梁典胤，謝秉言，許 放，姜岳明

（廣西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生毒理學(xué)教研室，廣西南寧 530021）

錳在制造錳合金、干電池、焊料、氧化劑和催化劑中廣泛應(yīng)用，工人長期高水平接觸錳煙塵［1］可能會(huì)引起中毒［2］，主要損害錐體外系［3］，引起肌張力增高、手指細(xì)小震顫、腱反射亢進(jìn)以及激動(dòng)、欣快感及情緒不穩(wěn)定［4］，甚至出現(xiàn)類帕金森?。?］，緊張狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)哭笑無常、表情喪失、記憶力減退、智力下降和沖動(dòng)行為等［6］。炎癥是神經(jīng)變性疾病的一個(gè)重要過程，腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）［7］、白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）、IL-2、IL-6、一氧化氮（nitric oxide，NO）和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等炎癥因子［8］都參與了神經(jīng)炎癥反應(yīng)的病變過程，與神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。過量錳暴露能夠刺激機(jī)體分泌炎癥因子，激活炎癥通路，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，可能會(huì)損害神經(jīng)［9］。對氨基水楊酸鈉（sodium 4-aminosalicylate，PAS-Na）能減輕錳中毒性神經(jīng)炎癥，對錳中毒防治有積極作用，本文就此進(jìn)行綜述。

1 錳中毒誘發(fā)神經(jīng)炎癥，增強(qiáng)錳的神經(jīng)毒性

1.1 實(shí)驗(yàn)研究

錳中毒能誘發(fā)神經(jīng)炎癥，增強(qiáng)錳的神經(jīng)毒性。染錳大鼠血和腦錳含量增高，出現(xiàn)易激惹、腹瀉、皮膚萎黃松散和體質(zhì)量減輕，染錳時(shí)間越長越容易出現(xiàn)中毒表現(xiàn)。水迷宮實(shí)驗(yàn)顯示，染錳大鼠反應(yīng)能力、定位航行能力和空間記憶及探索能力均降低。對染錳大鼠皮質(zhì)、海馬和丘腦的研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞激活、神經(jīng)元凋亡數(shù)量明顯增多，炎癥因子（TNF-α，IL-1β，NO和PGE2）表達(dá)增強(qiáng)，中間絲蛋白膠質(zhì)原纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）、胱天蛋白酶3陽性細(xì)胞數(shù)也增多，Bcl-2陽性細(xì)胞數(shù)和Bcl-2/Bax比值降低［10-13］。提示錳暴露大鼠神經(jīng)受損可能與其誘發(fā)的神經(jīng)炎癥關(guān)系密切。

1.2 人群調(diào)查

在錳礦開采、冶煉和焊接［14］過程中，錳暴露組血錳、炎癥指標(biāo)（TNF-α，IL-1β和IL-6）以及蒼白球指數(shù)均升高，出現(xiàn)中毒表現(xiàn)較多［15］；錳暴露時(shí)間較長組血錳和炎癥指標(biāo)（TNF-α，IL-1β和IL-6）升高，神經(jīng)疾病檢出率較多［16］；錳暴露有防護(hù)組與無防護(hù)組按工齡和年齡分層分析，有防護(hù)組血錳、TNF-α、IL-1β和IL-6水平更低，出現(xiàn)神經(jīng)中毒表現(xiàn)較少［17］。由此可見，慢性職業(yè)性錳暴露可能會(huì)引起神經(jīng)炎癥，甚至出現(xiàn)神經(jīng)中毒表現(xiàn)。

1.3 錳中毒與炎癥相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病

1.3.1 帕金森?。≒arkinson disease，PD）

PD患者神經(jīng)元出現(xiàn)激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞［18］，炎癥因子明顯增多［19］。錳暴露能激活大鼠小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，釋放炎癥因子，提示錳與PD的發(fā)生可能有密切關(guān)系。但是，錳中毒性炎癥反應(yīng)與PD發(fā)生是否有直接聯(lián)系還缺乏足夠的證據(jù)支持［20-21］。

