白介素对周围神经损伤及修复再生作用的研究进展

刘 伟，梁晓春

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院 中医科，北京 100730)

周围神经病变常表现为肢体麻木、发凉、疼痛、感觉障碍等[1- 3]，与一系列造成周围神经损伤的因素密切相关，如外伤、病毒感染、糖尿病等，严重影响着患者的生活质量。研究已知，其发病机制涉及代谢因素、氧化应激、神经营养因子、免疫因素等[4- 5]。由于神经病变发生发展过程中免疫和炎性反应贯穿始终，一系列细胞因子的活化在其中的作用不容忽视[6]。细胞因子不仅作为免疫调节因子，还参与神经的病理生理调控，可能具有促痛和镇痛、造成神经损伤和促进神经修复再生的双重作用。白细胞介素(interleukin，IL)简称白介素，是免疫细胞活化的重要产物，同时又可被部分神经元和神经胶质细胞所分泌，在周围神经病变发生发展的过程中起到了非常重要的作用。本文主要对IL在周围神经损伤及修复再生中的作用做一综述。

1 IL家族

IL主要由活化的免疫细胞生成，在神经系统一些神经元和神经胶质细胞中也有分泌，是一类分子量较小的调节蛋白，能在需要时产生并短距离释放，往往能以极其微小的量发挥高效而持久的作用。目前，该家族已知的主要有IL- 1、IL- 2、IL- 3、IL- 4、IL- 6、IL- 8、IL- 10、IL- 12等[7]。在周围神经病变的相关研究中，以IL- 1的研究居多，IL- 2 和IL- 6次之。

IL- 1主要是由活化的单核巨噬细胞合成和分泌，其他如神经胶质细胞、成纤维细胞、树突状细胞、郎罕氏细胞等也能少量合成。成员主要分为IL- 1α、IL- 1β、白细胞介素- 1拮抗剂(IL- 1 receptor antagonist，IL- 1ra)等[8]。IL- 1α和IL- 1β两者均是重要的炎性介质，能通过增加细胞前列腺素E2(PGE2)的合成，从而发挥极强的致炎作用。

IL- 2又称为T细胞生长因子，主要由T细胞合成和分泌。IL- 2能促进T细胞、B细胞的分化和成熟，能诱导抗原特异性T细胞和抗原递呈细胞的活化增殖，还能促进多种抗体以及肿瘤坏死因子的产生和释放，具有显著的增强免疫的作用。近年来，学者逐渐观察到IL- 2能促进其他细胞因子的分泌或发挥协同作用，如IL- 1、IL- 6、NK、NGF等[9]，还具有一定的镇痛作用，这些都为神经再生创造了有利条件。

IL- 6是由多种淋巴细胞和非淋巴细胞自发地或在各种因素刺激下产生的，正常条件下呈低水平表达，在发生脑损伤、炎症、神经疾病情况下表达显著上调[10]。其对神经元的影响依赖于IL- 6受体的存在。

2 IL与神经损伤

在对周围神经病变的研究中，许多学者认为IL能降低神经细胞活性，造成神经损伤，在神经病变的发生和发展中起着负面作用。有研究者通过观察抑郁模型大鼠海马神经元，发现IL- 1β可减少海马神经元再生，造成神经损伤，引起抑郁样行为[11]。还有学者发现，IL- 1β可阻断受体后信号传导通路PI3-K/Akt，还可以抑制支架蛋白IRS-1和Shc，抑制神经酰胺的产生，使脑源性神经营养因子表达减少[12]。也有研究表明，IL- 1β可抑制长时程增强效应，影响突触的神经可塑性。还可引起谷氨酸分泌增多，NMDA受体过度激活、细胞内钙超载，从而引发神经元细胞的凋亡[13]。还有学者研究神经病理性疼痛的机制发现，米诺环素可通过抑制IL- 6的产生而产生镇痛效应，从而发挥神经保护作用[14- 15]，提示IL- 6可能与神经病理性疼痛密切相关。

