小胶质细胞在出血性脑卒中发病机制中的研究进展

陈洁 吴佳豫 蒋松鹤 周科成

出血性脑卒中(intracerebral haemorrhage，ICH)是脑卒中的常见类型，占全部脑卒中的10%～15%[1]。ICH致死率和致残率高。在ICH后数小时内，大脑在局部形成血肿，血肿的形成和扩大会引起占位效应，使颅内压增高，导致神经元死亡，这是ICH的原发性损伤。ICH后小胶质细胞向促炎表型极化，产生促炎因子并发生氧化应激反应和细胞毒性，最终导致神经元死亡，引起ICH继发性损伤[2]。小胶质细胞是大脑中细胞因子、趋化因子、前列腺素、蛋白酶和其他免疫调节因子的主要来源。本文对ICH中小胶质细胞极化及小胶质细胞与其他神经细胞交互作用的重要研究进展进行综述，期望为ICH的深入研究积累资料。

1 小胶质细胞极化

小胶质细胞是脑内固有的免疫细胞，持续不断地监视着脑部微环境，其相当于脑和脊髓内的巨噬细胞，是中枢神经系统(central nervous system，CNS)的第一道也是最主要的一道免疫防线[1]。ICH后，小胶质细胞在几分钟内即可被不同的通路激活，如损伤相关模式分子(damage associated molecular patterns，DAMPs)包括 ATP，神经递质，核酸等在脑出血后从损伤细胞(如神经元)释放，作用于小胶质细胞上的受体如toll样受体(TLRs)。TLRs活化后可通过激活细胞内核转录因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、半胱天冬酶(caspase)等通路导致促炎反应的发生。因此，小胶质细胞也被认为是第一个对脑出血做出病理反应的细胞。在体外研究中发现，被激活的小胶质细胞发生极化而出现两种极化表型，即经典激活型小胶质细胞(M1型，促炎作用)和替代激活型小胶质细胞(M2型，抗炎作用)[3]。M2型小胶质细胞分为3种亚型，即M2a、M2b和M2c，每种亚型有不同的细胞表面标记物和不同的生物功能。M2a型主要参与细胞再生，M2b型和M2c型主要参与吞噬和清除坏死组织。急性脑损伤后，小胶质细胞表型短期内发生动态变化。M1型小胶质细胞和M2型小胶质细胞参与脊髓损伤[4]、缺血性脑卒中[5]和脑外伤(TBI)[6]的组织损伤及其修复。

2 小胶质细胞与其他神经细胞的相互作用

2.1 星形胶质细胞星形胶质细胞呈分枝状突起，填充在神经细胞胞体之间，对神经细胞起支撑和分隔作用。在2005年，已有研究发现小胶质细胞和星形胶质细胞在正常大脑中存在紧密联系。CNS受到创伤、缺血缺氧、感染等损伤刺激时，小胶质细胞激活早于星形胶质细胞，并促进星形胶质细胞活化，同时活化的星形胶质细胞反过来作用于小胶质细胞，也可促进远距离小胶质细胞的活化，或抑制小胶质细胞的过度激活。

Balasingam等[7]向新生小鼠脑内注射白细胞介素1(interleukin 1，IL-1)、肿瘤坏死因子 α(tumor necrosis factor，TNF-α)等炎性因子，结果显示星形胶质细胞中胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)的表达明显增加。体外研究显示，小胶质细胞通过旁分泌的方式释放TNF-α，诱导周围星形胶质细胞的增生，释放胶质源性神经营养因子，从而发挥神经保护作用[8]。另有研究报道小胶质细胞通过Janus激酶2/信号转导与转录激活因子3(JAK2/STAT3)通路，激活邻近星形胶质细胞的c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)通路、NF-κB通路和STAT3蛋白，促进星形胶质细胞增殖，参与周围多种细胞功能的改变及中枢神经组织损伤后的重塑[9]。

在CNS中，星形胶质细胞可以分泌促炎因子(IL-6和IL-1β)和抗炎因子(IL-10)。星形胶质细胞可释放趋化因子，如CCL2、CXCL1、CXCL10和 CXCL12，这些趋化因子可在小胶质细胞激活和极化中发挥作用。

