Netrin-1在神經(jīng)炎癥中的作用

趙唱，遲立君，鞠婷

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，哈爾濱 150001)

炎癥的發(fā)生是為了對組織起到保護作用，但過度的炎癥反應(yīng)可導(dǎo)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(yīng)的機制對調(diào)節(jié)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(yīng)相關(guān)，神經(jīng)系統(tǒng)疾病亦是如此，如多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)、腦梗死、蛛網(wǎng)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(xiàn)的免疫應(yīng)答反應(yīng)被稱為神經(jīng)炎癥，神經(jīng)炎癥一般由小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)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(fā)現(xiàn)的神經(jīng)導(dǎo)向因子[1]。Netrin-1不僅在神經(jīng)系統(tǒng)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(diào)控炎癥信號通路，并通過抑制促炎細胞因子產(chǎn)生和細胞凋亡等途徑調(diào)控免疫反應(yīng)，從而發(fā)揮抗炎作用和對組織及細胞的保護作用[3]?，F(xiàn)就Netrin-1在神經(jīng)炎癥中的作用予以綜述，希望為多種神經(jīng)系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)是作為一種軸突趨化劑，具有誘向作用，Colamarino和Tessier-Lavigne[4]研究發(fā)現(xiàn)，Netrin-1也是趨避劑，具有斥向作用，證明Netrin-1可調(diào)控神經(jīng)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(jié)直腸癌缺失基因(deleted in colorectal carcinoma，DCC)和UNC-5(uncoordinated-5)相互作用而產(chǎn)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(fā)現(xiàn)，Netrin-1在血管內(nèi)皮細胞中高表達，其受體UNC-5B在白細胞中高表達；同時還發(fā)現(xiàn)，Netrin-1在與UNC-5B結(jié)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(yīng)，并在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。此后，陸續(xù)在各種疾病的炎癥反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)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(guān)節(jié)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(fā)揮保護性調(diào)節(jié)作用。在炎癥反應(yīng)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(dǎo)巨噬細胞極化為M2表型，進而產(chǎn)生抑炎因子，抑制炎癥反應(yīng)[19]。Netrin-1可通過促進免疫細胞產(chǎn)生環(huán)腺苷酸，激活環(huán)腺苷酸/蛋白激酶A信號通路，從而激活環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白，抑制免疫細胞釋放前炎癥介質(zhì)，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(jīng)炎癥中的作用

2.1MS MS是由遺傳和環(huán)境因素引起的免疫失調(diào)導(dǎo)致的髓鞘和軸突受損的自身免疫性疾病，其發(fā)病機制尚未完全闡明，目前相對明確的發(fā)病機制是活化的CD4+髓鞘反應(yīng)性T細胞介導(dǎo)的對中樞神經(jīng)系統(tǒng)抗原的自身免疫反應(yīng)。Netrin-1可抑制MS的炎癥反應(yīng)，并可通過多種方面保護神經(jīng)功能。相關(guān)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(nèi)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(yīng)過程。Mulero等[8]研究發(fā)現(xiàn)，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(jīng)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(yīng)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(zhì)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(yīng)[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(fā)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(fā)病率和高致殘率一直備受關(guān)注。

2.2.1腦梗死與炎癥反應(yīng) 在腦梗死急性期，部分腦細胞發(fā)生壞死形成核心壞死區(qū)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(chǎn)生一系列反應(yīng)，加重了缺血組織的壞死、水腫以及神經(jīng)元的損傷[27]。目前國內(nèi)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(nèi)血栓形成、進入腦脊液，增加血管內(nèi)皮細胞的滲透性、抑制血管基膜及血管內(nèi)皮生長因子D的生成，從而阻止血管再生并具有神經(jīng)細胞毒性[28]。向?qū)嶒炐∈笞⑸銲L-1β因子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(jīng)損傷[27]。IL-6與IL-1β的作用相似[28]。TNF-α通過誘導(dǎo)線粒體功能障礙導(dǎo)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(qū)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(chǎn)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(jīng)元細胞凋亡導(dǎo)致了神經(jīng)功能的缺損。阻止神經(jīng)元細胞凋亡、減輕神經(jīng)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(yīng)，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(dǎo)的梗死區(qū)神經(jīng)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(dǎo)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(dǎo)細胞凋亡，減少組織壞死，減輕神經(jīng)功能缺損。Yang等[7]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)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(qū)域顯著減少，證實了Netrin-1可以抑制腦梗死部位缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡。李晨光等[6]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)Netrin-1治療的大腦中動脈阻塞大鼠的改良大鼠神經(jīng)功能缺損評分低于對照組，且出現(xiàn)神經(jīng)功能改善，梗死后同側(cè)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(jīng)功能的恢復(fù)起促進作用。Wang等[30]發(fā)現(xiàn)，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(jīng)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(yù)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(yù)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(fā)病率相對較低，但致殘率、致死率高。盡管近年來診斷技術(shù)、治療方法取得了一定進展，但一系列并發(fā)癥使SAH的預(yù)后依然較差。一般認為腦血管痙攣和遲發(fā)性腦缺血是SAH預(yù)后不良的最重要原因，而早期腦損傷是SAH患者24～72 h內(nèi)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(yù)后的關(guān)鍵。

