巨噬细胞在周围神经修复再生中的作用

程佳 综述 祁佐良 审校

周围神经损伤后，能够通过再生重新支配相应的靶器官，而成功的神经再生依赖于大量巨噬细胞参与的瓦勒氏变性反应过程。瓦勒氏变性是指由于各种创伤、牵拉、缺血、高低温、电击等原因，直接使神经纤维受损中断，周围神经损伤后远段发生的轴突坏死、髓鞘分解消失和神经鞘膜增生等一系列蜕变和细胞吞噬过程[1]。1850年Waller等[1-4]提出损伤神经发生瓦勒氏变性反应以来，对于损伤后诱导的巨噬细胞浸润的变化规律和作用进行了大量的研究。在此就周围神经损伤后修复和再生研究领域中，有关巨噬细胞作用的研究进展进行综述。

1 巨噬细胞的分类

巨噬细胞作为一种具有可塑性和多能性的细胞群体，在全身组织的修复和再生中均发挥了重要作用[5-7]。目前，根据巨噬细胞活化状态和发挥功能的不同，可将巨噬细胞大致分为M1型即经典活化的巨噬细胞 （Classically activated macrophages）和M2型即替代性活化的巨噬细胞（Alternatively activated macrophages）[8-10]。M1型巨噬细胞由损伤所诱发的内源性免疫信号激活（如辅助性T细胞亚群Th1分泌的细胞因子IFN-γ等），M1型巨噬细胞可以产生大量的氧化反应代谢产物和促炎症反应因子等。因此，M1型巨噬细胞具有促进炎症反应的功能[11]。M2型巨噬细胞主要由辅助性T细胞亚群Th2分泌的细胞因子IL-4、IL-10和IL-13等激活，通过产生大量抗炎症反应因子等，促进新生血管的形成、细胞交替以及再生微环境的重建，从而促进受损组织的修复和再生。因此，M2型巨噬细胞能够削弱M1型细胞极化所带来的高炎症反应状态。深入研究M2型巨噬细胞发现，可将其进一步分为三个亚型，即M2a、M2b和M2c型，M2a和M2c型巨噬细胞能够增强组织修复和促进细胞间亲和能力，而M2b型巨噬细胞拥有抗炎症反应巨噬细胞和促炎症反应巨噬细胞的一些特征性调控功能[12-13]。

2 巨噬细胞参与神经组织损伤后的修复过程

2.1 巨噬细胞的激活与募集

周围神经损伤后，由于损伤的远心段神经轴突发生变性，大量的髓鞘发生崩解，而变性崩解的髓鞘碎片会抑制近心段神经轴突的再生[14-15]，所以快速有效地清除髓鞘碎片意义重大，而巨噬细胞在此过程中发挥了巨大的作用。当神经组织损伤后，大量血源性巨噬细胞被激活，并募集到损伤部位，协同局部内源性巨噬细胞共同发挥作用。Ramaglia等[16-17]研究发现，瓦勒氏变性中有效地髓鞘清除有赖于大量外源性巨噬细胞浸润，血清成分（例如增加血-神经屏障的通透性）以及局部各种需要被移除且易被吞噬的碎片成分产物都会促进巨噬细胞的浸润。在消耗体内各种诱导巨噬细胞浸润的成分之后会发生3种现象：①巨噬细胞浸润明显减少；②周围神经损伤后清理髓鞘的能力减弱；③周围神经损伤后轴突再生延迟。因此，在瓦勒氏变性中，除了血-神经屏障的破坏，损伤局部髓鞘和轴突碎片成分也对吸引巨噬细胞浸润并激活其吞噬作用有着重要意义。Coleman等[3]通过一种Wlds突变小鼠（体内神经轴突变性时间明显延迟，但髓鞘崩解速度正常）观察到，体内的巨噬细胞募集、髓鞘变性以及残余髓鞘碎片的清除均被延迟，因而认为远心段神经组织残株内活化的巨噬细胞会通过诱发进一步的炎症反应来促进炎性因子的分泌。近年来的研究表明，受损轴突表达的钙蛋白酶、Toll样受体，以及细胞内普遍存在的活化剂NF-kb、c-Jun都可能参与了损伤依赖性巨噬细胞的激活过程。Goethals等[18]观察到，损伤后许旺细胞内最敏感的TLR受体亚型TLR1大量表达。体外实验研究表明，神经元坏死后的碎片和死亡的神经细胞内成分都会通过TLRs刺激损伤神经组织内许旺细胞。这种激活许旺细胞的作用促进了重要炎性介质的表达，例如TNF-a、iNOS、IL-1b 和 MCP-1（CCL-2）等，最终促进了巨噬细胞的浸润和神经轴突再生[19-20]。

