張智靜，羅濤

小膠質(zhì)細胞（microglia，MG）是屬于單核巨噬系統(tǒng)的中樞神經(jīng)髓系細胞。作為高度活躍的先天性免疫細胞，其與神經(jīng)創(chuàng)傷、卒中等密切相關(guān)。隨著神經(jīng)損傷的發(fā)展，MG也呈現(xiàn)出動態(tài)的亞型轉(zhuǎn)化。一方面，MG釋放大量促炎因子及神經(jīng)毒性物質(zhì)，加重?fù)p傷；另一方面，通過其吞噬功能及神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌，MG可促進神經(jīng)修復(fù)。本文將對小膠質(zhì)細胞極性調(diào)節(jié)與神經(jīng)損傷修復(fù)進行簡要綜述。

1 MG的極化

在生理條件下，MG并非完全靜息，它們負(fù)責(zé)維持神經(jīng)活動，保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[1]。未活化的MG呈分枝狀，突起長，細胞胞體小，核周細胞質(zhì)較少。而一旦微環(huán)境改變或受到病理性刺激，MG會被激活，此時細胞體增大，突起變粗回縮，突起上可見小棘。它們將迅速遷移到損傷部位，增殖、分化。隨著損傷的進展，MG的形態(tài)逐漸呈“阿米巴狀”，參與神經(jīng)修復(fù)的過程[2]。

活化的MG根據(jù)其目前較明確的功能及標(biāo)志物，可分為 M1、M2亞型。干擾素（interferon，IFN）-γ、Th1細胞因子、Toll樣受體4（Toll-like receptor4，TLR4）相關(guān)配體、脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）等可誘導(dǎo)活化M1型MG，其主要參與抗原呈遞及細胞內(nèi)病原體的清除。因此，許多相關(guān)受體及酶的調(diào)節(jié)都涉及其中。例如，主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ（major histocompatibility complexⅡ，MHCⅡ）、CD86及Fc伽馬（fragment crystallizale gamma，F(xiàn)cy）受體上調(diào)以促進MG的抗原提呈能力和增加與其他免疫細胞的信息交流。正常情況下的MG活化有利于機體清除壞死的細胞及病原體，但一旦MG被過度激活，M1型MG將產(chǎn)生白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α等大量的炎癥因子及神經(jīng)毒性物質(zhì)，進一步加重炎癥反應(yīng)，擴大神經(jīng)損傷。M1型MG是IL-12的主要來源，這提示可根據(jù)高表達IL-12、低表達IL-10的特點和上述MHCⅡ、CD86、Fcy等常見的標(biāo)記物以鑒別M1型MG。

與促炎的M1型MG相比，M2型MG則傾向于表達抑制炎癥的相關(guān)細胞因子及受體，當(dāng)中包括分泌IL-10或幾丁質(zhì)酶-3樣蛋白（chitinase 3-like 3/YM1）、鳥氨酸、多肽等細胞外基質(zhì)保護蛋白以下調(diào)炎癥細胞及促進創(chuàng)傷修復(fù)；上調(diào)更多的吞噬相關(guān)受體以清除死亡細胞的碎片及異常積累的蛋白等[3]。根據(jù)不同的環(huán)境刺激，M2型MG能進一步分為3種亞群：①M2a型，由IL-4、IL-13誘導(dǎo)得到，通過增加精氨酸1（arginase1，Arg1）、清道夫受體等吞噬相關(guān)受體，抑制核轉(zhuǎn)因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）等通路，控制炎癥。②M2c型由IL-10、糖皮質(zhì)激素或轉(zhuǎn)化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β活化得到。該亞型似乎參與炎癥被抑制后的組織重塑及基質(zhì)沉積。③當(dāng)暴露于免疫復(fù)合物或TLR被激動時，可觀察到M2型MG的第三種亞型——M2b型。M2b亞型與M1型MG相似，具有高水平MHCⅡ及CD86的表達，提示M2b型MG仍保留刺激T細胞的能力，該亞型可能在M2型MG反應(yīng)中扮演著啟動及調(diào)節(jié)的角色。另外，M2b型MG雖也具備高表達IL-10、低表達IL-12的M2型MG的一般特點，但卻缺乏Arg1、YM1或FIZZ1（found in inflammatory zone1）等M2亞型的特異性標(biāo)志物[4]。

