从动物模型的视角研究多发性硬化髓鞘保护和再生的小胶质细胞靶点①

丁智斌 宋丽娟 王 青 柴 智 尉杰忠 马存根

（山西中医药大学国家中医药管理局多发性硬化益气活血重点研究室，神经生物学研究中心，太原 030024）

多发性硬化（multiple sclerosis，MS）是一种以慢性炎症髓鞘脱失和神经变性为主的中枢神经系统（central nervous system，CNS）炎症脱髓鞘疾病，其主要病理表现为血脑屏障完整性破坏，外周免疫细胞浸润到CNS 形成炎症病灶，进而启动自身免疫机制导致髓鞘破坏、轴索损伤，出现运动、感觉和自主神经功能异常［1］。实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）具备诸多MS 病理学和临床特征，被广泛用于MS 的研究。双环己酮草酰二腙（cuprizon，CPZ）模型和脑立体定位注射溶血卵磷脂（lysolecithin，LPC）模型则作为毒物介导的脱髓鞘动物模型，被广泛用于髓鞘保护和再生的机制研究。这3种模型都存在小胶质细胞的普遍参与，且小胶质细胞能够通过多种机制影响少突胶质细胞（oligodendrocytes，OLs）的分化、成熟，进而在疾病的髓鞘脱失和再生中发挥重要作用。近年来研究显示，活化的小胶质细胞既可以损伤髓鞘、加速疾病进程，又可以保护髓鞘、促进疾病恢复。因此，本文对活化状态的小胶质细胞在MS 模型中的双方面作用的研究现状作一综述。

1 小胶质细胞的静态与活化

小胶质细胞是在早期发育过程中定植于CNS的固有免疫细胞，其在调节神经前体细胞迁移、维持神经元功能、修剪神经突触、促进OLs分化和髓鞘形成等过程中发挥着重要作用［2］。小胶质细胞还可调控少突胶质前体细胞（oligodendrocyte progenitor cells，OPCs）的数量来维持脑白质的完整。在维持内环境稳态方面，小胶质细胞还可合成大量识别微生物和内源性配体的相关蛋白，实时监视内环境中损伤相关分子模式和病原相关分子模式等损伤相关介质的变化并做出反应。

当小胶质细胞受脂多糖、髓鞘/细胞碎片或血脑屏障泄漏等内源性/外源性刺激时，一方面发生胞体增大、突起回缩等形态改变，另一方面出现吞噬、释放以及迁移等功能的变化，把这种受到刺激后形态和功能发生改变的细胞称为激活态的小胶质细胞。根据表面受体和功能的不同，将激活状态的小胶质细胞分为利弊双重极化的两种类型，即细胞毒性M1型或细胞保护性 M2 型［3］。M1 型小胶质细胞呈现MHC-Ⅱ、iNOS、CD16/32、CD86 等细胞表面分子的表达增多，而M2 型小胶质细胞呈现Arg-1、MY1、P2X4R、FIZZ1、CD206、CD209 等细胞表面分子的表达增高［4-5］。激活后，M1 型小胶质细胞上调并分泌IFN-γ、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18 等致炎因子而产生神经毒性作用，损伤CNS 正常髓鞘和细胞；而 M2 型上调并分泌 IL-4、IL-10、TGF-β、PDGF、BDNF、GDNF、IGF-1、miR-124 等保护性介质而发挥抗炎作用，维持CNS 微环境平衡，保护髓鞘和滋养神经元［4，6-7］。近年来研究发现，M1 和 M2 表型小胶质细胞同时存在于脱髓鞘动物模型中，且M1/M2 比例失调是决定疾病是否复发的关键因素。

2 M1型小胶质细胞与髓鞘脱失

在EAE 模型中，M1 型小胶质细胞发生形态和基因转录水平的变化，加速髓鞘脱失、神经元死亡，进而加速疾病进程。研究显示，NF-κB 信号通路、ROCK 信号通路与M1表型的极化、致炎因子的产生密切相关［8-9］。当病原刺激与小胶质细胞TLR4 受体识别后活化胞内IκB 激酶复合体，进而露出核定位区的NF-κB 转移至核内并识别特定序列，促使小胶质细胞M1表型有关的炎症基因转录和翻译。M1型小胶质细胞高表达iNOS 促使细胞内ROS 和RNS 含量增高，释放大量的 TNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-23等致炎因子和CCL2、CCL20等趋化性细胞因子，进而激活并趋化外周Th1、Th2、Th17和巨噬细胞向CNS 浸润，导致炎症的进行性放大。此外，STAT 和 Notch 信号通路也可激活 NF-κB 通路促使M1 表型细胞增多［10］。上述通路的激活最终导致CNS髓鞘脱失、神经元功能异常和死亡。

在CPZ 模型中，造模6 周后脑内可见明显的髓鞘脱失和小胶质细胞聚集，后者高表达iNOS、NF-κB，提示CPZ 模型的小胶质细胞主要向M1 表型极化［11］。同时，M1 型小胶质细胞也可释放蛋白酶、促炎细胞因子和自由基等介质激发CNS 炎性反应，加速外周T 细胞向脑内浸润，进而加重对OLs 和神经元的损伤，促使疾病进展［12］。

