陸登成, 石安華, 陳 帥, 韋姍姍

(云南中醫(yī)藥大學(xué), 昆明 650500)

焦慮癥是以情緒體驗(yàn)、自主神經(jīng)功能失調(diào)及運(yùn)動性不安為主要癥狀的精神障礙性疾病[1,2]。黃悅勤教授[3]團(tuán)隊(duì)于2013～2015年對中國除港澳臺地區(qū)外的18歲以上人群進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，焦慮障礙是我國最常見的終身精神障礙性疾病，患病率高達(dá)7.6%。然而，目前對焦慮癥的發(fā)病機(jī)制不清、治療效果差等問題還沒有得到解決。近年的許多研究表明，小膠質(zhì)細(xì)胞與焦慮癥的發(fā)病存在密切的聯(lián)系。

小膠質(zhì)細(xì)胞(microglias, MG)作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫防疫的第一道防線，缺血、感染或神經(jīng)退行性病變等均可激活MG[4]。研究[5]表明，MG激活導(dǎo)致的神經(jīng)免疫系統(tǒng)失調(diào)可能是精神健康障礙的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。在患有精神疾病(如: 焦慮)的人體和動物模型的海馬、前額皮質(zhì)、杏仁核和室旁核激活的MG呈現(xiàn)出相對較高的密度，且與焦慮程度成正相關(guān)[6-9]。Gonzalez-Perez 等[10]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)潑尼松誘導(dǎo)的焦慮大鼠前額葉皮質(zhì)MG數(shù)量顯著高于正常對照組，用米諾環(huán)素(一種小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)劑)對圍產(chǎn)期patDp/ +小鼠(高焦慮的小鼠)治療后發(fā)現(xiàn), 小鼠出生后第7日基底外側(cè)杏仁核中的離子化鈣結(jié)合銜接分子1(ionized calcium-binding adapter molecule, Iba1，在研究中常將其作為MG激活的標(biāo)記物)的表達(dá)量有所減少，第37日時(shí)明顯減少，且焦慮相關(guān)行為也得到緩解。這些研究均表明MG可能與焦慮癥存在密切的聯(lián)系。因此，深入了解小膠質(zhì)細(xì)胞在焦慮癥中的作用機(jī)制，對揭示焦慮癥的發(fā)病機(jī)制具有重要意義的。

1 MG概述

MG作為一種廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的固有免疫細(xì)胞，約占腦內(nèi)細(xì)胞的10%，早期主要起源于中胚層的骨髓造血干細(xì)胞，之后以單核細(xì)胞的形式隨血液循環(huán)進(jìn)入大腦。正常生理狀態(tài)下，MG處于靜息狀態(tài)，靜息狀態(tài)的MG胞體雖不運(yùn)動，但具有高度的動態(tài)能動性(dynamic initiative)，它們有很多的細(xì)胞突起向周圍環(huán)境不斷伸縮探索，從而起到免疫監(jiān)視的作用[11]。當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生神經(jīng)炎癥或腦損傷時(shí)，MG迅速被激活并向損傷部位募集，參與神經(jīng)的免疫過程。人們根據(jù)激活的MG功能、表面抗原及所分泌的細(xì)胞因子的不同, 習(xí)慣將其分為經(jīng)典激活型M1(classically activated microglia)和延遲型M2(alternatively activated microglia)兩種極化表型(polarized phenotype)[12,13]。M1型MG高表達(dá)組織相容性復(fù)合物Ⅱ(major histo compatibility complex-Ⅱ,MHCⅡ)、CD86和CD80，并分泌白細(xì)胞介素(interleukin, IL) -1β、IL-6、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase, iNOS)等促炎細(xì)胞因子促進(jìn)炎癥的發(fā)展、產(chǎn)生神經(jīng)毒性，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能障礙密切相關(guān)；而M2型MG則高表達(dá)殼多糖酶3樣蛋白1(chitinase-3-like protein1, YM1)、精氨酸酶-1(arginase-1, Arg1)、CD206、細(xì)胞血紅素氧合酶1(heme oxygenase 1，HO-1)和胰島素樣生長因子1 (insulin like growth factor 1, IGF-1)等，以及分泌IL-12、IL-10等炎癥抑制因子，其中CD206主要涉及抗原呈遞與處理，YM1和Arg1參與神經(jīng)修復(fù)與再生[14]。

