(fā)現(xiàn)，AD患者血清和腦脊液中MCP-1明顯增加[23]。MCP-1可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞、單核細(xì)胞向炎癥部位遷移。一項(xiàng)研究證明，在APPSWE(Tg2576)小鼠中敲除MCP-1受體CCR2可減少小膠質(zhì)細(xì)胞的遷移而加劇Aβ的病理過程[24]。

Fractalkine(FKN)的特異性受體CX3CR1缺乏在多個AD小鼠中已被證明可以促進(jìn)小膠質(zhì)對Aβ的吞噬作用，減少斑塊沉積和神經(jīng)毒性[25]。其機(jī)制可能是通過調(diào)節(jié)Aβ構(gòu)象以防止Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性[26]。

腦脊液中趨化因子CXCL10的水平與AD患者認(rèn)知能力衰退的嚴(yán)重程度有密切的關(guān)系。最近的一項(xiàng)研究表明，敲除APPSWE/PS1ΔE9小鼠中的CXCL10受體，可改善淀粉樣變和認(rèn)知減退[27]。在這些老鼠中小膠質(zhì)細(xì)胞和星型膠質(zhì)細(xì)胞增生均減少，小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)趨向于M2型并促進(jìn)對Aβ的吞噬和清除。

趨化因子在小鼠AD模型中的調(diào)節(jié)表明，趨化因子信號在把小膠質(zhì)募集到Aβ沉淀的地方和隨后的炎癥活動中至關(guān)重要。此外，研究表明小膠質(zhì)細(xì)胞招募到Aβ斑塊的數(shù)量及其活化表型是AD疾病進(jìn)展的速度的一個關(guān)鍵決定因素。

2 免疫治療

2．1免疫治療的時(shí)間神經(jīng)免疫在體內(nèi)的研究表明，炎癥可在在淀粉樣蛋白沉積之前或淀粉樣蛋白不能被檢測之前即在輕度認(rèn)知功能障礙(MCI)受試者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)的新基因表明，炎癥在神經(jīng)退行性疾病和其繼發(fā)影響中起著始動因素。從神經(jīng)病理學(xué)研究同樣得到支持，小膠質(zhì)細(xì)胞在疾病的早期階段即可激活，表明炎癥可能發(fā)生在疾病早期并獨(dú)立于淀粉樣蛋白沉積[28]。此外，盡管迄今為止臨床試驗(yàn)沒有產(chǎn)生結(jié)論性的結(jié)果，流行病學(xué)研究表明，一些AD患者早期服用消炎藥可延遲疾病的發(fā)展，提示調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的潛在作用[29]。以上來自不同領(lǐng)域的研究均證明炎癥發(fā)生在AD病程的早期階段，也提示早期干預(yù)神經(jīng)免疫是未來治療AD的一個重要方向。

2．2抗炎藥物的使用

2．2．1 非甾體抗炎藥：流行病學(xué)研究表明，持續(xù)使用非甾體抗炎藥可以降低AD發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)80%。多個研究表明，非甾體類抗炎藥可以減少AD小鼠模型的病理學(xué)損害，其機(jī)制可能是因AD小鼠皮質(zhì)海馬內(nèi)環(huán)氧化物酶II的mRNA和蛋白表達(dá)上調(diào)，而非自體抗炎藥可以抑制這種表達(dá)[30]。一項(xiàng)關(guān)于AD小鼠模型的研究表明，使用布洛芬可減少淀粉樣斑塊的沉積和星形膠質(zhì)胞及小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，減少海馬中淀粉樣蛋白沉積激活和tau蛋白磷酸化[31]。流行病學(xué)實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)的成功使人們把目光投向了臨床研究，結(jié)果似乎并不樂觀。使用非甾體抗炎治療輕度至中度AD患者在大規(guī)模試驗(yàn)中似乎沒有顯著作用(表1)。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，非甾體抗炎藥可加重重度AD患者的病理損傷和臨床表現(xiàn)，而在臨床癥狀發(fā)生前的2～3 a，使用非甾體抗炎藥預(yù)防給藥可減少AD的發(fā)病率[32]。提示臨床上使用非甾體抗炎藥治療AD患者，藥物使用的時(shí)間十分重要。