2 MG在神經(jīng)損傷中的作用

2.1 脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）

SCI是神經(jīng)系統(tǒng)的一種嚴(yán)重創(chuàng)傷。脊髓的組織修復(fù)及功能重建在SCI后難以進行，這不僅與神經(jīng)細胞微弱的再生能力相關(guān)，還與SCI后快速出現(xiàn)的阻礙軸突再生的膠質(zhì)疤痕有關(guān)。而這種繼發(fā)性損傷，可造成MG空間及時間上的活化區(qū)別[5]。不同亞型MG的活化，可影響SCI的預(yù)后。已有研究觀察到，在SCI模型中，M1型MG神經(jīng)毒性明顯，表現(xiàn)為神經(jīng)元的數(shù)量減少，軸突生長受抑制。此時，神經(jīng)元軸突分枝多，呈短樹枝狀。而M2亞型未引起神經(jīng)元上述病理改變，且神經(jīng)元軸突長度增加，分枝減少，呈單極或雙極的軸突生長。同時，SCI后，與神經(jīng)修復(fù)密切相關(guān)的M1（CD86、CD16/32）跟M2亞型（CD206、Arg1）的蛋白及RNA均上調(diào)。然而3 d后，M1型MG活化繼續(xù)增強，M2亞型下降[6]，提示M1型MG是持續(xù)損害及缺乏修復(fù)的原因之一。Antje等不僅觀察到相似的現(xiàn)象，同時還發(fā)現(xiàn)不同物質(zhì)引起的MG的吞噬功能可影響其極性調(diào)節(jié)。其中，MG吞噬髓鞘后，NF-κB信號通路被抑制，M2型MG活化加強，神經(jīng)突長度及分支的總數(shù)量均增多。TNF雖不影響MG的吞噬功能，但可減弱吞噬作用介導(dǎo)的M1亞型向M2型MG轉(zhuǎn)換，CD86、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）等M1亞型標(biāo)記物顯著增加。同時，細胞內(nèi)鐵的累積，可通過促進TNF的分泌，使MG向M1亞型極化，加重神經(jīng)損傷[7]。

目前研究表明，藥物治療誘導(dǎo)MG表型從M1亞型向M2亞型轉(zhuǎn)變對于緩解SCI有實際性意義。CX3C趨化因子受體1（CX3C chemokine receptor 1，CX3CR1）是MG特異的趨化因子受體。最近，F(xiàn)reria等[8]發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷后，CX3CR1－/－小鼠新生突觸的形成及運動神經(jīng)元數(shù)量較CX3CR1+/+增加，前后肢協(xié)調(diào)性也得到改善。這提示，CX3CR1可作為特異性干預(yù)靶點，減輕SCI后巨噬細胞或小膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，改善神經(jīng)損傷。此外，TLR2特異性受體激動劑Pam2CSK4，可增強M2型MG的活化，對激光誘導(dǎo)的SCI有神經(jīng)保護作用[5]。給予SCI小鼠醛糖還原酶（aldose reductase，AR）抑制劑后，M2型MG標(biāo)志物Arg1表達增強，SCI的炎癥反應(yīng)及脫髓鞘病理改變緩解，運動功能恢復(fù)[9]。

2.2 腦創(chuàng)傷（traumatic brain injury，TBI）

M2型MG可通過神經(jīng)、髓鞘、血管及少突膠質(zhì)細胞的再生，促進TBI的恢復(fù)[10]。但在TBI 1周后Arg1+細胞已減少至不能被檢測到的水平，而M1型MG及促炎因子在損傷后數(shù)周到數(shù)月仍持續(xù)存在[11]。為了進一步驗證M2型MG在TBI中的作用，Hsieh等[11]使用老年小鼠建立TBI模型，相對于年輕小鼠而言，其M2亞型的應(yīng)答減弱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)老年小鼠損傷面積更大，提示M2型MG可促進TBI的神經(jīng)修復(fù)，損傷后期M2亞型的不足，可能是TBI難以恢復(fù)的原因之一。