1.3.2 阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）

AD的主要致病機(jī)制可能與細(xì)胞外積聚的β淀粉樣蛋白（amyloid β protein，Aβ）激活小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞引起的神經(jīng)元退行性病變有關(guān)。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞通過影響Aβ沉積、tau蛋白異常磷酸化形成神經(jīng)纖維纏結(jié)［22-23］、載脂蛋白E4（apolipo?protein E4，ApoE4）增加、突觸異常及膽堿能神經(jīng)元丟失、介導(dǎo)慢性炎癥等多種因素參與AD的發(fā)生過程［24］。星形膠質(zhì)細(xì)胞可以直接產(chǎn)生Aβ并促進(jìn)其沉積，同時(shí)還可以加劇Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷并參與tau蛋白磷酸化過程。小膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)炎癥反應(yīng)可促進(jìn)磷酸化微管相關(guān)蛋白tau蛋白的聚集。星形膠質(zhì)細(xì)胞被小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的炎癥因子激活，能夠釋放多種炎癥因子和氧自由基等［25］，并合成星形膠質(zhì)細(xì)胞源性蛋白S100B，加劇腦Aβ沉積及神經(jīng)損傷。激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞還能抑制小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬老年斑，促進(jìn)Aβ聚集的老年斑形成。肝星形膠質(zhì)細(xì)胞X受體-α表達(dá)增加時(shí)，其釋放的ApoE4有助于小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬Aβ，ApoE4表達(dá)也能增加炎癥反應(yīng)及膠質(zhì)細(xì)胞激活，是遲發(fā)型AD重要危險(xiǎn)因素之一。AD神經(jīng)病理的發(fā)展也與許多炎癥特性密切相關(guān)［26］，補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)的激活引起急性期蛋白表達(dá)的上調(diào)，膠質(zhì)細(xì)胞激活細(xì)胞因子和趨化因子及其受體的上調(diào)，慢性炎癥時(shí)Aβ沉積斑塊核心及周圍的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的炎性浸潤。錳在AD病理進(jìn)程中是一種危險(xiǎn)因素，影響Aβ代謝［27-28］。錳能夠誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞激活，分泌毒性Aβ，Aβ降解通路受到明顯抑制［29］。腦啡肽酶和胰島素降解酶是兩種關(guān)鍵的Aβ降解酶，在高錳狀態(tài)下，二者mRNA含量出現(xiàn)明顯下調(diào)，導(dǎo)致增多的Aβ降解減少而過量蓄積，最終產(chǎn)生神經(jīng)毒性。因此，Aβ代謝異常是AD發(fā)生的關(guān)鍵，錳中毒導(dǎo)致的Aβ代謝異常對AD的發(fā)生是否有關(guān)尚不清楚。

2 神經(jīng)炎癥的發(fā)生發(fā)展與錳誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)損傷的關(guān)系

2.1 小膠質(zhì)細(xì)胞

小膠質(zhì)細(xì)胞主要分布在大腦灰質(zhì)區(qū)（海馬和基底節(jié)等）［30］。在病理情況下，可激活小膠質(zhì)細(xì)胞分泌活性氧（reactive oxygen species，ROS），NO和PGE2，并在腦內(nèi)分泌炎癥因子（TNF-α，IL-1β和IL-6等）［31］。在脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激下，小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)型NO合酶（inducible NO syn?thase，iNOS）mRNA表達(dá)，NO釋放增加與錳暴露呈劑量-反應(yīng)關(guān)系。錳暴露對iNOS/NO的直接影響很小，小膠質(zhì)細(xì)胞分泌NO要以激活為前提。錳對小膠質(zhì)細(xì)胞的刺激作用需要依賴LPS來實(shí)現(xiàn)，NF-κB途徑是錳產(chǎn)生神經(jīng)炎癥重要靶標(biāo)與通路，錳能激活小膠質(zhì)細(xì)胞的NF-κB，明顯增強(qiáng)LPS的作用導(dǎo)致炎性基因表達(dá)和炎性介質(zhì)產(chǎn)生，使LPS誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞釋放NO的能力增強(qiáng)［32］。錳使小膠質(zhì)細(xì)胞TNF-α、IL-6和環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）的釋放增加，并且在mRNA水平上呈現(xiàn)滯后性，錳刺激1 h并未觀察到mRNA表達(dá)有變化，而在錳刺激4 h觀察到mRNA表達(dá)增加，持續(xù)時(shí)間達(dá)到24 h左右。高劑量錳暴露能夠激活原代小膠質(zhì)細(xì)胞，使TNF-α，IL-1β和NO的水平明顯升高。隨著染錳增加，激活小膠質(zhì)細(xì)胞分泌炎癥因子所需的LPS量減少，錳在BV2小膠質(zhì)細(xì)胞中通過調(diào)節(jié)c-Jun氨基端激酶-細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（c-jun N-terminal kinaseextracellular signal-regulated kinase，JNK-ERK）、促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）和磷脂酰肌醇3-激酶/Akt等通路使iNOS轉(zhuǎn)錄水平和蛋白的表達(dá)水平增高［33］。此外，錳誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放TNF-α，IL-1β和iNOS，促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元共培養(yǎng)體系中多巴胺（dopamine，DA）能神經(jīng)元的損傷，提示小膠質(zhì)細(xì)胞使DA神經(jīng)元對錳誘導(dǎo)損傷的敏感性增強(qiáng)。低濃度錳不能直接誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞TNF-α和IL-1β分泌增加，但可釋放過氧化氫。錳能使LPS誘導(dǎo)調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥性細(xì)胞因子和過氧化氫分泌的抗氧化酶血紅素氧合酶-1活性增加，以至炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致機(jī)體神經(jīng)功能異常［34］。錳能夠激活小膠質(zhì)細(xì)胞，促使炎癥因子和非神經(jīng)元ROS來增強(qiáng)神經(jīng)炎癥，使錳神經(jīng)毒性加重［35］。錳中毒可引起大鼠黑質(zhì)和紋狀體小膠質(zhì)細(xì)胞激活及其產(chǎn)物表達(dá)增加，TNF-α和IL-1β水平明顯升高［36］。

