小胶质细胞在阿尔茨海默病中作用的研究进展

王爱霞　王瑞婷　狄婷婷(承德医学院，河北　承德　067000)

小胶质细胞在阿尔茨海默病中作用的研究进展

王爱霞王瑞婷狄婷婷
(承德医学院，河北承德067000)

〔关键词〕小胶质细胞;阿尔茨海默病;β淀粉样蛋白

第一作者:王爱霞(1985-)，女，硕士在读，主要从事中药抗痴呆作用及机制研究。

β淀粉样蛋白(Aβ)异常沉积形成的老年斑是阿尔茨海默病(AD)的主要病理特征之一，被认为是AD的毒性来源。Aβ神经毒性作用机制的研究集中在小胶质细胞(MG)上。自1970年以来人们逐渐认识到MG是中枢神经系统的免疫效应细胞，参与炎症和神经损伤，是神经退行性疾病的始动因子和促进因素〔1〕。MG在AD神经病理变化中起着“双刃剑”的作用。本文就MG在AD发展中的作用机制进行综述。

1　MG的形态与功能

Pivneva〔2〕报道MG是中枢神经系统内一类不同于其他胶质细胞的功能特异的细胞，约占神经胶质细胞的20％。MG可表达抗原提呈细胞表面所表达的分子如主要组织相容性复合体(MHC)Ⅱ类分子、B7-1、B7-2、CD-40、淋巴细胞功能相关抗原(LFA-1)、LFA-3、细胞间黏附因子(ICAM) -1等，具有向T细胞提呈抗原的能力。因此MG在中枢神经系统与免疫系统之间的联系方面发挥着极其重要的作用。

正常情况下，MG胞体小，呈长形或三角形，含小而致密的核，细胞质很少，具有细长高度分支的突起，分支上有许多棘状突; MG处于静息状态时，起免疫监视作用，且有吞噬功能，可以清除代谢产物和废物，灭活和处理损伤细胞释放的毒性物质，维护组织的稳定;静息状态的MG，其实在体内是处在一个动态的活性当中，通过光学显微镜观察转基因小鼠来源的MG原代细胞，发现这些分支状的MG不是完全静止的〔3〕，这些所谓“静止”的细胞依靠胞突收缩和伸展不断对其周围环境进行探测，并对其轻微的改变做出快速的反应。Aβ引起的神经损伤会迅速激活MG，由分支状态转变成阿米巴样巨噬细胞状态，可进一步活化为巨噬细胞状态，MG膜受体密度迅速增加，呈现强大的吞噬作用，清除受损或死亡细胞〔4〕。

2　MG与Aβ

聚集状态和纤维状态的Aβ均能刺激MG产生炎性反应。已有研究表明，纤丝状和寡聚体Aβ均能引起MG的活化，但两者诱导的机制不同〔5〕。

矫健等〔6〕用Aβ25～35处理体外培养的大鼠MG，结果MG形态发生明显变化，细胞胞体延长，由胞体伸出一个或多个树枝状突起，变为类巨噬样细胞。同时也有研究显示不同聚集状态Aβ激活MG能力有所不同，可能是聚集状态的Aβ引起了MG的急性炎性反应，而纤维状的Aβ仅引起了慢性炎症反应〔7〕。近年来，有研究发现Aβ1～42作用的MG对体外培养的神经干细胞(NSCs)产生影响，Aβ1～42介导的炎症反应抑制了NSCs的增殖，促进其凋亡，并能显著降低其分化成神经元尤其是胆碱能神经元的能力〔8〕。

黄月等〔9〕采用不同剂量移植MG对AD大鼠脑内Aβ的作用发现在AD中，Aβ有趋化MG的作用，MG可以吞噬Aβ; Simard等〔10〕采用Aβ1～40抗体免疫组化检测AD模型小鼠的脑组织Aβ1～40沉积，发现在MG内呈阳性;同时将培养的原代MG用Aβ处理，用三氢-吲哚菁型染料(CY3)标记的Aβ抗体对细胞进行检测，观察发现MG内也呈阳性。说明MG在体外和体内均能通过吞噬作用清除Aβ。