在LPC 模型中，也发现小胶质细胞向M1 表型极化，并出现外周T细胞和巨噬细胞向CNS的浸润，加重了髓鞘的脱失和疾病进展［13］。

综上所述，极化的M1 型细胞在脱髓鞘模型中具有破坏髓鞘、抑制OLs分化成熟、加速神经元变性死亡的特点，常加速脱髓鞘疾病的进展。

3 M2型小胶质细胞与髓鞘再生

小胶质细胞除了有促进脱髓鞘、加重疾病进展等负面作用外，其促进髓鞘再生的作用近些年来也备受研究者们关注。M2 型小胶质细胞既可吞噬清除损伤的髓鞘和细胞碎片减轻二次免疫应答，又以分泌抗炎及再生因子等方式改善CNS 炎症微环境，促使OPCs的招募、分化和成熟，进而再生髓鞘。

在EAE 恢复期，高表达嘌呤能P2X4R 的小胶质细胞抑制促炎因子和iNOS基因表达，促进CD206基因表达，增强髓鞘碎片清除能力，提示恢复期P2X4R 高表达的小胶质细胞主要向M2 表型极化，进而改善微环境，促进OPCs 分化成熟和髓鞘再生［14］。另外，M2 型小胶质细胞也可通过分泌Activin A、Gal-3、IGF-1 等细胞因子和 MMPs 促进OPC的招募和分化，促进髓鞘再生［15］。

CPZ模型研究发现，胼胝体部位的M2型小胶质细胞高表达吞噬相关基因，推测M2 型小胶质细胞可能通过清除代谢产物改善微环境，进而促进髓鞘修复和再生［16］。此外，小胶质细胞还可向脱髓鞘部位聚集并招募OPCs，促进病变区域髓鞘碱性蛋白和髓鞘相关糖蛋白mRNA 表达上调［17］。目前研究发现，TREM2 与小胶质细胞吞噬作用密切相关。在EAE 和 CPZ 模型中，TREM2 的高表达可促进小胶质细胞吞噬髓鞘/细胞碎片，限制炎症和促进组织修复［18-19］。相反，在LPC 模型中，小胶质细胞的耗尽导致了崩解的髓鞘碎片清除障碍、OPCs向病变部位的招募延迟和髓鞘再生的延迟［20］。

综上所述，极化的M2 型细胞在脱髓鞘模型中通过清除髓鞘碎片、分泌抗炎和髓鞘再生因子等途径促进OPCs 分化成熟、髓鞘修复和再生，使神经冲动传导、神经元及轴突的代谢功能得以恢复。

4 靶向小胶质细胞极化抑制脱髓鞘、促进髓鞘修复和再生

在动物实验中，芬戈莫得（fingolimod，FTY720）不仅可以抑制 M1 表型细胞产生IL-1β、IL-6、TNF-α等致炎因子，还可以诱导M2 表型细胞分泌BDNF、GDNF 等营养相关因子，进而促进髓鞘再生、保护神经元并改善临床症状，应为靶向小胶质细胞的药物，但它是作为S1P受体激动剂而获批的，目前已被用于MS 的疾病修饰治疗［21］。因此，严格地说，目前临床上尚无批准的靶向小胶质细胞改善髓鞘脱失、促进髓鞘再生的治疗方法。令人兴奋的是，动物模型研究发现，一些药物可能具有靶向小胶质细胞的极化保护并促进髓鞘再生的特性，给药物的研究带来了一线曙光。

4.1 EAE 模型中的小胶质细胞 Rho 激酶抑制剂盐酸法舒地尔一方面能够抑制小胶质细胞NF-κB信号通路和致炎因子 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 的分泌，另一方面还能够促使小胶质细胞产生IL-10，提示盐酸法舒地尔可以促使M1 促炎型细胞向M2 抗炎型细胞转化，进而改善EAE 的病理和临床表现［22］。同样，体外研究证实盐酸法舒地尔能够诱导脂多糖刺激的BV2 细胞上调CD206 等分子的表达，下调CD16/32 等分子的表达，促使其向抗炎M2 表型转化［23］。

在EAE 中，小胶质细胞激活抑制剂拉喹莫德能够抑制M1 型小胶质细胞iNOS 的表达，降低NO 水平，进而保护髓鞘和神经元轴突［24］。表达miR-124的小胶质细胞在EAE 模型中明显减少，而过表达miR-124 可促进小胶质细胞的抗炎反应，抑制EAE疾病进展。如毛喉素能够使M2表型分子（miR-124、Arg-1）上调，M1 表型分子（iNOS）下调，而促进疾病恢复［7］。间充质干细胞来源的外泌体能够显著增加M2 表型细胞产生 IL-10 和 TGF-β 等保护因子，抑制M1 表型细胞产生 TNF-α 和 IL-12 等毒性因子，进而减少髓鞘脱失，改善EAE 小鼠行为学评分［25］。同源核基因MSX3 的过表达能够促进M1 表型细胞向M2表型细胞转化，进而防止炎症脱髓鞘，促进髓鞘再生，改善EAE 小鼠的临床评分［26］。特异性表达于小胶质细胞的IRAK-M 通过下调TLR4 信号通路显著延迟EAE 的发生，可能与极化的M2 表型细胞增多相关［27］。TNP-ATP 通过阻断嘌呤能 P2X4R 信号能够促使极化的M1 表型细胞增多，抑制其吞噬清除功能，加重EAE 模型的临床评分；相反，变构调节因子伊维菌素能够激活P2X4R，促使小胶质细胞向M2表型极化，进而增强小胶质细胞吞噬清除髓鞘碎片，促进髓鞘再生［14］。

