黨圓圓 張洪鈿 徐如祥

小膠質(zhì)細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷后的雙重作用及調(diào)控機制

黨圓圓 張洪鈿 徐如祥

小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的固有免疫細胞，在腦或脊髓創(chuàng)傷后的神經(jīng)炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。神經(jīng)系統(tǒng)損傷后小膠質(zhì)細胞可提供神經(jīng)保護因子，清除細胞碎片并調(diào)控神經(jīng)修補過程。而另一方面，小膠質(zhì)細胞會產(chǎn)生高水平的促炎及細胞毒性介質(zhì)從而阻礙CNS修復(fù)，促使神經(jīng)元失能及細胞死亡。小膠質(zhì)細胞的雙重特性可能與其損傷后的表型及功能反應(yīng)有關(guān)。本綜述探討近年來有關(guān)腦和脊髓損傷后小膠質(zhì)細胞活化表型的研究，以及小膠質(zhì)細胞在神經(jīng)元、血管、少突膠質(zhì)細胞生長及再生中的可能發(fā)揮的作用。并簡述已知的調(diào)控表型轉(zhuǎn)換的分子機制，著重探討可以影響小膠質(zhì)細胞活化狀態(tài)的治療途徑。了解小膠質(zhì)細胞表型調(diào)控機制有助于我們增加神經(jīng)系統(tǒng)損傷恢復(fù)的知識，并提供新的治療策略。

小膠質(zhì)細胞；中樞神經(jīng)；創(chuàng)傷

一、神經(jīng)炎癥反應(yīng)與小膠質(zhì)細胞概述

神經(jīng)炎癥反應(yīng)是許多神經(jīng)退行性病變的重要病理基礎(chǔ)，在神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷后的神經(jīng)退變中也發(fā)揮重要作用[1]。作為CNS固有免疫反應(yīng)的主要介質(zhì)，小膠質(zhì)細胞在神經(jīng)炎癥及神經(jīng)創(chuàng)傷后的二次損傷中發(fā)揮重要作用。近年來，人們認識到小膠質(zhì)細胞在腦和脊髓創(chuàng)傷后具有雙重作用，一方面促進組織恢復(fù)，另一方面導(dǎo)致神經(jīng)退變。小膠質(zhì)細胞通過吞噬作用清除細胞碎片，并釋放神經(jīng)生長及抗炎因子而減輕神經(jīng)損傷，促進組織修復(fù)。然而很明顯，小膠質(zhì)細胞高度活化狀態(tài)可釋放高水平的促炎因子及細胞毒性物質(zhì)，從而造成神經(jīng)元失能及細胞死亡[2]。神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，活化的小膠質(zhì)細胞及浸潤的巨噬細胞具有異質(zhì)性。大體可分為促炎的M1型細胞及具有免疫抑制作用的M2型細胞。關(guān)于這種“M1/M2”范式的研究越來越多，其目的都是探討小膠質(zhì)細胞的雙重作用并研究其調(diào)控機制。

二、小膠質(zhì)細胞在正常神經(jīng)系統(tǒng)中的來源和功能

小膠質(zhì)細胞占成人神經(jīng)系統(tǒng)細胞總數(shù)的十分之一，是腦和脊髓固有免疫系統(tǒng)的主要組成成分。其一直被視為神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的巨噬細胞。然而近期的一些研究發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞與循環(huán)中的單核細胞在很多不同[3]。原基分布圖分析發(fā)現(xiàn)成年小膠質(zhì)細胞來源于E8.5-9.0期間離開卵黃囊的原始胚胎祖細胞，經(jīng)原始血流進入神經(jīng)管。它們定位到CNS中，獲得了祖系特異的基因表達并分化為成熟小膠質(zhì)細胞，小膠質(zhì)細胞的發(fā)育依賴于Pu.1和Irf8轉(zhuǎn)錄因子[4]，非骨髓來源的巨噬細胞所依賴的Myb和CSF1轉(zhuǎn)錄因子。另外，小膠質(zhì)細胞受CSF-1受體（CSF-1R）及IL34調(diào)節(jié)，最近轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGFβ）也被確定是一個關(guān)鍵的分化因子，從E14.5開始發(fā)揮作用[3]。在一生中卵黃囊來源的小膠質(zhì)細胞與循環(huán)血中的單核細胞各自獨立，小膠質(zhì)細胞在健康CNS中可以自我更新保持一定數(shù)量，可能來源于CNS中的祖細胞小膠質(zhì)和腦內(nèi)巨噬細胞表達許多尋常的蛋白標記物如CD11b和CX3CR1[5]，然而最近的轉(zhuǎn)錄組學分析發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞具有獨特的分子信號。與循環(huán)血中的單核細胞及其他發(fā)源于原始卵黃囊的位于特定組織中的巨噬細胞均不同。這種小膠質(zhì)細胞特異性的基因簇，包括p2yr12、Tmem119、Tgfbr1、Fcrls、Offml3等[3]，現(xiàn)已被用來精確地鑒別小膠質(zhì)細胞與巨噬細胞及單核細胞。

直至不久前人們?nèi)哉J為正常大腦中的多分枝的小膠質(zhì)細胞是靜息且無活力的，但更精準的在體成像學研究表明小膠質(zhì)細胞具有高度的活性，其不斷地重復(fù)伸展、回撤和重新構(gòu)造的循環(huán)，隨時監(jiān)視其周圍環(huán)境內(nèi)穩(wěn)態(tài)的破壞。這種生理學特性使小膠質(zhì)細胞能巡視腦部微環(huán)境并清除蓄積的代謝產(chǎn)物或細胞吞噬后的組織碎片。不僅是維持CNS內(nèi)穩(wěn)態(tài)，小膠質(zhì)細胞還具有調(diào)節(jié)細胞死亡，突觸清除、神經(jīng)再生及神經(jīng)元監(jiān)視等活性，從而在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，突觸可塑性及成年個體的學習能力等起重要作用[6]。這樣，最新研究表明小膠質(zhì)細胞改善神經(jīng)環(huán)路及連接，有助于神經(jīng)可塑性。所以除了在CNS損傷與疾病中的應(yīng)答，小膠質(zhì)細胞在正常神經(jīng)系統(tǒng)的塑造方面也扮演著積極的角色[7]。

