王翠 曲明威 尚德靜

帕金森病(Parkinson disease，PD)是一種神經(jīng)退行性疾病，其病理特征為黑質(zhì)致密部(substantia nigra pars compacta，SNpc)多巴胺(DA)能神經(jīng)元進行性死亡，以及殘存的DA能神經(jīng)元胞漿內(nèi)路易小體(Lewy body)形成，基底節(jié)區(qū)DA缺乏，進而導(dǎo)致發(fā)生PD經(jīng)典運動障礙癥狀。目前，關(guān)于PD的發(fā)病機制仍有待闡明。DA能神經(jīng)元的死亡與遺傳、環(huán)境和免疫等多種因素有關(guān)系。病理及生化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)SNpc區(qū)域蛋白質(zhì)降解障礙、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、興奮性氨基酸毒性、細(xì)胞凋亡、免疫炎性反應(yīng)等多種病理機制導(dǎo)致了DA能神經(jīng)元的變性[1]。越來越多的證據(jù)表明免疫炎性反應(yīng)在PD的發(fā)生及發(fā)展中發(fā)揮了突出作用[2-3]，在年齡老化、遺傳危險因素和環(huán)境暴露因素的基礎(chǔ)上，多種免疫細(xì)胞及分子參與了PD相關(guān)免疫炎性反應(yīng)，其中小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮了及其重要的作用。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞

小膠質(zhì)細(xì)胞約占腦內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞總數(shù)的10%，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)內(nèi)固有的免疫細(xì)胞，類似于外周組織的巨噬細(xì)胞，是神經(jīng)免疫炎性反應(yīng)主要的介導(dǎo)者；同時在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、結(jié)構(gòu)修補和維護中起重要作用。在正常成熟的CNS中，小膠質(zhì)細(xì)胞具有復(fù)雜的形態(tài)，在致密的胞體上形成許多突起，處于一種高度活躍的狀態(tài)，發(fā)揮免疫監(jiān)視，清除細(xì)胞碎片及外來異物，維持腦微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的作用。當(dāng)受到炎性反應(yīng)信號刺激后，小膠質(zhì)細(xì)胞被激活、增殖，產(chǎn)生形態(tài)和功能上的改變。

1.1小膠質(zhì)細(xì)胞的激活1988年，Mcgeer等[4]研究發(fā)現(xiàn)PD患者尸檢大腦黑質(zhì)(substantia nigra，SN)區(qū)域和基底節(jié)區(qū)有大量小膠質(zhì)細(xì)胞激活。此后，PD腦內(nèi)以小膠質(zhì)細(xì)胞激活為特征的神經(jīng)免疫及炎性反應(yīng)機制受到廣泛關(guān)注。觀察神經(jīng)毒素1-甲基-4苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP)誘導(dǎo)的PD動物模型發(fā)現(xiàn)，MPTP可直接造成DA能神經(jīng)元損傷，死亡的神經(jīng)元激活小膠質(zhì)細(xì)胞，產(chǎn)生炎性介質(zhì)及神經(jīng)毒性細(xì)胞因子，進一步損傷神經(jīng)元，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致DA能神經(jīng)元功能進行性惡化[5]。在細(xì)菌脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)注入和α突觸核蛋白(α-syn)過表達的PD動物模型中，LPS或α-syn可直接激活小膠質(zhì)細(xì)胞，介導(dǎo)神經(jīng)免疫炎性反應(yīng)，從而選擇性損傷DA能神經(jīng)元；另外，SN區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎性反應(yīng)發(fā)生后，即使致炎事件終止，神經(jīng)炎性反應(yīng)亦會持續(xù)很久[6-7]。目前認(rèn)為，MPTP、魚藤酮、百草枯、顆粒性物質(zhì)、LPS和內(nèi)源性物質(zhì)，如α-syn、神經(jīng)黑色素、金屬基質(zhì)蛋白酶-3(metalloproteinase-3，MMP-3)、免疫球蛋白、各種炎性反應(yīng)因子等，均可激活小膠質(zhì)細(xì)胞[8]。

