小膠質(zhì)細(xì)胞極化信號(hào)通路在神經(jīng)炎癥中的研究進(jìn)展

李虹瑩 沈緣 吳巧鳳 謝璐霜，2 余曙光

成都中醫(yī)藥大學(xué)1針灸推拿學(xué)院，2基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院（成都 610075）

極化源于對(duì)巨噬細(xì)胞不同的激活狀態(tài)和代謝過程的描述，Th1 和Th2 菌株巨噬細(xì)胞的蛋白質(zhì)和基因表達(dá)在不同刺激下引起的反應(yīng)分為經(jīng)典激活M1 型和替代激活M2 型［1］。小膠質(zhì)細(xì)胞（microglia，MG）在表型方面表現(xiàn)出與外周巨噬細(xì)胞相似的特征，因此極化也用來(lái)描述MG 在各種致病因子作用下的不同表型轉(zhuǎn)換和功能狀態(tài)。

MG 是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）固有的免疫效應(yīng)細(xì)胞，發(fā)揮免疫監(jiān)視的作用。由于MG 是炎癥因子的主要來(lái)源，它過度激活后導(dǎo)致的神經(jīng)炎癥是許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生的關(guān)鍵。活化的MG 分為M1和M2 表型，分別發(fā)揮促炎和抗炎作用。越來(lái)越多的研究以MG 表型為靶點(diǎn)抑制神經(jīng)炎癥來(lái)改善或逆轉(zhuǎn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理過程。因此本文主要對(duì)調(diào)控MG 極化的相關(guān)信號(hào)通路的作用和機(jī)制進(jìn)行總結(jié)分析，為神經(jīng)炎癥性疾病的治療靶點(diǎn)提供理論依據(jù)和治療策略。

1 MG 極化與神經(jīng)炎癥性疾病

M1 型MG 釋放大量的促炎因子包括TNF-α、IL-6、CCL2，誘發(fā)炎性和神經(jīng)毒性效應(yīng)。M2 型MG分泌IL-10、IL-4 等抗炎因子和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）、胰島素生長(zhǎng)因子（IGF）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）等神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，發(fā)揮緩解炎癥和恢復(fù)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的作用［2］。MG 介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥參與了阿爾茨海默?。ˋD）、帕金森?。≒D）等慢性神經(jīng)退行性疾病和腦出血（ICH）、缺血性中風(fēng)等急性神經(jīng)退行性疾病。早期活化的MG 在淀粉樣蛋白-β（Aβ）、黑質(zhì)、梗死區(qū)域以及血腫周圍呈阿米巴樣聚集，吞噬降解致病物質(zhì)，發(fā)揮促進(jìn)組織修復(fù)和神經(jīng)保護(hù)作用。但Aβ、α-突觸核蛋白和突變SOD 等致病物以及炎癥介質(zhì)過表達(dá)驅(qū)動(dòng)MG 向M1 表型極化，引起炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而加重退行性病變［3］。由于極化是動(dòng)態(tài)可變的，MG 在中風(fēng)的早期主要是有益的M2 型，后期轉(zhuǎn)變?yōu)镸1 型［4］。TCH 后M1 型MG 在第1 周被激活導(dǎo)致炎癥和氧化性損傷，M2型在1～3 d 被觀察到，但M1 型激活的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)［5］。因此抑制M1 型、促進(jìn)和維持M2 型極化是抑制神經(jīng)炎癥的有效方法。

2 調(diào)控MG 極化的信號(hào)通路

2.1 NF-κB信號(hào)通路NF-κB由完整的p50/p65異二聚體復(fù)合物構(gòu)成，在響應(yīng)損傷后從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，是調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子。通常Toll 樣受體（TLR）和IL-1R 等許多進(jìn)化保守的受體與細(xì)胞質(zhì)銜接蛋白MyD88 和MAL 結(jié)合后啟動(dòng)下游信號(hào)激活NF-κB，最終導(dǎo)致M1 樣MG激活和炎癥反應(yīng)［6］。

環(huán)丙沙星和左氧氟沙星等藥物通過抑制TLR4/NF-κB 通路促進(jìn)MG 的M2 極化，從而改善神經(jīng)炎癥性疾?。?］?？驳厣程癸@著抑制TLR4 蛋白水平、IKBα 和NF-κB p65 的磷酸化水平以及NFκB p65 的核轉(zhuǎn)位，以TLR4/NF-κB 依賴性方式促M(fèi)2 極化改善中風(fēng)引起的神經(jīng)元損傷［8］。新興研究如迷走神經(jīng)刺激（VNS）也通過該通路促進(jìn)MG 向M2 型極化并抑制M1 型以減輕腦卒中急性期的腦損傷［9］。因此該通路主要以NF-κB p65 為靶點(diǎn)通過TLR4/NF-κB 途徑調(diào)控MG 誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥。