Hickman等〔11〕利用不同月龄的转双转基因敲除(APP/PS)1小鼠分析了MG促炎性因子分泌与清除Aβ的关系，发现与仔鼠相比，取自老龄转APP/PS1小鼠的MG其清除Aβ的受体表达及降解Aβ的酶降低2～5倍，相反，促炎性因子受体表达升高2～5倍，提示MG的促炎性因子与清除Aβ呈负相关。

3　MG表达的受体及效应

MG是参与脑内炎症反应的主要免疫细胞，其表面和胞内表达有许多与其激活及激活后迁移、吞噬有关的受体。这些细胞表面受体可与Aβ结合，在Aβ的内吞降解过程中发挥作用。但过量Aβ的存在，使MG不能完全清除Aβ，导致细胞内各种信号转导通路激活，使MG产生大量炎症因子，进而加剧中枢神经系统损伤〔11〕。

3.1Toll样受体(TLR) TLR是MG表达的最主要受体，TLR是一种对病原体相关分子模式(PAMP)和损伤相关分子模式(DAMP)都非常敏感的细胞膜表面糖蛋白。其中TLR1、TLR2、TLR4、TLR6主要存在于细胞表面并作为识别病变部位的第一道防线。Jana等〔12〕发现敲除TLR2或利用抗体阻断等体内、外实验可减少Aβ诱导的促炎性因子白细胞介素(IL) -1β、肿瘤坏死因子(TNF) -α、IL-6的表达及MG标志物表达，推测Aβ通过TLR2受体激活MG，分泌促炎性因子。但Richard等〔13，14〕利用转基因TLR2缺失小鼠发现小鼠学习记忆能力下降，并且Aβ水平升高，推测TLR2激活参与了MG清除毒性Aβ。Jankowsky等〔15〕在AD双转基因小鼠中观察到了由于TLR4基因突变导致信号转导阻滞，使依赖TLR4激活的MG清除Aβ作用降低，导致Aβ在皮层和海马积聚。

3.2核苷酸结合寡聚化结构域样受体(NLR) NLR是MG内的一种模式识别受体系统。NLR蛋白的信号转导通路可以控制Caspase-1和核转录因子(NF) -κB的激活，有研究〔16〕证实NLR可通过募集受体相互作用蛋白/二磷酸脂酰肌醇(RICK/ PIP2)激酶激活NF-κB通路调节炎症反应。Halle等〔17〕认为MG对Aβ的识别可导致嗜中性白细胞碱性磷酸酶(NALP) 3炎性体激活，诱导Caspase-1激活并促进MG分泌IL-1β，Caspase-1、IL-1β会促进MG募集到外源性Aβ周围，分泌促炎性细胞因子和神经毒性因子，加剧AD的发生。Shi等〔18〕研究也证实NALP3炎性体参与了神经毒性蛋白肽诱导的MG激活。

3.3晚期糖基化终产物受体(RAGE) RAGE属于免疫球蛋白家族，是由胞外域、跨膜域及胞内域构成的一种膜蛋白。中枢神经系统中主要在MG、神经元及血管内皮细胞膜上表达。RAGE是一种多配体受体，可以识别Aβ、糖化蛋白和其他β纤维化的蛋白。研究〔19〕发现AD患者脑中RAGE表达上调。

