徐同虓，張 威，張 晴，楊 闊綜述，郝延磊審校

髓樣細胞觸發(fā)受體(triggering receptor expressed on myeloid cell，TREM)家族是由Bouchon等[1]于2000年在骨髓細胞表面發(fā)現(xiàn)的，TREM2是TREM家族的重要成員之一，被認為是參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和小膠質(zhì)細胞吞噬作用的關(guān)鍵信號因子。大多數(shù)研究證明TREM2具有抗炎活性，而炎性反應(yīng)是多數(shù)神經(jīng)退行性疾病的共同特征。近年來有關(guān)TREM2與神經(jīng)退行性疾病之間的關(guān)系越來越受到重視，已有研究表明，TREM2在阿爾茨海默病(alzheimer’s disease，AD)[2]、帕金森病(parkinson’s disease，PD)[3]、肌萎縮脊髓側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)[4]、Nasu-Hakola病(nasu-hakola disease，NHD)[5]等神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用。

1 TREM2概述

TREM2是一種免疫球蛋白超家族跨膜受體，主要由三部分結(jié)構(gòu)域構(gòu)成：細胞外V型免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域、細胞表面跨膜蛋白結(jié)構(gòu)域和細胞質(zhì)中無任何轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號功能的短小尾域[6]。在人類，編碼TREM2的基因位于染色體6p21.1上，從41，126，246bp到41，130，922bp，全長共4676bp，包含5個外顯子，其表達的蛋白質(zhì)編碼230個氨基酸[1]，而在小鼠中，編碼TREM2的基因位于17號染色體上。TREM2的配體包括載脂蛋白E(apolipoprotein E，APOE)、磷脂酰絲氨酸、鞘磷脂、β淀粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ)、核酸、凋亡神經(jīng)元、損傷的髓鞘等[7～9]。TREM2在髓系細胞中表達，包括單核細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞和組織特異性巨噬細胞如破骨細胞、Kuppfer細胞和肺泡巨噬細胞等。在正常腦組織中，TREM2主要在小膠質(zhì)細胞中表達[6]，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的定位主要是海馬、白質(zhì)和脊髓[10]。

TREM2具有調(diào)控炎癥反應(yīng)、提高吞噬細胞的吞噬能力[11]、維持能量代謝[12]等生物學(xué)功能，而TREM2發(fā)揮其功能主要依賴于小膠質(zhì)細胞。在調(diào)控炎癥反應(yīng)方面，低表達TREM2的小膠質(zhì)細胞中腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、一氧化氮合成酶-2等促炎因子的轉(zhuǎn)錄水平增高，而過表達TREM2的小膠質(zhì)細胞中白細胞介素-4(interleukin-4，IL-4)、IL-10等抗炎因子的轉(zhuǎn)錄水平增高[10]。在吞噬方面，Wang等[13]證實了與正常的5XFAD小鼠相比，敲除TREM2基因的5XFAD小鼠小膠質(zhì)細胞吞噬Aβ的能力明顯下降。在維持能量代謝方面，既往研究表明，小膠質(zhì)細胞通過增強有氧糖酵解和抑制呼吸作用來參與葡萄糖、乙酰乙酸、β-羥基丁酸等物質(zhì)的代謝[14]，TREM2的變異體會破壞小膠質(zhì)細胞的功能和能量狀態(tài)，從而破壞小膠質(zhì)細胞保護大腦免受Aβ攻擊的能力[15]。Ulland等[12]還發(fā)現(xiàn)，在攜帶TREM2變異體的AD患者和TREM2基因缺乏的AD小鼠的小膠質(zhì)細胞中，雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信號通路存在缺陷，而這一信號通路影響ATP的水平和生物合成途徑。此外，TREM2也與脂質(zhì)代謝有關(guān)，TREM2通過上調(diào)脂肪生長調(diào)節(jié)因子而促進脂肪的生成和誘導(dǎo)肥胖的產(chǎn)生[16]。

