小膠質(zhì)細(xì)胞膜受體在阿爾茨海默病中的作用

林華偉，柳維林，王志福，陶靜，陳立典

福建中醫(yī)藥大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，福建福州市 350122

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一種起病隱匿、進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)退行性疾病，也是老年人最常見的癡呆類型和導(dǎo)致死亡的重要原因之一[1]。目前我國(guó)AD患者約875萬(wàn)，所導(dǎo)致的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)達(dá)1677.4 億美元[2]；預(yù)計(jì)到2030年我國(guó)AD 患者總數(shù)將超過(guò)2000 萬(wàn)[3]，給家庭和社會(huì)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)壓力。

AD 主要的病理改變?yōu)棣漏\淀粉樣蛋白(β‐amyloid,Aβ)大量沉積形成Aβ 斑塊和tau 蛋白過(guò)度磷酸化形成神經(jīng)纖維纏結(jié)[4]。小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)被質(zhì)膜上的受體所激活，在AD 不同時(shí)期發(fā)揮作用：早期激活可誘導(dǎo)對(duì)Aβ的攝取和吞噬[5]；晚期則會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)炎癥反應(yīng)，釋放神經(jīng)毒性因子，導(dǎo)致突觸功能障礙和神經(jīng)元死亡，造成進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和記憶喪失。探索小膠質(zhì)細(xì)胞及其受體的功能對(duì)闡明AD 的發(fā)病機(jī)制、研發(fā)新的治療方法，有重要意義。

1 AD主要的病理特征

AD 的主要病理特征是Aβ 斑塊沉積和神經(jīng)纖維纏結(jié)。Aβ沉積是由于淀粉樣蛋白前體蛋白的不正確切割，導(dǎo)致Aβ 單體聚集成Aβ 原纖維和斑塊。斑塊周圍有小膠質(zhì)細(xì)胞聚集，增多的Aβ斑塊與小膠質(zhì)細(xì)胞上的受體結(jié)合，過(guò)度激活小膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致其吞噬能力減弱，并釋放白細(xì)胞介素‐1β 和腫瘤壞死因子‐α 等促炎因子，產(chǎn)生神經(jīng)毒性，進(jìn)行性加重患者的認(rèn)知功能障礙。另外，早老素‐1 和早老素‐2 是Aβ 裂解過(guò)程中重要的蛋白酶，其異常突變導(dǎo)致β 鏈蛋白穩(wěn)定性下降[6]，進(jìn)一步增加Aβ 斑塊沉積。

tau 蛋白是一種保護(hù)神經(jīng)元的微管相關(guān)蛋白，在正常人腦中會(huì)促進(jìn)微管形成并增加其穩(wěn)定性。在AD 患者腦中，Tau 蛋白會(huì)過(guò)度磷酸化，抑制微管組裝，聚集形成神經(jīng)纖維纏結(jié)。小膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)度活化與磷酸化Tau蛋白沉積密切相關(guān)[7]。Tau寡聚體可以誘導(dǎo)產(chǎn)生花生四烯酸，進(jìn)一步促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞亞硝酸鹽和促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生。過(guò)量的促炎因子可以破壞抗炎受體的結(jié)構(gòu)和功能，加速神經(jīng)纖維纏結(jié)形成[8]，最終對(duì)患者的大腦帶來(lái)?yè)p害。

2 小膠質(zhì)細(xì)胞

大腦持續(xù)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)已經(jīng)成為AD 的另一個(gè)核心病理特征[9]。小膠質(zhì)細(xì)胞作為大腦中主要的免疫細(xì)胞，是誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的核心結(jié)構(gòu)。各種受體與相應(yīng)的配體結(jié)合激活小膠質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)炎性介質(zhì)釋放并誘導(dǎo)炎癥發(fā)生。炎癥反應(yīng)在AD 的不同疾病階段發(fā)揮的作用不同，早期的急性反應(yīng)可以發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，慢性反應(yīng)會(huì)加劇病理變化[10]。

2.1 小膠質(zhì)細(xì)胞的分型

借鑒巨噬細(xì)胞的分類方法，小膠質(zhì)細(xì)胞也可分為M1和M2兩種極化狀態(tài)，這兩種狀態(tài)與受到激活的環(huán)境和被刺激的因素有關(guān)[11]，具有不同的生理和病理特征。

M1型是由脂多糖和干擾素等因子誘導(dǎo)激活的小膠質(zhì)細(xì)胞。活化的M1型細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生如腫瘤壞死因子‐α、白細(xì)胞介素‐1β和一氧化氮等細(xì)胞毒性因子，增加殺菌能力，但過(guò)量釋放也會(huì)介導(dǎo)神經(jīng)炎癥發(fā)生。這種激活途徑也稱為“經(jīng)典激活途徑”。M1通常被認(rèn)為是抵御各種外源侵害的第一道防線。但由于其在破壞外源病原體的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的炎性因子，損害正常神經(jīng)元功能，所以M1的過(guò)量激活可能加重AD的病理發(fā)展。