2.2 巨噬细胞的作用

神经损伤后第3天，大量血源性巨噬细胞浸润到神经外膜，第5～7天浸润至神经内膜内，随后快速浸润整个神经损伤的远心段残株，并且在第14天达到峰值[21-22]。募集的巨噬细胞高效地清除了含有大量抑制轴突生长的物质，除了清除破碎的轴突和髓磷脂之外，还参与合成促许旺细胞和成纤维细胞增殖有丝分裂因子，并通过IL-1b诱导NGF的合成[23]，从而有效地促进了神经再生。Nadeau等[24]的研究表明，损伤后诱导的IL-1b、TNF-a释放与坐骨神经远端残株局部中性粒细胞浸润、急性炎性巨噬细胞浸润损伤有着密切关系。缺乏相应受体IL-1R1和TNFR1的小鼠中性粒细胞及巨噬细胞浸润减少，并且由炎症反应造成的痛觉过敏也相应减弱。研究发现，通过抗体消耗中性粒细胞，在减轻损伤所导致的神经痛觉过敏的同时并没有影响神经的修复进程，提示巨噬细胞是周围神经轴突损伤后再生中最重要的浸润性免疫细胞。

有研究指出，单核细胞MCP-1和MIP-1a在巨噬细胞的募集中起到了重要的作用[25-28]。TNF-α和IL-1β诱导MCP-1和MIP-1α在损伤后第一天表达达到高峰，保证了在单核细胞募集中的重要作用。体内功能阻断实验证实，通过完全抑制巨噬细胞反应和髓鞘清理，最终却产生了显著的化学趋化作用，提示损伤神经中急性炎性化学趋化因子MCP-1和MIP-1 α具有重要作用。Omura等[22]研究显示，在神经损伤后2～3 d内，固有神经内源性巨噬细胞发生活化、增殖、表达ED-1抗原，并发挥吞噬髓鞘碎片的作用，但是血源性巨噬细胞在损伤5～7 d后到达损伤点神经内膜区域，并从该区域流入到远端神经片段中。Cámara等[29]研究发现，巨噬细胞不仅发挥清理髓鞘和轴突碎片的作用，同时也发挥了以下三方面的作用：①促进许旺细胞和成纤维细胞的增殖；②释放神经营养因子；③表达和释放细胞因子。

2.3 巨噬细胞的清除

在神经损伤后修复的整个过程中，适时地终止炎性反应，并从损伤神经远端清除掉吞噬性巨噬细胞，对于神经再生同样非常重要[30]。 Fry等[31-32]认为，Nogo受体（NgRs）在启动神经再生后巨噬细胞由成髓鞘化许旺细胞基底膜移除过程中具有重要作用。研究证实了NgR表达于损伤神经内的巨噬细胞，并且调控了巨噬细胞在远端神经片段中的迁移和清除。损伤后第7天，主要的吞噬阶段几乎完成，巨噬细胞已经开始大量表达NgR-1和NgR-2，并通过相应的配体MAG和OMgp，在再生神经长出新轴突时启动迁移。同时，与损伤后第14天再生成髓鞘神经片段中的巨噬细胞数量相比，在结扎或者轴突不能再生性横断损伤神经远端残株内剩余了更多的巨噬细胞。NgRs和相关配体的相互作用，以及Rho通路的活化，均参与了巨噬细胞清除。该研究阐述了从再生神经中清除巨噬细胞的过程，这也是神经成功修复的关键步骤之一。然而，关于吞噬性巨噬细胞迁移回血液的机制目前仍不清楚，有待于进一步实验研究加以阐明。

3 展望

在瓦勒氏变性反应中，被激活的内源性巨噬细胞和大量浸润损伤神经内的外源性巨噬细胞共同发挥了促进神经修复的作用，并最终离开神经组织。在此过程中，参与瓦勒氏变性反应的大量巨噬细胞不仅吞噬局部代谢产物和碎片，并且分泌大量的细胞因子和化学因子，为新生轴突提供了适宜的再生微环境。复杂而又紧密的非神经细胞建立的适合神经生长的微环境，有效地促进了轴突再生和功能修复。然而，轴突再生和功能恢复的效果不仅取决于损伤的类型、程度和损伤部位，同时也取决于损伤后修复时间的长短，提示神经损伤远心段的微环境支持神经元再生和轴突生长的能力是随着时间延续而逐渐减弱的。即使是在周围神经系统中，从多角度上合理调整细胞、分子以及信号通路等因素共同构成促进神经成功再生也只是短暂的过程。

因此，目前仍需要通过大量研究，来深入了解瓦勒氏变性和轴突再生中存在的各种互相作用的关系，为更好地治疗慢性周围神经损伤，以及损伤引发的慢性神经疼痛起到重要的指导作用。

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