2 MG在焦慮癥發(fā)生發(fā)展中的作用

MG是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，當(dāng)機(jī)體處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，MG被極化為不同的細(xì)胞表型，并通過神經(jīng)免疫、神經(jīng)元及內(nèi)分泌系統(tǒng)等多種途徑影響焦慮癥的發(fā)生發(fā)展。

2.1 不同極化表型的MG對焦慮癥的影響

MG不同的極化表型為我們揭示焦慮癥的疾病本質(zhì)提供了新的思路。研究[15]表明, MG激活和極化可能是焦慮癥潛在分子機(jī)制。

2.1.1 M1型MG促進(jìn)焦慮癥發(fā)展 MG極化表型M1可以通過多種途徑促進(jìn)神經(jīng)炎癥，改變神經(jīng)元的功能，最終誘導(dǎo)焦慮的產(chǎn)生。相關(guān)[14]研究顯示，脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)或干擾素-γ(interferon-γ, IFN-γ) 誘導(dǎo)M1型小膠質(zhì)細(xì)胞活化時(shí)，可產(chǎn)生大量的促炎因子如IL-4、干擾素α(interferon α, IFN-α)、IL-1β、MHCII、iNOS和活性氧(reactive oxygen species, ROS)等，促進(jìn)炎癥反應(yīng)、加重神經(jīng)元損傷從而導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙。陸浩慧等[16,17]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)LPS腦內(nèi)注射的實(shí)驗(yàn)小鼠表現(xiàn)出明顯的焦慮樣行為，且觀察到模型組小鼠MG的M1型活化、神經(jīng)元樹突棘密度改變，以及海馬DG、CA1、CA2區(qū)表現(xiàn)出了更多的M1型MG的激活。這可能是由于過度激活的M1型MG通過對神經(jīng)元的修飾介導(dǎo)焦慮樣行為的產(chǎn)生。Li等[15]研究了不同焦慮特征的4種近交系小鼠的MG的炎癥譜，發(fā)現(xiàn)高焦慮小鼠具有明顯更多的M1型MG標(biāo)志物MHCII(+)、CD206(-)的表達(dá)；此外，他們還發(fā)現(xiàn)在免疫激活(MIA)的妊娠期焦慮雌性小鼠后代的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中也出現(xiàn)較高的M1表型表面標(biāo)志物CD11b的表達(dá)，及相對較少的M2型MG，與焦慮行為呈正相關(guān)。

2.1.2 M2型MG對焦慮癥的抑制作用 M2型MG分泌的抗炎細(xì)胞因子、神經(jīng)營養(yǎng)因子和蛋白酶等具有吞噬病原體、增強(qiáng)免疫抑制的作用，甚至改善M1型MG帶來的炎癥反應(yīng)，對神經(jīng)再生、血管生成和髓鞘再生均有積極的作用[18]。研究[19]表明，選擇性的誘導(dǎo)MG的M2極化可緩解實(shí)驗(yàn)動物的焦慮樣行為。陸浩慧等[20]用髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88, Myd88)抑制劑(MIP)增加實(shí)驗(yàn)小鼠M2型MG的激活，改善了焦慮小鼠的焦慮樣行為。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用LPS抑制劑(crocin)后BV-2 MG分泌的NO、TNF-α、IL-1β和ROS顯著減少減少，且crocin顯著下調(diào)iNOS、NF-κBp65和CD16 / 32及提高BV-2細(xì)胞系中CD206(M2標(biāo)記物)的表達(dá)，降低了LPS誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)動物焦慮樣行為，其機(jī)制可能是由于NOD樣受體pyrin結(jié)合區(qū)域3(NOD-like receptor pyrin domaincontaining three，NLRP3)和核轉(zhuǎn)錄因子κB (nuclear transcription factor kappa B,NF-κB) 信號通路得到有效的抑制，從而促進(jìn)MG表型M1向M2表型轉(zhuǎn)化。此外，極化的M2型MG分泌的IL-10可抑制前炎性因子如TNF-α的產(chǎn)生, 從而減輕神經(jīng)炎癥[22]。研究[23]證實(shí), IL-10還可以緩解經(jīng)前期焦慮患者的焦慮體驗(yàn)。Zhao等[24]通過激活母體過氧化酶增殖物激活受體γ(peroxisome proliferation-activated receptor-γ，PPARγ)的方式，誘導(dǎo)M2型MG促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞增殖和分化，改善免疫激活(MIA)焦慮小鼠后代的認(rèn)知障礙以及焦慮行為。