M2 型是由白細(xì)胞介素‐4、白細(xì)胞介素‐13 等因子誘導(dǎo)獲得，該狀態(tài)下的小膠質(zhì)細(xì)胞可以產(chǎn)生白細(xì)胞介素‐10 和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子‐β 來(lái)拮抗炎癥反應(yīng)，并且產(chǎn)生精氨酸酶1 和幾丁質(zhì)酶3樣蛋白3 等標(biāo)志物[12]，幫助組織修復(fù)和細(xì)胞外基質(zhì)重建，被稱為“替代激活途徑”。M2是抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)修復(fù)基因表達(dá)的一類表型，通過(guò)抑制促炎細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素‐8、白細(xì)胞介素‐6 和腫瘤壞死因子‐α 的產(chǎn)生，對(duì)抗M1 的促炎反應(yīng)，并聯(lián)合胰島素樣生長(zhǎng)因子‐1等其他神經(jīng)保護(hù)因子幫助組織重建。

2.2 分型的局限性

將小膠質(zhì)細(xì)胞分為M1 和M2 型可能是不準(zhǔn)確的[13‐14]。巨噬細(xì)胞有多種激活狀態(tài)和強(qiáng)大的可塑性，可以根據(jù)環(huán)境因素改變表型[15]。在AD 患者的腦中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出混合的活化表型，單一表型較少，且兩種表型之間可以相互轉(zhuǎn)化。

小膠質(zhì)細(xì)胞分型的本質(zhì)是小膠質(zhì)細(xì)胞受到不同的刺激信息導(dǎo)致功能不同，負(fù)責(zé)接收信息并激活小膠質(zhì)細(xì)胞的小膠質(zhì)細(xì)胞的膜受體。

3 小膠質(zhì)細(xì)胞膜受體在AD發(fā)病機(jī)制中的作用

AD 患者腦中小膠質(zhì)細(xì)胞被激活后，向Aβ 斑塊附近遷移，并提高吞噬Aβ 的能力；同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞因子、趨化因子等炎癥介質(zhì)的釋放，清除壞死細(xì)胞，從而保護(hù)神經(jīng)元。但小膠質(zhì)細(xì)胞的持續(xù)激活會(huì)導(dǎo)致Aβ降解酶活性下降，吞噬分解Aβ斑塊的能力降低；而過(guò)度釋放炎性因子，誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致突觸功能障礙和神經(jīng)元死亡。這與小膠質(zhì)細(xì)胞膜表面受體在疾病不同階段表現(xiàn)出的雙重作用一致，提示受體的表達(dá)與小膠質(zhì)細(xì)胞的功能密切聯(lián)系。

3.1 髓細(xì)胞觸發(fā)受體2 (triggering receptor expressed on myeloid cells 2,TREM2)

TREM2 是一種在骨髓細(xì)胞‐2 上表達(dá)的觸發(fā)受體，通過(guò)與銜接蛋白12 kDa DNAX 活化蛋白(DNAX‐activating protein of 12kDa,DAP12)結(jié)合發(fā)揮作用。TREM2 的細(xì)胞外配體包括多種磷脂和凋亡細(xì)胞，并可與載脂蛋白(apolipoprotein,Apo)E結(jié)合；ApoE 和TREM2 的變體都會(huì)增加AD 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，損害TREM2‐配體間的相互作用[16]。TREM2 被鑒定為Aβ 的受體，通過(guò)激活與斑塊相關(guān)的小膠質(zhì)細(xì)胞影響AD的發(fā)展進(jìn)程[13]。

TREM2 在小膠質(zhì)細(xì)胞大量表達(dá)，促進(jìn)吞噬作用，抑制細(xì)胞產(chǎn)生炎癥介質(zhì)[17]。在TREM2 單倍體不足的小鼠和攜帶R47H突變體的人腦中，小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ 斑塊的修剪能力受損，斑塊發(fā)生壓實(shí)改變，神經(jīng)毒性的寡聚Aβ和纖維狀A(yù)β增多，導(dǎo)致神經(jīng)元營(yíng)養(yǎng)不良和神經(jīng)元死亡。由于斑塊發(fā)生壓實(shí)改變，小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬和清除Aβ 和凋亡細(xì)胞的能力降低[18‐19]。但Jay 等[20]發(fā)現(xiàn)，APP/PS1 小鼠早期TREM2 缺失改善淀粉樣蛋白病變，晚期則增強(qiáng)淀粉樣蛋白沉積；老年小鼠TREM2 缺失減少斑塊相關(guān)的髓樣細(xì)胞積累。要根據(jù)發(fā)病時(shí)間縱向評(píng)估TREM2 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對(duì)AD的影響。

