弓形蟲(chóng)感染與阿爾茨海默病相關(guān)性的研究進(jìn)展

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阿爾茨海默病(Alzheimer's disease, AD)俗稱老年癡呆或老年認(rèn)知障礙，是老年人常見(jiàn)的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。AD的主要臨床表現(xiàn)為認(rèn)知與記憶功能及日常生活能力的進(jìn)行性減退，并伴有各種神經(jīng)精神癥狀和行為障礙[1]。預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)將有800～1 200萬(wàn)AD患者。在老齡化日趨顯著的情況下，AD已成為嚴(yán)重的社會(huì)公共衛(wèi)生問(wèn)題[2]。

AD的病理表現(xiàn)主要包括神經(jīng)細(xì)胞外β-淀粉樣蛋白(amyloid protein β, Aβ)聚集形成的斑塊(老年斑，senile plaque, SP)，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Tau蛋白過(guò)度磷酸化形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangle, NFT)以及反應(yīng)性小膠質(zhì)細(xì)胞活化、神經(jīng)突營(yíng)養(yǎng)不良、神經(jīng)元丟失和突觸功能紊亂[3]。AD的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，普遍認(rèn)為與遺傳因素、環(huán)境因素(頭顱外傷史、炎癥反應(yīng)和病原體感染等)相關(guān)[4-9]。

剛地弓形蟲(chóng)(Toxoplasmagondii)為專性細(xì)胞內(nèi)寄生原蟲(chóng)，可寄生于人和多種動(dòng)物的有核細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致弓形蟲(chóng)感染或弓形蟲(chóng)病。弓形蟲(chóng)感染后，其包囊主要位于宿主的嗅球、杏仁核、大腦皮質(zhì)、海馬、小腦和基底核等部位，這些部位的弓形蟲(chóng)包囊負(fù)荷量增多可導(dǎo)致相應(yīng)的功能異常，而海馬功能的異常與老年癡呆、抑郁癥、精神病等神經(jīng)精神疾病相關(guān)[10-12]。本文對(duì)弓形蟲(chóng)感染與AD相關(guān)性的研究進(jìn)展做一綜述，旨在為日后臨床上應(yīng)用抗寄生蟲(chóng)等手段預(yù)防和治療AD提供線索。

1 AD患者的弓形蟲(chóng)感染

Kusbeci等[13]采用ELISA檢測(cè)土耳其的34名AD患者和37名健康對(duì)照者血清中的弓形蟲(chóng)抗體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AD患者弓形蟲(chóng)IgG陽(yáng)性率為44.1%，對(duì)照組為24.3%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示AD的發(fā)生與弓形蟲(chóng)感染可能相關(guān)聯(lián)。