4.2 CPZ模型中的小胶质细胞 在CPZ模型中，通过诱导TLR2 耐受可促使小胶质细胞由促炎型M1（iNOS）表型向抗炎型M2（Arg-1）表型转变，进而增强CPZ 模型小鼠髓鞘的修复［28］。盐酸法舒地尔能够抑制M1 表型细胞的NF-κB 信号通路和促炎因子的释放，但是否调控小胶质细胞向M2 表型的极化尚未阐述［11］。17β-雌二醇能够抑制 M1 型小胶质细胞数量并延迟其激活，进而发挥髓鞘保护作用［29］。米诺环素可抑制M1 型小胶质细胞产生TNF-α 等促炎因子来减轻对髓鞘的破坏［30］。黄体酮干预CPZ模型鼠，一方面可以下调病变区域iNOS、CD86、MHC-Ⅱ和 TNF-α 等 M1 型小胶质细胞 mRNA 的表达，另一方面还可上调CD206、Arg-1和TGF-β等M2型小胶质细胞mRNA 的表达，提示黄体酮能够促进M1 型小胶质细胞向M2 表型转化，进而发挥保护和促进髓鞘再生的作用［31］。吡喃［3，2-a］咔唑生物碱Claulansine F 衍生物CZ-7 能够促进小胶质细胞向M2表型极化并吞噬清除胼胝体区域的髓鞘碎片，进而促进了髓鞘再生［32］。丙酮酸乙酯能够抑制M1 表型细胞的NF-κB 和TLR-4 等信号通路，诱使小胶质细胞向M2 表型极化，增强小胶质细胞的迁移和吞噬髓鞘碎片的能力，进而改善炎症微环境，促进OLs前体细胞分化成熟［33］。

有趣的是，柳氮磺胺吡啶能够调节miR-136-5p和lncRNA HOTAIR 等小胶质细胞内源性RNA 的平衡来抑制M1 型小胶质细胞的炎症反应，进而促进OLs 的分化和髓鞘再生［34］；抑癌蛋白 M 受体在小胶质细胞表达明显增多，并且抑癌蛋白M 可以诱导胼胝体区域的小胶质细胞高表达CD206，提示抑癌蛋白M 体内具有促使小胶质细胞向M2 表型极化，进而促进髓鞘再生［35］；电针刺激能够诱导小胶质细胞向胼胝体部位聚集，增强其吞噬清除髓鞘碎片的能力，并促进小胶质细胞高表达CD206 和Arg-1 等细胞表面分子，提示多种方法可以诱导小胶质细胞向M2表型极化并增强其吞噬清除髓鞘碎片的作用［36］。

4.3 LPC 模型中的小胶质细胞 LPC 诱导的模型研究显示，半乳糖凝集素1 能够促使小胶质细胞向M2表型转化并增强其吞噬清除髓鞘碎片的能力，进而促进OLs 分化成熟和髓鞘再生［37］。同样，干扰长链非编码RNA GAS5 在促使小胶质细胞表达CD206、IGF-1等M2表型特异性分子的同时，也抑制了TNF-α、IL-1β等M1表型特异性分子的表达，提示干扰该RNA 可促使小胶质细胞向M2 表型转变，改善LPC 模型小鼠髓鞘脱失，可能成为脱髓鞘疾病治疗的一个新方向［38］。

5 结语

综上所述，小胶质细胞在MS 脱髓鞘动物模型中扮演着双重作用，一方面致炎症M1 表型细胞的通路激活，分泌大量的炎症物质，加剧髓鞘脱失和神经元丢失；另一方面，一些小分子调控小胶质细胞向M2 表型极化进而发挥抗炎、清除髓鞘碎片和分泌再生因子等维持CNS 内环境的稳定，保护并再生髓鞘。由于小胶质细胞在脱髓鞘疾病的发生发展过程中，M1/M2 型是处于动态变化之中，所以通过药物靶向小胶质细胞M1/M2 表型极化保护髓鞘，促进OPCs 分化成熟进而再生髓鞘，可能成为未来治疗MS 等脱髓鞘疾病的靶标。然而，在脱髓鞘疾病中，各种分子是怎样调控小胶质细胞M1/M2 表型的？如何才能高效地抑制M1 型小胶质细胞并促进M2 型小胶质细胞等仍是当今面临的一大难题。总之，进一步探讨药物对小胶质细胞表型极化的具体调控机制将为今后治疗CNS 脱髓鞘疾病提供新的途径。