参与小胶质细胞活化的膜受体研究进展

贺改英 徐 颖 张志雄 (上海中医药大学生理教研室，上海 201203)

参与小胶质细胞活化的膜受体研究进展

贺改英 徐 颖 张志雄 (上海中医药大学生理教研室，上海 201203)

小胶质细胞;活化;膜受体

在中枢神经系统(CNS)，小胶质细胞(MG)的作用越来越受到重视，MG被认为是CNS中天然免疫和适应性免疫的主要调节者〔1〕，MG以静息和活化两种状态存在，静息的MG对CNS起着支持、营养、保护和修复等作用，而活化的MG一方面营养和保护了CNS，另一方面通过释放促炎症细胞因子、自由基、超氧化物阴离子、一氧化氮(NO)、活性氧、前列腺素E2(PGE2)等多种物质，对CNS产生了更多的损伤作用。研究发现活化的MG存在于多种神经退行性疾病中，例如在阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)和多发性硬化症(MS)等疾病中〔2～4〕，引起MG活化的因素十分广泛，有脂多糖(LPS)、β淀粉样蛋白(Aβ)、白细胞介素(IL)-1β、肿瘤坏死因子(TNF)-α、干扰素(IFN)-γ、三磷酸腺苷(ATP)和肽聚糖(PG)等，不同的刺激因素引起MG活化时，会引起不同的膜受体发生变化。MG的活化是由多种刺激因素和多种膜受体参与的一个复杂的过程，现将MG活化时参与的主要膜受体总结如下。

1 Toll样受体(TLR)

TLR作为一种模式识别受体，不仅在天然免疫中起重要作用，同时在获得性免疫中也发挥了重要作用。TLR同源分子都是Ⅰ型跨膜蛋白，可分为胞膜外区，胞质区和跨膜区三部分，TLR胞膜外区为有17～31个亮氨酸富集的重复序列，识别病原相关分子模式，TLR通过髓样分化因子(MyD)88依赖和非依赖途径引起胞内反应，TLR在炎症、信号转导和细胞凋亡等发生过程中起着重要作用，与MG有关的TLR主要包括TLR2、3、4和9等。

关于MG的活化研究最多且最成熟的是TLR4，很多学者选用LPS作为刺激MG造成炎症模型的首选药物，其中LPS的经典激动受体就是 TLR4〔5〕。研究发现LPS通过与MG膜上TLR4结合，激活了其下游信号通路核因子(NF)-κB、Janus激酶-信号转导及转录激活蛋白(JAK-STAT)、C〔J〕Jun氨基末端激酶(JNK)和p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路〔6〕;NF-κB和MAPK信号通路的活化，常常引起 NO、PGE2、IL-6、IL-1β和 TNF-α 的表达〔7，8〕;Capiralla 等〔9〕也发现 LPS 可以引起 MG的TLR4/NF-κB/STAT信号的级联放大，引起了促炎症细胞因子TNF-α和IL-6的释放。

除了TLR4，TLR2、3和9在MG的活化和释放有害因子等过程中也发挥了重要的作用。PG可以引起MG释放促炎症细胞因子IL-6，进一步研究发现是PG与TLR2结合，通过JNK、c-Jun和 AP-1 的通路引起的〔10〕;Lin 等〔11〕也发现 PG 可以与TLR2/MyD88结合，依次激活 PI3-kinase/AKT、IKKα/β 和 NF-κB信号通路，引起了诱导型 NO合酶(iNOS)和环氧化酶(COX)-2的表达;同时发现TLR3引起的TNF-α和IL-6的释放是由于TLR3活化了COX2/PGE2/EP1信号通路，然后EP1通过与G蛋白耦联受体结合，通过三磷酸肌醇(IP3)受体系统引起了 Ca2+的释放而引起的〔12〕;而 He等〔13〕发现 TLR9对 MG 的影响主要是p38 MAPK和MKK3/6表达上调，MG的凋亡增加。

可见，TLR的活化引起了MG的活化，导致多种炎症信号通路和促炎症细胞因子及趋化因子的表达增多，并引起了细胞的凋亡，随着研究的深入，对TLR的特性和功能将会有更全面的了解。

