石中永，梅馨純，鄭海林，胡靖霄，劉起東，申遠(yuǎn)

阿爾茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是一種與年齡有關(guān)的神經(jīng)退行性疾病，臨床主要表現(xiàn)為進(jìn)行性認(rèn)知功能障礙和記憶損害并伴有精神行為異常。AD主要神經(jīng)病理特征包括：大腦皮質(zhì)和海馬區(qū)神經(jīng)元外大量β淀粉樣蛋白(Amyloid β，Aβ)異常沉積并形成老年斑(senile plaques，SPs)，神經(jīng)元胞體內(nèi)微管相關(guān)蛋白過度磷酸化(phosphorylated tau，pTau)及神經(jīng)纖維纏結(jié)(neurofibrillar tangles，NFTs)形成；協(xié)同誘發(fā)了神經(jīng)膠質(zhì)炎性反應(yīng)、突觸功能異常和神經(jīng)細(xì)胞凋亡[1]。

炎癥是機(jī)體自身的一個(gè)防御過程，可使機(jī)體對抗外界因素的侵襲保持組織的完好性。然而，不受控制并且長期持續(xù)存在的炎癥反應(yīng)則對機(jī)體有害，甚至?xí)鹕窠?jīng)細(xì)胞損傷[2]。神經(jīng)炎癥，即發(fā)生于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎性反應(yīng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細(xì)胞主要包括小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，其中小膠質(zhì)細(xì)胞參與一系列神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生，小膠質(zhì)細(xì)胞活化和神經(jīng)炎癥是神經(jīng)病理學(xué)的主要特征[3]?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞會(huì)釋放大量的炎性介質(zhì)，例如細(xì)胞因子、活性氧自由基(reactive oxygen species，ROS)、一氧化氮(nitric oxide，NO)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)，這將促發(fā)一種慢性炎癥狀態(tài)繼而產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用[4]。

視網(wǎng)膜是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的延續(xù)，具有類似于顱內(nèi)的免疫系統(tǒng)，如血-視網(wǎng)膜屏障、免疫調(diào)節(jié)系統(tǒng)等，用以防御過度炎性反應(yīng)所致的組織損傷[5]。視網(wǎng)膜被認(rèn)為是“大腦的窗口”，AD等神經(jīng)退行性疾病顱內(nèi)的神經(jīng)炎癥及其相關(guān)的病理特征在視網(wǎng)膜也有所呈現(xiàn)，而眼科常用的光學(xué)相干斷層掃描儀(optical coherence tomography，OCT)可以觀察到視網(wǎng)膜炎癥并提供視網(wǎng)膜和視神經(jīng)病理變化的解剖學(xué)特征[6]。因此，基于OCT的視網(wǎng)膜參數(shù)在AD研究領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。以上證據(jù)強(qiáng)調(diào)了視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng)的重要性，尤其是由小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥在AD病程進(jìn)展中起到關(guān)鍵作用。本文主要就視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)炎癥在AD發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行闡述。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)炎癥

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐免疫細(xì)胞，不僅在神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)元可塑性和再生過程起重要作用，也是應(yīng)對腦損傷第一道最主要的免疫防線。小膠質(zhì)細(xì)胞對外界刺激的反應(yīng)非常敏感，任何神經(jīng)系統(tǒng)紊亂通?？梢鹦∧z質(zhì)細(xì)胞激活和炎性反應(yīng)；同時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增加，表型發(fā)生改變，這種現(xiàn)象被稱為“反應(yīng)性膠質(zhì)增生”[7]。當(dāng)發(fā)生急性神經(jīng)退行性病變，如顱內(nèi)感染、腦外傷或中風(fēng)時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞迅速被激活，并釋放炎癥介質(zhì)。當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞被長時(shí)程激活至過度活化后，會(huì)持續(xù)釋放一系列炎性介質(zhì)，導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)。小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥反應(yīng)則對機(jī)體是有害的，會(huì)造成神經(jīng)組織損傷，加快神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)展[8]。