正常神經(jīng)系統(tǒng)中，小膠質(zhì)細胞清除細胞碎片，但不會改變其分枝狀的表型。與此相對的是在損傷或感染應(yīng)答中，小膠質(zhì)細胞活化而在形態(tài)及基因表達上明顯改變。與外周細胞相似，小膠質(zhì)細胞表達病原體識別受體如Toll樣受體和Nod樣受體，然后對病原體相關(guān)的分子模式及損傷相關(guān)的分子模式（damage associated molecular patterns，DAMPs）產(chǎn)生應(yīng)答。后兩者是CNS中神經(jīng)元及其他細胞損傷的產(chǎn)物[8]。它們還表達損傷后神經(jīng)元釋放的一系列其他受體，包括腺苷三磷酸、谷氨酸鹽、生長因子及細胞因子。小膠質(zhì)細胞是抗原遞呈細胞，與T淋巴細胞相溝通，一經(jīng)活化則上調(diào)細胞表面標記物如MHCⅡ及CD86，以及黏附分子和補體受體。將小膠質(zhì)細胞維持在正常生理狀態(tài)的關(guān)鍵是CNS的免疫抑制效應(yīng)。在正常大腦中神經(jīng)元表達大量免疫抑制蛋白，起著“關(guān)”信號的作用，與特殊小膠質(zhì)細胞受體配對以維持其非活化狀態(tài)。這種神經(jīng)元-小膠質(zhì)信號機制包括曲動蛋白-CX3CR1，CD47-CD172a/SIRPα，CD200-CD200R1等。另外，神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞及小膠質(zhì)細胞在局部釋放的可溶性因子如神經(jīng)營養(yǎng)因子，抗炎性細胞因子及前列腺素等也促使小膠質(zhì)小細胞保持一種“監(jiān)視”狀態(tài)。

三、小膠質(zhì)細胞的活化

目前已知小膠質(zhì)細胞在神經(jīng)系統(tǒng)中的活化有明顯的異質(zhì)性。巨噬細胞在非神經(jīng)組織有顯著地可塑性，可使它們在暴露于病原體及組織損傷時能有效地對環(huán)境信號做出應(yīng)對并改變其表型及功能[9]。這一過程稱為巨噬細胞極化，是固有免疫中的適應(yīng)性反應(yīng)。巨噬細胞有兩種明顯的極化狀態(tài)，稱為M1及M2，分別代表著巨噬細胞功能性活化譜系的兩端。這個活化譜系中包括1個M1及3個M2極化亞型，即M2a，M2b和M2c，其各有相應(yīng)獨特的功能及表型標志物。小膠質(zhì)細胞的多重活化表型是一個相對較新的概念[10]，而我們不能假定外周巨噬細胞的表型及功能可以直接套用到CNS中的小膠質(zhì)細胞中。實際上，最近研究指出刺激導(dǎo)致的小膠質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)錄適應(yīng)性與巨噬細胞的M1或M2適應(yīng)性并不一致[3]。然而盡管它們在個體發(fā)生學上有所不同，小膠質(zhì)細胞仍有極化為“M1樣”和“M2樣”活化表型的能力，而它們在神經(jīng)系統(tǒng)損傷及修復(fù)過程中的作用尚未被充分認清。

小膠質(zhì)細胞與巨噬細胞對促炎分子如細菌脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）或 TH1細胞因子，干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）發(fā)生反應(yīng)，形成經(jīng)典的M1樣表型，從而產(chǎn)生高水平的促炎細胞因子（IL-1β，IL-12，TNF-α），趨化因子（CCL2，CXCL9，CXCL10）以及活性氧（reactive oxygen species，ROS），這些是宿主防御的要素[9,10]。M1樣表型標志物包括CD16、CD32、CD86、iNOS和MHC II，M1樣活化與細胞吞噬、鐵限制所致的病原體殺傷力、吞噬體酸化及ROS釋放有關(guān)。許多例子中，M1樣反應(yīng)具有保護性，且會在損傷或病原體清除后而下調(diào)；但失控的或過度的M1樣活化可以通過促炎因子及神經(jīng)毒性介質(zhì)的釋放造成細胞毒性，這些毒性介質(zhì)能引發(fā)小膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的神經(jīng)退變惡性循環(huán)。而輔助性 T2（helper T cell，Th2)細胞因子如IL4和IL13刺激小膠質(zhì)細胞及巨噬細胞可誘發(fā) “替代性的”M2a樣改變，它與寄生蟲免疫、T2細胞募集、組織修復(fù)和生長刺激有關(guān)。M2a極化型細胞除可產(chǎn)生抗炎細胞因子（IL10）外，還上調(diào)多種表型標志物如CD206，arginase1，Ym1，F(xiàn)izz1，抑制NFκB異構(gòu)體并增加清道夫受體以加強吞噬作用。小膠質(zhì)/巨噬細胞在IL-10、糖皮質(zhì)激素存在時或吞噬了凋亡細胞后，還會采納一種 “去活化”的M2c樣表型，該表型在炎癥反應(yīng)下調(diào)后可幫助組織重塑和基質(zhì)沉積。M2c極化細胞上調(diào)等的表型標志物包括CD163、CD206、Sphk-1及TGF-β。最后，小膠質(zhì)/巨噬細胞在暴露于免疫復(fù)合體及TLR配體時還會采納一種中間化的M2b樣亞型，M2b具有促、抗炎雙重作用，且與記憶免疫反應(yīng)（B細胞轉(zhuǎn)化補充為Treg細胞）有關(guān)。M2b表型兼具M1（CD86、MHCⅡ），和M2（IL-10high，IL-12low）細胞的特點。T細胞受M2b巨噬細胞刺激后偏向Th2反應(yīng)[11]，這說明M2b可能是M2反應(yīng)的整體調(diào)節(jié)者。

各極化狀態(tài)的表型標記物已在體外模型系統(tǒng)中確定，而體內(nèi)實驗中定義特異性標志物難度更大，需要不同的環(huán)境及組織特異性刺激來驅(qū)動極化[12]。在神經(jīng)系統(tǒng)損傷或神經(jīng)退行性病變中小膠質(zhì)細胞及浸潤的巨噬細胞通常表現(xiàn)為混合表型，這表明其天然的可塑性及在應(yīng)對局部環(huán)境信號及炎癥環(huán)境變化時產(chǎn)生復(fù)合活化表型的能力[9]。很明顯，M1-M2范式是一個過于簡單化的模型，它只描述了活化狀態(tài)的兩級，然而僅根據(jù)有關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷小膠質(zhì)/巨噬細胞亞型的有限資料，這種M1樣與M2樣的分類法已經(jīng)為探究局部小膠質(zhì)及浸潤的巨噬細胞的損傷-保護雙重作用，以及探索新治療策略確立了一種研究框架。

四、創(chuàng)傷性腦和脊髓損傷后的免疫反應(yīng)