近年來，利用轉(zhuǎn)基因動物及藥物的干預(yù)，使MG在TBI中的調(diào)節(jié)作用得到更深入的探索。Morganti等[12]使用CCX872、CCR2選擇性拮抗劑，能顯著減少M1及M2亞型巨噬細胞多種相關(guān)基因的表達，同時促炎因子和神經(jīng)毒性介質(zhì)減少，認(rèn)知功能改善。與此觀點一致的是，CCR2－/－小鼠，在控制性腦皮質(zhì)撞擊（controlled cortical impingement，CCI）或TBI模型早期，巨噬細胞的數(shù)量較野生型減少，運動、認(rèn)知功能及神經(jīng)元的存活均改善[13]。除此以外，現(xiàn)還有幾類藥物已被證實可有效地改變TBI中M1及M2亞型MG的活化，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）內(nèi)源性拮抗劑[14]、α-7煙堿型乙酰膽堿受體[4]等。

Hsieh等[11]認(rèn)為，TBI的急性及慢性期神經(jīng)損傷在一定程度上是由不同亞型的MG介導(dǎo)的。考慮到M2型MG在TBI中發(fā)揮的積極作用，在損傷后使用藥物干預(yù)以改變MG的亞型及功能，可能是TBI新的治療方案。

2.3 卒中

在缺血性卒中中，MG在缺血核心及邊緣區(qū)域活化得到的亞型是不同的[15,16]，受傷的程度將影響MG的活化。卒中及缺血再灌注引起的炎癥是中樞系統(tǒng)組織損傷的重要原因，卒中所造成的微環(huán)境變化有利于促炎小膠質(zhì)細胞亞型的活化，M1型MG在缺血性損傷發(fā)生的14 d內(nèi)持續(xù)增多，促炎反應(yīng)在當(dāng)中占主導(dǎo)地位。但抗炎相關(guān)信號分子也正試圖參與炎癥的調(diào)節(jié)[16]。在缺血性卒中后的12 h，M2型MG達可被到檢測到的水平，并在1～3 d達到高峰，但在損傷的數(shù)天后數(shù)量逐漸減少。恰當(dāng)?shù)腗2型MG活化能增強缺血性卒中后的抗炎作用，促進軸突重塑及血管再生[15,16]。與此觀點一致的是，M2亞型誘導(dǎo)信號IL-4、IL-10的上調(diào)，能改善缺血性損傷小鼠的功能恢復(fù)[17,18]。

相較而言，MG在出血性卒中的極化尚未明確。在顳葉出血后6 h，M1亞型急劇增多，隨即在損傷后14 d內(nèi)呈下降趨勢。相反的，M2型MG在損傷后第1天開始增多，并可持續(xù)到14 d后[19,20]。雖然在第1天到第3天內(nèi)M1及M2型MG是共存的，但在損傷后的7d內(nèi)，M1亞型有逐漸向M2亞型轉(zhuǎn)化的趨勢[21]。

在血管內(nèi)直接注射M2型MG后，腦實質(zhì)的重塑因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、TGF-β，及基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP-9）等增多，可促進血管再生，抑制神經(jīng)元凋亡。此外，巨噬細胞分化 抗 原 1（macrophage differentiation antigen associated with complement three receptor function，Mac-1）的上調(diào)，使M2型MG可透過血腦屏障到達腦實質(zhì)損傷區(qū)域[22]。與M1亞型相反，M2亞型似乎在損傷愈合及神經(jīng)保護方面起積極作用[20]。

Abdullah等[23]證實，在小鼠的大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型中，干擾素調(diào)節(jié)因子4（interferon regulatory factor，IRF4）可明顯促進M2型MG的啟動及活化。在離體MG中，F(xiàn)ingolimod作為鞘氨醇1-磷酸鹽受體調(diào)節(jié)劑，可調(diào)節(jié)STAT3信號通路，促進M2型MG活化及少突膠質(zhì)細胞再生，緩解認(rèn)知功能障礙及白質(zhì)完整性的損傷[24]。天然產(chǎn)物Pinocembrin通過TLR4信號通路抑制M1亞型的活化，進而縮小病變面積，改善腦水腫及神經(jīng)缺損程度[25]。目前有數(shù)種藥物已進入臨床試驗階段[19]，選擇合適的時機及恰當(dāng)?shù)某潭纫哉{(diào)節(jié)MG亞型的轉(zhuǎn)化，這有可能是未來卒中治療的一個研究方向。

