小膠質(zhì)細(xì)胞極化與壞死性凋亡在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究進(jìn)展#

鄭明睿 韓一瑋 周燕萍 江紅 萬莉紅

（1. 四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610041； 2. 四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院，四川 成都610041）

1 小膠質(zhì)細(xì)胞極化

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central nervous system，CNS）的常駐吞噬細(xì)胞，它在周圍環(huán)境的影響下，可以極化形成M1、M2兩種不同表型維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[1]。M1型是促炎型，可在IFN-γ、LPS的誘導(dǎo)下形成，能夠分泌TNF-α、IL-1β、IL-12等促炎因子，參與炎癥反應(yīng)。M2型則在IL-4、IL-13誘導(dǎo)下形成，主要發(fā)揮減輕損傷和組織修復(fù)的作用，還能明顯改善CNS疾病造成的認(rèn)知功能障礙[2]。活化以后的小膠質(zhì)細(xì)胞仍能在炎性分子和代謝鐵的影響下轉(zhuǎn)換表型[3]，比如在脊髓損傷中，增加鐵離子和TNF的濃度可以使小膠質(zhì)細(xì)胞由M1表型轉(zhuǎn)變?yōu)镸2表型[4]。此外，CNS的其他細(xì)胞也可通過影響極化類型來保護(hù)自身，比如在腦卒中發(fā)生后，神經(jīng)元分泌IL-4促進(jìn)M2型極化，從而幫助壞死組織修復(fù)[5]；星型膠質(zhì)細(xì)胞分泌抗炎蛋白抑制小膠質(zhì)細(xì)胞M1表型產(chǎn)生促炎因子[6]。

除了特定的外界刺激和損傷條件，小膠質(zhì)細(xì)胞極化類型還受到年齡、性別等多種因素的影響[7, 8]。

2 壞死性凋亡

壞死性凋亡（Necroptosis）是近年發(fā)現(xiàn)的一種新型細(xì)胞死亡方式，兼具凋亡的可調(diào)控性和細(xì)胞發(fā)生壞死時(shí)表現(xiàn)出的形態(tài)學(xué)特征。壞死性凋亡的發(fā)生過程涉及大量受體的表達(dá)和激活，其中起主要作用的是受體相互作用蛋白1（Receptor-interacting protein 1，RIP1）、受體相互作用蛋白3（Receptor-interacting protein 3，RIP3）和腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factor，TNF-α）。

壞死性凋亡發(fā)生過程主要包括：（1）ComplexⅠ的形成：TNF-α與細(xì)胞膜表面的TNF-R1結(jié)合，誘導(dǎo)并招募TNF相關(guān)蛋白死亡結(jié)構(gòu)域蛋白（TNF receptor-associated death domain，TRADD），RIP1等相關(guān)分子，在細(xì)胞膜上形成復(fù)合體Ⅰ（Complex Ⅰ）；（2）Complex Ⅱ的形成：當(dāng)Complex Ⅰ中各組分的泛素化過程受到抑制時(shí)，RIP1從Complex Ⅰ上解離，與FADD、caspase-8及RIP3等相互作用并結(jié)合形成Complex Ⅱ；Complex Ⅱ根據(jù)受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1（Receptor-interacting serine/threonine protein kinase 1，RIPK1）激活狀態(tài)分為TRADD依賴性（Ⅱa）和RIPK1依賴性（Ⅱb）。如果形成Complex Ⅱb，則進(jìn)一步發(fā)展為壞死性凋亡。（3）抑制caspase-8活性，壞死性凋亡發(fā)生：當(dāng)Complex Ⅱb中caspase-8的活性受到抑制時(shí)，RIP1和RIP3會(huì)相互作用形成壞死復(fù)合體，受體相互作用絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶3（Receptor-interacting serine/threonine protein kinase 3，RIPK3）磷酸化混合酶系激酶結(jié)構(gòu)域（Mixed lineage Kinase Domain，MLKL）使其構(gòu)象改變，破壞胞膜，最終導(dǎo)致壞死性凋亡的發(fā)生[9]。

發(fā)生壞死性凋亡的細(xì)胞釋放胞內(nèi)容物，導(dǎo)致周圍組織發(fā)生炎癥，進(jìn)一步募集小膠質(zhì)細(xì)胞，對(duì)其活化和轉(zhuǎn)變產(chǎn)生一定的影響[10]。

3 壞死性凋亡與小膠質(zhì)細(xì)胞活化的相互作用

小膠質(zhì)細(xì)胞的活化主要受到損傷相關(guān)分子模式DAMP（Damage associated molecular pattern，DAMP）的影響。DAMP與小膠質(zhì)細(xì)胞表面的髓樣分化因子88（Myeloid differentiation factor，Myd88）結(jié)合，經(jīng)由NF-κB通路，啟動(dòng)IL-1、TNF-α等靶基因的表達(dá)[11]。在缺血大腦皮層和脊髓損傷組織中，發(fā)生壞死性凋亡的神經(jīng)元通過激活MyD88信號(hào)通路改變小膠質(zhì)細(xì)胞的極化狀態(tài)來保護(hù)受損的神經(jīng)組織[12]。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)使用蘿卜硫烷阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞活化的MAPK/NF-κB通路，則可抑制IL-1β、TNF-α等炎性因子的產(chǎn)生，從而阻止壞死性凋亡的發(fā)生[13]。