2 TREM2的信號通路

TREM2與酪氨酸激酶結(jié)合蛋白(tyrosine kinase binding protein，TYROBP)聯(lián)合介導(dǎo)下游信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，以維持免疫系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而這一信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是體內(nèi)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥調(diào)節(jié)的重要通路之一。TREM2和TYROBP的跨膜區(qū)是通過TREM2中帶正電荷的賴氨酸殘基和TYROBP中帶負電荷的天冬氨酸殘基之間的靜電作用而結(jié)合的。在胞內(nèi)，TYROBP含有基于免疫受體酪氨酸的活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM)，TREM2與TYROBP相互作用后，通過Src家族激酶使ITAM中酪氨酸磷酸化，形成SH2的結(jié)合位點，從而能夠結(jié)合含有SH2結(jié)構(gòu)域的酪氨酸激酶ζ鏈相關(guān)蛋白70(tyrosine kinases ζ-chain-associated protein 70，ZAP70)和脾酪氨酸激酶(spleentyrosine kinase，SYK)，通過SOS、Ras蛋白激活絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號通路，進一步激活應(yīng)激激活的蛋白激酶(stress-activated protein kinase，SAPK)、c-Jun N端蛋白激酶(c-Jun N terminal kinase，JNK)、胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular-signal-regulated kinase，ERK)等信號通路，促進抑炎因子的轉(zhuǎn)錄和編碼，其中ERK信號通路的激活還可提高小膠質(zhì)細胞的吞噬能力[17～19]。TREM2/ TYROBP/ SYK還介導(dǎo)PI3K-AKT通路的激活，通過募集磷脂酶Cγ(phospholipase Cγ，PLCγ)將磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸(PIP3)分解為三磷酸肌醇(IP3)[20]，后者可在細胞內(nèi)擴散至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)膜上，與Ca2+通道蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)細胞鈣庫內(nèi)Ca2+迅速釋放，Ca2+與細胞內(nèi)的靶分子之一蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)結(jié)合后被轉(zhuǎn)運至質(zhì)膜表面，然后與質(zhì)膜上的甘油二酯、磷脂酰絲氨酸共同作用于PKC的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域，使PKC變構(gòu)而暴露出活性中心，進而參與核轉(zhuǎn)錄因子kappa B(nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB)信號通路的調(diào)節(jié)以及多種生理功能的調(diào)控[17，19]。此外，TREM2/ TYROBP/ SYK介導(dǎo)的下游信號通路對于小膠質(zhì)細胞激活也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，小膠質(zhì)細胞的激活有多種方式，可以通過激活下游Wnt/ β-catenin信號通路促進小膠質(zhì)細胞的增殖；通過激活下游AKT/ GSK3β/ β-catenin信號通路抑制小膠質(zhì)細胞凋亡；還可通過調(diào)控炎癥體的關(guān)鍵成分如含有Pyrin結(jié)構(gòu)域的NLR家族蛋白3(NLR family pyrin domain containing 3，NLRP3)或消皮素D(Gasdermin D，GSDMD)來抑制小膠質(zhì)細胞焦亡；還能通過激活PI3K/ AKT/mTOR通路，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞自噬，維持細胞的生物合成和能量代謝，從而促進小膠質(zhì)細胞的存活[21]。(見圖1)

圖中縮略詞：TREM2：髓樣細胞觸發(fā)受體2；TYROBP：酪氨酸激酶結(jié)合蛋白；ITAM：基于免疫受體酪氨酸的活化基序；SYK：脾酪氨酸激酶；ZAP70：酪氨酸激酶ζ鏈相關(guān)蛋白70；SH2：Src同源結(jié)構(gòu)域2；SH3：Src同源結(jié)構(gòu)域3；ERK：胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶；JNK：c-Jun N端蛋白激酶；SAPK：應(yīng)激激活的蛋白激酶；MEK：ERK激活蛋白激酶；MAPK：絲裂原激活的蛋白激酶；β-catenin：β連環(huán)蛋白；AKT：蛋白激酶B；GSK3β：糖原合成酶激酶3β；NLRP3：含有Pyrin結(jié)構(gòu)域的NLR家族蛋白3；GSDMD：消皮素D；PI3K：磷脂酰肌醇3激酶；PIP3：磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸；IP3：三磷酸肌醇；PKC：蛋白激酶C；DAG：甘油二酯；NF-κB：核轉(zhuǎn)錄因子kappa B；PLCγ：磷脂酶Cγ；mTOR：雷帕霉素靶蛋白