2.2 TLR 信號(hào)通路TLRs 激活吞噬細(xì)胞或MG 響應(yīng)病原體和受損宿主細(xì)胞來(lái)清除病原體和受損組織。MG 表達(dá)的TLR4 與刺激因素特異性結(jié)合，從而激活NF-κB 通路，并上調(diào)各種先天免疫和炎癥因子，促進(jìn)MG 向M1 表型極化［10］。植物提取物如異黃酮（黃芪）通過抑制TLR4/NF-κB p65 增加酪氨酸羥化酶和多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性，減少α-突觸核蛋白陽(yáng)性神經(jīng)元的數(shù)量，最終改善PD 小鼠的行為障礙和炎癥反應(yīng)［11］。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)都證實(shí)橙皮苷通過抑制該通路為缺血性腦卒中后的神經(jīng)保護(hù)和修復(fù)提供新的策略［12］。另外，對(duì)于新的分子靶標(biāo)比如MG 表達(dá)的Tim-3，阻斷Tim-3 可以抑制TLR4信號(hào)通路，延緩ICH 后的炎癥進(jìn)程［13］。上述研究表明TLR4 是激活MG 和調(diào)節(jié)其極化的開關(guān)，TLR4拮抗劑或激動(dòng)劑是未來(lái)臨床的開發(fā)方向。

2.3 mTOR 介導(dǎo)的自噬通路mTOR 屬于磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）相關(guān)激酶家族的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。mTOR 信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸功能和大腦發(fā)育，并通過蛋白質(zhì)翻譯和自噬調(diào)節(jié)大腦認(rèn)知和記憶能力［14］。JIN 等［15］發(fā)明mTOR 和自噬可以調(diào)節(jié)MG 的極化；一方面TNF-α 激活A(yù)KT/mTOR 信號(hào)傳導(dǎo)抑制自噬通量后驅(qū)動(dòng)MG 向M1 表型轉(zhuǎn)變，另一方面增強(qiáng)自噬使MG 向M2 狀態(tài)活化減弱神經(jīng)毒性。

自噬誘導(dǎo)劑比如雷帕霉素和白藜蘆醇通過抑制AKT/mTOR 通路上調(diào)MG 的自噬，促進(jìn)MG 在正常和炎癥狀態(tài)下向M2 表型極化，從而緩解神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的神經(jīng)炎癥［15］。Sestrin2 是一種壓力傳感器蛋白，以劑量依賴性方式抑制mTOR 通路恢復(fù)自噬通量，促進(jìn)MG 極化為M2 表型，在缺血性腦損傷后發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［16］。但是miR-23b 卻通過增加Akt 和mTOR 磷酸化并下調(diào)肌醇多磷酸多激酶（IPMK）減輕ICH 誘導(dǎo)的體內(nèi)神經(jīng)炎癥［17］，這表明mTOR 通路的機(jī)制仍是難以捉摸的，需進(jìn)一步研究mTOR上下游各種信號(hào)分子的功能。

2.4 MAPK 信號(hào)通路

2.4.1 p38 MAPK 信號(hào)通路p38 MAPK 途徑激活會(huì)上調(diào)MG 的TNF-α 水平而產(chǎn)生促炎效應(yīng)，抑制該通路可以促進(jìn)MG 向M2 型極化，減少炎性介質(zhì)、趨化因子和NO 的釋放從而發(fā)揮抗炎作用［18］。體外研究首次證明n-3 多不飽和脂肪酸比如DPA 抑制p38 MAPK 和NF-κB p65 活化，為神經(jīng)退行性疾病提供抗炎和神經(jīng)保護(hù)作用［19］。另外S1PR 受體拮抗劑通過此通路抑制M1 型MG 激活，從而減少腦水腫含量、改善血腦屏障完整性和行為缺陷，為ICH 提供了新的治療靶標(biāo)［20］。但丁基苯酞（NBP）給藥依賴性激活p38 MAPK 通路，上調(diào)p38 磷酸化反而促進(jìn)MG 向M2 型極化［21］。這表明p38 MAPK通路在不同的疾病狀態(tài)下具有相反的調(diào)節(jié)作用。