4 壞死性凋亡與小膠質(zhì)細(xì)胞活化的相互作用對(duì)中樞系統(tǒng)疾病的影響

4.1 缺血性腦卒中

缺血性腦卒中是腦卒中中最為常見的類型，其發(fā)病和預(yù)后主要與缺血缺氧引起的神經(jīng)元損傷、死亡相關(guān)。

當(dāng)缺血性腦卒中發(fā)生時(shí)，DAMP在缺氧和有害代謝物質(zhì)的刺激下釋放到細(xì)胞外，激活小膠質(zhì)細(xì)胞上的模式識(shí)別受體并極化為M1型，表達(dá)促炎介質(zhì)，誘發(fā)神經(jīng)炎癥使神經(jīng)元細(xì)胞損傷、死亡[14]。在此過程中，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和受損的神經(jīng)細(xì)胞能夠通過表達(dá)腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子（Tumor necrosis factor receptor associated factor 2，TRAF2）來抑制自身的壞死性凋亡，進(jìn)而減少缺血性腦卒中引起的腦損傷[15]。另外，在缺血性腦卒中發(fā)生過程中，炎癥刺激（LPS、脂壁酸或TNF-α）可以引起神經(jīng)元死亡，如果抑制caspase 8的活性，能夠使小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生壞死性凋亡而被清除，從而避免神經(jīng)元的損失[16]。缺血性腦卒中發(fā)生后，壞死性凋亡過程中斷的神經(jīng)元能夠誘導(dǎo)M2極化，減少M(fèi)1極化；而完成壞死性凋亡過程的神經(jīng)元?jiǎng)t誘導(dǎo)M1極化[12]。此外，血管周圍極化的M1型小膠質(zhì)細(xì)胞分泌TNF-α，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生壞死性凋亡，破壞血腦屏障[17,18]。

4.2 多發(fā)性硬化癥

多發(fā)性硬化癥（Multiple sclerosis，MS）是一種嚴(yán)重的自身免疫疾病，具有較高的致殘率，發(fā)病主要與炎性脫髓鞘及神經(jīng)元損傷、死亡有關(guān)[19]。

炎性脫髓鞘的發(fā)生與小膠質(zhì)細(xì)胞極化表型的切換失衡密切相關(guān)[20]。在疾病早期，外周免疫細(xì)胞被激活，穿過血腦屏障進(jìn)入中樞，釋放IFN-γ等炎性因子使小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生M1型極化。M1型細(xì)胞通過分泌TNF-α殺傷少突膠質(zhì)細(xì)胞，引起脫髓鞘損傷；而將M1型轉(zhuǎn)化為M2型則能促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化，幫助髓鞘再生[21]。

在MS動(dòng)物疾病模型和患者腦組織中均存在少突膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生壞死性凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，無活性的caspase-8水平升高，是壞死性凋亡順利進(jìn)行的關(guān)鍵；而功能正常的caspase-8主要在小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，少突膠質(zhì)細(xì)胞中少見[22]。并且，研究發(fā)現(xiàn)無活性caspase-8的激活可能繼發(fā)于炎癥。因此，無活性的caspase-8在少突膠質(zhì)細(xì)胞中升高引發(fā)壞死性凋亡，很可能是小膠質(zhì)細(xì)胞活化的結(jié)果。這同時(shí)也說明了，活性caspase-8是維持正常CNS功能下所必須的[23]。

4.3 脊髓挫傷

脊髓挫傷（Spinal contusion）是臨床上常見的脊髓損傷類型，其不良預(yù)后主要與傷后持續(xù)存在的慢性炎癥以及逐漸擴(kuò)大的病灶有關(guān)。這種慢性炎癥的持續(xù)被認(rèn)為與M1型小膠質(zhì)細(xì)胞的持續(xù)存在密切相關(guān)[24]。因此清除脊髓損傷后活化的小膠質(zhì)細(xì)胞是治療及改善預(yù)后的關(guān)鍵。此外，反應(yīng)性星型膠質(zhì)細(xì)胞的存在可以隔離病灶和正常脊髓組織，而持續(xù)性存在的M1會(huì)促進(jìn)星型膠質(zhì)細(xì)胞經(jīng)TLR/MyD88 信號(hào)通路的壞死性凋亡[25]，這也從另一個(gè)角度印證了消除M1細(xì)胞的重要性。

Fan等[26]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，發(fā)生壞死性凋亡的小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上存在MLKL，RIP3及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受器（Glucose-regulated protein，GRP78）的表達(dá)上調(diào)；經(jīng)氧糖剝奪處理后小膠質(zhì)細(xì)胞采用4-苯基丁酸酯抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，則可明顯阻止壞死性凋亡的發(fā)生，說明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激很可能是小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生壞死性凋亡過程中重要的一環(huán)。

5 總結(jié)與展望

目前對(duì)于小膠質(zhì)細(xì)胞活化和壞死性凋亡各自都有較多的研究和報(bào)道，但將二者聯(lián)系在一起進(jìn)行的研究尚且有限。根據(jù)目前的報(bào)道，我們可以將二者確定存在的聯(lián)系主要總結(jié)為兩個(gè)方向：（1）壞死性凋亡可以調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞極化類型（2）壞死性凋亡是消除M1型細(xì)胞的重要方式。盡管進(jìn)一步的具體分子機(jī)制仍待明確，但已有聯(lián)系已經(jīng)為我們提供了極有價(jià)值的治療思路。我們期待未來的研究能夠?yàn)樾∧z質(zhì)細(xì)胞極化和壞死性凋亡之間有更清楚、全面的詮釋，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提過新的靶點(diǎn)和思路。