在ICH患者中，趋化因子如CCL20、CXCL1、CXCL2、CXCL3和CCR1在脑血管周围区域上调，表明其在ICH患者中的潜在作用。实验发现，在血液诱导的ICH大鼠模型中，基因表达微阵列研究显示，ICH后24 h，纹状体和皮质的CXCL2高度上调[10]。还有研究发现星形胶质细胞通过释放趋化因子CCL2，作用于小胶质细胞中的趋化因子受体CCR2，诱导小胶质细胞转化为M1型并增强其迁移能力[11]。而CCL2或CCL2受体缺失会使胶原酶诱导的小鼠ICH模型的血肿体积减小，这可能与小胶质细胞中诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)的表达减少有关[12]。现有研究表明，脑出血患者24 h高CCL2水平与第7天预后不良独立相关[13]。

上述研究表明星形胶质细胞与小胶质细胞在ICH病理过程中具有紧密的生理病理联系，深入研究星形胶质细胞参与小胶质细胞极化、吞噬的机制，可以提高对ICH病理的认识，促进临床和转化研究。

2.2 神经元激活的小胶质细胞所分泌的抗炎因子和神经营养因子对神经元的存活具有重要意义。但是，过度激活的小胶质细胞，则可通过高表达促炎因子，进一步加重神经元损伤。

神经元组成型细胞表面结合性趋化因子(chemokine ligand 1，CX3CL1)在神经元中表达，而CX3C趋化因子受体(CX3CR1)在小胶质细胞中表达，二者可以介导神经元和小胶质细胞相互作用，诱导小胶质细胞活化[14-15]。单核细胞特异性CX3CR1缺陷小鼠ICH模型和普通小鼠ICH模型相比，前者更容易恢复相关功能，提示神经元分泌的CX3CL1参与ICH后的小胶质细胞吞噬作用和功能恢复，参与ICH后的小胶质细胞的动态变化，但ICH后单核细胞的募集不依赖于CX3CR1的信号传导[13]。而在血液诱导ICH的TLR4-/-小鼠中，CX3CL1的mRNA水平明显升高，提示Toll样受体4(Toll-like receptor 4, TLR4)蛋白可能是上游信号之一[16]。在神经元-小胶质细胞共培养的氧糖剥夺再复氧(oxygen-glucose deprivation and reperfusion，OGD/R)模型中，神经元-小胶质细胞间肝配蛋白受体A4/肝配蛋白(ephA4/ephrin)信号通路通过调控小胶质细胞亚型极化参与脑缺血后的炎性损伤的过程[17]。

2.3 少突胶质细胞M2型小胶质细胞具有吞噬功能，分泌高水平抗炎细胞因子，如IL-10、转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)、IL-4、IL-3以及神经营养因子，同时还能促进少突胶质细胞增殖分化，在促进髓鞘化过程中发挥重要作用。

有研究表明胶原酶诱导的大鼠ICH模型中，在ICH发生2周内在血肿周围的脑白质中可以观察到少突胶质细胞前体细胞和成熟的少突胶质细胞增殖和分化的现象[18]。在多发性硬化模型中，M2型小胶质细胞能够促进髓鞘再生阶段少突胶质细胞的增殖、分化和神经功能恢复[19]。在全血注射诱导的ICH模型中，ICH发生24 h后少突胶质细胞分泌的结合珠蛋白能够保护其他脑细胞(包括小胶质细胞、神经元和星形胶质细胞)免受红细胞毒性影响[20]。目前小胶质细胞极化对少突胶质细胞功能调节作用的研究相对缺乏，尚需进一步的关注。