2.4.2 JNK 信號(hào)通路JNK 屬于MAPK 信號(hào)通路的調(diào)節(jié)因子，由JNK1、JNK2 和JNK3 編碼，其中JNK1、JNK2 分布廣泛，JNK3 是在CNS 表達(dá)的主要亞型［22］。臨床用JNK 的抑制劑調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥性疾病，JNK-IN-8 通過抑制JNK 和NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)、減弱MG 活化和促炎反應(yīng)來(lái)改善中風(fēng)后的功能恢復(fù)［23］。JNK3 是三種高度同源的JNK 之一，JNK3 抑制劑通過抑制BV2 細(xì)胞中的JNK/NF-κB 通路發(fā)揮抗炎和抗遷移作用以減輕神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)炎癥［24］。藥材牛樟芝天然化合物EK100 以MG 的JNK/MAPK 活化而不是ERK 或p38 MAPK 活化為靶標(biāo)，在ICH 后發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)功能［25］。因此多種JNK 抑制劑的開發(fā)仍是未來(lái)的研究方向。

2.5 JAK/STAT 信號(hào)通路JAK/STAT 信號(hào)通路又稱IL-6 信號(hào)通路，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STATs）是JAK 的下游靶點(diǎn)，磷酸化的STAT 轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核并啟動(dòng)編碼促炎細(xì)胞因子和趨化因子靶基因的轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子SOCS1和SOCS3 與JAK 結(jié)合能夠抑制STAT1 和STAT3 的促炎反應(yīng)，增強(qiáng)SOCS 信號(hào)可以緩解M1 型MG 的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)MG 向M2 型極化［26］。

姜黃素通過JAK/STAT/SOCS1 信號(hào)通路誘導(dǎo)M2 樣MG 表型減輕神經(jīng)炎癥［27］。白藜蘆醇以依賴IL-10 的方式通過JAK/STAT/SOCS3 信號(hào)途徑限制MG 的活化［28］。龍血通絡(luò)膠囊通過靶向JAK1/STAT3 信號(hào)通路的磷酸化，降低iNOS、COX-2 蛋白的表達(dá)來(lái)治療恢復(fù)期的缺血性中風(fēng)［29］。HE 等［30］證實(shí)IL-4 介 導(dǎo)JAK1/STAT6 通路在ICH 后促進(jìn)MG 向M2 表型極化，同時(shí)抑制M1 表型，從而發(fā)揮抗炎、抗凋亡和消除血腫的作用?？偠灾?，調(diào)控JAK/STAT 活化的機(jī)制十分廣泛，基于該通路調(diào)控MG的靶點(diǎn)未完全掌握，因此該信號(hào)途徑仍有待深入研究。

2.6 Notch 信號(hào)通路Notch 信號(hào)通路屬于保守進(jìn)化的類型，該信號(hào)通路的成分在靜息和激活的MG中表達(dá)，Notch 胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（NICD）在激活后從胞漿中易位到細(xì)胞核，從而誘導(dǎo)該通路下游靶基因包括Hes1、Hes5 和NF-κB 的活化，從而釋放炎性細(xì)胞因子［31］。其中Notch-1 受體和下游分子Hes1 水平升高表明MG 向M1 型極化，Hes5 則是M2 表型的代表［32］。

脂氧素A4是一種抗炎劑，它通過抑制Notch-1、Hes1、iNOS 和CD32 的表達(dá)，促進(jìn)腦缺血再灌注損傷后MG 的M2 極化，對(duì)缺血性中風(fēng)具有保護(hù)作用［32］。HAO 等［33］通過大鼠體內(nèi)MRI 方法動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)腦組織，證實(shí)γ-分泌酶抑制劑DAPT 可能通過抑制Notch1 活化將MG 的特征從破壞性轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo(hù)性，在中風(fēng)后的亞急性期恢復(fù)腦部功能。Botch 屬于新型的內(nèi)源性Notch 抑制劑，通過拮抗Notch1 信號(hào)的激活來(lái)抑制損傷誘導(dǎo)的NICD 上調(diào)和線粒體易位，從而減少M(fèi)G 介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥［34］。因此Notch1是該通路重點(diǎn)關(guān)注的抗炎靶點(diǎn)之一。