1.2小膠質(zhì)細(xì)胞激活的分子機制神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞之間直接相互作用，神經(jīng)元一旦受到刺激，會發(fā)出興奮性或抑制性信號，小膠質(zhì)細(xì)胞能夠識別這些信號。抑制性信號使小膠質(zhì)細(xì)胞維持在“靜息態(tài)”，拮抗促炎活性；而興奮性信號會在病理狀態(tài)下促進小膠質(zhì)細(xì)胞從靜息態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顟B(tài)，是有益的一面，而持續(xù)的激活會導(dǎo)致神經(jīng)元損傷。小膠質(zhì)細(xì)胞保持在“靜息態(tài)”也依賴神經(jīng)元表達的配體密度。有研究結(jié)果顯示PD患者腦內(nèi)神經(jīng)元表達的配體密度下降導(dǎo)致了小膠質(zhì)細(xì)胞從靜息態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顟B(tài)。

DA能神經(jīng)元完整性受到破壞時，神經(jīng)元本身分泌或表達的興奮性信號增強和抑制性信號減弱共同促使小膠質(zhì)細(xì)胞的迅速激活[9-11]。小膠質(zhì)細(xì)胞表面存在內(nèi)毒素受體、細(xì)胞因子受體、化學(xué)因子受體、神經(jīng)遞質(zhì)受體、錯誤折疊蛋白受體、血清因子和ATP等多種受體。不同的遞質(zhì)受體激活后直接或間接地調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞的功能，這是一個復(fù)雜且高度協(xié)調(diào)的過程[12]。LPS與Toll樣受體(Toll-like receptor，TLRs)的TLR-4結(jié)合，由此激活小膠質(zhì)細(xì)胞而產(chǎn)生的細(xì)胞因子通過與小膠質(zhì)細(xì)胞上的受體結(jié)合，進一步增強小膠質(zhì)細(xì)胞的活化。Noeler等[13]發(fā)現(xiàn)TLR4缺乏的MPTP小鼠PD模型小膠質(zhì)細(xì)胞活化和神經(jīng)變性的敏感性顯著降低。α-syn寡聚體可通過TLR2激活小膠質(zhì)細(xì)胞，從而刺激核因子κB介導(dǎo)的促炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生，而經(jīng)過α-syn處理的小膠質(zhì)細(xì)胞TLR2的表達明顯增強[14-15]。ATP從受損的神經(jīng)元中分離出來，與小膠質(zhì)細(xì)胞嘌呤受體結(jié)合，改變鈉通道活性，造成小膠質(zhì)細(xì)胞鈣離子瞬變，通過Rac 1和ERK 1/2介導(dǎo)，激活小膠質(zhì)細(xì)胞向受損細(xì)胞處遷移[16]。p.R47H變異體髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體-2(Trem-2)與PD有關(guān)[17]。目前研究局限于對單個受體的了解，這些受體之間的相互作用仍是未知領(lǐng)域。

1.3小膠質(zhì)細(xì)胞激活在PD中的作用機制

1.3.1 小膠質(zhì)細(xì)胞免疫學(xué)表型的改變：目前已證實小膠質(zhì)細(xì)胞是CNS固有的抗原遞呈細(xì)胞(antigen presenting cell，APC)。在健康CNS中，小膠質(zhì)細(xì)胞的主要組織相容性抗原-Ⅱ(major histocompatibility antigen-Ⅱ，MHC-Ⅱ)類分子的表達很難被檢測到。研究發(fā)現(xiàn)，PD患者SN區(qū)域相對于其他腦區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞豐富，小膠質(zhì)細(xì)胞中的MHC-Ⅱ類分子表達量與α-syn沉積及DA能神經(jīng)元變性呈正相關(guān)，提示這種適應(yīng)性免疫在介導(dǎo)炎性反應(yīng)過程中選擇性損耗了DA能神經(jīng)元群體，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞的MHC抗原遞呈作用在促進PD發(fā)展中發(fā)揮重要作用[18]。