2 弓形蟲(chóng)感染引發(fā)或加重AD樣癥狀

Fekadu等[14]的調(diào)查揭示弓形蟲(chóng)感染與精神異常、行為障礙、人格改變等有關(guān)聯(lián)，丙戊酸(valproic acid)等抗驚厥藥物通過(guò)抑制腦內(nèi)弓形蟲(chóng)的繁殖，達(dá)到抗驚厥的效果。對(duì)美國(guó)20-59歲成年人的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，弓形蟲(chóng)可能通過(guò)掠奪神經(jīng)元的葉酸而影響人類的認(rèn)知[15]。Gale等[16]對(duì)4 178人進(jìn)行計(jì)算機(jī)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)感染人群的生理反應(yīng)時(shí)間、處理事件的速度、短期記憶和注意力等都發(fā)生了改變，弓形蟲(chóng)感染改變了人的認(rèn)知功能。Mendy等[17]的調(diào)查顯示老年人的弓形蟲(chóng)血清陽(yáng)性率與記憶損害有關(guān)。對(duì)65歲或以上老年人(42名弓形蟲(chóng)血清陽(yáng)性者和42名陰性者)進(jìn)行工作記憶測(cè)試和心理計(jì)量測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)血清陽(yáng)性的老年人存在記憶損害、工作記憶效能減退、言語(yǔ)記憶低效、瞬時(shí)記憶減少、認(rèn)知延時(shí)等表現(xiàn)[18]。Nimgaonkar等[19]對(duì)被調(diào)查者的注意力、管理能力、記憶、語(yǔ)言和視覺(jué)空間功能等進(jìn)行連續(xù)5年的評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)被調(diào)查者的弓形蟲(chóng)抗體滴度明顯與暫時(shí)認(rèn)知減退相關(guān)。即對(duì)于老年人群來(lái)說(shuō)，認(rèn)知退化與弓形蟲(chóng)感染有關(guān)。對(duì)133名癡呆患者和95名對(duì)照者進(jìn)行認(rèn)知評(píng)估、弓形蟲(chóng)抗體檢測(cè)和載脂蛋白E (apolipoprotein E，ApoE，介導(dǎo)神經(jīng)元的膽固醇傳輸，膽固醇為軸突發(fā)育、突觸重塑、記憶開(kāi)發(fā)和神經(jīng)元修復(fù)的關(guān)鍵成分)位點(diǎn)測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)抗體陽(yáng)性患者無(wú)論是否攜帶ApoE4，都有高度發(fā)展為癡呆的風(fēng)險(xiǎn)[20]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)感染后，小鼠對(duì)捕食者貓的尿液的恐懼感、厭惡感消失[21]。弓形蟲(chóng)感染BALB/c小鼠后，感染鼠的逃避潛伏期明顯長(zhǎng)于AD鼠，學(xué)習(xí)能力減弱；滯留在目標(biāo)象限的時(shí)間和路程減少，記憶功能受損[22]。弓形蟲(chóng)Tehran株感染雄性小鼠后，可引起小鼠類焦慮癥狀和認(rèn)知功能受損[23]。C57BL/6小鼠感染弓形蟲(chóng)ME49株后，感染鼠的空間記憶能力受損、探索新事物的興趣減退、表現(xiàn)類焦慮癥狀[24]。弓形蟲(chóng)PRU株感染昆明鼠后，感染鼠探究新物體的時(shí)間明顯少于對(duì)照組；感染鼠的逃避潛伏期明顯長(zhǎng)于對(duì)照組[25]。弓形蟲(chóng)感染促進(jìn)感染大鼠的神經(jīng)認(rèn)知特別是記憶障礙的出現(xiàn)[26]。

3 弓形蟲(chóng)感染引發(fā)或加重AD樣病變

3.1弓形蟲(chóng)感染引起腦組織Aβ沉積 用弓形蟲(chóng)ME49株感染C57BL/6小鼠，感染后15 d，小鼠腦部可見(jiàn)Aβ特異性抗體6E10陽(yáng)性(6E10+)標(biāo)記的區(qū)域，且與弓形蟲(chóng)包囊共定位。感染后60、90 d，腦部的其它區(qū)域也可見(jiàn)6E10+標(biāo)記。感染后30 d和90 d腦部皮質(zhì)區(qū)的6E10+標(biāo)記差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；海馬區(qū)的6E10+標(biāo)記明顯增多[24]。Cabral等[27]用弓形蟲(chóng)的Ⅰ和Ⅲ型蟲(chóng)株腹腔注射感染3月齡J20雌鼠，感染后6個(gè)月，感染鼠海馬區(qū)可見(jiàn)Aβ斑。

3.2弓形蟲(chóng)感染誘發(fā)腦組織Tau蛋白高度磷酸化

過(guò)度磷酸化的Tau 蛋白(pTau)可影響神經(jīng)元骨架微管蛋白的穩(wěn)定性，導(dǎo)致NFT形成。Torres等[24]的研究發(fā)現(xiàn)用AT8抗體特異性標(biāo)記pTau，弓形蟲(chóng)ME49株感染后15 d，感染鼠腦內(nèi)可見(jiàn)pTau標(biāo)記，感染后60 d，標(biāo)記點(diǎn)增多，皮質(zhì)區(qū)和海馬區(qū)的標(biāo)記明顯。Western blot顯示，感染后60 d，AT8抗體特異性識(shí)別的蛋白含量增多，提示pTau的含量增多。