CNS損傷后數(shù)分鐘內(nèi)就出現(xiàn)強烈的神經(jīng)炎癥反應(yīng)。它由復(fù)雜的分子及細胞炎癥反應(yīng)過程所介導(dǎo)。為研究這些事件的時間輪廓，人們采取了動物模型、人類手術(shù)活檢、尸體解剖標本以及患者血清及腦脊液標本[13]。無論是否穿通傷，各種類型的損傷均會在核心區(qū)造成瞬時細胞死亡（原發(fā)傷），破壞后的細胞釋放DAMPs，通過模式識別受體向其他局部及浸潤的免疫細胞釋放信號，損傷處星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞及受損的神經(jīng)元分泌細胞因子及化學因子。這些免疫介質(zhì)活化了損傷處的小膠質(zhì)細胞及星形膠質(zhì)細胞，并經(jīng)損傷急性期破壞的血腦屏障募集外周免疫細胞。

中性粒細胞是CNS后最早聚集于腦或脊髓的外周細胞，它們試圖通過吞噬作用清除細胞碎片。然而中性粒細胞還因釋放毒性介質(zhì)如ROS而造成進一步組織損傷[14]，實驗發(fā)現(xiàn)TBI后的中性粒細胞浸潤在損傷后1 d達到高峰，隨后各種白細胞類型在損傷后3 d達到高峰。單核細胞在局部化學因子（CCL2、CCL5及CXCL10）促進下聚集于受損神經(jīng)組織，一旦進入腦它們便分化為巨噬細胞。目前根據(jù)其表面表達的化學因子受體CCR2和CX2CR1將單核細胞分為兩個亞群：CCR2+細胞代表 “炎癥”單核細胞 （CD11b+CD45hiCCR2+ Ly6Chi），而CX3CR1細胞代表 “巡邏”單核細胞 （CD11b+ CD45hiCX3CR1+）[15]。其中炎癥單核細胞被優(yōu)先募集于CNS損傷。它們在損傷后3 d的損傷區(qū)占主導(dǎo)地位[16]。樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）、T淋巴細胞及NK細胞也在此時期被募集，但相比單核細胞其數(shù)目甚少。DCs及T細胞在TBI后的病理生理功能尚未確知，但T細胞的不同亞型確實能調(diào)解局部免疫反應(yīng)向加重或保護方向發(fā)展[17]。在此時間框架中腦局部膠質(zhì)細胞高度活化。損傷區(qū)周邊星形細胞激活并上調(diào)膠質(zhì)纖維酸性蛋白，產(chǎn)生細胞因子及化學因子，從而造成更多的局部小膠質(zhì)細胞及外周免疫細胞的活化和募集。

小膠質(zhì)細胞活化后從多分枝狀轉(zhuǎn)化為變形蟲樣，其形態(tài)上與募集外周血的巨噬細胞無法區(qū)分。它們分泌促炎細胞因子及自由基，產(chǎn)生神經(jīng)元毒性并造成損傷后神經(jīng)退變。這樣，CNS損傷后的炎癥反應(yīng)就十分復(fù)雜，許多相關(guān)分子及細胞事件參與其中，促進局部小膠質(zhì)細胞、星形細胞活化，招募外周免疫細胞，破壞神經(jīng)元。在這種復(fù)雜的組織損傷環(huán)境中確認M1和M2樣小膠質(zhì)及巨噬細胞的貢獻及功能作用絕非易事，值得高興的是，一些相關(guān)的關(guān)于表型反應(yīng)的實驗研究已經(jīng)開始。

五、CNS損傷后的M1與M2樣反應(yīng)

M1與M2樣小膠質(zhì)/巨噬細胞理應(yīng)共同作用實現(xiàn)一種配合默契的免疫反應(yīng)，清除細胞碎片，促進修復(fù)及組織重建。從而使創(chuàng)傷成功愈合，促進損傷后內(nèi)穩(wěn)態(tài)形成。然而臨床及實驗研究均表明慢性持續(xù)性的M1樣表型可在一次中等水平或重復(fù)輕度 TBI后持續(xù)數(shù)月至數(shù)年之久[18-20]，而僅有非常有限的組織修復(fù)功能，特別是在中重度損傷后。

脊髓損傷和缺血性腦損傷的實驗研究表明，在損傷處，大多數(shù)小膠質(zhì)細胞及募集的巨噬細胞具有M1樣及M2樣混合表型。但M2樣反應(yīng)是暫時性的，在損傷后1周左右主導(dǎo)表型即向M1樣遷移[21,22]。損傷處占主導(dǎo)的M1樣細胞吞噬活性降低，分泌促炎及神經(jīng)元毒性介質(zhì)的能力提高，從而加劇損傷。而且，M1樣巨噬細胞可能通過上調(diào)一種抑制軸突再生的硫酸軟骨素蛋白多糖而損傷軸突重建機制。

類似的M1、M1樣活化動力學適用于TBI，控制性皮層撞擊損傷（controlled cortical impact injury，CCI）造成的局部腦挫傷造成局部組織廣泛破壞，小膠質(zhì)活化（CD11b+/CD45low），同時，在損傷后24 h內(nèi)，強勁而迅速的中性粒細胞（CD11b+/ CD45+/Ly6G+）和炎癥性單核細胞 （CD11b+/CD45hi/CCR2+/ Ly6Chi）會浸潤到損傷皮層[16]。使用流式細胞術(shù)分析M1及M2樣活化表型標志物可發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞活化反應(yīng)的雙峰模式，在損傷后7 d為第1個峰，以CD206+/CD45low/CD11b+的M2樣活化為特點，而在損傷后28 d則是以CD86+/CD45low/ CD11b+的M1樣活化為特點的第2個高峰[23]。組織學研究結(jié)果證實了這種時相變化，暫時性的CD206+M2樣活化作用在CCI后5 d達到高峰，而后轉(zhuǎn)變?yōu)橐訡D16/32+M1樣活化作用為主的階段，并伴隨白質(zhì)損傷這些資料表明在CCI急性和慢性期小膠質(zhì)細胞和/或巨噬細胞的活化亞型是不同的[24]。