2 TNF受体(TNFR)

研究发现MG不仅释放TNF，而且其本身也表达TNFR，TNFR主要包括 TNFR1 和 TNFR2，Veroni等〔14〕发现，IFN-γ 和LPS条件下的MG，TNFR1的表达占主导地位。TNFR1表达增多，常常引起MG的活化，AD和PD等神经退行性疾病的发生，研究发现〔15〕TNF-α引起了MG的活化，进一步研究发现TNF-α通过TNFR1可以引起MG释放TNF-α，而预先用抗TNFR1抗体处理后，TNF-α的释放减少，同时发现LPS和IFN-γ引起NO增多，可以被抗TNF R1抗体阻断;而且He等〔16〕发现敲除TNF R1的转基因小鼠，降低了β位点-淀粉样前体蛋白剪切酶-1β的活性，阻断了Aβ的产生和学习记忆缺陷，改善了AD症状。

3 IL-1受体(IL-1R)

CNS中IL-1主要由MG分泌的，MG不仅分泌IL-1，而且其细胞表面有 IL-1R，研究发现〔17〕在炎症状态下 IL-1R1和 IL-1R2明显上调。IL-1R系统在MG活化、神经元的损伤、促炎症细胞因子的表达及CNS退行性疾病中都发挥了重要的作用。

研究表明LPS可以引起刚出生大鼠的MG大量活化，而且引起大鼠对痛觉过敏，并且这种状态会持续到成年，而应用IL-1R拮抗剂发现减少了MG的活化，降低了长时间持续的痛觉过敏〔18〕;而且有研究发现在沉默了IL-1R后，MG的活化不仅会减少，Cox-2和IL-6表达也会相应降低〔19〕。

4 趋化因子受体

趋化因子是一组具有趋化作用的细胞因子，在炎症反应、创伤的修复和细胞及器官的发育等方面都起着重要的作用，已发现并克隆的趋化因子受体有以下几种，C趋化因子:XCR1及Duffy抗原受体;CC趋化因子受体:CCR1～11，CXC趋化因子受体:CXCR 1～6;CX3C趋化因子受体:CX3CR1。MG本身表达一些趋化因子和受体，趋化因子通过与受体的结合在CNS中发挥了不同的作用，与MG作用相关的受体有CCR2、CXCR3和CX3CR1等。研究发现受损的神经元周围聚集了大量活化的MG，受损的神经元与MG的聚集和活化之间存在怎样的联系呢?研究发现〔20〕可能是受损的神经元释放的多种趋化因子和不规则趋化因子与MG上的受体结合，引起了MG的聚集和活化;不仅受损神经元周围的MG发生活化，远离受损部位的MG也会发生活化，这可能是受损部位的神经元引起了趋化因子CCL21的释放，CCL21与损伤部位和远离损伤部位的MG上CXCR3结合，引起了MG的活化〔21〕。

趋化因子受体系统的活化引起的MG的聚集和活化对CNS产生了一系列的损伤，Zhang等〔22〕发现在周围神经损伤引起的趋化因子单核细胞趋化蛋白(MCP)-1通过与CCR2结合引起了MG的活化和触觉异常性疼痛增加;而且发现脑损伤后神经元释放的趋化因子CXCL10通过与MG上CXCR3结合引起了MG的活化，活化的MG迁移到损伤部位，随后损伤部位神经元之间神经支配的树突消失了，而敲除CXCR3的小鼠没有发现MG的迁移、聚集和神经支配的树突消失的现象〔23〕。

综上所述，很多趋化因子受体从不同方面参与了CNS的损伤，但不是所有的趋化因子受体都参与损伤了CNS，研究发现CX3CR1-/-小鼠就引起了MG的神经毒性，诱导了神经元的凋亡〔24〕，所以不同的趋化因子受体发挥的作用是不同的。

5 嘌呤P2受体

嘌呤P2受体是一类核苷酸受体，分为离子通道受体P2X和G蛋白耦联受体P2Y，它们在体内分布广泛，功能复杂，目前已有7种P2X受体(P2X1～7)和9种 P2Y 受体(P2Y1，2，4，6，11～15)被克隆。一些嘌呤P2的受体存在于神经元，星形胶质细胞，少突胶质细胞和MG，嘌呤受体系统参与了MG的多种功能，它们保持了MG在正常生理状态下突起的形态，调节了突起伸缩的变化，参与了MG的吞噬功能等，但是一些嘌呤P2受体在受到刺激时会发生上调，参与了MG的活化和CNS的损伤，如P2X7受体和P2Y12受体。

