免疫细胞参与调控阿尔茨海默病的研究进展①

周卿云 夏天娇 刘甜甜 顾小萍 （南京大学医学院附属鼓楼医院，南京210008）

阿尔茨海默病（alzheimer's disease，AD）是一种慢性神经退行性疾病，隐匿起病且持续进展，早期主要表现为记忆障碍、认知障碍，晚期甚至丧失生活自理能力，主要的病理特征为细胞外β 淀粉样蛋白（amyloid β，Aβ）聚集形成的老年斑以及细胞内微管相关蛋白Tau 磷酸化形成的神经纤维缠结［1-3］。AD 的发病机制众多，主要包括Aβ 生成及代谢紊乱机制、Tau 异常磷酸化机制、神经炎症机制、胆碱能机制、氧化应激机制等［2，4-7］。众多研究提示，神经炎症机制在AD 的发生以及发展过程中起到重要作用。参与神经炎症的免疫细胞主要包括小胶质细胞、巨噬细胞、肥大细胞以及T细胞。小胶质细胞具有“双刃剑”的作用，一方面，小胶质细胞可以吞噬清除Aβ 和Tau，另一方面，Aβ 激活小胶质细胞，产生大量炎症细胞因子和毒性介质，形成神经炎症，并参与Tau的扩散。肥大细胞被Aβ激活后，释放炎症介质加重AD 神经炎症，破坏血脑屏障，招募外周巨噬细胞和T 细胞进入脑中。巨噬细胞具有吞噬Aβ 的能力，也参与形成AD 神经炎症。此外，不同类型的T 细胞也在AD 发展中起到不同的作用。在这篇综述中，讨论了AD 涉及的主要免疫细胞类型，简述了它们在AD 中的作用，为探索AD 的发生机制以及AD的药物研发提供思路。

1 小胶质细胞与AD

小胶质细胞是中枢神经系统的固有免疫细胞，具有监测脑部微环境，调节突触可塑性等功能。尽管只占大脑细胞总数约15%，小胶质细胞在脑免疫炎症中占据主导作用。活化的小胶质细胞可以分为M1 型和M2 型，分泌不同的细胞因子并发挥不同的作用。M1型小胶质细胞可以分泌包括IL-1、IL-6、TNF-α 等促炎因子，并上调活性氧以及具有神经毒性的NO等基因表达，这些细胞因子和毒性介质引发神经炎症，损伤神经元。M2型小胶质细胞可以分泌包括IL-4、IL-10、TGF-β等抑炎因子以及神经营养因子，抑制神经炎症，促进损伤修复，起到保护性作用。

在正常情况下，小胶质细胞可以吞噬多余的Aβ，并通过内体-自噬-溶酶体系统清除Aβ，维持脑内稳态。然而在衰老等因素的作用下脑内Aβ 产生过多或是清除不足，Aβ 浓度升高，随后聚集形成寡聚体。吞噬和清除Aβ，离不开小胶质细胞的多种受体。小胶质细胞能够通过细胞表面受体，包括SCARA1、CD36、CD14、α6β1 整联蛋白，CD47 和Toll样受体（TLR2、TLR4、TLR6 和 TLR9）与 Aβ 结合［8］。2 型髓系细胞触发受体（triggering receptor expressed on myeloid cells 2，TREM2）是一种特异高表达于小胶质细胞的受体。TREM2 过表达可以上调小胶质细胞的吞噬基因表达，增强小胶质细胞对Aβ 的吞噬能力［9］。此外，TREM2 的水解产物 sTREM2 可以增强小胶质细胞的增殖、迁移以及对Aβ 的摄取和降解能力，发挥神经保护性作用［10］。与TREM2 一样，小胶质细胞表面受体CD33 也与AD 的发病风险密切相关。CD33 可能在TREM2 的上游发挥作用，有研究表明，通过敲除CD33 基因或是通过药物降低CD33 表达，可以增强小胶质细胞对Aβ 的吞噬能力，改善小鼠的认知功能［11-12］。转谷氨酰胺酶2（transglutaminase 2，TG2）和 MFG-E8（milk fat glob⁃ule EGF factor 8 protein）均参与小胶质细胞对Aβ 的吞噬过程，有研究表明，小胶质细胞以Aβ/MFG-E8/TG2 复合物的形式，通过VR（vitronectin receptor）受体吞噬Aβ。小胶质细胞在Aβ的诱导下会吞噬神经元，导致认知能力受损，这一过程是通过蛋白激酶C和NADPH 氧化酶进行的，抑制蛋白激酶C 或NADPH氧化酶可以减少神经元丢失，改善认知功能障碍［13］。小胶质细胞吞噬Aβ 后，通过自噬-溶酶体系清除Aβ，然而Aβ 寡聚体可以通过调节溶酶体主要转录因子的核转位等途径导致自噬-溶酶体系功能障碍［14］。

