赵梓淇 何慧晗 王博 杨戈

(1长春中医药大学,吉林 长春 130117 ;2长春中医药大学附属医院)

神经炎症是反应性中枢神经系统成分对内源或外源性病因引起体内平衡改变做出的反应,其主要作用是保护中枢神经系统和促进组织修复,但过度的炎症反应又会损伤神经元及加速神经退行性病变〔1〕。研究表明神经炎症可能在帕金森病(PD)的病理学中发挥作用,影响其发病和进展〔2,3〕。有研究发现中医药可以通过调节神经炎症改善PD症状〔4,5〕,在PD治疗中发挥重要作用。本文总结多种触发神经炎症的因素和其介导PD发病或进展的作用机制,归纳调节神经炎症事件的中医药治疗手段和作用靶点,为PD治疗寻找新方向。

1 神经炎症介导PD作用机制

1988年,McGeer等〔6〕研究证明人类白细胞抗原在PD患者尸检脑脊液中的表达增加,提示PD患者体内存在神经炎症,此后神经炎症与PD神经病理学的研究飞速进展。随着正电子发射断层扫描成像(PET)的应用,Liu等〔7〕发现PD患者大脑中活化小胶质细胞和外周炎症标志物数量增加,说明神经炎症可能与PD密切相关。

1.1PD与小胶质细胞 小胶质细胞具有神经保护和神经毒性作用,与PD发病和进展密切相关。小胶质细胞在脑损伤或受到某些体内体外刺激时被激活,其中被激活的小胶质细胞 M1 表型通过释放多种炎症介质和细胞毒性因子放大局部炎症。相反 M2 表型分泌抗炎介质和营养因子刺激修复、再生和恢复体内平衡〔8〕。McGeer等〔6〕研究证实第1个提示PD与小胶质细胞有关的神经病理学证据,PD患者死后神经系统样本中存在活性小胶质细胞富集,其特征是人类主要组织相容性Ⅱ类(MHC-Ⅱ)蛋白的激活,该蛋白在抗原呈递和炎症信号传导中起作用,表明其活化的小胶质细胞诱发的神经炎症与PD的神经病理活动有关。Wang等〔9〕研究表明,阻断小胶质细胞 L 型钙通道(Cav1.2)可能会延长 M1 小胶质的激活状态,延缓 M2 激活的启动,导致细胞毒性物质释放增加,随着时间的推移导致PD小鼠模型黑质致密部多巴胺能神经元出现更严重的损失。George 等〔10〕研究证明,缺失或强烈活化的小胶质细胞可能影响神经系统中的 α-突触核蛋白(Syn)转移,使神经元中具有显著更高的α-Syn表达。在消融了80%小胶质细胞的PD小鼠模型中,随着宿主小胶质细胞的减少,可以观察到移植的多巴胺能神经元中α-Syn的积累增加,而过度激活小胶质细胞同样使移植神经元中具有更高的α-Syn量,证明小胶质细胞可能影响α-Syn转移,从而对PD具有重要作用。

此外,激活的小胶质细胞分泌的促炎因子可将星形胶质细胞转化为毒性A1表型,通过分泌神经毒素或释放多种补体成分驱动突触变性,诱导多巴胺神经元坏死,这可能与PD的震颤症状有关〔11〕。补体成分(C)3是 A1 型星形胶质细胞中最具特征且高度上调的基因之一,Liddelow等〔12〕证明在PD中星形胶质细胞于疾病相关区域呈C3阳性表达,并且当 A1 型星形胶质细胞的形成被阻断时,可以防止多巴胺能神经元的死亡。Yun等〔13〕研究表明使用胰高血糖素样肽-1 受体(GLP1R)激动剂,可以直接预防小胶质细胞介导的星形胶质细胞转化为 A1 神经毒性表型,防止散发性PD的α-Syn预制原纤维(PFF)小鼠模型中多巴胺能神经元的丧失和行为缺陷,同样可以减少人 A53Tα-Syn(hA53T)转基因小鼠模型中α-Syn病变诱导的神经变性及其行为缺陷和其他神经病理异常。小胶质细胞可能通过激活 M1 表型放大炎症反应、影响α-Syn转移及激活星形胶质细胞毒性 A1 表型的方式参与PD的病理学发展。

1.2PD与炎症小体 炎症小体来源于 NLR 或 PYHIN 蛋白家族,其中核苷酸结合寡聚化结构域样受体热蛋白结构域相关蛋白(NLRP)3为与PD相关性最大的炎症小体。