在AD和脑损伤中均发现了P2X7受体的大量表达，研究发现〔25〕P2X7受体的过表达足够引起MG的活化和增殖;Verderio等〔26〕还发现星形胶质细胞释放的ATP与MG膜上P2X7受体结合，引起了MG延迟性的Ca2+的释放，Ca2+重复的刺激MG增加了MG膜的通透性，最终引起了MG的凋亡;除P2X7受体外，P2Y12受体在MG活化和轴突髓鞘吞噬方面也发挥了重要作用，Maeda等〔27〕研究表明神经性的损伤引起背角Ⅱ～Ⅲ层MG数目大量增加，聚集在损伤部位轴突髓鞘周围，吞噬了轴突髓鞘，而注射P2Y12受体拮抗剂后发现，聚集在轴突髓鞘周围的MG减少，轴突髓鞘也不会被吞噬。

6 IFN-γ受体(IFN-γR)

研究发现不仅星形胶质细胞表达IFN-γR，MG和少突胶质细胞也都表达了IFN-γR〔28〕。IFN-γ及其受体系统在CNS的作用是多方面的，一方面可以增加对神经元碎屑和Aβ的吞噬和清除作用，抑制TNF-α和COX-2的表达等，另一方面作为MG强大的活化受体，在引起MG活化后，对CNS造成了损伤。Tsuda等〔29〕发现IFN-γR信号通路不仅引起了静息 MG的活化，同时上调了MG的酪氨酸激酶Lyn和嘌呤P2X4受体，引起了背角神经元的异常兴奋和神经性疼痛;不仅如此，研究表明从成年猪的脑组织取材培养的MG表达了功能性的IFN-γR，而且IFN-γ刺激MG的培养液引起了神经母细胞瘤细胞的凋亡〔30〕，提示由于 IFN-γ通过刺激 IFN-γR系统引起的有害因子对神经母细胞瘤细胞造成了损伤。

除了上述之外，还有其他膜受体参与了MG活化，Sonobe等〔31〕发现MG以自分泌IL-23的形式诱导的趋化因子引起了促炎症细胞因子的释放，而且增强了IFN-γ诱导的信号转导及转录激活蛋白(STAT)1磷酸化和趋化因子的表达;如果外界不断地刺激小鼠，会引起MG CD11b的表达以及多种促炎症细胞因子的产生，同时小鼠会发生焦虑样行为，而应用β-肾上腺素受体拮抗剂则阻断了上述反应〔32〕，这说明β-肾上腺素受体也参与了MG的活化和促炎症细胞因子的表达，随着研究的深入，将会发现更多的膜受体参与了MG的活化。

研究表明不仅膜受体参与了MG的活化，其他一些因素在MG的活化过程中也发挥了积极的作用。例如细胞内钾和钙浓度的变化也可以引起MG活化。Küst等〔33〕认为细胞外钾离子浓度增高可能是MG活化的一个共同因素;LPS可以通过钙激活钾离子通道KCNN4/KCa3.1引起MG激活，MAPK通路的活化，NO的产生，同时造成神经元损伤〔34〕;结核分枝杆菌可引起MG释放分泌型磷脂酶 A2(sPLA2)、TNF、IL-6、COX-2和 iNOS等，促进 NF-κB 和 MAPKs(ERK1/2、p38 和 JNK/SAPK)的活化，而sPLA2阻滞剂可以减少上述信号通路的活化和有害因子的释放〔35〕，所以PLA2在MG信号通路活化和促炎症细胞因子表达中也发挥了极其重要作用;除此以外，炎症信号通路也参与了 MG 的活化，研究表明〔36，37〕阻断 MAPK、NF-κB 和 PI3K/Akt信号通路，可以减少MG的活化，降低有害分子的释放。

随着研究的深入，人们对MG活化时的受体、释放的因子及参与的信号通路等将会有更加全面和深入的了解，才能一方面通过干扰或阻断一些受体的表达，降低MG的活化，减少炎症信号通路的活化和促炎症细胞因子及其他有害因子的表达，阻断其对CNS的损伤作用;另一方面通过提高抗炎症细胞因子的表达，增强对细胞碎屑、Aβ的吞噬和清除，发挥其有利的一面，减少神经退行性疾病的发生。

1 Gomez-Nicola D，Valle-Argos B，Nieto-Sampedro M.Blockade of IL-15 activity inhibits micro-glial activation through the NFkappaB，p38，and ERK1/2 pathways，reducing cytokine and chemokine release〔J〕.Glia，2010;58(3):264-76.