Yan等〔20〕首次发现RAGE与AD之间的联系，认为MG膜上RAGE与Aβ结合，通过氧化应激信号转导通路，导致NF-κB的激活，促进前炎症因子IL-6、IL-1、TNF-α等的释放，引起神经毒性和炎症反应。Takeuchi等〔21〕采用抗体抑制RAGE活性，导致Aβ介导的MG合成活性氧及前炎症因子减少，炎症反应受到抑制;杨丽玲等〔22〕用Aβ寡聚体刺激原代培养的MG，24 h后TNF-α表达增加，而经抗RAGE免疫球蛋白(Ig) G和AG490 (JAK抑制剂)预处理后再经Aβ寡聚体处理MG，TNF-α释放明显被抑制，进一步证实RAGE是Aβ寡聚体诱导MG炎症反应的受体，Janus激酶/信号转导和转录激活子(JAK/STAT)途径可能参与Aβ寡聚体诱导MG释放TNF-α。Fang等〔23〕应用转基因mAPP/RAGE小鼠证实RAGE促进了IL-1β和TNF-α释放，增强MG渗透性，促进Aβ沉积，降低乙酰胆碱酯酶活性，降低小鼠学习记忆能力。

3.4清道夫受体(SR) SR最初由Brown和Goldstein在1979年提出，作为巨噬细胞受体介导低密度脂蛋白(LDL)的内吞，位于细胞表面，是一个大的家族，能够识别微生物表面脂蛋白和阴离子多糖类物质，调节MG对微生物和纤维化Aβ的识别和吞噬，清除氧化的LDL及长链脂肪酸等，在机体最初的免疫防御系统中起重要的作用〔24〕。SR分为6种类型(A～F)，其中SRA在Aβ斑块周围聚集的MG上高表达，促进MG对Aβ的吞噬和清除〔25〕。

3.5N-甲酰肽受体(FPR) FPR位于MG膜，包括FPRL1和FPRL2，属G蛋白耦联受体，可由趋化性的肽类激活，引起下游磷脂酶C激活及磷脂酶A2、磷脂酶D、细胞外调节蛋白激酶(ERK) 1/2和p38激酶的激活，诱导细胞的趋化，并增强吞噬细胞的吞噬作用〔26〕。Ying等〔27〕研究表明，抗AD特异性神经肽段可与Aβ竞争结合FPRL1受体，保护神经元免受Aβ的损害，证实Aβ通过FPR参与AD的形成。

3.6补体受体Eikelenboom等〔28〕首次发现AD患者脑中神经纤维缠结处有大量的补体复合物。临床研究〔28〕证实AD患者老年斑中MG膜上可表达补体受体CR3和CR5。有研究〔29〕发现补体的激活在AD的发病早期对疾病发展起抑制作用。Marcel等〔29〕对C3基因缺失的APP转基因小鼠的研究发现，其海马和皮层内的淀粉样斑块的形成明显增加，说明补体C3的存在有助于Aβ的清除。

Aβ能够直接独立地激活补体的经典活化途径〔28〕，补体激活后产生的C5a片段与MG膜上的受体结合，产生大量有毒的过氧化物自由基，造成神经元损伤。活化C3产生的补体片段可与其结合，激活MG和介导炎症过程;活化C5产生的补体片段与C5aR结合激活MG并聚集MG。

3.7N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体(NR) NR由不同亚单位组成四聚体或五聚体，编码这些亚单位的基因分属三个家族，分别命名为NR1、NR2(NR2A、NR2B、NR2C和NR2D)和NR3(NR3A和NR3B)。其中，NR1为必需功能亚基，NR2为调节亚基。由NMDA型谷氨酸受体介导的兴奋性神经毒性在AD的发病机制中发挥重要作用，过度激活NR，会产生对神经细胞的损伤。喹啉酸为NR激动剂，是脑内潜在的内源性兴奋性毒素。有研究〔30〕发现喹啉酸注射到动物大脑纹状体中，可激活MG的NR，并导致纹状体神经元死亡，因此抑制MG激活可能对神经兴奋性毒性有防止作用。NR尤其是和Ca2+通道开放密切相关的NR1被认为是突触可塑性及海马和皮质神经元长时程增强(LTP)的主要调控者，而LTP的损害与AD密切相关〔31〕。

