王紫涵，罗金定，田英入，奉水东，凌宏艳

(南华大学 1.衡阳医学院 生理学教研室; 2.衡阳医学院 2017级临床21班;3.公共卫生学院 社会医学与卫生事业管理学教研室，湖南 衡阳 421001)

小胶质细胞(microglia)是大脑固有的免疫细胞，在应对病原体和组织损伤等危险信号时，小胶质细胞会增强免疫反应，进行趋化和吞噬。小胶质细胞在发育的大脑中起着塑造神经回路和消除凋亡神经元的重要作用，成年后继续参与神经保护和重塑突触，使神经回路保持适当的可塑性[1]。小胶质细胞可能在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)疾病进展中发挥两面性作用。一方面，小胶质细胞对大脑微环境非常敏感，不断对中枢神经系统的微环境进行采样，并通过清除错误折叠的蛋白质和控制炎性反应来维持脑内动态平衡，从而抑制AD的发生；另一方面，随着机体衰老，小胶质细胞有时会失去其原本有益的功能，对炎性反应从抑制转变为促进，且清除蛋白质的能力下降，从而促进AD的发生。

AD是老年痴呆的一种，起病隐匿，以记忆障碍、失语、失用、失认、执行能力障碍和人格行为改变为临床特征，其主要的病理特征为β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein，Aβ)的异常沉积和过度磷酸化的tau蛋白以及这些异常蛋白导致的神经炎性反应[2]。本研究发现：2型糖尿病大鼠可引起并促进阿尔茨海默病和帕金森病，同时脑组织中小胶质细胞炎性反应因子表达增加。目前研究发现，在AD病程中，小胶质细胞的信号传导、基因表达和活化表型也发生了变化，并通过先天性免疫等途径影响AD[3]。

本综述主要从小胶质细胞的基因表达、促炎表型、免疫调控3个方面阐述小胶质细胞诱发和促进AD的途径及机制[4-6]。

1 小胶质细胞的基因表达

在小胶质细胞中高度表达的许多编码蛋白都与免疫应答、内吞作用和脂质生物学等密切相关[3, 7]。通过单核苷酸多态性分析发现许多位点 (如APOE、CR1、BIN1、CD33、TREM2和PICALM) 与免疫功能有关，其中CD33和髓系细胞触发受体2(triggering receotor expressed on myeloid cell 2,TREM2)是最重要的基因位点，小胶质细胞CD33表达增加和TREM2表达减少与Aβ积累增加有很强的相关性[6]。

CD33在大脑的小胶质细胞中表达并编码小胶质细胞上的一个受体。小胶质细胞CD33表达增加会减弱小胶质细胞对大脑中Aβ的清除作用并增加神经炎性反应，从而增加AD的风险性[8-9]。而与CD33具有相反作用的是TREM2基因，TREM2基因可编码小胶质细胞Aβ受体，受体结合Aβ后介导小胶质细胞中Aβ通过蛋白酶体降解途径降解；此外，增加TREM2基因表达可以增强小胶质细胞的吞噬作用，抑制其炎性反应信号传导；TREM2基因的变异体(如rs75932628等)使AD的风险性增加2～3倍[10-11]。小胶质细胞表面受体蛋白TREM2，经水解酶切割后在胞外释放一种可溶性蛋白sTREM2(soluble TREM2,sTREM2)也可以触发炎性反应并导致体内小胶质细胞活化[12-14]。TREM2表达产物还可以通过mTOR 信号的激活影响小胶质细胞的代谢，从而导致小胶质细胞的炎性反应和Aβ清除能力改变，进而促进AD的发生[15]。简而言之，小胶质细胞CD33基因表达引发并促进神经炎性反应从而加重AD，而TREM2则起了相反作用。想要通过调控小胶质细胞基因表达来治疗AD、CD33 和TREM2基因可能是最佳药物靶点[16]。

另外，小胶质细胞ApoE4基因变异也在AD病变中起决定性作用，在形成小胶质细胞表型中也发挥了作用，其影响与TREM2相似[17]。

2 小胶质细胞的促炎表型

长期暴露在损伤因素之下会导致小胶质细胞活化，小胶质细胞既可以活化为抗炎表型，也可以活化为促炎表型，但在衰老环境下小胶质细胞活化更倾向于促炎而不是抗炎[6]。一直以来小胶质细胞的活化表型普遍被归类为经典的促炎(M1)表型与抗炎(M2)表型[18]，小胶质细胞活化为抗炎表型(M2)后，吞噬清除能力增强，释放IL-4、IL-13等抗炎因子，维持脑内稳态，起到保护脑的作用；而活化为促炎表型(M1)后，吞噬能力受损，无法清除沉积的毒性Aβ原纤维，并且产生高促炎性细胞因子，包括肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素IL-1、IL-6和IL-12等(图1)。由于活化为促炎表型的小胶质细胞的清除能力降低，使淀粉样斑块积聚，再加上其释放的促炎因子会诱发神经炎性反应，导致神经元死亡，从而诱发AD[19]。而且淀粉样纤维会反过来作为刺激物继续激活小胶质细胞，导致恶性循环，进而加重AD[20]。将小胶质细胞从促炎表型转为抑炎表型可能成为AD新的治疗方向[5]。