2．2．2 過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPARγ)激活劑：研究發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPARγ)的激活可顯著降低促炎因子的產(chǎn)生，從而起到抗炎作用[43]。常見的PPARγ激活劑包括惡唑烷二酮類化合物和部分非甾體抗炎藥。其中惡唑烷二酮類中的吡格列酮、羅格列酮均已被證明在抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，減少Aβ的沉積和改善認(rèn)知障礙中發(fā)揮重要作用[44]。

2．2．3 米諾環(huán)素：米諾環(huán)素是四環(huán)素衍生物，具有強(qiáng)大的抗炎和抗凋亡作用。米諾環(huán)素被證明可以降低caspase-3的活化和BACE1在小鼠中的水平，從而阻礙Aβ的沉積。當(dāng)給予ALS小鼠模型米諾環(huán)素時(shí)，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)似乎是在疾病進(jìn)展階段減少，而M2表型的表達(dá)似乎不受影響，提示該藥物選擇性靶向作用于小膠質(zhì)細(xì)胞表型[45]。

2．2．4 TNF-α抑制劑：Aβ沉積可刺激小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生過多的TNF-α，研究發(fā)現(xiàn)AD患者體內(nèi)TNF-α轉(zhuǎn)錄水平明顯高于正?；颊遊46]。遺傳流行病學(xué)研究表明，大腦中高水平的TNF-α是導(dǎo)致AD發(fā)生的危險(xiǎn)因素[47]。這些研究使得TNF-α可能成為潛在的治療AD的靶點(diǎn)。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠體內(nèi)存在TNF-α抗體時(shí)，認(rèn)知障礙的到明顯緩解。TNF-α抑制劑沙利度胺似乎可以在轉(zhuǎn)基因AD小鼠中減少星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化[48]。

最近的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)評估了TNF-α抑制劑依那西普在一項(xiàng)由41例輕度至中度阿爾茨海默病癡呆患者組成的雙盲研究中的作用，管理的目標(biāo)是改善長期的低度炎癥，在依那西普組，盡管認(rèn)知評估的分?jǐn)?shù)沒有明顯變化，治療上卻有一個積極的好轉(zhuǎn)趨勢，實(shí)驗(yàn)過程中沒有明顯不良反應(yīng)。今后需要進(jìn)一步開展更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)[49]。

表1 部分使用非自體抗炎藥治療阿爾茨海默病的臨床試驗(yàn)

注：ADAS-Cog：阿爾茨海默病評估量表-認(rèn)知部分；CIBIC+：基于臨床醫(yī)生訪談的變化加上照料者的評估；ADAPT：AD抗炎預(yù)防實(shí)驗(yàn)(由美國國立老年研究所資助)

3 總結(jié)和展望

最近的研究清楚表明了炎癥因子在阿爾茲海默病中疾病進(jìn)程中的作用。一系列針對Aβ和Tau的藥物均因未能滿足主要終點(diǎn)而失敗。這似乎提示今后單一靶點(diǎn)藥物的治療可能難以奏效，聯(lián)合用藥會是未來治療AD的方案?？紤]到AD中各類因子發(fā)揮的重要作用，今后針對細(xì)胞因子、趨化因子以及炎癥信號通路的靶向治療是一個方向，且在正確的時(shí)間干預(yù)對治療效果至關(guān)重要。

目前免疫治療阿爾茨海默病的研究尚不完善，多數(shù)仍停留在摸索階段[50-51]，且結(jié)論似乎也互相矛盾。今后的研究仍需更加詳盡地了解阿爾茨海默病中的神經(jīng)免疫通路和分子機(jī)制，從而達(dá)到進(jìn)一步治療疾病的目的。仔細(xì)研究健康人的神經(jīng)免疫系統(tǒng)是如何調(diào)節(jié)認(rèn)知表現(xiàn)的，也能實(shí)現(xiàn)通過免疫治療而改善疾病癥狀的目的。