3.2 Toll樣受體(Toll‐like receptors,TLR)

TLR是一類主要參與自然免疫反應(yīng)的重要蛋白質(zhì)，作為一類模式識(shí)別受體，可識(shí)別多種類型病原體相關(guān)分子模式或危險(xiǎn)相關(guān)分子模式。腦部小膠質(zhì)細(xì)胞TLR的表達(dá)，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)至關(guān)重要[21]。TLR 家族很多成員參與免疫反應(yīng)，本文主要討論CD14、TLR2和TLR4。

CD14是一種主要在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表面表達(dá)的脂多糖受體。由于沒(méi)有獨(dú)立的信號(hào)傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，CD14需要與TLR2 和TLR4 形成受體復(fù)合物，與纖維狀A(yù)β 結(jié)合，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)發(fā)生。CD14只參與Aβ斑塊形成后的累積，不參與最初Aβ斑塊形成[22]。Aβ 沉積數(shù)量增多，受體復(fù)合物激活的小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ 能力提升。CD14缺乏的小鼠，斑塊周圍活化的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量明顯減少[23]。

TLR2 是一種主要在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞表面表達(dá)的受體，可以識(shí)別細(xì)菌和真菌等病原體，是先天免疫反應(yīng)中的關(guān)鍵受體，也是神經(jīng)退行性疾病中研究最多的TLR 之一[24]。TLR2 參與小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ 的炎癥反應(yīng)，抑制TLR2 活化會(huì)降低小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性，減少APP/PS1 小鼠Aβ 沉積，并改善其認(rèn)知能力[25]。但TLR2缺失會(huì)影響其他病原體炎癥反應(yīng)，可能不是理想的治療靶點(diǎn)。

TLR4 的分布與TLR2 相似，主要在髓源系細(xì)胞表面表達(dá)，是一類跨膜蛋白，脂多糖是其主要配體。TLR4 在AD 病理機(jī)制中發(fā)揮雙重作用[26]：一方面，Aβ 作為TLR4 的配體，兩者結(jié)合可激活A(yù)D小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞，促進(jìn)炎性介質(zhì)釋放，增加對(duì)Aβ的攝取和清除[27]；另一方面，TLR4 過(guò)表達(dá)導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞持續(xù)激活，降低小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ42的清除率[28]。

3.3 補(bǔ)體系統(tǒng)

補(bǔ)體是一組存在于人體和動(dòng)物細(xì)胞表面、可介導(dǎo)免疫反應(yīng)的血清蛋白質(zhì)。補(bǔ)體系統(tǒng)參與Aβ 誘導(dǎo)的炎癥、老年斑形成和對(duì)Aβ 的吞噬，激活小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬正常突觸，引起突觸功能損害和喪失[29]。C3aR 和CD88是補(bǔ)體系統(tǒng)中的關(guān)鍵受體，通過(guò)與相應(yīng)的補(bǔ)體因子結(jié)合介導(dǎo)免疫應(yīng)答，影響小膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài)，改變對(duì)Aβ的清除能力，是AD病理變化的重要影響因素。

C3aR是主要在小膠質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)的補(bǔ)體C3受體，對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)的激活發(fā)揮重要作用，在AD 小鼠腦中表達(dá)顯著增加。早期急性給予C3a可以增加對(duì)Aβ 的吞噬和攝取[30]；C3的持續(xù)激活誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)，并損害小膠質(zhì)細(xì)胞清除Aβ 的能力，這與慢性神經(jīng)炎癥抑制免疫功能的觀點(diǎn)一致；C3aR 拮抗劑可以降低Aβ42/40比率[31]。Lian 等[32]發(fā)現(xiàn)，阻斷APP/TTA 小鼠中C3aR 的表達(dá)，可減輕Aβ斑塊累積和神經(jīng)炎癥對(duì)突觸的損害。

CD88是一種在小膠質(zhì)細(xì)胞表面表達(dá)的G 蛋白偶聯(lián)受體，與補(bǔ)體因子C5a結(jié)合參與補(bǔ)體級(jí)聯(lián)激活過(guò)程，是免疫應(yīng)答中的關(guān)鍵受體。CD88與C5a相互作用激活小膠質(zhì)細(xì)胞，產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子和活性氧等炎性介質(zhì)[33]。Ager 等[34]在AD 小鼠腦中檢測(cè)到CD88和炎性細(xì)胞因子水平增加，尤其在Aβ 斑塊附近的小膠質(zhì)細(xì)胞中。Fonseca等[35]對(duì)AD小鼠使用CD88拮抗劑，發(fā)現(xiàn)活化的膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)和Aβ斑塊同時(shí)減少，情景記憶改善。

3.4 清道夫受體(scavenger receptor,SR)