小膠質(zhì)細(xì)胞激活主要有兩種表型：M1型和M2型。小膠質(zhì)細(xì)胞M1型具有明顯的神經(jīng)毒性作用，主要發(fā)揮促炎功能，促進(jìn)白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、白細(xì)胞介素-12(interleukin-12，IL-12)、TNF-α等炎性介質(zhì)，以及谷氨酸和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)的合成，啟動(dòng)炎癥反應(yīng)[9]。一般情況下，神經(jīng)炎癥有助于神經(jīng)軸突修復(fù)，以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性物質(zhì)和細(xì)胞殘骸的清除；但當(dāng)M1型小膠質(zhì)細(xì)胞持續(xù)被激活，機(jī)體將處于一種失控的慢性炎癥狀態(tài)，導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡[10]。小膠質(zhì)細(xì)胞M2型具有神經(jīng)保護(hù)作用，主要發(fā)揮抗炎作用，促進(jìn)組織修復(fù)，為神經(jīng)元提供一種支持性的微環(huán)境。這些細(xì)胞能夠分泌大量抗炎介質(zhì)，包括IL-4、IL-13、IL-10和神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factors，NTFs)等，緩解炎癥反應(yīng)過程，保護(hù)神經(jīng)元的功能[11]。

小膠質(zhì)細(xì)胞活化和神經(jīng)炎癥是神經(jīng)退行性疾病的核心特征。小膠質(zhì)細(xì)胞M1型和M2型之間可以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。在神經(jīng)退行性疾病中，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活狀態(tài)多由具有神經(jīng)保護(hù)作用的M2型轉(zhuǎn)化為有神經(jīng)毒性作用的M1型，產(chǎn)生神經(jīng)炎癥反應(yīng)，引起神經(jīng)元損傷。

2 AD與小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥

神經(jīng)炎癥對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)抑或損害作用一直以來備受爭議，但其在神經(jīng)退行性疾病中扮演著至關(guān)重要的角色[12]。在過去十年，有充分的證據(jù)顯示在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病及神經(jīng)退行性疾病中，神經(jīng)退行性病變的發(fā)生與神經(jīng)炎癥有關(guān)。例如，相對于認(rèn)知正常者，AD患者腦內(nèi)和血清中促炎因子TNF-α、IL-6的水平均較高[13-14]。此外，也有一部分證據(jù)發(fā)現(xiàn)AD患者大腦皮質(zhì)內(nèi)的Aβ斑塊被小膠質(zhì)細(xì)胞包繞、T細(xì)胞內(nèi)有Aβ斑塊沉積、腦內(nèi)有激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞等[15]。由此認(rèn)為，除促炎因子直接的神經(jīng)毒性作用，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞也可能促進(jìn)Aβ斑塊的沉積。

一般急性炎癥反應(yīng)之后，腦內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞開始反應(yīng)并修復(fù)受損的組織。如果外界刺激持續(xù)存在，機(jī)體會(huì)逐漸進(jìn)入慢性炎癥反應(yīng)階段，導(dǎo)致神經(jīng)元功能障礙、損害和缺失[16]。而AD腦內(nèi)沉積的Aβ斑塊可以誘發(fā)小膠質(zhì)細(xì)胞活化，處于活化狀態(tài)的小膠質(zhì)細(xì)胞釋放促炎因子或抗炎因子，引起組織產(chǎn)生慢性炎癥反應(yīng)；同時(shí)也可以通過負(fù)反饋機(jī)制削弱Aβ斑塊的清除過程，從而造成更多的斑塊沉積[17]。以上初步研究表明了小膠質(zhì)細(xì)胞與Aβ斑塊相互作用的分子機(jī)制。