2.4 T淋巴细胞在全血注射诱导的小鼠ICH模型中，ICH第4天，调节性T细胞(Treg)和γδ T细胞便开始对脑组织进行免疫调节，且其表达水平会持续增长至ICH第7天[21]。临床试验也证明ICH患者在发病后第3～7天，外周血的Treg数量增加[22]。T淋巴细胞能通过c-Jun氨基末端激酶/细胞外信号调节酶(JNK/ERK)通路激活NF-κB抑制小胶质细胞活化介导的炎性反应[23]。在全血注射诱导的小鼠ICH模型中发现Treg可在体内[23]和体外[24]抑制小胶质细胞的M1极化，并通过IL-10/糖原合成酶激酶-3β/同源性磷酸酶-张力蛋白(IL-10/GSK3β/PTEN)通路促进小胶质细胞和巨噬细胞的M2型极化[25]。以上研究表明Treg可以促进小胶质细胞从M1型转变为M2型。

3 相关药物研究

目前，以ICH急性期M1型小胶质细胞为靶向而发挥神经保护作用的药物正在进行临床试验。这些药物作用的主要机制是下调M1型小胶质细胞的活化和增强M2型小胶质细胞的抗炎作用。这些以极化小胶质细胞为靶点的候选药物在临床前研究中已经被证实对ICH有效。

在小鼠ICH模型中，用C5a受体拮抗剂PMX53和凝血酶抑制剂阿加曲班进行联合治疗，可以使小鼠脑组织中的M1型小胶质细胞标记物TNF-α、IL-6和iNOS的mRNA表达水平下调，抑制小胶质细胞向M1型极化，降低炎性反应水平[26]。用雷帕霉素(低剂量150 μg/kg)治疗ICH后，大脑中IL-10和TGF-β表达水平上调，M2型小胶质细胞增多，发挥抗炎和修复作用[27]。青藤碱是从传统中药中提取的右旋吗啡类似物，具有良好的调节小胶质细胞极化功能。在ICH体外实验中，青藤碱能下调IL-1β、IL-6和TNF-α等促炎细胞因子表达水平，降低M1型小胶质细胞水平[28]。此外，青藤碱能使红细胞及其裂解产物激活的原代小胶质细胞中的M2型小胶质细胞标记物IL-10和精氨酸酶-1(arginase-1，Arg-1)的表达水平上调；在全血注射诱导的小鼠ICH模型中，青藤碱能上调IL-10和Arg1的mRNA表达水平，增加M2型小胶质细胞水平；同时，青藤碱还能诱导M2型小胶质细胞表型和抑制基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)3/9，保护海马神经元免受ICH模型激活的小胶质细胞介导的间接毒性[29]。米诺环素通过上调酪氨酸激酶受体B(TrkB)/脑源性神经营养因子(BDNF)通路促进小胶质细胞向M2极化，可促进脑出血后的神经发生[30]，且已有初步临床试验证明静脉注射大剂量米诺环素治疗脑出血是安全有效的[31]。

干细胞移植作为一种新型的治疗方法，用于治疗ICH的效果也正在进行临床验证中。在胶原酶诱导的大鼠ICH损伤模型中，脐血来源的间充质干细胞(MSCs)移植可以通过降低人环氧合酶(hCOX2)和TNF-α水平，抑制小胶质细胞向M1型极化，从而改善预后[32]。PNEUMOSTEMR是一种基于脐带血获得的人骨髓间充质干细胞的新型制剂，用以治疗早产儿脑室内出血，目前正在进行一期临床试验。

然而，现有研究中也发现，较调节M1型小胶质细胞而言，M2型小胶质细胞的变化更为复杂。而且，新近的研究也提示脑出血后M2显性状态的持续存在可能损害先天免疫反应，导致严重的不良反应，如肿瘤[33]。综上，虽然在ICH后期康复阶段M2型小胶质细胞对脑组织保护和功能恢复发挥了重要作用，但实际应用中调控或上调M2型小胶质细胞的治疗策略仍有待验证。

综上，小胶质细胞的激活在ICH的病理过程中具有重要作用。以抑制小胶质细胞向M1型极化，或(和)以促进小胶质细胞向M2型极化为靶点的药物正在被积极研发。由于M2型小胶质细胞的变化较为复杂，在合适的时间促进小胶质细胞向恰当的表型转化，从而最大限度地促进血肿清除和脑修复的自然过程可能是下一阶段研究的重点。随着对小胶质细胞的极化和功能的研究日渐深入，以变化的小胶质细胞表型为靶点的有效疗法有望成为临床现实。