最近利用轉(zhuǎn)基因小鼠模型的藥理研究為局部小膠質(zhì)細胞與浸潤的單核細胞對CNS損傷后M1/M2樣極化作用貢獻的比較提供了重要信息。Morganti等[25]使用CX3CR1GFP/+ CCR2RFP/+報告基因的小鼠，用來研究TBI所致的CCR2+單核細胞在腦中聚集的時間動力學。由于小膠質(zhì)細胞在靜息或CNS損傷后都不表達CCR2，故該模型可以明確區(qū)分外周炎性單核細胞（CCR2RFP/+）和局部小膠質(zhì)細胞（CX3CR1GFP/+）。CCl2是CCR2的同源配體，根據(jù)外科切除標本、TBI患者腦脊液檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其表達在腦外傷后數(shù)小時明顯上調(diào)，動物實驗結(jié)果也與此相符[26]。使用基因敲除小鼠評估 TBI后CCL2/CCR2信號的功能效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，CCL2或CCR2缺失會改善神經(jīng)功能及病理學轉(zhuǎn)歸。與野生型小鼠相比，CCL2-/-小鼠經(jīng)受閉合顱腦損傷后神經(jīng)功能保留較好，病灶較小，星形細胞與F4/80+巨噬細胞聚集也較少。同樣的，CCL2-/-小鼠較野生型對照組在經(jīng)受CCI后損傷范圍減小，促炎基因表達降低，損傷皮層處巨噬細胞（CD45hiCCR2+and F4/80+cells）浸潤減少[27]。該模型在損傷后8周后還可見小鼠在水迷宮測試中的認知表現(xiàn)的提高及海馬神經(jīng)退變的減輕。使用CCR2拮抗劑同樣可改善實驗性TBI的預(yù)后。當給重力砸傷TBI大鼠高劑量CCR2抑制劑RS504393后，其早期細胞凋亡減輕，水迷宮認知功能測試結(jié)果改善。最近Morganti等[25]使用CX3CR1GFP/+CCR2RFP/+小鼠的CCI模型評估了一種新的CCR2拮抗劑（CCX872），表明預(yù)先給予該試劑可減少CCI后巨噬細胞（CD45hiCCR2+F4/80+cells）的快速聚集CCR2拮抗劑還能促進TBI后認知功能恢復(fù)，預(yù)先給予CCX872的小鼠在損傷后28 d的放射臂水迷宮的表現(xiàn)有所提高。該團隊還發(fā)現(xiàn)CCR2+巨噬細胞在CCI后浸潤大腦，相繼表達M1標志物，而后為 M2a，最后為 M2c標志物。這種CCI后腦內(nèi)CCR2+巨噬細胞的M1/M2樣活化反應(yīng)與CNS以外的創(chuàng)傷修復(fù)巨噬細胞的破壞性反應(yīng)類似，具有促炎和蛋白水解作用的巨噬細胞在損傷后迅速積聚，隨后產(chǎn)生具有創(chuàng)傷愈合功能及抗炎作用的巨噬細胞然而[28]，在TBI聚集的CCR2+巨噬細胞最終體現(xiàn)為上調(diào)了促炎的M1樣細胞，使其在晚期發(fā)揮神經(jīng)毒性。而CCR2拮抗物明顯減輕了這種促炎過程并能改善長期功能預(yù)后[25]。Hsieh等[16]的一個研究也很有趣，他們使用一個帶有M2型巨噬細胞（eYFParginase1；YARG）報告基因的小鼠模型，用來觀測CCI后浸潤的巨噬細胞亞型的作用，并發(fā)現(xiàn)浸潤損傷組織的Arg+巨噬細胞至少還分化成兩種亞型，且表達著不同的趨化因子。對TBI后浸潤到腦組織的Arg+和Arg-巨噬細胞各亞型的基因表達分析表明它們并不能區(qū)分為真正的M1或M2樣轉(zhuǎn)錄模式，而是采取了復(fù)合的分子表型，而隨著損傷后時間推移，巨噬細胞亞型的比例也在變化。上述最后兩個研究強調(diào)了TBI后巨噬細胞反應(yīng)的可塑性，并指出損傷局部微環(huán)境中刺激因素的變化是如何使其表型與功能發(fā)生變化的。

現(xiàn)有的多數(shù)關(guān)于CNS損傷后M1/M2樣亞型的研究均采用了有明顯組織破壞/缺損及大量細胞滲透的局部TBI模型，另有少數(shù)為脊髓損傷模型[22]。了解到這一特點很重要。另外，如中線液壓打擊腦損傷（mFPI）這樣的彌漫性神經(jīng)損傷模型也能夠造成慢性小膠質(zhì)細胞活化，其具有M1樣特點但無明顯巨噬細胞浸潤成分[29]。彌漫性腦損傷后約4 h IL-1β和TNFα在皮層及海馬短暫增加，72 h后回歸基線，與假手術(shù)組相比，損傷組大量小膠質(zhì)細胞與損傷后24 h表達M1樣標志物（IL-1β，iNOS，CD14）及M2標志物（arginase1）。在30 d后的慢性期單個小膠質(zhì)細胞的MHCⅡ表達還有增加，這種“致敏”的表型可造成對二次免疫打擊如LPS的過度炎癥反應(yīng)，該作用自數(shù)周持續(xù)到數(shù)月，并與抑郁樣行為相關(guān)。在彌漫性腦損傷后，皮層與海馬小膠質(zhì)細胞的形態(tài)有微妙變化，一個研究發(fā)現(xiàn)mFPI后大鼠S1BF區(qū)的小膠質(zhì)細胞出現(xiàn)一種棍棒樣形態(tài)并延軸索呈列車樣排列，這些細胞參與DBI后環(huán)路重建，但尚未明確它們屬于傷害性（M1樣）還是有益的（M2樣）反應(yīng)。有趣的是，棍棒樣小膠質(zhì)細胞在體外模型系統(tǒng)中具有神經(jīng)保護作用[30]。

其他影響M1/M2極化的因素包括損傷程度，位置主要是在白質(zhì)還是灰質(zhì)，以及年齡。缺血性損傷模型表明，缺血核心區(qū)小膠質(zhì)/巨噬細胞的表型與缺血半暗帶的表型不同。例如，M2樣標志物Ym1與CD206僅在核心區(qū)的變形蟲樣細胞表達，而CD16/32（M1樣標志物）除表達于上述細胞外，還表達于缺血半暗帶內(nèi)分枝狀的細胞內(nèi)。有趣的是，Ym1在局灶TBI中表達還有區(qū)別，它高表達于皮層挫傷區(qū)內(nèi)不表達CD68的變形蟲樣細胞中，但也表達于皮層下區(qū)的分枝狀細胞中[31]。另外小膠質(zhì)細胞表型隨組織類型而變化，與灰質(zhì)相比，白質(zhì)中的小膠質(zhì)細胞從M2到M1的表型轉(zhuǎn)化更加迅速。所以，損傷強度及部位明顯影響CNS損傷后小膠質(zhì)細胞形態(tài)及表型的變化。不同程度、不同損傷模型及區(qū)域的小膠質(zhì)細胞的功能仍待進一步研究（如：局灶與彌漫性損傷的對比）。