2.4 M2亞型是否總有益？

并非所有觀點都認(rèn)為抗炎性M2型MG是一種有利的細胞類型。目前有學(xué)者證實，腫瘤細胞的炎癥反應(yīng)及遷移能力與M2型MG有關(guān)[26]。M2型MG可通過上調(diào)熱休克蛋白70家族成員葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（glucose regulated protein78，GRP78）的表達，從而使信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription3，STAT3）磷酸化。隨即，腫瘤細胞內(nèi)的炎癥因子IL-1β和TNF-α釋放增加，引發(fā)炎癥反應(yīng)，進一步促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移。除此之外，抗炎治療的神經(jīng)修復(fù)作用也尚未得到確切的驗證：非甾體類抗炎藥（non-steroid anti-inflammatory drugs，NSAIDs）用于阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）患者的治療缺乏明顯的療效[27]；最近的一篇Meta分析也表明NSAIDs似乎并不能改善PD的患病風(fēng)險[28]?？寡仔訫2型MG在不同疾病的進展中，或體外誘導(dǎo)亞型轉(zhuǎn)化用于阿爾茲海默病、卒中等疾病治療的過程中，其可能已經(jīng)成為一種失去正常功能的無效、甚至有害的細胞。

例如，在Chakrabarty等[29]的實驗中，將攜帶IL-4的腺病毒載體注射進TgCRND8阿爾茲海默病小鼠CNS中以促進M2型MG的激活，與前訴觀點不同，其中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的淀粉樣蛋白反而增加。另外，即使M2亞型表達的Arg1有助于傷口修復(fù)、基質(zhì)沉積及軸突再生，但過多的多肽不利于神經(jīng)修復(fù)；抑制過量多肽的產(chǎn)生可減輕中樞神經(jīng)損傷[30]。與此同時，Desestret等[31]發(fā)現(xiàn)在大鼠MCAO模型的亞急性期，抗炎性M2亞型的增加并不能改善缺血性卒中的預(yù)后。雖然，該實驗缺乏劑量反應(yīng)曲線及長期效應(yīng)，但也浮現(xiàn)關(guān)于MG治療的一些擔(dān)憂。M2型MG在神經(jīng)損傷修復(fù)中的特定時期可能具有潛在損傷作用，其具體機制尚待進一步闡明。

3 展望

MG的極性調(diào)節(jié)在神經(jīng)損傷修復(fù)過程中扮演著重要的角色。MG亞型的動態(tài)變化，對于神經(jīng)修復(fù)的調(diào)節(jié)具有重要作用。目前，關(guān)于M1/M2極性調(diào)節(jié)的研究日漸增多。但仍有很多需要進一步研究的問題，如大量不同類型的受體是如何有效干預(yù)MG活化，其活化機制是怎樣的，M1/M2活化亞型的最佳平衡狀態(tài)如何，最佳平衡狀態(tài)的潛在調(diào)節(jié)機制如何。

盡管MG的極性調(diào)節(jié)為促進中樞神經(jīng)損傷修復(fù)提供了一個有前景的治療方向，但臨床的運用仍是一項艱巨的任務(wù)。許多M1或M2活化亞型誘導(dǎo)劑的作用并不是簡單的全或無，而是與時間和劑量相關(guān)的。此外，M1亞型的潛在益處可能尚未被發(fā)現(xiàn)。因為若哺乳動物進化出M1型MG，這種細胞只能促進炎癥，沒有任何積極作用，這不大可能。另一個潛在的問題是，M2亞型長期維持在高水平可能會對免疫防御產(chǎn)生負(fù)面影響，并導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，如腫瘤的發(fā)生。因此，研究者必須謹(jǐn)慎地在適當(dāng)?shù)臅r間增加正確的亞型，以加強在中樞神經(jīng)損傷后的修復(fù)過程。最后，研究者對MG極性調(diào)節(jié)的認(rèn)識大多來自嚙齒動物，嚙齒動物細胞的細胞特性是否真的適用于人類，仍是一個重要的疑慮。

隨著MG的活化機制及特定的極性調(diào)節(jié)誘導(dǎo)信號的進一步闡明，MG與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)系會趨于明朗。如何有效適時地調(diào)節(jié)MG的極性，平衡M1/M2亞型之間極化，這將成為促進神經(jīng)損傷修復(fù)的重要治療策略。