当 NLRP3 炎症小体感知到病原体、内源性信号、α-Syn 聚集体或当小胶质细胞分泌白细胞介素(IL)-1β 时,其组成部分即接头蛋白凋亡相关的点状蛋白(ASC)被触发,招募并激活前半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)1,诱导了促炎细胞因子IL-1β和IL-18的释放,放大PD细胞模型的炎症反应,加重多巴胺能神经元变性坏死及α-Syn聚集〔14〕。Yan等〔15〕研究证明,敲除 NLRP3 炎症小体,可以使 1-甲基-4-苯基 1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)诱导的PD小鼠模型具有抗黑质多巴胺能神经元丧失的特性与 caspase-1 激活和IL-1β和IL-18 分泌的减少有关。Gordon等〔16〕研究发现口服给药小分子 NLRP3 抑制剂,可减少PD小鼠模型纹状体多巴胺能神经元变性及过度磷酸化α-Syn聚集体在多个脑内区域的累积,并且可以改善PD小鼠模型的运动缺陷。NLRP3炎症小体的过表达,可以激活IL-1β和IL-18、扩大炎症反应、破坏多巴胺能神经元功能,同时可以增加α-Syn聚集体在脑内累积,加速PD发展。

1.3PD与外周免疫 外周免疫可以加剧PD模型中的α-Syn毒性和多巴胺能神经元损伤。Harms等〔17〕研究证明,在病毒过表达的α-Syn诱导的促炎 C-C 趋化因子受体(CCR)2阳性PD小鼠模型中,外周单核细胞大量浸润到黑质中,而PD小鼠模型 CCR2 的缺失阻止了单核细胞浸润和随后的多巴胺能神经元死亡,说明外周血单核细胞的表达可以通过血脑屏障参与神经炎症反应,加速PD的多巴胺能神经元损伤。另外,在Iba等〔18〕免疫组织化学分析中显示α-Syn转基因小鼠模型的新皮质、海马体和纹状体中出现白细胞分化抗原(CD)3+/CD4+T细胞浸润,其中CD4+T在中枢神经系统中被MHC-Ⅱ分子激活,随后增殖并分化为Th1和Th17细胞。Th1细胞分泌促炎因子、激活小胶质细胞、扩大中枢先天免疫反应损害神经元,而Th17细胞可能直接损伤神经元,加速α-Syn转基因小鼠模型多巴胺能神经元的变性坏死有研究。脂多糖(LPS)能够引起全身炎症反应,有研究证明由LPS诱导的外周神经炎症增强了hA53T转基因小鼠模型α-Syn低聚物的毒性作用,引起其多巴胺能神经元数量减少并加剧了认知缺陷〔19〕。外周免疫可能加剧PD大脑的单核细胞和T淋巴细胞活化,诱导多巴胺能神经元损伤和α-Syn毒性增加。

1.4PD与肠脑轴 肠脑轴可能主要通过两种方式参与PD神经病理学过程:(1)肠道炎症刺激病理性α-Syn产生,通过迷走神经向中枢神经系统扩散,最终出现PD症状。Kim等〔20〕在小鼠模型十二指肠和幽门肌层中注射病理性α-Syn预制纤维,首先观察到病理性α-Syn在出现运动背核中,随后在后脑的尾部、基底外侧杏仁核、背侧核和黑质致密部观察到病理性α-Syn的扩散,并且于类似的时间点观察到多巴胺能神经元的丧失及运动和非运动症状,当行迷走神经切断术后,阻止了α-Syn的肠脑扩散,证明病理性α-Syn通过迷走神经向中枢神经系统扩散。(2)肠道菌群改变使促炎细胞因子增加,破坏血脑屏障并渗入大脑,放大中枢神经系统免疫应答反应,增加α-Syn的数量,导致PD症状。Sampson等〔21〕研究表明,与无菌和抗生素治疗的转基因PD小鼠模型相比,有肠道菌群的小鼠模型肠道及大脑免疫应答反应、α-Syn数量和运动功能障碍更多。接受PD患者粪便微生物群移植的模型小鼠会出现更多的运动症状,表明肠道菌群的改变与PD发病有较大的相关性。肠脑轴可能通过病理性α-Syn扩散和使促炎细胞因子破坏血脑屏障并渗入大脑的方式,影响PD的发病和进展。

2 中医药治疗神经炎症介导PD作用机制

2.1调节小胶质细胞功能 中医药可能通过抑制神经胶质细胞激活的方式,起到减少神经炎症、保护多巴胺能神经元及改善PD的作用。淫羊藿苷和淫羊藿素可以抑制PD小鼠模型中脑小胶质细胞和星形胶质细胞的活化,降低肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-6和IL-1β表达,改善神经炎症及相关症状,可能对PD患者具有防治作用〔22〕。天麻提取物天麻素,不仅能够促进活化的小胶质细胞向M2表型转换〔23〕,而且可以抑制M1表型小胶质细胞激活,降低TNF-α和CD86的表达〔24〕,发挥其神经保护作用,其可能是治疗PD的潜在性药物。Ren等〔25〕证明丹参的提取物丹参酮ⅡA,可以抑制MPTP诱导的PD模型小鼠小胶质细胞活化和降低烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶和一氧化氮合酶(iNOS)的表达,改善神经炎症,提供神经保护作用。地黄提取物地黄苷可以通过抑制小胶质细胞由M2向M1表型的转化,并降低细胞NO、细胞内CD11b、CD86/CD206水平,通过减轻神经炎症反应,起到神经保护作用,证明使用地黄苷治疗PD有较好效果〔26〕。另外Jang等〔27〕发现针灸可以增加PD小鼠模型纹状体和黑质中多巴胺能纤维和神经元的水平,恢复纹状体和黑质中小胶质细胞和星形胶质细胞的过表达,改善PD小鼠模型的运动症状,表明针灸可能通过抑制神经胶质细胞的促炎状态阻断炎症反应,保护神经元功能,对PD具有治疗作用。中药成分及针灸可以作用于神经胶质细胞,通过抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的活化达到减轻神经炎症及治疗PD的作用。