3 IL与神经修复再生

近年来也有越来越多的学者倾向于探索IL对于神经修复再生过程中所起到的积极作用，认为IL可发挥促进受损细胞清除、参与雪旺细胞及巨噬细胞激活、诱导分化、促进细胞因子分泌并与之发挥正面的协同作用以及镇痛等一系列神经保护作用[16- 19]。

外周神经损伤后，神经元胞体肿胀，尼氏体消失，脱离胞体的轴突远端发生退行性改变，轴突和髓鞘崩解，消失，最终累及神经终末，即为瓦勒变性[20](Waller’s degeneration)。此时巨噬细胞、雪旺细胞等一起参与变性轴突及髓鞘碎屑的吞噬，通过分泌细胞因子等方式直接或间接的促进再生。而IL- 1被认为是Waller变性中引起髓鞘快速溃变和清除的反应调节因子[21]。有研究发现，离体环境中，IL- 1可促进大脑毛细血管内皮细胞上神经生长因子(nerve growth factor，NGF)受体P75增多，并使NGF表达量增加[22]。也有学者研究表明，在离体气管中，IL- 1可诱导NGF的释放，并且促进离体气管对P物质的反应[23]。有报道指出，IL- 1α具有诱导人神经干细胞向多巴胺神经元分化的作用，联合应用IL- 1α、IL- 11、LIF和GDNF对人神经干细胞向成熟的多巴胺神经元分化具有协同作用[24]。有研究者将3 d龄的大鼠坐骨神经纯化培养雪旺细胞随机分为4组，在不同时间中向培养基中加入IL- 1β，培养5 d后观察。发现IL- 1β能够促进雪旺细胞的分裂增殖，并且促进胞内NGF mRNA的合成及胞外NGF的分泌，其作用持续时间大约为2 d[25]。还有学者运用MTT法检测IL- 1β对雪旺细胞的促进作用，并用ELISA方法检测诱导和激活后雪旺细胞NGF的分泌量，发现6 h内IL- 1β对雪旺细胞起到稳定而持续的促增殖作用，最佳浓度为2.0 ng/mL，与此同时也促进了其对NGF的高表达[26]。

对IL- 1下游作用的机制有多种假说，但基本认为IL- 1β是通过与其受体结合启动下游信号传导途径来发挥作用[27]。目前提出IL- 1β有多种胞内下游信号分子：1)胞内信使类物质，如cAMP，NO，神经酰胺等，有报道IL- 1β诱发阈下剂量L-谷氨酸致痫大鼠的皮层和海马可以观察到腺苷酸环化酶(AC)的表达上调，从而使cAMP含量增加，激活PKA，诱导c-fos和c-jun等及早基因表达[28]；2)蛋白激酶类，重要的有MyD88，IL- 1受体相关激酶(IL- 1 receptor associatied kinase，IRAK)和促分裂原活化激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKS/P38)等[29]；3)膜磷脂代谢相关酶类，如磷脂酶A2(PLA2)，IL- 1可以使PLA2基因表达和蛋白合成以及活性增强，进而分解膜磷脂产生花生四烯酸(AA)，导致前列腺素PGE2的产生；4)核转录调节因子，如NF/K B等。这些信号分子最终均可介导炎性反应，也可能是其在神经病变中发挥作用的主要途径之一。另外，IL- 1β还可以诱导多种免疫因子如TNF-α、IFN-γ、IL- 6、IL- 4及神经生长因子的产生，COX- 2的活化等，加重或对抗神经损伤[30- 31]。

有学者制作了小鼠分支选择损伤神经痛模型，用Von Frey Filaments刺激法和冷盘法测定腹腔给予IL- 2的镇痛作用。结果提示，IL- 2在小鼠分支选择损伤神经痛模型中具有镇痛作用，且作用呈双峰现象，持续时间较长。其镇痛作用可能通过阿片受体传导[32]。有研究者以77例未出现带状疱疹后遗神经痛的患者作为对照组，收集83例出现后遗神经痛的患者作为观察组，分别采集血清标本检测IL- 2水平。结果表明，带状疱疹后遗神经痛与 IL- 2水平低下有一定关系，IL- 2水平低下导致自然杀伤细胞和淋巴因子活化杀伤细胞活性降低，使其溶解和破坏病毒感染靶细胞的能力下降，从而使带状疱疹患者出现后遗神经痛的机会增加[33]。学者采用IL- 2干预切断坐骨神经、并以硅胶管缝合桥接缺损的成年SD大鼠，发现经干预后的实验组神经束再生面积及神经轴突的生长状态明显优于0.9%氯化钠溶液对照组[34]。目前，IL- 2对外周神经损伤及修复再生的研究相对较少，且主要集中在其所发挥的间接作用上，IL- 2对于外周神经是否存在直接作用还有待进一步发掘。