總的來說，MG極化表型M1具有促進(jìn)焦慮發(fā)生發(fā)展的作用(下文闡述的MG對焦慮癥的促進(jìn)作用主要指MG極化表型M1)，而極化表型M2的表達(dá)可通過多種途徑緩解焦慮癥。因此，極化的MG表型M1向M2轉(zhuǎn)型可能是焦慮癥焦慮癥緩解的重要機(jī)制之一。

2.2 MG通過誘導(dǎo)免疫紊亂促進(jìn)焦慮癥的發(fā)展

神經(jīng)炎癥及細(xì)胞因子失衡可能是焦慮癥發(fā)病的重要機(jī)制。過度激活的MG釋放促炎性細(xì)胞因子可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡[25]。Meetu 等[9]研究發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪期間實(shí)驗(yàn)大鼠的焦慮程度與促炎細(xì)胞因子和活化的MG計(jì)數(shù)呈正相關(guān)，且海馬中促炎細(xì)胞因子(TNF-α，IL-1β和IL-6)呈顯著倍數(shù)增加，而抗炎細(xì)胞因子(IL-4和IL-10)卻明顯減少。Yin等[26]在焦慮小鼠的海馬中觀察到神經(jīng)炎癥，MG激活和神經(jīng)元凋亡等現(xiàn)象。Wang等[27]對慢性輕度應(yīng)激(chronic mildstress，CMS)所致的焦慮行為大鼠觀察發(fā)現(xiàn)，模型大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在NLRP3炎性體及MG激活、IL-1β、IL-6和IL-18等炎性介質(zhì)上調(diào)及神經(jīng)元凋亡等病理生理變化。此外，Hari等[28]研究表明，增加MG炎癥抑制因子干擾素調(diào)節(jié)因子2結(jié)合蛋白2(IRF2BP2)的表達(dá)可以緩解實(shí)驗(yàn)小鼠的焦慮樣行為。因此，激活的MG釋放的中樞炎癥因子誘導(dǎo)神經(jīng)免疫紊亂與焦慮癥的發(fā)病有密切的關(guān)系。

神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)信息傳遞的重要途徑，過度激活的MG通過分泌促炎性因子進(jìn)一步影響神經(jīng)元的正常功能促進(jìn)焦慮樣行為。如TNF-α可能通過調(diào)節(jié)紋狀體興奮性突觸后電流(EPSC)調(diào)節(jié)紋狀體興奮性突觸傳遞介導(dǎo)焦慮樣行為[29]; IL-1β可刺激腦內(nèi)皮細(xì)胞上的IL-1β受體(IL-1R1)及抑制紋狀體中GABA突觸的大麻素受體1(CB1Rs)的敏感性, 誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)小鼠的焦慮樣行為[30,31]。此外，集落刺激因子1(colony-stimulating factor 1, CSF-1)由單核吞噬細(xì)胞譜系的造血生長因子和巨噬細(xì)胞分化, 是巨噬細(xì)胞的主要調(diào)節(jié)因子[32]。MG的增值與存活依賴于CSF-1受體(CSF1R)信號的傳導(dǎo)[33]。實(shí)驗(yàn)研究[34]表明，慢性不可預(yù)知性應(yīng)激(chronic unpredictable stress，CUS)可誘導(dǎo)焦慮動物內(nèi)側(cè)前額葉皮層(medial prefrontal cortex, mPFC)上的CSF1信使RNA及該區(qū)MG表達(dá)增加，使mPFC的神經(jīng)元樹突棘密度降低，并出現(xiàn)神經(jīng)元元件的吞噬作用，同時(shí)實(shí)驗(yàn)動物表現(xiàn)出高焦慮的狀態(tài)，當(dāng)敲除mPFC中神經(jīng)元CSF1時(shí)減弱了MG介導(dǎo)的神經(jīng)元重塑及由CUS引起的焦慮樣行為。