图1 小胶质细胞在激活为M1/M2表型时的作用Fig 1 Functions of activated microglia in M1/M2 phenotype

3 小胶质细胞的免疫调控

先天免疫又称非特异性免疫和固有免疫，是一种快速协调的细胞防御反应，在中枢神经系统中，主要由小胶质细胞、星形胶质细胞和巨噬细胞介导，而其中起着关键作用的就是小胶质细胞[5]。小胶质细胞一旦被病理性物质(如神经元死亡或蛋白质聚集物)激活，会迁移到损伤部位，并启动先天免疫反应。所以小胶质细胞的免疫调控对AD有着重要的影响。

小胶质细胞通过细胞因子、先天免疫受体、炎性小体、补体以及其他多种途径参与AD的发病机制。

3.1 细胞因子

小胶质细胞在免疫过程中会产生多种细胞因子，如促炎细胞因子(pro-interleukin-1β,pro-IL-1β;interleukin-6,IL-6;TNF-α)，巨噬细胞炎性肽(macrophage inflammatory protein-1α,MIP-1α)和巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)等[5]。小胶质细胞分泌的细胞因子几乎可以影响神经炎性反应的各个方面，包括促炎和抗炎过程、神经元损伤和小胶质细胞对Aβ沉积物的反应。并且小胶质细胞分泌的细胞因子会调节其自身的活化，IL-1β、TNF-α和其他细胞因子甚至可以在导致结构改变之前就通过如抑制突触传递的长期增强(long-term potentiation,LTP)等途径损害神经元功能[5]。这些作用在AD的发生与发展过程中产生了一定影响。

3.2 先天免疫受体

小胶质细胞中表达的免疫受体，如Toll样受体和NOD样受体[21]，可以介导炎症信号，参与小胶质细胞对Aβ积聚的反应，触发小胶质激活和促炎细胞因子的分泌，促进炎性反应，从而促进AD的发生和发展[1]。

3.3 炎性小体

炎性小体是胞质中的多蛋白复合物，组装后激活促炎caspase-1，被激活的caspase-1通过分泌炎性细胞因子IL-1β和IL-18等，诱导先天性免疫应答、建立脑内慢性炎性反应环境、引起神经元功能障碍并最终导致神经变性，进而加重AD的病程。小胶质细胞可以通过参与脑内异常沉积的蛋白对炎性小体的激活来促进AD的病程[22]。如小胶质细胞参与Aβ诱导的寡聚化结构域样受体家族pyrin结构域蛋白3(NOD-like receptor family, pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小体的活化，所产生的炎性反应介质通过介导有害的慢性炎性组织反应，导致突触功能障碍、认知功能障碍和小胶质细胞清除功能障碍，从而促进AD的进展[23]。

3.4 补体

补体系统是先天免疫系统的主要成分，主要参与防御病原体。小胶质细胞可通过补体途径消除突触，引起AD的认知能力下降[5]。在AD小鼠模型中，补体和小胶质细胞在AD早期介导突触损失，当受到毒性Aβ刺激时，成人中枢神经系统中的小胶质细胞会吞噬突触。抑制小胶质细胞补体受体CR3可减少吞噬小胶质细胞的数量，减轻早期突触丢失的程度。小胶质细胞参与的补体激活在以往被认为是神经炎性反应的继发事件，然而新的研究表明：小胶质细胞和免疫相关通路可作为斑块形成前AD中突触丢失和认知功能障碍的早期介质[24]。

3.5 内吞作用

LC3介导的自噬(LC3-associated endocytosis, LANDO)是在小胶质细胞中存在的一种与自噬标记轻链3(autophagy marker light chain 3, LC3)相关的内吞作用[20]。小胶质细胞中的LANDO可以去除AD小鼠模型中免疫介导的聚集物，并且调节小胶质细胞激活。由于LANDO缺陷型AD小鼠的海马中促炎细胞因子和神经毒性β-淀粉样蛋白的水平明显增加，并且表现出加速的神经变性，神经元信号受损和记忆缺陷。因此在小胶质细胞中的LANDO可能对AD有改善作用[20]。

4 问题与展望

目前认为小胶质细胞通过影响基因表达、促炎表型、免疫调控等途径促进AD发生与发展，但小胶质细胞在中枢神经系统炎性反应和疾病中的作用的认识还不完整[1, 6]，并且由于小胶质细胞具有较强的可塑性难以获得可以简单分类的稳定表型，由一组标志物定义的M1/M2分型过度简化，功能障碍的小胶质细胞往往缺乏特定的分子特征[4]，对小胶质细胞炎性作用认识的深化与其分型的确定都需要进一步探究。通过寻找更多小胶质细胞分型标志物进而转变小胶质细胞表型、或调控其基因表达等方法调节其免疫机制，都是潜在的治疗AD的可行方法。以小胶质细胞作为靶点，进行抗神经炎性反应治疗可能能为AD的预防与治疗带来新思路。