黃沖，喻志源，王偉，駱翔

小膠質(zhì)細(xì)胞是存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫細(xì)胞，起源于髓系卵黃囊（yolk sac，YS）原始巨噬細(xì)胞[1]，它們終身居住在大腦中，通過自我更新來維持細(xì)胞數(shù)量[2]。小膠質(zhì)細(xì)胞在胚胎第9.5 天通過軟腦膜和側(cè)腦室進(jìn)入大腦，然后根據(jù)大腦區(qū)域和發(fā)育階段的不同以不同的速率增殖、成熟，從而分布到大腦皮質(zhì)[3]。在出生后前2 周的時間內(nèi)，大腦中小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量增加，在第3～6周，小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生凋亡，同時增殖減少，其數(shù)量緩慢減少至先前的50%，此后，大腦中小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和密度維持穩(wěn)定[4]。小膠質(zhì)細(xì)胞有著靜息態(tài)和活化態(tài)兩種狀態(tài)，靜息狀態(tài)為分枝樣，活化狀態(tài)為變形蟲阿米巴樣。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞的生理作用

生理情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞除了對神經(jīng)元起著重要的作用，還發(fā)揮其他多種生理作用。

1.1 生理狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的作用

生理狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞處于靜息狀態(tài)，分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子支持神經(jīng)元，參與神經(jīng)環(huán)路的形成、促進(jìn)神經(jīng)環(huán)路的成熟，吞噬凋亡的神經(jīng)元。

1.1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的營養(yǎng)作用 生理狀況下小膠質(zhì)細(xì)胞分泌營養(yǎng)因子如胰島素樣生長因子1（insulin like-growth factor 1，IGF-1）、腦源性神經(jīng) 營 養(yǎng) 因 子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、神經(jīng)生長因子（nerve growth factor，NGF）等。IGF1與神經(jīng)元的IGF1R結(jié)合，通過PI3K-AKT通路對神經(jīng)元產(chǎn)生營養(yǎng)作用，支持大腦皮質(zhì)第5層神經(jīng)元的存活[5]。

1.1.2 小膠質(zhì)細(xì)胞影響神經(jīng)元的發(fā)生發(fā)育和神經(jīng)環(huán)路的建立 小膠質(zhì)細(xì)胞通過釋放可溶性因子并且直接通過物理接觸來塑造和修飾神經(jīng)環(huán)路。已經(jīng)證實(shí)用米諾環(huán)素抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活性后，神經(jīng)元的數(shù)量減少，而小膠質(zhì)細(xì)胞可通過其釋放的細(xì)胞因子加強(qiáng)神經(jīng)元的生發(fā)，神經(jīng)前體對由小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的白介素-1β（Interleukin-1β，IL1β）和γ干擾素（Interferon γ，IFNγ）等非常敏感[6]。小膠質(zhì)細(xì)胞除了通過分泌物影響神經(jīng)元數(shù)量，還通過吞噬作用吞噬神經(jīng)前體細(xì)胞調(diào)節(jié)其數(shù)量[7]，具體機(jī)制仍不清楚。小膠質(zhì)細(xì)胞通過吞噬作用對突觸進(jìn)行修剪和清除，對突觸的修剪作用依賴于與補(bǔ)體相關(guān)的信號通路，小膠質(zhì)細(xì)胞可通過C1q補(bǔ)體受體直接吞噬表達(dá)C1q 的突觸[8]，還可通過調(diào)節(jié)谷氨酸受體的成熟來促進(jìn)突觸成熟[9]，從而參與神經(jīng)環(huán)路的建立[10]。

1.1.3 清除凋亡的神經(jīng)元，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活與死亡 在對小鼠胚胎發(fā)育腦的研究中，在初級脈絡(luò)叢中隨著神經(jīng)元凋亡發(fā)生，小膠質(zhì)細(xì)胞聚集且活化，以吞噬和清除凋亡的神經(jīng)元[11]。在海馬齒狀回的顆粒下區(qū)（subgranular zone，SGZ）中，小膠質(zhì)細(xì)胞積極吞噬多余的凋亡的新生神經(jīng)元[12]。在神經(jīng)再生中，小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬和清除一部分新生的神經(jīng)元[9]。

1.2 小膠質(zhì)細(xì)胞的其他生理作用

除了對神經(jīng)元的上述作用，生理情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的營養(yǎng)因子還可以營養(yǎng)神經(jīng)元及其他細(xì)胞。小膠質(zhì)細(xì)胞可以感受它所處的環(huán)境，對細(xì)微的環(huán)境變化也能產(chǎn)生反應(yīng)，表現(xiàn)為形態(tài)變化和基因表達(dá)的變化[9]。在大腦發(fā)育過程中，胚胎期的小膠質(zhì)細(xì)胞參與調(diào)節(jié)血管生成，神經(jīng)發(fā)生和細(xì)胞調(diào)亡；而后，小膠質(zhì)細(xì)胞參與形成成熟的神經(jīng)環(huán)路，是消除和形成突觸所必需的過程。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞在大腦的學(xué)習(xí)和記憶中起到重要的作用，小膠質(zhì)細(xì)胞可分泌BDNF，通過BDNF 信號通路促進(jìn)與學(xué)習(xí)相關(guān)的突觸的形成[13]。在體內(nèi)，小膠質(zhì)細(xì)胞作為主要的天然免疫細(xì)胞，還與其他神經(jīng)元和免疫細(xì)胞有著密切的聯(lián)系，從而發(fā)揮了它在腦中的重要作用。

