小膠質(zhì)細(xì)胞生理特點(diǎn)及在腦缺血損傷中的作用

高 艷

（湖北文理學(xué)院醫(yī)學(xué)院形態(tài)系，湖北襄陽(yáng) 441053）

1.小膠質(zhì)細(xì)胞的生理特點(diǎn)

1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)

小膠質(zhì)細(xì)胞位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)自于中胚層，分布于整個(gè)腦實(shí)質(zhì)、脊髓、眼、視神經(jīng)和視網(wǎng)膜，具有特殊分枝狀細(xì)胞外形，該狀態(tài)的小膠質(zhì)細(xì)胞被稱為“靜止”或“休眠”的小膠質(zhì)細(xì)胞［1］。最近有研究發(fā)現(xiàn)，正常腦中小膠質(zhì)細(xì)胞的分枝處于高度活動(dòng)狀態(tài)，可通過(guò)腦掃描監(jiān)測(cè)它們所在的區(qū)域［1，2］。小膠質(zhì)細(xì)胞在體外通常并不僅是呈典型的分枝狀結(jié)構(gòu)外形，而是呈多種形態(tài)，從紡錘到桿形或阿米巴，分枝由短細(xì)擴(kuò)展為板狀偽足甚至變成圓形。使用特殊的活化劑能使其形態(tài)發(fā)生改變，如細(xì)菌的LPS［3］，形態(tài)學(xué)變化的差異依賴于受損的程度［1，4］。各種形態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換 ，以固定模式出現(xiàn)從分枝狀到阿米巴巨噬細(xì)胞樣的改變過(guò)程［5］。

1.2 小膠質(zhì)細(xì)胞的免疫功能

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫細(xì)胞，有吞噬、抗原提呈和表達(dá)大量免疫相關(guān)因子的功能［6］，這些在細(xì)胞表面或內(nèi)部的相關(guān)分子，可以作為小膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)記物與中樞神經(jīng)系統(tǒng)其他細(xì)胞區(qū)別開(kāi)，如ILB4［1］、CD11b或iba1［7］等。小膠質(zhì)細(xì)胞還表達(dá)一些受體如神經(jīng)遞質(zhì)受體：谷氨酸受體（Glutamate re－ceptors）、GABA受體、多巴胺受體；神經(jīng)激素受體和神經(jīng)調(diào)節(jié)素受體：組胺受體、大麻素受體、阿片肽受體、趨化因子受體、TNF－α受體、白介素受體等；模式識(shí)別受體：Toll－like受體；其他受體：甲酰肽受體（FPR）、鈣受體、白三烯受體、Noch受體等，這些受體參與一些信號(hào)調(diào)節(jié)，這些受體調(diào)節(jié)的信號(hào)像“開(kāi)”“關(guān) ”一樣，調(diào)控著小膠質(zhì)細(xì)胞的功能［7］。當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞覺(jué)察到陌生的面孔、反常的濃度、某些因子的異常分子模式，就會(huì)由監(jiān)測(cè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)［8］?！伴_(kāi)”的信號(hào)是非常明顯的一種新分子出現(xiàn)，被小膠質(zhì)細(xì)胞識(shí)別繼而活化小膠質(zhì)細(xì)胞。反之“關(guān)”的信號(hào)就是維持持續(xù)的信號(hào)牽制小膠質(zhì)細(xì)胞，就像是默認(rèn)的設(shè)置，這種信號(hào)中斷就意味著警報(bào)拉響。

1.3 小膠質(zhì)細(xì)胞具有遷移功能。

小膠質(zhì)細(xì)胞的遷移在許多生理和病理進(jìn)程中起關(guān)鍵作用，包括免疫防御和創(chuàng)傷修復(fù)。小膠質(zhì)細(xì)胞展現(xiàn)出兩種運(yùn)動(dòng)活性：一種是分枝狀的形態(tài)，它們積極地移動(dòng)它們的分枝而不移動(dòng)胞體；另一種是阿米巴樣的形態(tài)，它們不僅移動(dòng)分枝，整個(gè)細(xì)胞還能夠在腦組織內(nèi)遷移。在發(fā)育過(guò)程中，單核細(xì)胞源的小膠質(zhì)細(xì)胞遷移入腦。在病理情況下，如損傷、中風(fēng)、神經(jīng)變形性失調(diào)以及腫瘤入侵都可以使活化的小膠質(zhì)細(xì)胞遷移到受損區(qū)域。