2.2 星形膠質(zhì)細(xì)胞

星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠識別Toll樣和NOD樣受體，激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠分泌IL-1β，IL-6和TNF-α等炎癥因子和趨化因子（C-C基序）配體2〔chemo?kine（C-C motif）ligand 2，CCL2〕和趨化因子（CCX-C基序）配體1〔chemokine（C-X-C motif）ligand 1，CXCL1〕等細(xì)胞因子，Toll樣受體和NOD樣受體激活是其分泌中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥因子的主要方式。星形膠質(zhì)細(xì)胞在病理形態(tài)學(xué)表征為GFAP和波形蛋白，GFAP是公認(rèn)的特征性標(biāo)志物，GFAP表達(dá)的增加被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變的重要指標(biāo)［37］。激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞通過NF-κB信號通路生成ROS，誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞死亡［38］。很多病理刺激都可以激活星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌IL-1β，IL-6和TNF-α等炎癥因子，這些炎癥因子激活NF-κB信號通路生成CCL2和CXCL1等。原代星形膠質(zhì)細(xì)胞在受到錳過度刺激時(shí)會(huì)發(fā)生激活，細(xì)胞體增大腫脹、胞質(zhì)突起增粗和回縮，DNA受損，氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)水平異常［39］。星形膠質(zhì)細(xì)胞能蓄積高水平的錳，也是錳轉(zhuǎn)運(yùn)到大腦中的重要靶細(xì)胞。錳能降低突觸后星形膠質(zhì)細(xì)胞對谷氨酸（glutamate，Glu）的攝取，有效地使周圍神經(jīng)細(xì)胞Glu循環(huán)紊亂和其他氨基酸代謝異常的興奮性毒性增強(qiáng)，使染錳大鼠大腦內(nèi)激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞增多，炎癥反應(yīng)加重，對L-精氨酸的攝取增加。高濃度的錳可損害神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞，錳也能在輸運(yùn)過程和（或）蓄積部位中影響星形膠質(zhì)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和產(chǎn)物生成，使其分泌炎癥因子和神經(jīng)細(xì)胞毒性物質(zhì)［40］。錳能夠濃度依賴性地上調(diào)iNOS，TNF-α和IL-1β等炎癥因子的表達(dá)，刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放NO。激活的膠質(zhì)細(xì)胞分泌神經(jīng)毒性細(xì)胞因子，使損傷的神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生炎癥反應(yīng)［41］。適度增加錳與LPS/干擾素γ共暴露，可增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞衍生的COX-2 mRNA和蛋白表達(dá)，COX-2的表達(dá)與PGE2的分泌呈正相關(guān)，PGE2是大鼠腦促炎癥反應(yīng)生物標(biāo)志物，染錳使大鼠腦PGE2水平明顯升高，并且有劑量-反應(yīng)關(guān)系［42-43］，也提示錳中毒機(jī)制可能與炎癥有關(guān)。