2.3.1SAH與炎癥 炎癥反應(yīng)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(wǎng)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(dǎo)致血管痙攣和神經(jīng)元壞死?；钚匝躅愡€可通過激活Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1-核因子E2相關(guān)因子-抗氧化反應(yīng)元件通路減少NF-κB活化，控制炎癥進展；此外，破損的血管內(nèi)皮還可釋放促炎因子，導(dǎo)致血小板活化和凝血級聯(lián)反應(yīng)，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(dǎo)致SAH后的并發(fā)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(yīng)，減輕血管痙攣及神經(jīng)元壞死均需抑制炎癥反應(yīng)，控制炎癥發(fā)生是減輕SAH后早期腦損傷的關(guān)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(jīng)炎癥，減輕SAH后腦水腫，改善神經(jīng)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(chǎn)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(guān)信號通路介導(dǎo)，該研究結(jié)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(cè)皮質(zhì)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(yīng)，且該通路的激活與Netrin-1相關(guān)；加入PPARγ拮抗劑后，NF-κB及相關(guān)炎癥因子水平均顯著上調(diào)，且腦損傷加重，說明PPARγ通路可減輕神經(jīng)炎癥。Chen等[39]證實了Netrin-1的保護作用由PPARγ/NF-κB通路介導(dǎo)。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，外源性Netrin-1通過抑制SAH后炎癥因子的表達，抑制神經(jīng)炎癥，減輕腦水腫及神經(jīng)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(yīng)用于SAH，并可減輕患者并發(fā)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(jīng)纖維纏結(jié)在神經(jīng)內(nèi)沉積。傳統(tǒng)觀念認為，Aβ可直接導(dǎo)致分化神經(jīng)元的損傷和死亡，因此治療AD的關(guān)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(jīng)元損傷可能與Aβ沉積及神經(jīng)原纖維纏結(jié)形成以外的多種因素有關(guān)。隨著AD藥物研發(fā)的失敗，人們開始思考在AD的病理生理中是否有尚未被發(fā)現(xiàn)的更復(fù)雜的機制。

2.4.1AD與炎癥 有研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)淀粉樣斑塊周圍存在小膠質(zhì)細胞、T細胞中存在Aβ沉積以及大腦中存在激活的小膠質(zhì)細胞和反應(yīng)性星形膠質(zhì)細胞等[44]，因此人們開始重新認識AD的發(fā)病機制，陸續(xù)開始研究炎癥在AD中的作用機制。有證據(jù)表明，Aβ可刺激NF-κB依賴性通路，并與小膠質(zhì)細胞結(jié)合，激活胞外信號調(diào)節(jié)激酶和MAPK通路，觸發(fā)炎癥反應(yīng)[45]。此外，炎癥反應(yīng)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(dǎo)致神經(jīng)元壞死，而死亡的神經(jīng)元釋放tau聚集體，激活小膠質(zhì)細胞，形成惡性循環(huán)[46]?？傊窠?jīng)炎癥是AD神經(jīng)退行性變的重要過程，參與淀粉樣沉積、神經(jīng)纖維纏結(jié)形成和神經(jīng)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(fā)現(xiàn)，經(jīng)Netrin-1處理AD小鼠的Aβ1-40和Aβ1-42的凈生產(chǎn)量小于對照組，Netrin-1基因缺陷小鼠的大腦皮質(zhì)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(xù)有多項研究也證實，Netrin-1是Aβ產(chǎn)生的負性調(diào)節(jié)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(chǎn)生的[50]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，Netrin-1的水平與一些炎癥因子的水平具有相關(guān)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(guān)，與抑炎因子IL-10水平則呈正相關(guān)[49]，進一步證實Netrin-1參與AD的炎癥反應(yīng)過程。輸注Netrin-1可改善實驗動物的記憶功能，并可預(yù)防神經(jīng)元的丟失[48]，提示Netrin-1可以作為一種藥物來治療AD?？傊?，Netrin-1在AD中起到減少Aβ產(chǎn)生、改善記憶力、保護神經(jīng)元的作用，但具體的作用機制尚有待深入研究。

3 小 結(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)是人體最重要的系統(tǒng)之一，神經(jīng)系統(tǒng)損傷給患者造成了生理和心理負擔，嚴重影響生活質(zhì)量，因此，控制疾病的進展和神經(jīng)功能的恢復(fù)一直是神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的重點。免疫炎癥反應(yīng)根植于神經(jīng)系統(tǒng)多種疾病的各個階段，Netrin-1作為抑炎因子，參與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病過程，起到抑制炎癥反應(yīng)、保護神經(jīng)元功能的作用。Netrin-1的發(fā)現(xiàn)讓人們更進一步認識了免疫炎癥反應(yīng)，Netrin-1的抑炎及神經(jīng)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(yīng)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。