1.4 小膠質(zhì)細(xì)胞具有吞噬功能

小膠質(zhì)細(xì)胞還是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的專職吞噬細(xì)胞［9］，在發(fā)育過(guò)程中，小膠質(zhì)細(xì)胞清除凋亡的細(xì)胞，在沒(méi)有小膠質(zhì)細(xì)胞的情況下，這些凋亡神經(jīng)元可以存活，提示凋亡的細(xì)胞向小膠質(zhì)細(xì)胞傳遞“吃我”的信號(hào)［10］；在發(fā)育過(guò)程中小膠質(zhì)細(xì)胞還參與突觸的切除［8］以及可能參與了出生后突觸的修剪。

2.腦缺血誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化產(chǎn)生細(xì)胞毒性物質(zhì)

2.1 過(guò)氧化物（Superoxide）

過(guò)氧化物局部氧分子減少形成O·2，依次與其他分子反應(yīng)產(chǎn)生更多高度反應(yīng)的氧物質(zhì)，如過(guò)氧亞硝酸鹽、次氯酸、羰基自由基以及羧基自由基，所有這些物質(zhì)對(duì)神經(jīng)元和其他細(xì)胞有直接的細(xì)胞毒性。過(guò)氧化物和其他的反應(yīng)物以前饋的方式也促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化［11］。最近一些研究顯示，在細(xì)胞培養(yǎng)的腦缺血模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞能夠通過(guò)NADPH氧化酶（NOX）調(diào)節(jié)的過(guò)氧化物加重血腦屏障成分（星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞）的損傷［12］。另外一些研究者發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌注后，在缺少NOX2的gp91亞單位的小鼠梗死面積小于野生型的小鼠［13］，而早期給予 NOX 的藥物抑制劑 apocynin［14］和 honokiol［15］.也可以減輕損傷。該結(jié)果提示我們NOX有望作為靶點(diǎn)干預(yù)治療。

2.2 一氧化氮（NO）

活化的小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)上調(diào)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）的表達(dá)產(chǎn)生NO，腦缺血上調(diào)iNOS和增加NO［16］。NO和超氧化物反應(yīng)形成的活性產(chǎn)物過(guò)氧亞硝酸鹽具有細(xì)胞毒性。iNOS藥理學(xué)抑制劑氨基胍可以減少小鼠的梗死面積［16］，與野生型對(duì)照小鼠相比較，iNOS裸鼠梗死面積變小以及有較好的神經(jīng)病學(xué)的結(jié)局［18］。

2.3 基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）

基質(zhì)金屬蛋白酶是一種能夠分解細(xì)胞外蛋白（如膠原）的一種酶，還參與細(xì)胞外基質(zhì)重組。正常情況下位于胞漿處于未活化狀態(tài)，MMPs可以被蛋白酶（如纖溶酶）分解，或著其他處于活躍狀態(tài)的MMPs分解［19］。一些 MMPs，尤其 MMP－9直接的細(xì)胞毒性效果能夠破壞血腦屏障［20］。在腦卒中實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校毙砸种芃MP可以減少梗死面積、腦水腫以及組織重組纖溶酶原活化物誘導(dǎo)的出血［21］，缺少M(fèi)MP－3或MMP－9的小鼠與野生對(duì)照小鼠相比缺血后腦損傷減輕［22］。然而，缺血后持續(xù)抑制MMPs，不利于功能恢復(fù)，因?yàn)檫@些蛋白酶在中風(fēng)后神經(jīng)血管重塑中起非常重要的作用［23］。米諾四環(huán)素（Minocycline）對(duì)野生型小鼠永久性腦缺血起保護(hù)作用而在缺MMP－9的小鼠中不起作用，提示這就是米諾四環(huán)素發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制［24］。強(qiáng)力霉素（Doxycycline）也有抑制缺血后MMPs活性的作用［25］，兩者均可以直接或者間接途徑抑制MMP－9［26］。

2.4 谷氨酸（Glutamate）

小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)半通道釋放谷氨酸，而通過(guò)上調(diào)谷氨酸酶逆轉(zhuǎn)谷氨酸的上調(diào)，谷氨酸的釋放可以引起培養(yǎng)或間接體內(nèi)腦片神經(jīng)元的死亡［26］。小膠質(zhì)細(xì)胞的谷氨酸釋放有可能有助于缺血腦損傷［27］，但是從小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的谷氨酸與神經(jīng)元釋放的谷氨酸以及在腦缺血時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞在攝取谷氨酸失敗相比，影響相對(duì)較小。盡管如此，缺血后期在梗死邊緣或瞬時(shí)缺血后，從慢性活化的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的谷氨酸有助于延遲神經(jīng)元的死亡。小膠質(zhì)細(xì)胞也可以攝取谷氨酸［28］，但是這種攝取的凈效應(yīng)與星形膠質(zhì)細(xì)胞攝取的快速高能力相比是未知的。