2 Ruan L，Kang Z，Pei G，et al.Amyloid deposition and inflammation in APPswe/PS1dE9 mouse model of Alzheimer′s disease〔J〕.Curr Alzheimer Res，2009;6(6):531-40.

3 Kokovay E，Cunningham LA.Bone marrow-derived microglia contribute to the neuroinflammatory response and express iNOS in the MPTP mouse model of Parkinson′s disease〔J〕.Neurobiol Dis，2005;19(3):471-8.

4 Gao Z，Tsirka SE.Animal models of ms reveal multiple roles of microglia in disease pathogenesis〔J〕.Neurol Res Int，2011;2011:383087.

5 Smith HS.Activated microglia in nociception〔J〕.Pain Physician，2010;13(3):295-304.

6 Kacimi R，Giffard RG，Yenari MA.Endotoxin-activated microglia injure brain derived endoth-elial cells via NF-κB，JAK-STAT and JNK stress kinase pathways〔J〕.J Inflamm(Lond)，2011;8:7.

7 Jeong JW，Jin CY，Kim GY，et al.Anti-inflammatory effects of cordycepin via suppression of inflammatory mediators in BV2 microglial cells〔J〕.Int Immunopharmacol，2010;10(12):1580-6.

8 Lim JY，Won TJ，Hwang BY，et al.The new diterpene isodojaponin D inhibited LPS-induced microglial activation through NF-kappaB and MAPK signaling pathways〔J〕.Eur J Pharmacol，2010;642(1-3):10-8.

9 Capiralla H，Vingtdeux V，Zhao H，et al.Resveratrol mitigates lipopolysaccharide-and Aβ-mediated microglial inflammation by inhibiting the TLR4/NF-κB/STAT signaling cascade〔J〕.J Neurochem，2012;120(3):461-72.

10 Lin HY，Tang CH，Chen JH，et al.Peptidoglycan induces interleukin-6 expression through the TLR2 receptor，JNK，c-Jun，and AP-1 pathways in microglia〔J〕.J Cell Physiol，2011;226(6):1573-82.

11 Lin HY，Tang CH，Chen YH，et al.Peptidoglycan enhances proinflammatory cytokine expression through the TLR2 receptor，MyD88，phosphatidylinositol 3-kinase/AKT and NF-kappaB pathways in BV-2 microglia〔J〕.Int Immunol，2010;10(8):883-91.

12 Li X，Cudaback E，Keene CD，et al.Suppressed microglial E prostanoid receptor 1 signaling selectively reduces tumor necrosis factor alpha and interleukin 6 secretion from toll-like receptor 3 activation〔J〕.Glia，2011;59(4):569-76.

13 He L，Li H，Chen L，et al.Toll-like receptor 9 is required for opioid-induced microglia apoptosis〔J〕.PLoS One，2011;6(4):e18190.

14 Veroni C，Gabriele L，Canini I，et al.Activation of TNF receptor 2 in microglia promotes induction of anti-inflammatory pathways〔J〕.Mol Cell Neurosci，2010;45(3):234-44.

15 Kuno R，Wang J，Kawanokuchi J，et al.Autocrine activation of microglia by tumor necrosis factor-alpha〔J〕.J Neuroimmunol，2005;162(1-2):89-96.

16 He P，Zhong Z，Lindholm K，et al.Deletion of tumor necrosis factor death receptor inhibits amyloid beta generation and prevents learning and memory deficits in Alzheimer′s mice〔J〕.J Cell Biol，2007;178(5):829-41.

17 Girard S，Sébire G，Kadhim H.Proinflammatory orientation of the interleukin 1 system and downstream induction of matrix metalloproteinase 9 in the pathophysiology of human perinatal white matter damage〔J〕.J Neuropathol Exp Neurol，2010;69(11):1116-29.

18 Wang KC，Wang SJ，Fan LW，et al.Interleukin-1 receptor antagonist ameliorates neonatal lipopolysaccharide-induced long-lasting hyperalgesia in the adult rats〔J〕.Toxicology，2011;279(1-3):123-9.

19 Basu A，Krady JK，O′Malley M，et al.The type 1 interleukin-1 receptor is essential for the efficient activation of microglia and the induction of multiple proinflammatory mediators in response to brain injury〔J〕.J Neurosci，2002;22(14):6071-82.

20 Biber K，Vinet J，Boddeke HW.Neuron-microglia signaling:chemokines as versatile messengers〔J〕.J Neuroimmunol，2008;198(1-2):69-74.