3.3弓形蟲(chóng)感染損傷腦部神經(jīng)元 Torres等[24]的研究發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)感染鼠腦部的NeuN+、TUNEL+標(biāo)記和弓形蟲(chóng)包囊共同定位于前額皮質(zhì)區(qū)。且隨著感染的發(fā)展，腦內(nèi)NeuN+和TUNEL+標(biāo)記明顯增多。在整個(gè)嗅球區(qū)，TUNEL+標(biāo)記明顯，提示嗅球神經(jīng)元細(xì)胞死亡。C57BL/6小鼠腹腔接種弓形蟲(chóng)ME49蟲(chóng)株后3、6周，感染鼠腦部海馬區(qū)嗜酸性神經(jīng)元(細(xì)胞體積縮小、胞質(zhì)嗜酸性、胞核深染)增多，提示弓形蟲(chóng)感染期神經(jīng)退行性病變?cè)龆郲28]。Parlog等[29]的研究揭示弓形蟲(chóng)感染后，樹(shù)突棘的長(zhǎng)度和密度明顯縮減。弓形蟲(chóng)可通過(guò)上調(diào)宿主細(xì)胞內(nèi)的抗凋亡基因或調(diào)整凋亡信號(hào)途徑，抑制腦部神經(jīng)元細(xì)胞凋亡[30]。弓形蟲(chóng)通過(guò)操縱Ca2+信號(hào)途徑，影響神經(jīng)元對(duì)谷氨酸鹽的反應(yīng)，進(jìn)而調(diào)整相應(yīng)神經(jīng)元的功能[31]。

3.4弓形蟲(chóng)感染影響突觸可塑性和神經(jīng)遞質(zhì) 谷氨酸是人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的興奮性遞質(zhì)，N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor, NMDAR)是一種重要的谷氨酸受體，主要參與調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活、樹(shù)突和軸突結(jié)構(gòu)以及突觸可塑性的形成。弓形蟲(chóng)感染后15、30 d，小鼠腦部皮質(zhì)區(qū)和海馬區(qū)的NMDAR表達(dá)明顯減少。感染后60 d，NMDAR表達(dá)減少更明顯。熒光定位顯示NMDAR與弓形蟲(chóng)包囊共定位，提示弓形蟲(chóng)感染與NMDAR丟失相關(guān)。Western blot顯示，感染后60 d，NMDAR蛋白含量明顯減少[24]。

弓形蟲(chóng)感染鼠腦部的左旋谷氨酸脫羧酶67(L-glutamic acid decarboxylase 67, GAD67)表達(dá)增加，GAD67為生產(chǎn)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)的酶之一，進(jìn)而影響GABA能的神經(jīng)傳遞[24]。Brooks等[32]的研究發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)ME49蟲(chóng)株感染鼠的大腦中GAD分布彌散程度增高，突觸前末端的GAD丟失，進(jìn)而影響GABA能信號(hào)途徑。GABA 受體分布于杏仁核、海馬和額葉等控制焦慮的腦區(qū)，因而GABA生成障礙可引起焦慮反應(yīng)[33]。

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，弓形蟲(chóng)感染后腦內(nèi)多巴胺的含量增高，去甲腎上腺素和5-羥色胺的含量降低[34-36]。Gatkowska等[37-38]研究揭示弓形蟲(chóng)感染的細(xì)胞分泌多巴胺的量3倍于非感染細(xì)胞，進(jìn)而通過(guò)多巴胺或多巴胺信號(hào)途徑，干擾腦的功能(運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知、記憶、情緒、學(xué)習(xí)和獎(jiǎng)賞)，影響宿主的行為。

3.5弓形蟲(chóng)感染引發(fā)腦部神經(jīng)炎癥 弓形蟲(chóng)感染激發(fā)宿主的免疫反應(yīng)，引起腦內(nèi)免疫細(xì)胞和分子分布的改變?；脊蜗x(chóng)腦病(Toxoplasmaencephalitis, TE)的小鼠體內(nèi)的IL-6、IL-1β、TNF-α表達(dá)上調(diào)[39]。離體培養(yǎng)的小鼠神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，弓形蟲(chóng)感染的星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌IL-1β、IL-6增加，小膠質(zhì)細(xì)胞大量分泌IL-10和TNF-α[40]。弓形蟲(chóng)感染后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的炎性因子和介質(zhì)(TNF-α、IL-6和IL-1等)增多，這些因子限制了蟲(chóng)體的復(fù)制和擴(kuò)散，同時(shí)也引起未感染神經(jīng)元的損害、影響神經(jīng)遞質(zhì)的功能和突觸傳遞[41-42]。