3.腦缺血誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化產(chǎn)生的細(xì)胞因子

3.1 TNF－α

腦缺血后，小膠質(zhì)細(xì)胞釋放TNF－α增加，TNF－α被認(rèn)為是很強(qiáng)的免疫介質(zhì)和促炎細(xì)胞因子，腦缺血后的快速上調(diào)與壞死和凋亡有關(guān)［29］。TNF－α可以直接發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，也可以通過(guò)TNF－R1（p55）和 TNF－R2（p75）發(fā)揮作用［30］。這些受體表達(dá)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞［31］。綁定TNF－α同源三聚體中的任何一個(gè)受體都可以活化三個(gè)主要的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。1）當(dāng)TNF－α與相應(yīng)的受體綁定后啟動(dòng)了凋亡信號(hào)級(jí)聯(lián)，導(dǎo)致了Fas募集，內(nèi)化以及隨后活化caspase－8［32］，但是不能完全確定這種級(jí)聯(lián)反應(yīng)總是導(dǎo)致凋亡［33］。2）TNF－α 活 化 了 NF－κB 信 號(hào) 通 路，NF－κB 是MAPK和PKC通路的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，它的活化對(duì)于抑制一些炎癥和細(xì)胞增值相關(guān)基因的表達(dá)是必不可少的［34］。3）TNF－α活化了JNK（c－Jun N－terminal kinase）通路。活化這個(gè)通路可以提高一些轉(zhuǎn)錄因子的活性，包括活化蛋白－1（AP－1）和特異性蛋白－1（SP－1），通過(guò)JNK調(diào)節(jié)磷酸化作用。這些轉(zhuǎn)錄因子可以根據(jù)輔助因子表達(dá)情況和靶基因啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合位點(diǎn)構(gòu)成正向調(diào)節(jié)或負(fù)向調(diào)節(jié)基因表達(dá)。JNK還可以通過(guò)調(diào)節(jié)c－Jun促進(jìn)細(xì)胞的存活，和通過(guò)調(diào)節(jié)c－myc和p53的活性促進(jìn)細(xì)胞的死亡［35］。歸根結(jié)底，任何一個(gè)或所有這些下游的通路活性取決于特定類型的TNF－α受體偶聯(lián)蛋白的表達(dá)和NF－κB和JNK通路的crosstalk點(diǎn)［36］。

3.2 IL1－β

腦缺血后小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元分泌的IL1－β分泌增加，加劇腦損傷。促炎細(xì)胞因子IL1－β是興奮性和外傷性腦損傷誘導(dǎo)的關(guān)鍵的介質(zhì)，在嚙齒類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)性腦缺血損傷中尤其明顯［37］。有證據(jù)表明腦缺 血 后 Toll－like receptor－4 （TLR4）活 化 促 進(jìn)IL1－β產(chǎn)生［38］。在大鼠腦缺血損傷中，活化p38絲裂原活化蛋白激酶是小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生IL1－β的基礎(chǔ)［39］。大腦內(nèi)注射IL1－β中和抗體可降低缺血性腦損傷［40］。

4.腦缺血誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化上調(diào)CC趨化因子CCL3和CCL5

CCL3是腦缺血后炎癥的活性介質(zhì)［41］，通過(guò)選擇性的綁定CC趨化因子跨膜受體CCR1和CCR5發(fā)揮其促炎活性，CCR1和CCR5分布在炎癥細(xì)胞表面［42］。在新生鼠腦，急性低氧組織中CCL3濃度明顯升高，損傷后8－72小時(shí)達(dá)到高峰，CCL3上調(diào)顯示與單核細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞聚集腦損傷相關(guān)聯(lián)［43］。在成年鼠腦缺血模型中，腦缺血后CCL3上調(diào)已被確認(rèn)［44］。有趣的是小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠合成和釋放這種因子［44］。并且CCL3作為潛在的治療靶點(diǎn)，已在小鼠身上得到驗(yàn)證。側(cè)腦室注射病毒巨噬細(xì)胞炎癥蛋白（vMIP）－II（一種廣譜趨化因子拮抗劑），可明顯減少梗死面積，并且呈劑量依賴性［45］。相應(yīng)的向鼠側(cè)腦室注射CCL3可以增加梗死面積。

促炎趨化因子CCL5參與腦缺血再灌注損傷，CCL5選擇性地綁定細(xì)胞表面三種不同的跨膜受體（CCR1、CCR3和CCR5）。在局灶性腦缺血模型中，與野生小鼠相比，敲除小鼠CCL5后，梗死面積明顯變小，血腦屏障的滲透性降低［46］。因此抑制CCL5的活性有期望減少白細(xì)胞浸潤(rùn)和缺血后腦損傷。

總之，小膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血損傷后炎性反應(yīng)中具有重要的作用，我們可以通過(guò)多途徑、多靶點(diǎn)干預(yù)由小膠質(zhì)細(xì)胞引起的炎性反應(yīng)，為臨床提供治療依據(jù)。

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