1.3.2 小膠質(zhì)細(xì)胞功能變化-細(xì)胞毒物質(zhì)的產(chǎn)生：激活的小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞釋放多種炎性介質(zhì)，超氧化物是眾多介質(zhì)中誘導(dǎo)和擴增神經(jīng)毒性重要的物質(zhì)，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase，NADPH)是小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的主要超氧化物酶，激活后其胞質(zhì)內(nèi)亞單位移位并定位在細(xì)胞膜上，啟動電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生超氧自由基O2-，是PD神經(jīng)免疫炎性反應(yīng)中的始動因子，可直接損傷DA能神經(jīng)元；O2-可進入細(xì)胞內(nèi)，促進小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生其他神經(jīng)毒性介質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，NADPH與位于多種免疫細(xì)胞表面參與機體防御作用及免疫反應(yīng)的重要黏附分子Mac-1緊密結(jié)合，是小膠質(zhì)細(xì)胞增殖后介導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷導(dǎo)致PD慢性炎性反應(yīng)的主要機制[19]。另外，有研究結(jié)果顯示，與對照組比較，PD患者SN區(qū)表達誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的膠質(zhì)細(xì)胞明顯增加。iNOS與NADPH一樣在小膠質(zhì)細(xì)胞激活后所致氧化應(yīng)激導(dǎo)致DA能神經(jīng)元死亡過程中扮演關(guān)鍵作用。iNOS可以介導(dǎo)一氧化氮(NO)和超氧化物自由基的生成，NO迅速與O2-反應(yīng)產(chǎn)生高活性的過亞硝酸鹽，造成DNA鏈斷裂、酶及蛋白結(jié)構(gòu)的完整性受損，破壞線粒體呼吸鏈功能，造成DA能神經(jīng)元死亡[20]。其次iNOS還介導(dǎo)前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)及其合成酶環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)的生成，有研究顯示在PD患者和動物模型中二者表達的上調(diào)，是造成DA能神經(jīng)元細(xì)胞毒性損害的又一因素[21]。

1.3.3 促炎細(xì)胞因子釋放：細(xì)胞因子是PD炎性反應(yīng)的重要組成部分，由激活的膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元免疫活性細(xì)胞分泌。小膠質(zhì)細(xì)胞的TLR-4與LPS、MPP+等結(jié)合而被激活，導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)錄與翻譯，產(chǎn)生并釋放多種炎性因子[22]。這些促炎細(xì)胞因子包括腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL-1β)、TGF-β、γ-干擾素(γ-IFN)、IL-6、IL-10、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-1、caspase-3等[23]。經(jīng)LPS處理的大鼠中腦原代細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β表達增多，直接造成DA能神經(jīng)元死亡[24]；另外，TNF-α、IL-1β、γ-IFN可誘導(dǎo)多種免疫活性細(xì)胞表面CD23分子的表達，CD23與配體結(jié)合后可均誘導(dǎo)iNOS生成，催化產(chǎn)生NO。NO反過來又可促進促炎因子的產(chǎn)生，如TNF-α和IL-6[25]。TNF-α也可與DA能神經(jīng)元細(xì)胞質(zhì)膜上的特異性受體結(jié)合，通過MHC-Ⅱ抗原呈遞通路，激活適應(yīng)性免疫而損傷DA能神經(jīng)元[26]。

2 星形膠質(zhì)細(xì)胞

星形膠質(zhì)細(xì)胞是CNS中數(shù)目最多的膠質(zhì)細(xì)胞，參與血-腦屏障(blood-brain barrier，BBB)的構(gòu)成，調(diào)節(jié)大腦的突觸傳遞、水傳輸和血液流動，為神經(jīng)元提供最佳的微環(huán)境。目前研究表明，PD患者BBB存在損傷，活化的內(nèi)皮和BBB通透性改變使外周免疫細(xì)胞流入，再由活化的小膠質(zhì)細(xì)胞激活外周免疫細(xì)胞，針對特定的抗原引發(fā)CNS炎性反應(yīng)。這種炎性反應(yīng)可誘導(dǎo)DA能神經(jīng)元損傷，損傷的DA能神經(jīng)元又可促進炎性反應(yīng)[27]。因此，BBB通透性增加可能是PD發(fā)展過程中的催化劑。