综上，MG参与了AD的发生和发展过程。Aβ产生过多或清除机制障碍使Aβ在脑内沉积，可激活MG，而持续激活的MG可产生大量的细胞因子、补体等，这些物质与MG互为因果，相互作用，导致炎症反应放大。MG的活化被认为是中枢神经系统微环境变化最敏感的标志，其作用是双向的，既可以通过吞噬组织中的病原体及有害颗粒对神经元起保护作用，也可以在致炎因子的作用下激活成反应性MG，分泌炎性细胞因子对神经元起毒性作用。然而，MG在AD的发生和发展过程中在何种条件下起保护或损害作用尚不清楚。从细胞分子水平上揭示其在AD中的激活过程及其作用机制将可能为开发治疗AD有效药物提供新的靶点。

4　参考文献

1 Lee CY，Tse W，Smith JD.Apolipoprotein E promotes Aβ trafficking and degradation by modulating microglial cholesterol levels〔J〕．J Biol Chem，2012; 287(3) : 2032-44.

2 Pivneva TA.Microglia in normal condition and pathology〔J〕．Fiziol Zh，2008; 54(5) : 81-9.

3 Davalos D，Grutzendler J，Yang G，et al.ATP mediates rapid injure in vivo〔J〕．Nat Neurosci，2005; 8(6) : 752-8.

4 Likelenboom P，Veerhuis R，Scheper W，et al.The significance of neuroinflammation in understanding Alzheimer' s disease〔J〕．J Neural Transm，2006; 113(11) : 1685-95.

5Sondag CM，Dhawan G，Canbs CK.Beta amyloid oligomers and fibrils stimulate differential activation of primary microglia〔J〕．J Neuroinflamm，2009; 6: 1.

6矫健，薛冰，王晓民，等.Aβ25-35激活小胶质细胞机制的研究〔J〕．中华神经医学杂志，2007; 6(6) : 571.

7 Jill AW，Arlene MM，Kristina HH，et al.Differential effcts of oligomeric and fibrillar amyloid-β1-42 on astrocyte-mediated inflammation〔J〕．Neurobiol Dis，2005; 18(3) : 459-65.

8韦美丹，林继宗，朱宁，等.Aβ1-42作用的小胶质细胞对体外培养的神经干细胞生存的影响〔J〕．中国病理生理杂志，2012; 28(4) : 683-8.

9黄月，任秀花，张善峰，等.不同剂量移植小胶质细胞对阿尔茨海默病大鼠脑内β淀粉样蛋白的作用〔J〕．中华医学杂志，2011; 91 (33) : 2353-7.

10 Simard AR，Soulet D，Gowing G，et al.Bone marrow-derived microglia play a critical role in restricting senile plaque formation in Alzhimer＇s disease〔J〕．Neuron，2006; 49(4) : 489-502.

11 Hickman SE，Allison EK，Khoury JE.Microglial dysfunction and defective beta-amyloid clearance pathways in aging Alzheimer's disease mice 〔J〕．J Neurosci，2008; 28(33) : 8354-60.

12 Jana M，Palencia CA，Pahan K.Fibrillar amyloid-beta peptides activate microglia via TLR2: implications for Alzheimer's disease〔J〕．J Immunol，2008; 181(10) : 7254-62.

13 Richard KL，Filali M，Prefontaine P，et al.Toll-like receptor 2 acts as a natural innate immune receptor to clear amyloid beta 1-42 and delay the congitive decline in a mouse modle of Alzheimer's disease〔J〕．J Neurosi，2008; 28(22) : 5784-93.

14 Akashi-Takamura S，Miyake K.Toll-like receptor(TLRs) and immune disorders〔J〕．J Infect Chem，2006; 12(5) : 233-40.

15 Jankowsky JL，Slunt HH，Ratovitski T，et al.Coexpression of multiple transgenes in mouse CNS: a comparison of strategies〔J〕．Biomol Eng，2001; 17(6) : 157-65.