SR 是一類細(xì)胞表面受體，具有清除功能，能識(shí)別并吞噬修飾(乙?；?的低密度脂蛋白和其他配體，Aβ 是其中之一[36]。SR 至少可分為8 類(A～H)，還包括一些基于其他標(biāo)準(zhǔn)命名的蛋白質(zhì)，如晚期糖基化終產(chǎn)物受體(receptor of advanced glycation endproducts,RAGE)。以下著重討論三種受體：SR‐AI、SR‐B2(CD36)和RAGE[37‐38]。

SR‐AI最初被認(rèn)為只是乙?；兔芏戎鞍椎氖荏w，主要存在于人類和小鼠的巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。但現(xiàn)在證明它可與多種配體結(jié)合，如內(nèi)毒素和Aβ，在AD和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制中都占有重要地位。SR‐AI可以與Aβ 結(jié)合促進(jìn)Aβ 攝取和清除。Aβ 斑塊周圍活化的小膠質(zhì)細(xì)胞中，SR‐AI數(shù)量增多；用SR‐AI抗體處理小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞，Aβ 沉積水平下降[39]。在APP/PS1 轉(zhuǎn)基因小鼠腦中，SR‐AI缺失導(dǎo)致Aβ 斑塊增加[40]。表明SR‐AI參與Aβ吞噬，上調(diào)SR‐AI的表達(dá)有可能治療AD。

CD36主要在巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)。在小膠質(zhì)細(xì)胞，CD36與其他模式識(shí)別受體結(jié)合形成復(fù)合物，識(shí)別纖維狀蛋白質(zhì)[41]，激活酪氨酸激酶信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)毒性因子釋放。CD36還能與TLR4 和TLR6 結(jié)合，誘導(dǎo)炎性介質(zhì)釋放和神經(jīng)炎癥發(fā)生。在AD 小鼠體內(nèi)上調(diào)CD36表達(dá)水平，對(duì)Aβ的吞噬和清除作用增強(qiáng)，從而改善AD小鼠的認(rèn)知功能；阻斷該信號(hào)則會(huì)減弱吞噬作用，增加Aβ沉積[42‐43]。

RAGE 是晚期糖基化終產(chǎn)物的受體，主要在人和嚙齒動(dòng)物腦中小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表達(dá)，也可以與可溶性Aβ 等配體結(jié)合[44]。Choi 等[45]在3xTgAD 小鼠模型的海馬中發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞RAGE 表達(dá)顯著增加。RAGE 與Aβ 相互作用，誘導(dǎo)某些蛋白激酶特異性磷酸化，釋放炎性因子，導(dǎo)致Aβ 沉積增多、突觸功能障礙和神經(jīng)元損傷[46‐48]。抑制RAGE 在老年APP小鼠中的過(guò)度表達(dá)，可減少小膠質(zhì)細(xì)胞活化和炎癥反應(yīng)發(fā)生[49]。

4 總結(jié)

小膠質(zhì)細(xì)胞及其受體是AD 發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵參與者，在AD 中發(fā)揮雙重作用。TREM2晚期缺失會(huì)損害小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ斑塊和抑制神經(jīng)炎癥的能力，加重AD病理變化，但早期缺失卻可以改善Aβ斑塊清除率。在TLR家族中，TLR4也有類似的雙重作用，疾病早期快速激活可以增加Aβ 清除率，而慢性持續(xù)激活則會(huì)調(diào)節(jié)SR 家族中CD36活性，降低小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ42的清除，誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)。在補(bǔ)體系統(tǒng)中，C3aR 與TLR4相似；SR中的CD36因?yàn)榕cTLR4相互作用，也會(huì)對(duì)Aβ斑塊沉積和神經(jīng)炎癥發(fā)揮雙重作用。

這些研究表明，在小膠質(zhì)細(xì)胞中，激活同種受體的時(shí)間不同，小膠質(zhì)細(xì)胞的功能不同，作用的信號(hào)通路不同，將介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)AD 病理產(chǎn)生有益或有害的作用。我們要識(shí)別各種小膠質(zhì)細(xì)胞受體在結(jié)合Aβ 和誘導(dǎo)炎癥中的復(fù)雜作用，通過(guò)不同階段有針對(duì)性的干預(yù)，放大其有益作用，減少其負(fù)面影響。對(duì)那些沒(méi)有階段特異性的受體，如TLR2、CD88、RAGE 和SR‐AI等，首先應(yīng)增加時(shí)間上的縱向研究探索其是否存在雙重作用，采取有效措施促進(jìn)或抑制其表達(dá)，限制AD 的病理發(fā)展。利用各種受體的不同特性，在疾病的發(fā)展過(guò)程中針對(duì)特定靶點(diǎn)，可以為AD治療提供新的研究方向和技術(shù)手段。