隨年齡增加，小膠質(zhì)細胞形成一種高度炎癥化或致敏狀態(tài)，致敏小膠質(zhì)細胞的炎癥標志物和介質(zhì)的表達基線上調(diào)，活化及形成促炎（M1樣）狀態(tài)的閾值降低，對免疫刺激后的炎癥反應(yīng)擴大。小膠質(zhì)在老年腦中致敏可造成認知障礙，突觸可塑性下降及神經(jīng)退變加速[32]。許多關(guān)于老年腦小膠質(zhì)細胞表型變化的研究證實年齡增高整體造成促炎（M1樣）基因表達增加，替代（M2樣）基因表達減少.然而最近一項應(yīng)用直接RNA測序的研究發(fā)現(xiàn)老年腦中致敏小膠質(zhì)是M2極性的，高齡使小膠質(zhì)表型偏向于神經(jīng)保護狀態(tài)。有趣的是，從早期與晚期AD患者尸體解剖的前額葉與小腦標本的表型研究發(fā)現(xiàn)，早期AD標本表型向M1偏斜，而晚期則向M2a偏斜[33]。由于結(jié)論不一，且腦內(nèi)小膠質(zhì)表型與功能作用的分析具有復(fù)雜性，判斷年齡對CNS損傷及退行性變中小膠質(zhì)細胞表型的作用仍需進一步研究。盡管如此，當老年小鼠（24個月）遭受CCI后，它們與年輕小鼠（3個月）相比會在大腦皮層及海馬產(chǎn)生更加強烈的神經(jīng)炎癥反應(yīng)，這與神經(jīng)退變及較差的預(yù)后有關(guān)。高齡小鼠小膠質(zhì)細胞向局造型激光損傷遷移的速度更慢，而在損傷灶停留的時間延長。在表型上，高齡TBI小鼠M1樣基因表達（IL-1β，iNOS，TNF）明顯增加，M2樣基因表達則似乎失控：許多M2樣基因明顯上調(diào)（arginase1，Ym1），其他則下調(diào)（Fizz-1，TGFβ，IL-4Rα）[31]。IL-4Rα和TGFβ表達的減弱提示高齡的小膠質(zhì)細胞M2樣表型調(diào)節(jié)受損，其抗炎通路的反饋敏感性下降。這點被其他研究所支持，如老年小膠質(zhì)細胞在LPS注射或單純脊髓損傷 （spinal cord injury，SCI）后的不能上調(diào)IL-4Rα[34]，由此使老年小鼠中依賴于IL-4的生成M2a樣或促修復(fù)的小膠質(zhì)細胞表型的程序的敏感性降低。

六、CNS修復(fù)和再生中小膠質(zhì)/巨噬細胞不同表型的角色和作用

大量體內(nèi)和體外實驗表明M2極化的小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞具有促進表型特異性CNS修復(fù)和再生的作用。所以，更好的理解調(diào)節(jié)TBI后小膠質(zhì)/巨噬細胞功能反應(yīng)的分子機制可以幫助我們找到旨在調(diào)節(jié)TBI后細胞表型從而改善功能的治療手段。以下部分我們回顧小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞活化表型的改變是如何影響CNS修復(fù)與再生的各個過程的。

1.神經(jīng)再生

在成年哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生主要發(fā)生于海馬結(jié)構(gòu)中齒狀回的顆粒下層（sub granular zone，SGZ）及前腦的側(cè)腦室室下區(qū)（sub ventricular zone，SVZ）。分枝狀小膠質(zhì)細胞是成年動物海馬顆粒下層神經(jīng)區(qū)位的主要成分，通過分泌促神經(jīng)再生的可溶性因子引導(dǎo)神經(jīng)干/祖細胞 （neural stem cells，NSC）的遷移和分化。腦損傷不僅可誘導(dǎo)成年動物SVZ和SGZ的內(nèi)源性神經(jīng)生長，也可誘導(dǎo)非神經(jīng)生長區(qū)如臨近損傷的紋狀體和皮層的神經(jīng)生長。然而只有一小部分新生神經(jīng)元可長期存活，而這主要取決于新生神經(jīng)元所遭遇的病理環(huán)境。

神經(jīng)炎癥反應(yīng)是病理環(huán)境的關(guān)鍵成分，相關(guān)細胞的活化狀態(tài)可決定創(chuàng)傷后神經(jīng)炎癥利于或不利于神經(jīng)再生如[35]，LPS誘發(fā)的炎癥使成年大鼠小膠質(zhì)細胞呈明顯的M1樣活化屬性，嚴重損傷海馬的基線神經(jīng)再生水平，而給予抗炎藥物如吲哚美辛或米諾環(huán)素后這種再生水平可獲恢復(fù)。進一步地，體外試驗中LPS刺激后的小膠質(zhì)細胞或其條件培養(yǎng)基可減少NSC存活并使其不能分化。更多的研究表明M1樣小膠質(zhì)/巨噬細胞產(chǎn)生多種促炎細胞因子，如IFNγ，IL-1β，TNFα，和IL-6，可抑制神經(jīng)再生。相對的，在共培養(yǎng)系統(tǒng)中，IL-4刺激小膠質(zhì)細胞后，使其轉(zhuǎn)向M2樣表型，可促進NSCs的神經(jīng)再生。這種作用是通過提高胰島素樣生長因子1（insulin-like growth factors-1，IGF-1）水平實現(xiàn)的，后者是一種與海馬增殖及神經(jīng)元生長有關(guān)的細胞因子[36]。小膠質(zhì)細胞利于成年動物神經(jīng)生長的作用在許多研究中得到支持，包括NSCs與小膠質(zhì)細胞共培養(yǎng)，或生長于包含神經(jīng)營養(yǎng)因子如堿性成纖維生長因子腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，神經(jīng)生長因子等的小膠質(zhì)細胞條件培養(yǎng)基的體外實驗。例如，小膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞條件培養(yǎng)基可維持體外培養(yǎng)的源于SVZ NSCs的成神經(jīng)細胞的構(gòu)造，否則將因連續(xù)培養(yǎng)而喪失。所以，小膠質(zhì)細胞釋放的上述以及其他一些保護性因子（如絲氨酸蛋白酶2）有利于神經(jīng)祖細胞增殖，成纖維細胞的遷移及將新生神經(jīng)元整合進成年動物海馬SGZ的過程[35]。

TBI增加了NSC在局灶性和彌漫性損傷模型中NSC的增殖比例，而并不增加成年海馬的神經(jīng)生長[37]，另外，TBI促進膠質(zhì)細胞（星形細胞和小膠質(zhì)細胞）增殖，這一過程在慢性期十分活躍。這些研究表明TBI在促進NSC增殖的同時活化了腦內(nèi)固有的修復(fù)反應(yīng)和/或重塑機制。然而，長時間的上調(diào)促炎通路會抑制新生神經(jīng)元向?qū)?yīng)區(qū)域的功能整合，故而為了成功修復(fù)CNS損傷，有必要對內(nèi)源性神經(jīng)生長過程給予額外的支持/干預(yù)。實際上，許多增加內(nèi)源性神經(jīng)再生的治療方法都可改善成年嚙齒類的TBI預(yù)后，如TBI損傷區(qū)條件性IGF-1過表達可造成SGZ未成熟神經(jīng)元密度在CCI后10 d明顯增加，最終改善了認知功能恢復(fù)。說明IGF-1在神經(jīng)再生中有重要作用[38]，有趣的是，CCI小鼠在慢性期使用籠內(nèi)滾輪進行了主動運動練習后，M1樣小膠質(zhì)細胞活化明顯減低，而海馬中IL-10、環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白、腦原性神經(jīng)營養(yǎng)因子和IGF-1水平明顯增高，促使SGZ神經(jīng)再生得到增強，慢性期的認知功能恢復(fù)水平得到提高。