正常情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞對于維系中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的正常功能具有重要作用。神經(jīng)發(fā)育過程中，小膠質(zhì)細(xì)胞參與突觸的修剪，并且可以為神經(jīng)元提供營養(yǎng)支持，調(diào)節(jié)突觸功能。老化或AD會(huì)使腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活，產(chǎn)生神經(jīng)炎癥，并導(dǎo)致海馬及相關(guān)腦區(qū)突觸丟失、神經(jīng)元凋亡以及認(rèn)知功能惡化。小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變反映了小膠質(zhì)細(xì)胞的活化狀態(tài)，而小膠質(zhì)細(xì)胞的活化程度與中樞神經(jīng)炎癥的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。鑒于小膠質(zhì)細(xì)胞及其介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥在AD中的核心作用，活體監(jiān)測小膠質(zhì)細(xì)胞活化或可作為反映病情進(jìn)展的重要手段。正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission tomography，PET)是目前廣泛認(rèn)可的一種活體監(jiān)測腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞活化的方法[18]。老年斑內(nèi)或周圍活化的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)過度表達(dá)線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(mitochondrial translocator protein，TSPO)，因此，TSPO-PET成像被認(rèn)為是觀察腦內(nèi)神經(jīng)炎癥的潛在生物標(biāo)記[19]。此外，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)也逐漸被應(yīng)用于神經(jīng)炎癥研究領(lǐng)域，如錳離子增強(qiáng)MRI(manganese-enhanced MRI，ME-MRI)[20]。

3 AD與視網(wǎng)膜

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，AD神經(jīng)病理改變僅局限于腦內(nèi)。然而，在過去幾十年已經(jīng)發(fā)現(xiàn)AD患者常常主訴視覺障礙，如空間對比敏感度下降、運(yùn)動(dòng)知覺損害等[21-22]。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cell,RGC)丟失、視神經(jīng)軸突數(shù)量減少，及其所致的視神經(jīng)乳頭萎縮、視神經(jīng)纖維層(retinal nerve fiber layer,RNFL)變薄、黃斑變性、視網(wǎng)膜微循環(huán)系統(tǒng)異常等，均被認(rèn)為是視覺功能減退的重要原因[23-24]。其中，視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層(ganglion cell layer,GCL)退化和視空間記憶減退是相對早期的表現(xiàn)[25]。尸檢研究顯示，AD患者RGC和視黑素視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(melanopsin retinal ganglion cells，mRGCs)丟失。值得注意的是，mRGCs主要受Aβ病理影響，mRGC丟失會(huì)引起AD患者出現(xiàn)晝夜節(jié)律紊亂，臨床表現(xiàn)為精神行為異常在夜晚的表現(xiàn)比白天嚴(yán)重[26]。AD患者視網(wǎng)膜也存在Aβ沉積，從外核層到視神經(jīng)纖維層均有分布，其中視網(wǎng)膜上象限Aβ沉積最多，恰好與研究所發(fā)現(xiàn)的上象限神經(jīng)元退化最嚴(yán)重相一致[27]。

一系列動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)基因小鼠視網(wǎng)膜存在類似的AD樣神經(jīng)病理改變[28-29]。例如，淀粉樣前體蛋白(Amyloid precursor protein，APP)和纖維化Aβ水平在AD轉(zhuǎn)基因小鼠6層神經(jīng)視網(wǎng)膜中均有一定程度的變化[30]。有研究采用免疫療法清除AD小鼠顱內(nèi)Aβ淀粉樣斑塊，發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜內(nèi)Aβ沉積也相應(yīng)減少[31]。以上研究結(jié)果提示，動(dòng)態(tài)監(jiān)測視網(wǎng)膜Aβ沉積，或可建立一種無創(chuàng)的評估體系用以評價(jià)AD病程進(jìn)展。Koronyo-Hamaoui等[32-33]開展了較為全面的系列研究，對AD患者進(jìn)行尸檢證實(shí)視網(wǎng)膜存在Aβ沉積，同時(shí)也建立了AD轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型進(jìn)行驗(yàn)證：采用姜黃素標(biāo)記AD小鼠眼底Aβ斑塊并采用活體成像手段定量分析，發(fā)現(xiàn)Aβ在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的沉積要明顯早于顱內(nèi)。鑒于姜黃素表現(xiàn)出不同的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制，如抑制Aβ聚集、緩解神經(jīng)炎癥等，目前已被廣泛應(yīng)用于AD的治療領(lǐng)域[34]。