随着AD 的进展，Tau 相关病理表现从内嗅皮层扩散至海马区。Tau 病理变化通过错误折叠的Tau“种子”在神经元间传播，小胶质细胞对Tau 病理变化的传播和发展具有直接作用［15］。体内及体外实验证明，小胶质细胞可以内化Tau，趋化因子CX3CL1/CX3CR1 轴在小胶质细胞内化Tau 的过程中起重要作用［16］。Tau 与 CX3CR1 结合后可触发小胶质细胞对Tau 的内化。在AD 晚期，CX3CL1/CX3CR1轴功能受损，小胶质细胞对Tau的内化能力下降，进一步加重Tau病理变化。此外，小胶质细胞还通过修饰肌动蛋白细胞骨架，参与对Tau 寡聚体的吞噬及清除［17］。小胶质细胞可通过外泌体分泌传播Tau，抑制外泌体的合成可减轻Tau 病理变化［18］。目前多数研究提示：Aβ 首先出现导致AD 发生，继而出现 Tau 异常磷酸化，然后 Aβ 与 Tau 共同促进AD的进一步发展［1］。除了Aβ以外，载脂蛋白E、内吞系统以及胆固醇代谢可通过以不依赖于Aβ 的方式影响Tau病理变化的发展［1］。

Aβ是AD神经炎症的始动因子，Aβ结合激活小胶质细胞，M1型小胶质细胞释放多种炎症细胞因子和神经毒性介质，进而产生神经炎症，激活主要的Tau 激酶使得Tau 磷酸化增加，加重Tau 病理变化的产生和扩散［19］。TREM2 通过抑制小胶质细胞的炎症反应可以减少Tau 的磷酸化，延缓Tau 病理变化的发展［20］。神经炎症损伤神经元，并进一步导致其他趋化介质和细胞因子的释放，使得小胶质细胞受到持续激活，形成慢性不可逆的炎症［21］。M1型小胶质细胞分泌的IL-1和IL-6可以影响淀粉样前体蛋白的合成，使得Aβ 生成增加。此外，IL-1 还可以促使Tau 磷酸化增加，加重神经纤维缠结的形成。通过调节促炎信号通路（如NLRP3 炎症小体），可促使小胶质细胞由M1 型转变为M2 型，有望成为AD 的治疗思路［8］。动物研究表明，循环中高水平的糖皮质激素可以提高小鼠脑中的Aβ和Tau水平，糖皮质激素受体抑制剂可以减少小胶质细胞的增殖和活化，减轻炎症反应，可能是延缓AD 发生发展的有效治疗策略［22］。持续的神经炎症会损伤小胶质细胞的代谢功能，使得小胶质细胞的代谢从氧化磷酸化转变为糖酵解，使用IFN-γ 可以改善受损的代谢功能，增强小胶质细胞的吞噬能力［23］。此外，激活小胶质细胞的α7烟碱乙酰胆碱受体（α7nAchR），通过一系列胆碱抗炎通路，也可以减轻神经炎症反应，减少对神经元的损伤，起到保护神经的作用［24］。

2 巨噬细胞与AD

巨噬细胞是免疫系统的重要组成部分，参与人体的特异性免疫以及非特异性免疫。在中枢神经系统中，巨噬细胞根据其位置分布分为三类：脉络丛、脑膜和血管周围巨噬细胞。在AD 中，Aβ 激活小胶质细胞，进一步产生神经炎症，可导致血脑屏障的通透性升高，并招募外周巨噬细胞进入脑中［25］。活化的巨噬细胞可以分为 M1 型和 M2 型，参与调控神经炎症。作为具有吞噬能力的免疫细胞，巨噬细胞也参与Aβ 和Tau 的吞噬及消除。研究巨噬细胞与Aβ，Tau 以及神经炎症之间的关系，增强巨噬细胞的吞噬能力，促进巨噬细胞从M1 型转变为M2型，有望为AD的治疗提供策略。

脑血管周围巨噬细胞位于脑血管周围空间，参与吞噬和清除Aβ。一方面，脑血管周围巨噬细胞聚集在Aβ 沉积的区域周围，上调 SRB1（scavenger re⁃ceptor class B member 1）的表达，吞噬Aβ，具有保护炎症作用。另一方面，Aβ 介导的CD36 激活脑血管周围巨噬细胞，释放活性氧，加重氧化应激，具有损伤性作用［26-27］。氧化应激可以显著降低巨噬细胞对Aβ的吞噬能力，具有抗氧化作用的姜黄素可以改善巨噬细胞的受损的吞噬能力［28］。此外，巨噬细胞的吞噬效率低下与ApoEε4 等位基因的存在有关，ApoEε4等位基因是增加AD的风险因子之一［28］。骨桥蛋白（osteopontin，OPN）是骨髓来源的髓细胞高度表达的一种细胞因子，调节免疫细胞的迁移、通讯和对脑损伤的反应。研究表明，OPN 可以调节巨噬细胞清除Aβ 的能力，上调具有高吞噬和抗炎作用的巨噬细胞表型，而抑制OPN 表达则降低了巨噬细胞对Aβ的摄取［29］。