16 Inohara N，Koseki T，Lin J，et al．An induced proximity model for NF-κB activation in the Nod1/RICK and RIP signaling pathways〔J〕．Biol Chem，2000; 275(36) : 27823-31．

17 Halle A，Hornung V，Petzold GC，et al.The NALP3 inflammasome is involved in the innate immune response amyloid-beta〔J〕．Nat Immunol，2008; 9(8) : 857-65.

18 Shi F，Yang L，Kouadir M.The NALP3 inflammasome is involved in neurotoxic prion peptide-induced microglial activation〔J〕．J Neuroinflamm，2012; 9: 73.

19 Zhai DX，Kong QF，Xu WS，et al．RAGE expression is up-regulated in human cerebral〔J〕．Neurosci Lett，2008; 445: 117-21．

20 Yan SD，Chen X，FU J，et al.RAGE and amlyoid-beta peptide neurotoxicity in Alzhimer＇s disease〔J〕．Nature，1996; 382(6593) : 685-91.

21 Takeuchi H，Jin S，Wang J，et al.Tumor necrosis factor-alpha induces neurotoxicity via glutamate release from hemichannels of activated microglia in an autocrine manner〔J〕．J Biol Chem，2006; 281(21) : 362-8．

22杨丽玲，王璐，任晓燕，等.JAK/STAT途径介导Aβ寡聚体诱导小胶质细胞TNF-α的释放〔J〕．山东大学学报(医学版)，2010; 48 (7) : 33-6.

23 Fang F，Lue L F，Yan SQ，et al.RAGE-dependent signaling in microglia contributes to neuroinflammation，Aβ accumulation，and impaired learning /memory in a mouse model of Alzheimer＇s disease〔J〕．FASEB J，2010; 24(4) : 1043-55.

24 Adachi H，Tsujimoto M.Endothelial scavenger receptors〔J〕．Progr Lipid Res，2006; 45(5) : 379-404.

25 Bornemann KD，Wiederhold KH，Pauli C，et al.Aβ-induced inflammatory processes in microglia cells of APP23 transgenic mice〔J〕．Am J Pathol，2001; 158(1) : 63-73.

26Rabiet MJ，Huet E，Boulay F.The N-Formyl peptide receptors and the anaphylato-xin C5 a receptors: an overview〔J〕．Biochimie，2007; 89 (9) : 1089-106.

27 Ying GG，Iribarren P，Zhou Y，et al.Humanin，a newly identified neuroprotective factor，uses the G protein-coupled formylpeptide receptor-like-1 as a function receptor〔J〕．J Immunnol，2004; 173(6) : 7078-85.

28 Eikelenboom P，Veerhuis R.The role of complement and activatd microglia in the pathogenesis of Alzheimer＇s disease〔J〕．Neurobiol Aging，1996; 17(5) : 673-80.

29 Marcel M，Ying P，Jiang L，et al.Complement C3 deficiency leads to accelerated amyloid beta plaque deposition and neurodegeration and modulation of the microglia/macrophage phenotype in amyloid precursor protein transgenic mice〔J〕．J Neurosci，2008; 28(25) : 6333-41.

30曹亦，顾振纶，秦正红.自噬/溶酶体途径在NMDA受体介导的神经兴奋性毒性中的作用〔D〕．苏州:苏州大学，2005: 16-37．

31 Ondrejcak T，Klyvhin I，Hu NW，et al.Alzheimer＇s disease amyloid beta-protein and synaptic function〔J〕．Neuromol Med，2010; 12 (1) : 13-26．

〔2013-12-09修回〕

(编辑杜娟)

通讯作者:王瑞婷(1969-)，女，博士，教授，硕士生导师，主要从事中药抗痴呆作用及机制研究。

基金项目:河北省卫生厅课题(No．20120161)

〔中图分类号〕R749

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2015) 16-4715-03;

doi:10.3969/j.issn.1005-9202.2015.16.144