圖1 TREM2參與的信號通路模式圖

3 TREM2與神經(jīng)退行性疾病

3.1 TREM2與阿爾茨海默病 阿爾茨海默病是一種最常見的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，病理表現(xiàn)主要為腦內(nèi)β淀粉樣蛋白沉積形成的神經(jīng)炎性斑塊和tau蛋白過度磷酸化所形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)[18]。已有研究表明，在歐美人群中，TREM2基因第二外顯子上第47位(R47H)的一種罕見錯義突變(rs75932628)使堿基C突變成T，從而使其編碼的氨基酸中第47位上的精氨酸被組氨酸取代，這一突變增加了晚發(fā)型AD(late onset Alzheimer’s disease，LOAD)發(fā)病風(fēng)險的2～4倍(OR值為5.05)[10]，其作用與APOE相似，都是AD的危險因素[6]。TREM2的R47H突變增加了高爾基復(fù)合體中復(fù)合寡糖末端的糖基化，降低了TREM2的溶解度，這可能會影響TYROBP與TREM2的親和力。同時，R47H變異體可能破壞了TREM2蛋白的穩(wěn)定性[22]。

最近的研究表明，TREM2主要通過介導(dǎo)小膠質(zhì)細胞的神經(jīng)保護作用而影響LOAD患者的病理過程。Aβ淀粉樣斑塊可以破壞突觸傳遞、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、觸發(fā)細胞死亡等，而小膠質(zhì)細胞是腦內(nèi)重要的免疫細胞，能夠聚集在淀粉樣蛋白斑塊周圍形成屏障，吞噬和清除大腦中的Aβ淀粉樣斑塊，從而阻止淀粉樣蛋白斑塊的擴張[6，23]。最近，Cheng-Hathaway等[24]用CRISPR/Cas9系統(tǒng)將TREM2的R47H變異體敲入到APP/PS1-21轉(zhuǎn)基因小鼠的內(nèi)源性TREM2基因中，在雜合子中發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞與斑塊的結(jié)合減少，Aβ淀粉樣斑塊誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細胞活性和增殖能力降低，彌散性淀粉樣斑塊增多，加劇了神經(jīng)的營養(yǎng)不良，盡管他們發(fā)現(xiàn)TREM2基因表達在這種小鼠模型中明顯降低，但在AD患者中并未發(fā)現(xiàn)TREM2基因表達的降低[25]。其原因是R47H變異體激活了一個隱蔽的剪切位點，從而在小鼠TREM2基因該位點處引入了一個終止密碼子，而在人的TREM2基因內(nèi)沒有引入[26]。Fan等[27]通過向側(cè)腦室內(nèi)注射NF-κB信號通路抑制劑1-吡咯烷二硫代羧酸銨鹽(1-pyrrolidine dithiocarboxylic acid ammonium salt，PDTC)上調(diào)海馬內(nèi)已注射Aβ1～42小鼠的TREM2的表達，發(fā)現(xiàn)小鼠海馬組織淀粉樣沉積蛋白明顯減少，神經(jīng)元再生增加。最近報道，在LPS誘導(dǎo)的APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠中，TREM2對炎癥的負調(diào)節(jié)作用可能被LPS誘導(dǎo)的Toll樣受體4(toll-like receptor 4，TLR4)過度激活所抑制，TLR4/ TREM2的這種失衡導(dǎo)致小膠質(zhì)細胞過度激活，并導(dǎo)致大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡增加，使得APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的認知功能障礙更為嚴重，提示TREM2是控制AD發(fā)展過程中全身炎癥的一個潛在靶點[28]。Jiang等[29]在P301S轉(zhuǎn)基因小鼠中研究發(fā)現(xiàn)，TREM2的過表達還可明顯改善tau蛋白的磷酸化，降低細胞周期素依賴性蛋白激酶5和糖原合成酶激酶3β的活性。此外，突觸結(jié)構(gòu)及功能異常也是AD的一大病理特征。在TREM2基因敲除的APP/PS1小鼠中，TREM2的下調(diào)在AD進展早期成功保護了突觸的功能，改善了AD突觸功能異常和認知障礙等癥狀，而在AD進展的晚期則損害了突觸的可塑性，這主要是由于淀粉樣蛋白沉積增多所致[30]。