有报道显示，通过结扎小鼠单侧胫神经和腓总神经建立慢性坐骨神经病理性疼痛模型，利用MTT和ELISA动态观察慢性神经病理性疼痛对T淋巴细胞增殖活性以及血清中肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和IL- 6水平的影响，发现疼痛模型组小鼠的T淋巴细胞增殖活性明显高于假手术组和对照组，外周血中的TNF-α和IL- 6均明显高于假手术组及对照组，细胞免疫功能明显增强[35]。还有学者运用基因芯片检测雪旺细胞细胞系中由IL- 6调节的基因表达，发现经IL- 6作用后，促炎性反应基因和免疫蛋白酶亚基的表达均有所上调，提示IL- 6可能通过调节雪旺细胞促炎性反应信号参与周围神经再生[36]。有研究者用IL- 6慢性预处理培养的小脑颗粒神经元，然后用谷氨酸急性刺激小脑颗粒神经元，用MTT法和TUNEL法分别观察神经元的功能和凋亡的变化，并用RT-PCR法检测IL- 6信号传导蛋白gp130 mRNA的表达。结果发现IL- 6能保护神经元抵抗由谷氨酸诱导的兴奋毒性作用，这种神经保护机制可能由gp130细胞内信号传导途径介导[37]。IL- 6能减少NMDA诱导的小脑颗粒神经元凋亡，其机制可能与PI3K-Akt和JAK-STAT3两条信号通路有关[38]。还有报道指出，IL- 6可能通过调节Na+-K+-Cl-转运体磷酸化从而维持神经细胞内Cl-稳态，促进感觉神经损伤后的修复再生[39]。研究者发现，大脑中动脉栓塞后敲除IL- 6的小鼠在较高体温的情况下，与正常含IL- 6的小鼠相比其生存率明显下降，神经功能明显降低，而且在体外实验中也发现IL- 6具有抗凋亡及神经保护作用[40]。还有学者通过动物实验证实，IL- 6能抑制周围神经损伤后神经细胞C-FOS基因的表达，提示IL- 6参与神经损伤后的调控过程[41]。

4 小结与展望

周围神经系统由于存在血-神经屏障，曾一度被认为是免疫豁免区。直到1985年De Medinaceli等发现周围神经损伤后可发生一系列免疫反应[42]，从而引发了人们对神经损伤后相关分子水平改变的重视。IL作为一类重要的细胞因子和炎性反应介质，受到学者们的广泛关注。随着研究的深入，人们的视线从它可以造成周围神经损伤过渡到它对于神经保护的促进作用上来，逐步研究发现在一定条件下IL可能对于神经损伤和修复起到积极的作用。然而，IL在神经损伤和修复过程中的具体作用是十分复杂和多变的，既可能导致病理损害也可能发挥重要的神经保护及营养作用，这也是一个正负反馈和级联放大的过程，可能随着时间、量效累积、细胞因子间的相互作用以及周围微环境的改变而呈现不同的动态变化。与此同时，其中还涉及多种复杂的信号传导通路以及多种调控基因的参与。近年来对于IL的研究多是集中于某个点或某条通路，虽初露端倪但尚不能反映全貌，其发挥作用的具体机制和途径仍有待于我们进一步的研究和发掘。积极发挥IL有利的神经保护作用，最大程度的趋利避害，预防或减轻神经损伤，是我们今后研究的重点。这也可能为临床寻找更加有效防治神经损伤、促进神经修复再生的药物提供新思路和新靶点。

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