2.血管生成

成年CNS脈管系統(tǒng)在生理狀態(tài)下非常穩(wěn)定，但在損傷后則活化。成年血管重塑包括成熟內(nèi)皮細胞的血管生成和內(nèi)皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）的血管發(fā)生。EPCs位于骨髓和外周血中，在CNS損傷后在血液中動員并在神經(jīng)組織中積聚，許多能增加血管生成的藥物均能改善實驗性TBI或SCI的功能預(yù)后。

在損傷的腦內(nèi)血管重塑發(fā)生于腦缺血性損傷后數(shù)天內(nèi)的缺血半暗帶中，新生血管通常被小膠質(zhì)就巨噬細胞所包繞，表明活化的小膠質(zhì)/巨噬細胞可能有利于促進腦缺血后血管新生反應(yīng)。盡管小膠質(zhì)細胞在創(chuàng)傷后血管生成和血管修復(fù)過程中的表型特異性尚未可知，但已知M2樣巨噬細胞對血管修復(fù)和創(chuàng)傷愈合起到了關(guān)鍵作用[39]。M2型巨噬細胞通過產(chǎn)生促血管生成因子及生長因子如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、成纖維生長因子-2（fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2）等促進血管生成[40]，兩種因子的促血管生成作用均為劑量依賴性，在體外研究中表現(xiàn)出協(xié)同作用，他們誘發(fā)內(nèi)皮細胞增殖和遷移及血管發(fā)芽。最近研究揭示了血管生成能力增高的分子機制，M2樣巨噬細胞通過下調(diào)金屬蛋白酶組織抑制劑而釋放機制金屬蛋白酶 9前肽（proMMP9），從而在復(fù)雜的病理微環(huán)境下促使血管生成及脈管系統(tǒng)修復(fù)[40]。重要的是，實驗性 TBI后促血管生成因子（VEGF和FGF）的過表達具有神經(jīng)保護作用，可增加創(chuàng)傷后血管生成及神經(jīng)生長從而改善功能恢復(fù)。

神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)皮細胞增生是血管生成的早期步驟。小膠質(zhì)細胞的活化狀態(tài)可通過調(diào)節(jié)M1樣細胞因子TNF-α和M2樣細胞因子TGFβ的平衡而調(diào)控上述過程。此外在體外實驗中，將二甲雙胍極化的M2型小膠質(zhì)細胞的條件培養(yǎng)基處理腦血管內(nèi)皮細胞，可促進血管生成。而且，長時間二甲雙胍治療的大腦中動脈閉塞 （middle cerebral artery occlusion，MCAO）小鼠可增強小膠質(zhì)/巨噬細胞的M2極化作用，增加血管生成及神經(jīng)生長，最終改善功能預(yù)后?？偠灾?，體內(nèi)外實驗均提示M2極化的小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞在創(chuàng)傷后血管生成及修復(fù)過程中起支持作用。

3.少突膠質(zhì)細胞生長與髓鞘再生

近期研究表明M2極化的小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞對CNS損傷后有效的髓鞘再生必不可少。實驗性多發(fā)性硬化后自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）中，在疾病的脫髓鞘階段有一個從M1到M2顯性表型的轉(zhuǎn)變。而復(fù)發(fā)階段的特點是M1反應(yīng)為主而具有免疫調(diào)節(jié)作用的M2極化作用受到抑制。表型還可調(diào)節(jié)少突膠質(zhì)細胞的分化，在體外試驗中，M2極化的小膠質(zhì)細胞的條件培養(yǎng)基可以促進前體細胞分化成成熟的少突膠質(zhì)細胞。而當EAE小鼠M2極化細胞減少時少突膠質(zhì)細胞的分化明顯減少。這些數(shù)據(jù)表明M2極化小膠質(zhì)/巨噬細胞通過驅(qū)動少突膠質(zhì)細胞分化促進CNS髓鞘再生。此外還有更多的的研究支持這些結(jié)論并表明小膠質(zhì)／巨噬細胞表型影響少突膠質(zhì)細胞的存活。Wang等[41]在一個缺血缺氧的體外模型中發(fā)現(xiàn)M1極化的小膠質(zhì)細胞的條件培養(yǎng)基加劇了糖氧剝奪 （oxygen glucose deprivation，OGD）引發(fā)的小膠質(zhì)細胞死亡。而M2條件培養(yǎng)基則在OGD后對少突膠質(zhì)細胞的存活力起保護作用。炎癥同樣影響成人CNS少突膠質(zhì)細胞，如M1極化的小膠質(zhì)細胞通過一種依賴TNFα的機制阻斷了少突膠質(zhì)細胞再生,而M2極化的小膠質(zhì)細胞則沒有這種阻斷作用，并通過釋放IGF-1等作用促進少突膠質(zhì)細胞形成。綜上，最近的研究提示小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞的極化對CNS損傷后少突膠質(zhì)細胞存活與髓鞘再生具有重要作用。

七、調(diào)整M1/M2樣表型從而改善CNS創(chuàng)傷后預(yù)后的策略及實踐

如前所述CNS損傷后局部微環(huán)境對小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞的極化狀態(tài)有關(guān)鍵影響。損傷局部生化環(huán)境所產(chǎn)生的細胞外信號驅(qū)動表型的轉(zhuǎn)移和細胞功能反應(yīng)。例如，當在小膠質(zhì)培養(yǎng)環(huán)境中加入缺血神經(jīng)元的條件性培養(yǎng)基，小膠質(zhì)細胞即采納M1樣表型，促炎介質(zhì)（TNFα，NO）產(chǎn)生增多，抑制小膠質(zhì)吞噬作用，這說明損傷神經(jīng)元釋放了驅(qū)動M2向M1表型轉(zhuǎn)移的可溶性因子。損傷微環(huán)境中有很多可溶性因子如TNFα，IFNγ和脂質(zhì)運載蛋白2，可促使M2向M1轉(zhuǎn)移。T細胞亞型同樣會滲透入損傷區(qū)域而釋放受T細胞來源的因子，驅(qū)動CNS損傷后小膠質(zhì)/巨噬細胞表型變化[42]，此外，信號通路的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)錄因子，表觀機制及轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)都在控制著小膠質(zhì)／巨噬細胞極化，包括IRF/STAT/SOCS信號通路，NFκB活化，核受體（RXR，PPARγ,PPARδ）氧化還原信號（Nrf2，HIF-1α，NOX2），組蛋白脫甲基酶及小RNA（miR；miR-155/miR-124）以及其他[9]。這樣，損傷微環(huán)境的細胞外信號及細胞內(nèi)分子機制均調(diào)控小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞的表型轉(zhuǎn)移。以損傷灶微環(huán)境的因子或細胞內(nèi)傳導(dǎo)通路為目標的治療觀點也許能動態(tài)地改變TBI后小膠質(zhì)/巨噬細胞的表型和功能反應(yīng)，形成新的治療方法。