因此，當(dāng)MG過度激活時(shí)產(chǎn)生大量的促炎性因子，這些促炎性因子通過中樞神經(jīng)毒性、神經(jīng)元重塑等途徑進(jìn)一步促進(jìn)焦樣行為的發(fā)展。

2.3 MG通過影響神經(jīng)遞質(zhì)釋放促進(jìn)焦慮癥發(fā)展

除免疫受體外, MG還可通過影響神經(jīng)遞質(zhì)受體的釋放及獲取各種各樣的突觸信號，促進(jìn)神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞的交流，介導(dǎo)相關(guān)行為的變化[35,36]。

研究[14,37,38]表明, 激活的MG可影響單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的合成，促進(jìn)焦慮的發(fā)展。Couch 等[39]發(fā)現(xiàn)，長期慢性應(yīng)激誘導(dǎo)的焦慮小鼠前額區(qū)域TNF-α和5-HT轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SERT)的表達(dá)升高，同時(shí)存在更多的激活神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。此外，激活的MG還可導(dǎo)致6-羥基多巴胺(6-OHDA)介導(dǎo)的多巴胺能黑質(zhì)紋狀體通路的損傷，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)大鼠的焦慮樣行為[40,41]。GABA是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì), 焦慮時(shí)起到抑制焦慮樣情緒的作用。Ramirez等[42]用苯二氮卓類藥物勞拉西泮和氯硝西泮通過增強(qiáng)大腦中的GABA能活動，有效抑制了反復(fù)社交失敗誘導(dǎo)的焦慮小中樞神經(jīng)炎癥信號傳導(dǎo)，并抑制了MG的表達(dá)及逆轉(zhuǎn)焦慮樣行為。

2.4 MG改變神經(jīng)元信號傳導(dǎo)促進(jìn)焦慮癥的發(fā)展

突觸可通過分泌神經(jīng)遞質(zhì)實(shí)現(xiàn)信號傳遞及信息交流, 當(dāng)神經(jīng)元的功能及結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)可使突觸傳導(dǎo)異常。近年來研究[43]表明, MG可通過多種途徑實(shí)現(xiàn)對突觸的修剪來維持神經(jīng)元形態(tài)和功能的穩(wěn)定性, 當(dāng)神經(jīng)元形態(tài)的穩(wěn)定性和突觸可塑性異常時(shí)則可能導(dǎo)致行為的異常。CX3CL1-CX3CR1信號通路由神經(jīng)元上的fractalkine(CX3CL1, C-X3-C基序配體1)和MG上fractalkine受體(CX3CR1)共同構(gòu)成，CX3CL1-CX3CR1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)元—MG信息的交流及MG對突觸的修飾，維持正常的信號傳導(dǎo)。目前認(rèn)為該系統(tǒng)在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中可能發(fā)揮著重要的作用[44,45]。Rogers等[44]敲除小鼠海馬CX3CR1后，觀察到小鼠海馬中不成熟的樹突棘密度的增多，并表現(xiàn)出明顯的記憶減退和情緒焦慮。