Mahmoudvand等[22]的研究結(jié)果揭示弓形蟲(chóng)感染AD鼠腦部的IL-1β、TNF-α、IFN-γ和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶((inducible nitric oxide synthase, iNOS)的mRNA量明顯多于未感染AD鼠；弓形蟲(chóng)ME49株灌胃感染AD鼠，感染鼠的促炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，促炎介質(zhì)TNF-α、IL-6、CC類趨化因子配體5[chemokine(C-C motif)ligand 5, CCL5]和CXCL-1的生產(chǎn)增多，明顯高于未感染AD鼠[43]。Cabral等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，弓形蟲(chóng)Ⅱ和Ⅲ 型蟲(chóng)株感染鼠腦部CCL5、CXCL-10、IFN-γ、IL-6和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1) 的含量明顯增多。

弓形蟲(chóng)感染后，未被感染的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞呈現(xiàn)出明顯的活躍狀態(tài)，尤其是星形膠質(zhì)細(xì)胞活動(dòng)最為明顯[44]。Montacute等[27,43]的研究發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)感染后，感染鼠大腦皮層和海馬區(qū)活化的小膠質(zhì)細(xì)胞增多。

3.6弓形蟲(chóng)感染與氧化應(yīng)激、AD樣表現(xiàn) Leuner等[45]的研究結(jié)果揭示弓形蟲(chóng)感染可激活腦部的活性氧(reactive oxygen species, ROS)，誘導(dǎo)產(chǎn)生Aβ1-42。弓形蟲(chóng)感染引起腦內(nèi)一氧化氮(NO)大量產(chǎn)生、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞激活及凋亡，導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)病變。感染組的谷胱甘肽還原酶和神經(jīng)元特異性烯醇酶(neuron specific enolase, NSE)的表達(dá)明顯增高，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)的活性降低。氧化應(yīng)激(oxidative stress, OS)后，胞核和胞質(zhì)的8羥基2脫氧鳥(niǎo)苷(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-OHdG)著色加深。由此推測(cè)弓形蟲(chóng)介導(dǎo)的OS在TE的神經(jīng)病理改變中發(fā)揮重要作用。也提示增高的NO和膠質(zhì)細(xì)胞凋亡促成了OS相關(guān)的TE病變[46]。

4 結(jié) 語(yǔ)

血清學(xué)調(diào)查、行為學(xué)分析、病理學(xué)檢測(cè)和動(dòng)物試驗(yàn)等多項(xiàng)研究的結(jié)果均提示弓形蟲(chóng)感染與AD的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。但也有報(bào)道AD人群弓形蟲(chóng)IgG血清陽(yáng)性率(41%)與健康對(duì)照人群(33%)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[47]。有研究發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)感染可以抑制小鼠腦部神經(jīng)元退變和學(xué)習(xí)記憶能力損害[48]。用弓形蟲(chóng)Ⅱ型蟲(chóng)株腹腔注射感染3月齡J20雌鼠，感染后6個(gè)月，感染鼠海馬區(qū)Aβ斑荷量明顯少于對(duì)照組[27]。還有研究揭示弓形蟲(chóng)ME49株感染AD小鼠后，感染鼠腦部招募的骨髓來(lái)源單核細(xì)胞對(duì)Aβ的吞噬增多，腦部對(duì)Aβ降解的酶增多，對(duì)Aβ的降解增加，因而海馬區(qū)的Aβ斑荷量減少[49]。弓形蟲(chóng)感染對(duì)AD癥狀及病變的影響有明顯不同的研究結(jié)果，原因可能在于AD的建模方式、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類、弓形蟲(chóng)的感染途徑、蟲(chóng)株和感染劑量不同所致[50]。

不僅弓形蟲(chóng)感染與AD的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)聯(lián)，利什曼原蟲(chóng)感染后，小鼠大腦皮層的Ser396pTau含量增加，高級(jí)糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation endproducts, RAGE)的含量明顯增加，而腦部的RAGE有助于神經(jīng)變性[51-52]。

寄生蟲(chóng)感染和AD相關(guān)性的研究，解釋了部分AD的發(fā)病機(jī)制，也為日后臨床上應(yīng)用抗寄生蟲(chóng)等手段預(yù)防和治療AD提供了線索。