2 病理狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的影響與調(diào)控

病理狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞受刺激活化，一些免疫分子如主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ（major histocompatibility complexⅡ，MHCⅡ）、CD86和CD80等表達(dá)增強(qiáng)，從而增強(qiáng)其吞噬功能[14]?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞表面表達(dá)的受體主要有清道夫受體（scavenger receptor，SR）、Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLR）、髓樣細(xì)胞表達(dá)的激發(fā)受體2（triggering receptor expressed on myeloid cells 2，TREM-2）等，與相應(yīng)配體作用后，通過激活下游的信號通路產(chǎn)生相應(yīng)的細(xì)胞反應(yīng)，如釋放細(xì)胞因子、一氧化氮（nitric oxide，NO）、氧自由基[14]、炎癥因子及抗炎因子[15,16]，增加吞噬活性等，從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、清除凋亡的神經(jīng)元。

2.1 活化的小膠質(zhì)細(xì)胞表面受體

2.1.1 SR 包括CD36、A 類清道夫受體（scavenger receptor-A，SR-A）、B 類清道夫受體（scavenger receptor-B，SR-B）和CD68等。小膠質(zhì)細(xì)胞CD36作為SR，識別特異的氧化的磷脂和脂蛋白，從而參與與凋亡細(xì)胞的聯(lián)系，激發(fā)一系列促炎的級聯(lián)反應(yīng)，如激活NF-κB（nuclear factor κB）、釋放細(xì)胞因子、產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species，ROS）等[17]。在阿爾茨海默病的研究中，小膠質(zhì)細(xì)胞上的CD36 是Aβ的結(jié)合位點(diǎn)。Aβ肽段依賴CD36與小膠質(zhì)細(xì)胞建立聯(lián)系，引起促炎反應(yīng)，導(dǎo)致病理損害[17]。因此，CD36作為“疾病感受器”感受危險信號，引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，是病理生理產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

2.1.2 Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs） TLRs 是天然免疫受體家族，是在小膠質(zhì)細(xì)胞中廣泛表達(dá)的膜糖蛋白，TLRs是針對感染的特異性免疫應(yīng)答所必需的。小膠質(zhì)細(xì)胞上可表達(dá)TLR1～TLR9[14]，不同的TLR 識別不同的抗原相關(guān)分子模式（病原體相關(guān)分子模式，pathogen-associated molecular patterns，PAMPs），TLRs 能識別由壞死神經(jīng)元釋放的損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）如高遷移率族蛋白1（high-mobility group box 1 protein，HMGB1）和代謝物如血紅素、血紅蛋白等[18]。缺氧刺激、LPS 或給予紅藻氨酸都致TLRs表達(dá)上調(diào)[19-21]，特定TLR亞型激活可發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[22]。

2.1.3 髓樣細(xì)胞表達(dá)的激發(fā)受體2（triggering receptor expressed on myeloid cel s-2，TREM-2） TREM2 作為吞噬受體，介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬凋亡的神經(jīng)元細(xì)胞膜[23]。當(dāng)TREM2被激活后，通過跨膜信號分子DAP12 激活酪氨酸激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK），從而使得小膠質(zhì)細(xì)胞的遷移和吞噬活性增強(qiáng)。TREM-2還在降低炎癥反應(yīng)過程中發(fā)揮重要作用，包括對TLR信號通路的抑制作用，TREM2活性增加可以促進(jìn)神經(jīng)元的修復(fù)[24-27]。

2.1.4 CD200受體和SIRPα CD200R屬于Ⅰ型膜糖蛋白，限制性地表達(dá)于髓系細(xì)胞系[14]。小膠質(zhì)細(xì)胞CD200R通過與主要表達(dá)于神經(jīng)元與內(nèi)皮細(xì)胞的CD200 配體結(jié)合保持靜息狀態(tài)。CD200Rs參與小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)吞噬活性。CD200R表達(dá)下調(diào)引起小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活是導(dǎo)致神經(jīng)炎性反應(yīng)和神經(jīng)退行性疾病的原因之一[28,29]。小膠質(zhì)細(xì)胞的SIRPα與神經(jīng)元上的相應(yīng)配體CD47之間相互作用，調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的吞噬作用[30,31]。

2.1.5 補(bǔ)體受體（complement receptor，CR） 小膠質(zhì)細(xì)胞高表達(dá)C1q、C3R 和CR5[32]。補(bǔ)體受體參與調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞的許多功能，從而影響神經(jīng)元，例如遷移、吞噬作用、產(chǎn)生和釋放細(xì)胞因子等[33]。在小鼠AD模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)C1q、C3或C3R的缺乏會減少突觸的丟失，加快Aβ的清除從而加強(qiáng)認(rèn)知功能[34-36]。