3 PAS-Na治療錳中毒性神經(jīng)炎癥

3.1 實(shí)驗(yàn)研究

PAS-Na治療可使染錳大鼠血和腦錳濃度明顯下降，神經(jīng)炎癥因子減少，表明PAS-Na能有效地減輕染錳大鼠體內(nèi)錳負(fù)荷、神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激和運(yùn)動(dòng)損傷。急性或亞慢性錳暴露都可使大鼠皮質(zhì)、海馬和丘腦表達(dá)GFAP、Bax和胱天蛋白酶3的陽性細(xì)胞的數(shù)量增加，表達(dá)Bcl-2的細(xì)胞數(shù)量減少；PAS-Na對此有一定的拮抗作用。錳暴露引起大鼠血清、皮質(zhì)、海馬和丘腦炎癥因子含量升高，且相關(guān)的mRNA表達(dá)上調(diào)；PAS-Na防治對錳引起血清、皮質(zhì)、海馬和丘腦炎癥反應(yīng)有一定的拮抗作用。錳可能通過MAPK通路引起大鼠皮質(zhì)、海馬和丘腦炎癥反應(yīng)，其中以激活ERK和P38磷酸化為主；PAS-Na防治機(jī)制可能是抑制MAPK通路相關(guān)蛋白磷酸化，拮抗錳引起的大鼠皮質(zhì)、海馬和丘腦炎癥反應(yīng)［44］。

3.2 PAS-Na治療錳中毒性神經(jīng)炎癥的可能機(jī)制

非甾體抗炎藥（nonsteroidal antiinflammatory drugs，NSAID）通過阻止炎癥過程和小膠質(zhì)細(xì)胞活性來干預(yù)DA能神經(jīng)組織進(jìn)行性退化，可能在PD治療中有保護(hù)神經(jīng)作用，其機(jī)制可能與抑制COX活性、減少NO合成和增強(qiáng)過氧化酶γ受體活性有關(guān)。水楊酸鈉使NO合成減少，阻止DA能神經(jīng)細(xì)胞死亡；抑制Glu激活的細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子活性，阻止神經(jīng)細(xì)胞死亡。NSAID還可抑制前列腺素H合成酶，使DA醌生成減少，降低長期使用左旋多巴治療PD的副作用［45］。PAS-Na與水楊酸鈉化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，推測前者也可能有類似的藥理學(xué)作用。

PAS-Na有促排錳和抗炎作用，對錳神經(jīng)中毒防治有重要作用［44］。PAS-Na有低分子、空間障礙小的特點(diǎn)，可以透過血腦屏障螯合錳，并經(jīng)血、糞尿排出體外，使體內(nèi)錳負(fù)荷減少。因此，推測其可能解除了錳對神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞過度刺激活化，使體內(nèi)炎癥因子相關(guān)蛋白表達(dá)受限制，神經(jīng)炎癥因子mRNA表達(dá)下降減少，從而使神經(jīng)炎癥的重要通路受阻，減少炎癥因子的分泌與合成，以致減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)。但是，PAS-Na對錳致神經(jīng)炎癥的拮抗作用機(jī)制尚需要深入研究證實(shí)。

3.3 臨床觀察

Jiang等［46］率先在臨床上應(yīng)用PAS-Na治療錳中毒患者取得較好療效（臨床表現(xiàn)基本恢復(fù)正?；蚋纳疲蝈i排泄增加，不良反應(yīng)較少等），貴州、江西、包頭、上海和重慶也陸續(xù)有臨床報(bào)道。但是，迄今尚未見應(yīng)用PAS-Na治療錳中毒性神經(jīng)炎癥的臨床報(bào)道。

4 結(jié)語

綜上，神經(jīng)炎癥反應(yīng)與錳中毒關(guān)系密切，長期高水平錳暴露可能刺激或促使神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生炎癥因子，激活炎癥通路，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，以致可能使錳中毒加重。PAS-Na的促排錳和抗炎作用可能在錳中毒治療方面具有十分重要的作用。但是，錳中毒性神經(jīng)炎癥及PAS-Na的拮抗作用機(jī)制尚不十分清楚，有待深入研究。