星形膠質(zhì)細(xì)胞表面具備天然免疫的受體如Toll樣受體、核苷酸結(jié)合寡聚結(jié)構(gòu)域、雙鏈RNA依賴性蛋白激酶、清道夫受體、甘露糖結(jié)合凝集素受體和補體系統(tǒng)的表達成分，提示星形膠質(zhì)細(xì)胞在天然免疫中的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞在PD發(fā)病中是否具有神經(jīng)保護作用和/或神經(jīng)毒性作用尚無定論。動物模型研究顯示，隨著SNpc及紋狀體區(qū)域DA能神經(jīng)元的死亡，星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活，進而GFAP呈持續(xù)高表達，提示星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活可能發(fā)生在DA能神經(jīng)元死亡之后[28]。PD患者尸檢發(fā)現(xiàn)SNpc區(qū)域GFAP陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞增加，伴有膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)和睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(ciliary neurotrophic factor，CNF)減少。GFAP陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量與死亡的DA能神經(jīng)元呈反比，提示DA能神經(jīng)元在星形膠質(zhì)細(xì)胞較少的區(qū)域更容易變性死亡，表明星形膠質(zhì)細(xì)胞可能具有神經(jīng)元保護作用[29]。PD患者SN區(qū)存在細(xì)胞黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞，可吸引具有淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1(LFA-1)陽性的小膠質(zhì)細(xì)胞。有研究表明，α-syn能轉(zhuǎn)移至星形膠質(zhì)細(xì)胞并逐步累積引起與免疫功能相關(guān)的基因表達增加，產(chǎn)生IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-18和克隆刺激因子-1、2、3等促炎因子；α-syn也可促進星形膠質(zhì)細(xì)胞表達趨化因子CC配體-3(CCL-3)、4、5、12、20，CXCL-1、2、5、10、11、12、16和CX3CL1等趨化因子，這些趨化因子具有招募單核巨噬細(xì)胞，促進小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)祖細(xì)胞遷移，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞活性和星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖存活，維持突觸可塑性及信號傳遞的作用[30-31]。CCL-12和CCL-5會導(dǎo)致谷氨酸釋放，反過來再促進星形膠質(zhì)細(xì)胞重新合成細(xì)胞因子和趨化因子，提示星形膠質(zhì)細(xì)胞在膠質(zhì)細(xì)胞-膠質(zhì)細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元之間信息傳遞中發(fā)揮重要作用[32]。

除細(xì)胞因子外，在PD患者和MPTP模型中的中腦背側(cè)發(fā)現(xiàn)了由激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)。MPO可將非活性的亞硝酸鹽氧化為NO2-，進而使蛋白質(zhì)硝基化；NO2-也可產(chǎn)生次氯酸(hypochlorous acid，HOCL)，可催化胺類成為氯胺、酚和不飽和氯化物；MPO也可直接將過氧化氫和氯離子生成HOCL，HOCL對DA能神經(jīng)元造成氧化損傷[33]。

綜上所述，PD仍是一種病因不明的退行性疾病，遺傳學(xué)、環(huán)境、神經(jīng)炎性反應(yīng)和免疫因素等多種因素多種機制共同參與了疾病的發(fā)生發(fā)展。從目前證據(jù)支持炎性反應(yīng)和免疫與神經(jīng)元變性有關(guān)，正確認(rèn)識小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)炎性反應(yīng)和免疫反應(yīng)中的作用非常重要，可能為研發(fā)抗炎藥物提供幫助。