2.1.6 巨噬細(xì)胞抗原復(fù)合物1（macrophage-1 antigen，MAC1）MAC1受體介導(dǎo)細(xì)胞吞噬的免疫過程。小膠質(zhì)細(xì)胞MAC1受體活化后可使P47 膜轉(zhuǎn)位產(chǎn)生超氧化物，進(jìn)而損傷神經(jīng)元，敲除MAC1后可阻斷由此造成的神經(jīng)退行性病變[37]。

2.2 調(diào)控相關(guān)分子

除了小膠質(zhì)細(xì)胞的表面受體，小膠質(zhì)細(xì)胞還通過一系列分子實(shí)現(xiàn)對神經(jīng)元的調(diào)控作用，如神經(jīng)遞質(zhì)、嘌呤和腺苷信號分子、細(xì)胞因子（如TNFα、IFN、白介素、趨化因子、TGFβ、CSF、IGF和神經(jīng)營養(yǎng)因子NGF、BDNF 等）、Cx3cl1/Cx3cr1、內(nèi)源性大麻素、外泌體等。小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子參與神經(jīng)元功能的調(diào)節(jié)，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)或有害作用。TNFα、IL-1和IL-6對突觸可塑性和記憶力有積極作用[38]。小膠質(zhì)細(xì)胞通過BDNF促進(jìn)學(xué)習(xí)依賴性突觸形成[6]。高濃度的細(xì)胞因子即IL-1β、IL-18、IFN 和TNFα，對神經(jīng)元產(chǎn)生有害作用，損害突觸可塑性[39]。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，CSF-1R 表達(dá)于所有的小膠質(zhì)細(xì)胞表面，有研究表明其他種類的神經(jīng)元也表達(dá)CSF-1R。CSF-1R 的配體，即CSF-1和IL-34，主要由神經(jīng)元表達(dá)[40]。CSF-1 mRNA主要在新皮質(zhì)、胼胝體、小腦和脊髓中表達(dá)，IL-34 mRNA主要在前腦（新皮質(zhì)、嗅球和紋狀體）中表達(dá)[41]。在大腦發(fā)育過程中，CSF-1對小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育和其穩(wěn)態(tài)的維持起重要作用，另外，CSF-1R還可直接調(diào)節(jié)神經(jīng)祖細(xì)胞的自我更新、分化和存活[40]。

一定劑量的CSF-1R 抑制劑可以減少小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量，從而耗竭小膠質(zhì)細(xì)胞，除了這種藥理學(xué)方法，基因敲除法也可敲除小膠質(zhì)細(xì)胞。CSFR1 抑制劑對小膠質(zhì)細(xì)胞的耗竭可以觸發(fā)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)Nestin 的潛在小膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞的動員，這使得小膠質(zhì)細(xì)胞在14 d之內(nèi)快速繁殖從而再入駐，但尚不清楚再入駐的小膠質(zhì)細(xì)胞能否完全代替原來的小膠質(zhì)細(xì)胞的功能[42]。大腦損傷后對CSF-1R 信號的抑制改善了神經(jīng)元的存活和功能恢復(fù)，而在損傷期對CSF-1R 信號的抑制則增加神經(jīng)元的損失。因此，在考慮基于CSF-1R的治療時，應(yīng)考慮小膠質(zhì)細(xì)胞的有益作用和有害作用，以及CSF-1R 配體對神經(jīng)元存活的直接作用[43]。外周單核細(xì)胞和某些神經(jīng)元也表達(dá)CSF-1R，因此，CSF-1R抑制劑在起治療作用時，也有一定的副作用。為了闡明此種治療方法的安全性和有效性及作用機(jī)制，尋找副作用更小的敲除小膠質(zhì)細(xì)胞的方法，還需進(jìn)行更多研究。

3 結(jié)語與展望

小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的調(diào)控作用對于維持生理或病理?xiàng)l件下腦穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，腦病發(fā)病機(jī)制與這種調(diào)控作用的失調(diào)息息相關(guān)。如何有效適時地調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的極性，平衡M1/M2亞型之間的極化，是促進(jìn)神經(jīng)損傷修復(fù)的治療難題[44]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，受損的神經(jīng)元產(chǎn)生和釋放持續(xù)過度的炎癥性細(xì)胞因子、趨化因子和神經(jīng)毒性介質(zhì)（NO、ROS），小膠質(zhì)細(xì)胞識別受體（TLR、表面受體、補(bǔ)體受體、清道夫受體、Fc 和吞噬受體等）的信號傳導(dǎo)失衡。小膠質(zhì)細(xì)胞會接收神經(jīng)元信號，進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)元的活動，特異性敲除小膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭方法可能會為了解小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的作用提供新的研究方法[42]。盡管疾病狀態(tài)下的小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元通訊的調(diào)控以及相關(guān)的分子信號傳導(dǎo)發(fā)生改變，到目前為止，這種失調(diào)影響疾病發(fā)生發(fā)展的程度和機(jī)制尚不清楚。因此，探究小膠質(zhì)細(xì)胞對神經(jīng)元的調(diào)控作用可為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供新的靶點(diǎn)。