以上研究表明TREM2在Aβ淀粉樣斑塊周圍小膠質(zhì)細胞的聚集和激活、tau蛋白磷酸化以及突觸可塑性中發(fā)揮著重要作用。這些發(fā)現(xiàn)讓我們認識到TREM2參與了AD的病理過程，有可能為AD的診斷和早期靶向預(yù)防和治療提供新的思路。

3.2 TREM2與帕金森病 帕金森病又稱震顫麻痹，是第二大常見的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。越來越多的證據(jù)表明PD患者多巴胺能神經(jīng)元變性過程中存在著慢性炎癥和小膠質(zhì)細胞的過度激活[31]。小膠質(zhì)細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的激活可分為兩種典型的類型：經(jīng)典型(促炎型；M1亞型)和選擇型(抗炎型；M2亞型)。M1亞型小膠質(zhì)細胞可以通過分泌促炎細胞因子加重神經(jīng)毒性，引起神經(jīng)組織損傷；而M2亞型主要通過分泌抗炎細胞因子來發(fā)揮神經(jīng)保護、營養(yǎng)、支持和修復(fù)作用，促進神經(jīng)組織恢復(fù)[32]。近年來，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞M1/M2亞型平衡在PD研究中日益受到重視，M2亞型小膠質(zhì)細胞減少可能是PD病情發(fā)展的重要機制。Zhang等[31]利用 TREM2-shRNA慢病毒感染小膠質(zhì)細胞抑制TREM2基因的表達，或wtTREM2慢病毒感染小膠質(zhì)細胞使TREM2過表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)精氨酸酶-1(一種M2亞型小膠質(zhì)細胞標記物)的表達水平在前者明顯降低，在后者明顯升高，說明前者抑制了小膠質(zhì)細胞向M2亞型的分化，導(dǎo)致M1亞型小膠質(zhì)細胞炎性反應(yīng)過度，而后者則相反。提示TREM2在M1亞型小膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)變?yōu)镸2亞型方面起著關(guān)鍵作用，從而可以減輕PD病理過程中的炎性反應(yīng)。而在α-突觸核蛋白誘導(dǎo)的PD模型中，TREM2可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)家族中STAT1和STAT6的活化，實現(xiàn)小膠質(zhì)細胞由M1亞型向M2亞型轉(zhuǎn)化，從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用[33]。

最近，Ren等[34]在1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶(1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine，MPTP)小鼠模型的單側(cè)紋狀體內(nèi)注射含有TREM2載體的腺病毒，構(gòu)建TREM2過表達小鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MPTP損傷所致的黑質(zhì)酪氨酸羥化酶(tyrosinehydroxylase，TH)陽性神經(jīng)元的丟失明顯減少，TNF-α、IL-1β、環(huán)氧化酶-2和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等促炎因子的mRNA和蛋白質(zhì)水平顯著降低，炎癥細胞如小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的浸潤減少，紋狀體內(nèi)多巴胺及其代謝產(chǎn)物含量的減少得到明顯改善，說明TREM2過度表達可以抑制MPTP誘導(dǎo)的神經(jīng)炎性反應(yīng)，減輕MPTP誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性作用。進一步的機制研究表明，TREM2是通過負性調(diào)節(jié)TRAF6/ TLR4介導(dǎo)的MAPK和NF-κB信號通路的激活來抑制神經(jīng)炎癥的。上述研究均表明TREM2參與了PD的發(fā)病過程，有可能成為治療PD的潛在靶點。