2.2调节NLRP3炎症小体功能 NLRP3 炎症小体的激活与神经炎症介导的PD密切相关,地黄提取物梓醇具有抗炎作用,实验证明梓醇可以通过抑制小胶质细胞转化为 M1 表型、下调 NLRP3 炎症小体表达减少神经炎症〔28〕。Wang等〔29〕发现梓醇抑制了丝裂原活化蛋白激酶4/c-Jun氨基末端激酶/c-Jun(MKK4/JNK/c-Jun)信号传导的激活,减少PD小鼠模型中的促炎因子和炎症小体表达,同时显著抑制MPTP触发的氧化应激,恢复生长相关蛋白(GAP)43和血管内皮生长因子(VEGF)水平,说明梓醇可以通过下调 NLRP3 炎症小体表达、减少氧化应激、保护多巴胺能神经元功能等多靶点方式延缓PD发展。槲皮素是钩藤、炙甘草、柴胡、桑叶、槐角、旋覆花等多种中药的有效成分,Han等〔30〕证明槲皮素可以降低 LPS 诱导的小胶质细胞炎症因子表达,抑制核转录因子(NF)-κB通路活化,其作用机制可能是抑制 NLRP3 炎症小体活化达到预防神经元损伤作用,槲皮素的实验研究为神经炎症介导的PD提供了一种潜在的治疗策略。中医药可以通过下调 NLRP3 炎症小体表达,预防神经元损伤,延缓PD发展。

2.3调节外周免疫功能 冯胜蓝等〔31〕以小鼠脑组织中的 P-α-Syn 蛋白表达显著增多,T 淋巴细胞占比降低为依据,选用 A53T 转基因阳性小鼠作为外周免疫功能异常的PD模型组。在使用白藜芦醇治疗后,小鼠运动功能改善,外周 T 淋巴细胞数量和促炎细胞因子水平恢复正常,证明PD与外周免疫相关,并且白藜芦醇有很好的治疗效果。Wu等〔32〕使用地黄饮子汤减少PD模型小鼠 Th17 细胞数量,降低血清中IL-17A水平,减轻外周炎症反应,保护多巴胺能神经元功能,改善PD的症状。外周血单核细胞和 T 淋巴细胞以迁移的方式通过血脑屏障,破坏多巴胺能神经元功能,而中医药具有调节外周免疫,保护血脑屏障的功效,进而干预PD相关病理过程。

2.4调节肠脑轴 中医药对于PD的肠脑轴具有双向兼顾的治疗效果。有研究发现,针灸可以改善 MPTP 小鼠胃肠道功能,使肠道生物群落丰富度显著升高,同时针灸治疗后纹状体和黑质多巴胺能神经元存活数量显著升高及运动障碍改善,证明针刺对肠道菌群水平存在特异性影响,并且对小鼠模型有强大的抗PD作用〔33〕。Wang等〔34〕实验证明口服黄连素可以增加的酪氨酸羟化酶活性,从而加速肠道菌群产生左旋多巴,肠道菌群产生的左旋多巴通过循环进入大脑,转化为多巴胺以改善大脑功能,达到治疗PD的作用。使用抗帕颗粒治疗PD小鼠模型后发现,在肠壁神经的沉积量降低,突破肠黏膜的α-Syn减少,并且抗帕颗粒延缓了α-Syn迷走神经的逆传递和在黑质纹状体的沉积,说明抗帕颗粒可以通过调节α-Syn肠脑转移来延缓PD运动和非运动症状进展〔35〕。中医药可以调节肠道生物群落丰富度,加速左旋多巴产生和对大脑的供给,调节α-Syn肠脑转移起到治疗PD的作用。

综上,神经炎症介导PD作用机制主要与神经胶质细胞、NLRP3 炎症小体、外周免疫及肠脑轴密切相关,但是其相关信号通路和基因靶点的研究不够全面,相关药物研究也较少。中医药对于防治神经炎症介导PD具有独特的优势,这主要源自中医药的多靶点作用,但是治疗PD的中医药研究同样有局限性,包括设计严谨及具有前瞻性的大样本临床或临床前实验较少,各种作用机制尚不明确。