針對TBI已有以細胞為基礎(chǔ)的治療，因M2樣小膠質(zhì)／巨噬細胞具有抗炎作用且能促進神經(jīng)再生與修復(fù)，故移植M2極化細胞以抵消M2向M1轉(zhuǎn)移的趨勢也許是一種不錯的減輕神經(jīng)退變和促進長期功能恢復(fù)的策略。這種途徑在CNS損傷模型中的嘗試結(jié)果不一，一項研究采取將M2巨噬細胞移植入SCI后的成年大鼠的方法，結(jié)果炎癥屬性從M1主導(dǎo)變?yōu)镸2主導(dǎo)，并產(chǎn)生抗炎因子（IL-10，TFGβ），后者反過來創(chuàng)造出局部微環(huán)境，利于殘存髓鞘及神經(jīng)元的救援，并保護了運動功能[43]。然而，在腦缺血研究中，盡管體外模型效果明顯，在MCAO后3 d將M2型巨噬細胞移植入大鼠腦缺血灶未在能改善損傷后2周時的組織及功能學預(yù)后。至今為止，將M2巨噬細胞移植入TBI模型的效果尚未有人評估，然而，將人骨髓間充質(zhì)干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，MSC）移植入TBI小鼠后可促進強勢的M2樣極化并改變損傷微環(huán)境，結(jié)果M2介導(dǎo)的修復(fù)反應(yīng)加強，晚期神經(jīng)功能恢復(fù)改善。這些作用部分由STAT3/NFκB信號介導(dǎo)，因為MSC是通過活化STAT3和抑制NFκB通路而誘導(dǎo)巨噬細胞M2極性反應(yīng)的[44]。盡管在實驗?zāi)Ｐ椭械陌l(fā)現(xiàn)令人鼓舞，我們?nèi)圆恢谰哂锌伤苄缘腗2極化細胞在移植入反應(yīng)性損傷環(huán)境后如何反應(yīng)，該環(huán)境中可能包含大量細胞外信號，從而改變或降低免疫抑制反應(yīng)和損傷修復(fù)所必須的M2樣特性。CNS損傷后使用細胞轉(zhuǎn)移策略究竟能怎樣促進M2介導(dǎo)的神經(jīng)保護與修復(fù)還需進一步研究。

許多藥物被證明可改變小膠質(zhì)細胞與巨噬細胞的M1/ M2樣平衡，且能有效治療CNS損傷。核激素受體PPAR是巨噬細胞M2樣表型的主要調(diào)節(jié)者，PPARγ活化作用使巨噬細胞成為M2樣狀態(tài)，具有廣泛的抗炎及組織修復(fù)特性，PPARγ活化作用對小膠質(zhì)細胞有類似作用。由PPAR活化的小膠質(zhì)細胞可增加對小鼠AD模型的β淀粉樣蛋白斑塊的吞噬攝取并有神經(jīng)保護作用?？紤]到TBI產(chǎn)生大量髓鞘與細胞碎片，PPAR引導(dǎo)的M2樣極化可能利于促進碎片清除。PPAR激動劑在TBI模型中起保護作用，而TBI后給予PPARα受體激動劑非諾貝特可降低創(chuàng)傷后神經(jīng)炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激和腦水腫，改善神經(jīng)功能。類似的，TBI后使用PPARγ受體激動劑吡格列酮和羅格列酮，可降低創(chuàng)傷后小膠質(zhì)細胞活化反應(yīng)并促進抗氧化劑（Mn-SOD）及神經(jīng)保護分子伴侶（HSP27/70）的表達，減輕神經(jīng)退變，改善功能[45]。羅格列酮還引發(fā)腦內(nèi)IL-4的表達，具有依賴IL-4的降低年齡相關(guān)的M1樣小膠質(zhì)活化的作用。所以，TBI模型中PPARγ激動劑的抗炎和神經(jīng)保護作用可能部分由M2樣小膠質(zhì)/巨噬細胞極化作用所介導(dǎo)。

小膠質(zhì)細胞代謝型谷氨酸鹽受體5（mGluR5）的選擇性活化可能減弱M1樣小膠質(zhì)細胞活化及小膠質(zhì)介導(dǎo)的神經(jīng)毒性作用。mGluR5的活化在CNS損傷實驗?zāi)Ｐ椭芯哂袕姶蟮纳窠?jīng)保護作用,而其激動劑CHPG可減輕TBI后M1樣小膠質(zhì)細胞的晚期活化，作用通過抑制小膠質(zhì)細胞NOX2實現(xiàn)[46]。有趣的是，NOX2本身被認為是M1樣和M2樣活化狀態(tài)的分子開關(guān)，它促進前者而抑制后者。最近發(fā)現(xiàn)mGluR5的一個正向別構(gòu)調(diào)節(jié)劑VU0360172可使LPS或IFNγ刺激后的小膠質(zhì)細胞再次向M2表型極化。更多的，除了減輕NOX2在活化小膠質(zhì)細胞的晚期表達外，VU0360172還可調(diào)節(jié)TBI后的M1/M2樣平衡，它能減少 iNOS（M1樣標志物）和增加arginase1（M2樣標志物）的表達，而以M2樣小膠質(zhì)細胞為主導(dǎo)后可減輕神經(jīng)退變，改善長期運動功能恢復(fù)。VU0360172還對大鼠實驗性蛛網(wǎng)膜下腔出血有神經(jīng)保護作用，機制為上調(diào)Bcl-2抗凋亡通路。