3.3 TREM2與肌萎縮側(cè)索硬化癥 肌萎縮側(cè)索硬化癥又稱盧伽雷氏(Lou Gehrig)病，是一種慢性神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。該病主要累及腦干、脊髓運動神經(jīng)元[35]，造成患者肌肉無力，最終因呼吸衰竭而死亡。它與額顳葉癡呆(frontotemporal dementia，F(xiàn)TD)等被認為是同一神經(jīng)譜系疾病，多重證據(jù)表明二者在病理學(xué)特征和遺傳學(xué)背景方面有很多相似之處，因此屬于一個疾病連續(xù)體。TREM2基因第二外顯子上的罕見突變常常為ALS的危險遺傳因素。Peplonska等[36]對波蘭的811位人群(其中AD患者274例，F(xiàn)TD患者135例，ALS患者194例，神經(jīng)健康對照組208例)進行了TREM2第二外顯子的DNA序列分析，結(jié)果共檢測到9個雜合子變異體，與ALS相關(guān)的有三個，分別位于p. R62H、p. D87N和c. 41-2-3insA上，其中c. 41-2-3insA被認為是他們首次發(fā)現(xiàn)的TREM2基因的新變異體。Cady等[4]對923例散發(fā)性ALS患者和1854例健康對照者的DNA樣本進行了基因型分析，證實p. R47H變異體也是ALS的一個重要危險因素(OR值為2.40)，同時發(fā)現(xiàn)18例ALS患者尸檢和SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠的脊髓樣本的TREM2基因表達增加。此外，另有研究表明，miR-155是ALS和SOD1模型中主要的促炎miRNA。在SOD1小鼠的小膠質(zhì)細胞中，TREM2-APOE信號通路抑制了miR-155的表達，說明TREM2-APOE信號通路通過miR-155來調(diào)控SOD1小鼠的異常小膠質(zhì)細胞活性而改善疾病的病理過程[37，38]。上述研究均顯示TREM2參與了ALS的發(fā)病過程。

3.4 TREM2與Nasu-Hakola病 Nasu-Hakola病又稱多囊性脂膜樣骨發(fā)育不良并硬化性白質(zhì)腦病(PLOSL)，是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，其臨床表現(xiàn)為不斷進展的早老性癡呆和全身多發(fā)性骨囊腫[5]。病理學(xué)表現(xiàn)為髓鞘和神經(jīng)元的丟失、星形膠質(zhì)細胞的增生以及腦白質(zhì)和基底神經(jīng)節(jié)處小膠質(zhì)細胞的過度激活。TREM2或TYROBP基因上的純合突變是引起Nasu-Hakola病的主要原因[39]。此外，TREM2與TYROBP在小膠質(zhì)細胞中的表達缺陷被認為與抑制NHD中凋亡神經(jīng)元的清除密切相關(guān)。Park等還發(fā)現(xiàn)，NHD中TREM2的突變，抑制了高爾基復(fù)合體中低寡聚糖的糖基化，從而降低了TREM2在質(zhì)膜上的通透性以及TREM2的水溶性，阻礙了TREM2從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基復(fù)合體和質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運，造成TREM2在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)積聚，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[40]。上述研究表明TREM2在破骨細胞和小膠質(zhì)細胞中均具有重要的功能，促使人們進一步深入研究其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病中的作用。

綜上所述，TREM2在神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用，在神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的治療中受到了廣泛關(guān)注，但其具體的作用機制有待于進一步研究。期望隨著對TREM2研究的不斷深入，能為神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的治療推出更多安全、有效的藥物。