除Aβ斑塊外，AD患者視網(wǎng)膜從外核層到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層也存在Tau蛋白磷酸化(pTau)；類似結(jié)果在AD動(dòng)物模型中也被證實(shí)。P301S tau轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型在疾病早期，視網(wǎng)膜Tau蛋白過度磷酸化并在視神經(jīng)纖維層沉積，引起視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞變性[35-36]。5月齡AD轉(zhuǎn)基因小鼠模型，受損的視神經(jīng)軸突中能夠檢測到pTau、神經(jīng)纖維絲(neurofilaments，NFL)、APP和泛素聚集、無序的微絲以及退化的線粒體和細(xì)胞器[37]。上述研究表明，pTau異常聚集可能干擾軸突的轉(zhuǎn)運(yùn)功能，并且其發(fā)生早于神經(jīng)元丟失[38]。上述研究均支持視網(wǎng)膜與中樞神經(jīng)系統(tǒng)在胚胎發(fā)育和組織生理上的同源性，為“以眼觀腦”的設(shè)想提供理論依據(jù)；最關(guān)鍵的是，視網(wǎng)膜參數(shù)的異常退化可能占據(jù)了“早”這一時(shí)間上的優(yōu)勢[39]。

小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)退行性疾病中扮演重要了角色，同時(shí)也在神經(jīng)-視網(wǎng)膜微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)維持中起關(guān)鍵作用。AD轉(zhuǎn)基因鼠視網(wǎng)膜炎癥水平明顯上調(diào)，主要表現(xiàn)為小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞激活[40]。Ning等[41]研究觀察到，APPswe/PS11E9雙轉(zhuǎn)基因AD鼠視網(wǎng)膜Aβ呈年齡依賴性增加，同時(shí)并伴有炎性因子如單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)、小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記F4/80水平升高，以及視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞TUNNEL陽性細(xì)胞數(shù)目增加。在同樣的AD動(dòng)物模型中，Perez等[29]研究也發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞明顯激活。視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞激活常發(fā)生于疾病的早期階段，并參與Aβ斑塊的清除。此外，視網(wǎng)膜膠質(zhì)細(xì)胞激活進(jìn)一步觸發(fā)神經(jīng)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致視網(wǎng)膜功能紊亂，可以借助視網(wǎng)膜電流圖(electroretinogram，ERG)進(jìn)行評價(jià)[42]。該炎癥反應(yīng)也與Aβ斑塊及pTau密切相關(guān)，并且可以觀察到視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物離子化鈣結(jié)合適體分子1(ionized calcium-binding adaptor molecule-1，Iba-1)陽性細(xì)胞數(shù)目增加，星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)熒光活性增強(qiáng)；給這些AD小鼠模型接種Aβ寡聚體抗原疫苗，能夠減少視網(wǎng)膜Aβ沉積。

4 結(jié)論

綜上所述，神經(jīng)炎癥在AD病理機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用，小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病的內(nèi)源性免疫反應(yīng)，調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥，發(fā)揮神經(jīng)毒性作用或神經(jīng)保護(hù)作用。當(dāng)神經(jīng)炎癥被異常積聚的Aβ斑塊和pTau等觸發(fā)，外周免疫細(xì)胞即開始滲入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，促使更多的小膠質(zhì)細(xì)胞過度激活，發(fā)生炎癥級聯(lián)反應(yīng)。未來研究可以從控制膠質(zhì)細(xì)胞活化及神經(jīng)炎癥的角度考慮，開發(fā)新的AD治療策略。視網(wǎng)膜是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的投射，有助于洞察顱內(nèi)神經(jīng)病理改變?；铙w評估視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞活化及其介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥能夠?yàn)樯窠?jīng)退行性疾病的早期診斷和病程監(jiān)測提供豐富線索。