M1 型巨噬细胞可以分泌多种促炎细胞因子以及毒性介质，参与形成AD 的神经炎症。M2 型巨噬细胞可以释放抑炎因子，具有神经保护作用。M2型巨噬细胞还可以促进小胶质细胞极化为M2 型，减轻神经炎症，改善认知功能障碍［30］。通过调节NL⁃RP3 炎症小体，可以促进巨噬细胞由M1 型转化为M2 型。NLRP3 炎症小体也参与调节巨噬细胞的糖酵解代谢过程［31］。Aβ 激活 NLRP3 炎症小体，导致IL-1β 等炎症介质的释放。司他夫定（stavudine，D4T）是一种核苷逆转录酶，研究表明D4T 可以减少NLRP3 相关的炎症，并可通过刺激巨噬细胞自噬清除Aβ，改善认知障碍［32］。

3 其他免疫细胞与AD

3.1 肥大细胞与AD 在中枢神经系统中，肥大细胞主要分布于血管及脑膜周围。尸检研究发现AD患者脑中Aβ 斑块周围聚集许多肥大细胞，可能是AD 神经炎症促使神经胶质细胞产生肥大细胞趋化剂，吸引肥大细胞至Aβ 斑块周围［33］。Aβ 可以激活肥大细胞，肥大细胞活化后，一方面通过CD47/β1整合素膜复合物快速脱颗粒，释放炎症介质加重AD 神经炎症，并激活小胶质细胞进一步扩大炎症。另一方面，肥大细胞活化后可以破坏血脑屏障，招募外周免疫细胞如巨噬细胞及T细胞进入中枢神经系统，促进AD 发展［34］。使用马西替尼抑制肥大细胞分化及脱颗粒，可以改善AD 患者的认知功能障碍［35］。此外，肥大细胞中的线粒体解偶联蛋白（uncoupling proteins，UCPs）可能也与 AD 的发病机制有关［36］。

3.2 T细胞与AD 血脑屏障受损后，外周的T细胞可以进入AD 患者脑中。T 细胞包括CD4+T 细胞、CD8+T细胞和调节性T细胞。Aβ刺激小胶质细胞释放IL-1β 和TNF-α，促进内皮细胞产生趋化因子CX⁃CL8，T 细胞表达趋化因子受体 CXCR2，CXCR2 在结合CXCL8 后T 细胞完成跨内皮屏障的迁移。T 细胞与小胶质细胞存在相互作用，一方面，T 细胞可通过分泌IFN-γ，改变小胶质细胞表型，提高小胶质细胞的运动能力和吞噬活性。另一方面，小胶质细胞吞噬 Aβ 并提呈给 T 细胞，进一步激活 T 细胞［37］。CD4+T 细胞包括 Th1、Th2、Th17 等多种亚型，Th1 细胞导致小胶质细胞活化和Aβ 沉积增加，还可以通过激活巨噬细胞和CD8+T 细胞，进一步加重AD。Th2细胞具有保护性作用，可以抑制Th1，延缓AD的进展。淫羊藿苷（icariin，ICA）通过调节CD4+T 淋巴细胞发挥神经保护作用，有望成为抗AD 进展的药物［38］。调节性 T 细胞在 AD 中的作用存在着不同的观点，有的研究认为调节性T细胞可以阻止AD的进展［39］。也有研究发现抑制调节性T 细胞可以缓解AD的进展［40］。调节性T细胞在AD中的作用差异可能是由于实验设计的不同所致。

4 总结与展望

在AD 的发生及发展过程中，免疫细胞起着重要作用。参与神经炎症的免疫细胞主要包括小胶质细胞、巨噬细胞、肥大细胞、T 细胞等。小胶质细胞是脑中的巨噬细胞，正常生理状态下的小胶质细胞起着神经保护作用，及时清除Aβ和Tau保护神经元免受伤害，而持续受到Aβ 刺激时，小胶质细胞过度激活，形成慢性不可逆的神经炎症。增强小胶质细胞和巨噬细胞的吞噬能力，促进小胶质细胞和巨噬细胞由M1 型转化为M2 型，抑制神经炎症，可以改善AD 认知功能障碍。肥大细胞活化后加重AD神经炎症，血脑屏障通透性增高，外周巨噬细胞和T细胞进入脑中，加重AD 进展。抑制肥大细胞脱颗粒，保护血脑屏障，调节T 细胞发挥神经保护性作用，可以缓解AD 进展。充分理解免疫细胞在AD 中的作用可以为AD的预防及治疗提供思路。