巨噬細胞表型轉(zhuǎn)換受表觀遺傳機制調(diào)節(jié)例如，IL-4引起巨噬細胞內(nèi)組蛋白脫甲基酶Jm jd3上調(diào)，改變了染色質(zhì)修飾而促進M2基因表達并抑制M1基因，Jmjd3通過修飾組蛋白H3K27me3，可加強M2樣小膠質(zhì)細胞極化反應(yīng)，抑制帕金森病模型中的Jmjd2可致小膠質(zhì)細胞過度活化而加重黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元死亡組蛋白去乙?；福╤istone deocetylase inhibitor，HDAC）使DNA更緊密的包裹于組蛋白周圍，從而阻斷了基因轉(zhuǎn)錄，對抗促進轉(zhuǎn)錄的組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性。許多HDAC抑制劑在TBI后起神經(jīng)保護作用。Scriptaid是一個Ⅰ/Ⅱ型HDAC的新型抑制劑，即使在TBI后12 h應(yīng)用，仍能發(fā)揮其劑量依賴性神經(jīng)保護功能而改善晚期功能恢復(fù)。另外，Scriptaid還通過促使小膠質(zhì)/巨噬細胞向M2樣表型極化而具有白質(zhì)保護功能[47]，該功能是通過上調(diào)GSK2β實現(xiàn)的，后者通過磷酸化作用使PTEN去活化，啟動PI3K/Akt信號通路。依賴GSK3β的M2樣表型能發(fā)揮抗炎效應(yīng)，保護少突膠質(zhì)細胞從而消除白質(zhì)損傷。所以，抑制小膠質(zhì)細胞中的HDACs可通過GSK3β/PTEN/Akt改變M1/M2樣平衡，并提供一種促進TBI后組織和功能恢復(fù)的新型治療方法。

許多其他藥物也用于改變急性CNS損傷后小膠質(zhì)/巨噬細胞的M1/M2樣極化，包括調(diào)節(jié)內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的藥物，CB2反向激動劑，α7煙堿樣乙酰膽堿受體激動劑，骨形成蛋白內(nèi)源性拮抗劑，CCR2拮抗劑等[25]。因此，鑒于M2樣極化的小膠質(zhì)／巨噬細胞在促進表型相關(guān)的CNS損傷修復(fù)的地位，改變小膠質(zhì)細胞和/或巨噬細胞表型和功能的藥物有很大發(fā)展前景。

八、改變小膠質(zhì)/巨噬細胞表型的治療策略的展望

CNS損傷后的廣譜抗炎治療很少成功轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用[2]，部分反映出小膠質(zhì)細胞M2樣有益作用的不足。似乎有效地組織修復(fù)需要M1樣和M2樣功能同時存在，并包括表型間的協(xié)同轉(zhuǎn)化，連續(xù)性炎癥反應(yīng)、增殖期和重建期的細微調(diào)節(jié)[12]。不分時間地將M1向M2表型轉(zhuǎn)換的方法值得警惕，因為在修復(fù)過程早期M1樣反應(yīng)具有重要地位，在CNS損傷后M1樣小膠質(zhì)細胞的額外效用還需進一步發(fā)現(xiàn)。由于小膠質(zhì)細胞在雕塑神經(jīng)環(huán)路和突觸重建中具有積極作用，不難理解M1樣小膠質(zhì)細胞同樣具有在CNS損傷早期將細胞碎片從突觸清除的能力。所以，當尋求調(diào)節(jié)M1/M2樣表型的治療策略時，為促進有效的組織修復(fù)必須特別重視極化狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時機，以求將M2樣增強效應(yīng)精準化，避免長期免疫抑制效應(yīng)和適應(yīng)不良的修復(fù)過程。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)M2樣巨噬細胞驅(qū)動的短暫促炎反應(yīng)后的長程修復(fù)過程會導(dǎo)致纖維化和其他異常修復(fù)，這是因為arginase活性增高明顯改變了L-精氨酸代謝過程，產(chǎn)生了更多的鳥氨酸和脯氨酸，激發(fā)了畸形生長與纖維化的細胞區(qū)域。另外，長期的arginase活性增加導(dǎo)致非耦合的NO產(chǎn)量下降。所以，關(guān)鍵在于在正確的時間，由合適的小膠質(zhì)/巨噬細胞表型驅(qū)動內(nèi)源性修復(fù)路徑并避免適應(yīng)不良。最后，在將嚙齒類M1/M2樣極化狀態(tài)轉(zhuǎn)化到人類時應(yīng)特別留意，許多常用表型標志物如arginase1，Ym1（M2樣標志物），在人類骨髓細胞內(nèi)不表達.，而其他如CD206、CD163則同樣表達.所以，仔細選擇M2樣極化的標志物后，在人類CNS損傷后的小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞中的M2樣表型也可以被識別，而具有前景的治療措施則可應(yīng)用于臨床。

九、總結(jié)

根據(jù)最近研究，CNS急性創(chuàng)傷后小膠質(zhì)/巨噬細胞的M1/ M2樣極化作用一方面能夠促進神經(jīng)恢復(fù)過程，另一方面阻礙CNS恢復(fù)、加重組織損傷，導(dǎo)致晚期神經(jīng)退變。在CNS重建環(huán)境中，M2樣表型可通過影響神經(jīng)修復(fù)的重要過程如神經(jīng)發(fā)生、血管生長、少突膠質(zhì)細胞生長和髓鞘再生來提高TBI功能恢復(fù)。新的以創(chuàng)傷后神經(jīng)炎癥為作用點的治療要避免對小膠質(zhì)細胞活性的廣泛抑制，而是要改變不同表型之間的平衡關(guān)系，這樣才能最大程度促進CNS重建與修復(fù)。這一概念被近期的實驗研究所證實。因此，發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞表型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)機制，從而最大程度改善CNS創(chuàng)傷后功能恢復(fù)是未來研究的方向。

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The dual function of microglia and their regulatory mechanisms after central nervous system injury

Dang Yuanyuan,Zhang Hongtian,Xu Ruxiang.Affiliated Bayi Brain Hospital,The Military General Hospital,Beijing 100700,China

Xu Ruxiang,Email:zjxuruxiang@163.com

Microglia is the innate immunocyte in the central nervous system,playing an important role in neuroinflammations after brain or spinal cord injury.By providing neurotrophic factors and removing cellular debris microglia can regulate nervous repair.However,high levels of proinflammation and neurotoxic factors produced by microglia hinder the CNS repair,and prompt neuron incapacity and cell death.The dual nature of microglia is related to their diverse phenotypes after injury. In this review,we focus on recent researches about the phenotypes of activated microglia after brain or spinal cord injury,as well as their effects on neurogenesis,oligodendrogenesis,and angiogenesis.The molecular signals controlling the switch of the phenotypes are discussed.We also highlight the possible therapeutic pathways which can change the activation statements of microglia.Better understanding of mechanisms regulating microglia phenotypes may contribute to our knowledge about repair and restoration of the nervous system,and provide new therapeutic strategies.

Microglia;Nervus centralis;Trauma

2016-04-21）

（本文編輯：張麗）

10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2016.05.011

100700 北京，陸軍總醫(yī)院附屬八一腦科醫(yī)院

徐如祥，Email：zjxuruxiang@163.com

黨圓圓,張洪鈿,徐如祥.小膠質(zhì)細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷后的雙重作用及調(diào)控機制[J/CD].中華神經(jīng)創(chuàng)傷外科電子雜志, 2016,2(5):305-312.