2.7 cAMP 信號(hào)通路cAMP 下游的兩個(gè)主要靶點(diǎn)是蛋白激酶A（PKA）和cAMP 激活的交換蛋白（Epac）。cAMP 效應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）轉(zhuǎn)錄因子家族是蛋白激酶A（PKA）的底物家族，通過含有cAMP 反應(yīng)元件的啟動(dòng)子區(qū)域調(diào)節(jié)基因的表達(dá)［35］。在過度炎癥和基質(zhì)出血的繼發(fā)性腦損傷中，cAMP及其下游效應(yīng)器、磷酸化cAMP 依賴性蛋白激酶（p-PKA）和由Epac1 激活的交換蛋白的合成增加，誘導(dǎo)MG向M2型極化，從而發(fā)揮抗炎保護(hù)作用［36］。

與只能緩解AD 病理癥狀的臨床藥物不同，5HT2A 受體的拮抗劑DLT 通過5HT2AR/cAMP/PKA/CREB/Sirt1 通路刺激自噬過程并抑制神經(jīng)炎癥，促進(jìn)MG 對(duì)Aβ 等病理產(chǎn)物的吞噬，從而改善APP/PS1 小鼠的認(rèn)知障礙［37］。BHDPC 是一種新型神經(jīng)保護(hù)劑，通過增強(qiáng)PKA 和CREB 的磷酸化促使MG 向M2 型極化，從而減輕對(duì)血腦屏障和緊密連接蛋白的破壞，對(duì)小鼠的缺血性損傷發(fā)揮顯著的神經(jīng)保護(hù)作用［38］。以上研究表明PKA 通過促進(jìn)CREB 在其轉(zhuǎn)錄激活位點(diǎn)的磷酸化調(diào)節(jié)抗炎細(xì)胞因子的表達(dá)，并參與MG 的失活和極化過程。

2.8 IL-33/ST2 信號(hào)通路IL-33 屬于IL-1 細(xì)胞因子家族的成員，它的受體ST2 在Th1 細(xì)胞、NK 細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞和免疫細(xì)胞上表達(dá)。體外研究表明IL-33/ST2 信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)MG 中IL-10 和其他M2 樣基因的表達(dá)，從而保護(hù)鄰近的神經(jīng)元免受缺血性損傷。而IL-33 的受體ST2 缺乏將使MG轉(zhuǎn)變?yōu)镸1 樣狀態(tài)并加劇缺血性腦損傷，這表明ST2/IL-33 信號(hào)傳導(dǎo)可在腦缺血損傷后維持有益的MG 反應(yīng)［39］。

研究［40］證實(shí)通過增加外周IL-33 可以增強(qiáng)MG的吞噬作用，促使MG 向抗炎表型轉(zhuǎn)化，降低AD大腦的炎癥水平，也可減輕ICH 引起的神經(jīng)元和白質(zhì)損傷并提供短期和長(zhǎng)期的神經(jīng)保護(hù)［41］。因此作為一種新興的抗炎信號(hào)通路在神經(jīng)炎癥等疾病中，IL-33 補(bǔ)充劑或激動(dòng)劑可能是一種有前途的治療方法。但也有數(shù)據(jù)表明IL-33 調(diào)節(jié)M1/M2 型活性延緩腦缺血損傷的有效期可能在24～72 h內(nèi)［42］，還加劇了IL-33 治療的中風(fēng)小鼠肺部感染和死亡率［43］。因此藥物開發(fā)時(shí)需規(guī)避不良反應(yīng)。

3 總結(jié)與展望

綜上，NF-κB、TLR、mTOR、MAPK、Notch 信號(hào)通路促M(fèi)G 的M1 型極化，JAK-STAT、cAMP、IL-33/ST2 信號(hào)通路與M2 抗炎表型相關(guān)。小膠質(zhì)激活極化所介導(dǎo)的促炎反應(yīng)是神經(jīng)炎癥的關(guān)鍵步驟，因此通過一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑靶向小膠質(zhì)細(xì)胞極化過程為臨床抗炎治療提供了可能性。雖然對(duì)這些通路下游靶點(diǎn)的基礎(chǔ)研究取得了一定成果，然而少有基礎(chǔ)研究上的臨床研究及應(yīng)用研究。因此深入掌握不同信號(hào)通路相互作用的網(wǎng)絡(luò)以及其中的關(guān)鍵靶點(diǎn)，促使MG 表型的轉(zhuǎn)換并面向臨床，是下一步研究方向。