MG被激活時(shí)可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放大量ATP[46]。大量的ATP積累可刺激位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)MG的ATP門控跨膜陽離子通道的嘌呤能2X7(purinergic 2X7 receptor, P2X7)受體(P2X7R)，進(jìn)一步激活半胱天冬酶1(caspase-1)，并誘導(dǎo)NLRP3與銜接蛋白和caspase-1的低聚反應(yīng)，導(dǎo)致IL-1β前體的成熟[47-49]。Yue等[50]應(yīng)用CUS的方法對大鼠施加應(yīng)激時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著應(yīng)激積累，海馬中細(xì)胞外ATP、IL-1β和ASC顯著增強(qiáng)，NLRP3炎性體的組裝，caspase-1的裂解等炎性組分增加，當(dāng)給實(shí)驗(yàn)動物應(yīng)用P2X7R的激動劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)動物表現(xiàn)出明顯的焦慮樣行為，但是當(dāng)運(yùn)用P2X7R拮抗劑或敲除P2X7后將無法誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動物的焦慮樣行為。此外，F(xiàn)uruyashiki等[51]實(shí)驗(yàn)表明，P2X7受體的嘌呤能信號傳導(dǎo)也可引發(fā)MG中的前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)的產(chǎn)生從而介導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動物焦慮樣行為。

上述研究表明，MG通過CX3CL1、P2X7等途徑改變神經(jīng)元之間的信號傳導(dǎo)，促進(jìn)焦慮癥的發(fā)展。

2.5 MG通過激活內(nèi)分泌系統(tǒng)促進(jìn)焦慮癥發(fā)展

研究[52]表明, 激活的MG釋放ROS誘導(dǎo)神經(jīng)元絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2A (protein phosphatase 2A, PP2A)活化，而PP2A活性增加可導(dǎo)致海馬損傷、神經(jīng)細(xì)胞丟失、神經(jīng)樹突萎縮、突觸點(diǎn)減少、糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid recepter, GR)減少, 進(jìn)一步損傷海馬對下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal, HPA)軸反饋抑制中的作用, 引起皮質(zhì)酮分泌，進(jìn)一步觸發(fā)氧化應(yīng)激標(biāo)記物的釋放, 引起各種神經(jīng)功能的損害，表現(xiàn)為血清皮質(zhì)酮水平顯著升高, 增加的皮質(zhì)酮水平改變GABA能信號傳導(dǎo), 促使焦慮行為的產(chǎn)生[53-55]。此外，有研究[56]表明，激活的MG還可能與下丘腦-垂體-性腺(hypothalamic-pituitary-gonadal,HPG)相互作用促進(jìn)焦慮癥的發(fā)生。

綜上所述，MG是中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐的免疫細(xì)胞，正常生理?xiàng)l件下主要發(fā)揮免疫監(jiān)視的作用，隨著研究的不斷深入，其在焦慮癥中的作用逐漸受到人們的關(guān)注。首先，機(jī)體處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，MG表現(xiàn)為不同的極化表型M1、M2，以M1型占優(yōu)勢的MG極化狀態(tài)具有促進(jìn)焦慮癥發(fā)生發(fā)展的作用，而選擇性的誘導(dǎo)M2表型的表達(dá)可以緩解焦慮。然而，目前對MG與焦慮癥的關(guān)系多處于表型的探討，焦慮癥發(fā)病過程中MG激活后引起的病理生理變化錯綜復(fù)雜，對MG表型在焦慮癥發(fā)病中的機(jī)制研究可能是解釋焦慮癥發(fā)病機(jī)制的新視角；其次，過度激活的MG通過神經(jīng)免疫、神經(jīng)遞質(zhì)、內(nèi)分泌及神經(jīng)元重塑等多種途徑促進(jìn)焦慮癥的發(fā)展，這可能是MG促進(jìn)焦慮癥發(fā)病的重要機(jī)制，因此，進(jìn)一步探討MG與神經(jīng)免疫、神經(jīng)遞質(zhì)、內(nèi)分泌及神經(jīng)元重塑及其各個(gè)機(jī)制之間的聯(lián)系，將有助于闡釋MG在焦慮癥發(fā)病中的作用機(jī)制；在抗焦慮治療及藥物研究中，鑒于MG表型M2表達(dá)時(shí)具有緩解焦慮的作用，有目的抑制MG表型M1過表達(dá)誘導(dǎo)MG向M2型轉(zhuǎn)化，可能是治療焦慮癥的新思路?？偠灾M(jìn)一步探討MG及其表型在焦慮癥發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制，將為揭示焦慮癥的發(fā)病機(jī)制及治療靶點(diǎn)的選擇提供重要的理論依據(jù)。