21 de Jong EK，Dijkstra IM，Hensens M，et al.Vesicle-mediated transport and release of CCL21 in endangered neurons:a possible explanation for microglia activation remote from a primary lesion〔J〕.J Neurosci，2005;25(33):7548-57.

22 Zhang J，Shi XQ，Echeverry S，et al.Expression of CCR2 in both resident and bone marrow-derived microglia plays a critical role in neuropathic pain〔J〕.J Neurosci，2007;27(45):12396-406.

23 Rappert A，Bechmann I，Pivneva T，et al.CXCR3-dependent microglial recruitment is essential for dendrite loss after brain lesion〔J〕.J Neurosci，2004;24(39):8500-9.

24 Dombrowski S，Dutta R，Lee JC，et al.Control of microglial neurotoxicity by the fractalkine receptor〔J〕.Nat Neurosci，2006;9(7):917-24.

25 Monif M，Reid CA，Powell KL，et al.The P2X7 receptor drives microglial activation and proliferation:a trophic role for P2X7R pore〔J〕.J Neurosci，2009;29(12):3781-91.

26 Verderio C，Matteoli M.ATP mediates calcium signaling between astrocytes and microglial cells:modulation by IFN-gamma〔J〕.J Immunol，2001;166(10):6383-91.

27 Maeda M，Tsuda M，Tozaki-Saitoh H，et al.Nerve injury-activated microglia engulf myelinated axons in a P2Y12 signaling-dependent manner in the dorsal horn〔J〕.Glia，2010;58(15):1838-46.

28 Hashioka S，Klegeris A，Schwab C，et al.Differential expression of interferon-gamma receptor on human glial cells in vivo and in vitro〔J〕.J Neuroimmunol，2010;225(1-2):91-9.

29 Tsuda M，Masuda T，Kitano J，et al.IFN-γ receptor signaling mediates spinal microglia activation driving neuropathic pain〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2009;106(19):8032-7.

30 Ionescu VA，Villanueva EB，Hashioka S，et al.Cultured adult porcine astrocytes and microglia express functional interferon-γ receptors and exhibit toxicity towards SH-SY5Y cells〔J〕.Brain Res Bull.2011;84(3):244-51.

31 Sonobe Y，Liang J，Jin S，et al.Microglia express a functional receptor for interleukin-23〔J〕.Biochem Biophys Res Commun，2008;370(1):129-33.

32 Wohleb ES，Hanke ML，Corona AW，et al.β-Adrenergic receptor antagonism prevents anxiety-like behavior and microglial reactivity induced by repeated social defeat〔J〕.J Neurosci，2011;31(17):6277-88.

33 Küst B，Buttini M，Sauter A，et al.K(+)-channels and cytokines as markers for microglial activation〔J〕.Adv Exp Med Biol，1997;429:109-17.

34 Kaushal V，Koeberle PD，Wang Y，et al.The Ca2+-activated K+channel KCNN4/KCa3.1 contributes to microglia activation and nitric oxide-dependent neurodegeneration〔J〕.J Neurosci，2007;27(1):234-44.

35 Yang CS，Yuk JM，Shin DM，et al.Secretory phospholipase A2 plays an essential role in microglial inflammatory responses to mycobacterium tuberculosis〔J〕.Glia，2009;57(10):1091-103.

36 Wilms H，Rosenstiel P，Romero-Ramos M，et al.Suppression of map kinases inhibits microglial activation and attenuates neuronal cell death induced by alpha-synuclein protofibrils〔J〕.Int J Immunopathol Pharmacol，2009;22(4):897-909.

37 Liu HT，Du YG，He JL，et al.Tetramethylpyrazine inhibits production of nitric oxide and inducible nitric oxide synthase in lipopolysaccharide-induced N9 microglial cells through blockade of MAPK and PI3K/Akt signaling pathways，and suppression of intracellular reactive oxygen species〔J〕.J Ethnopharmacol，2010;129(3):335-43.

R74

A

1005-9202(2015)09-2556-04;

10.3969/j.issn.1005-9202.2015.09.123

上海市科学技术委员会科研计划项目(09ZR1432100);上海市教育委员会重点学科项目(J50301);上海市教育委员会预算内科研项目(2010JW04)

张志雄(1952-)，男，教授，博士生导师，主要从事中药的抗衰老研究。

贺改英(1982-)，女，博士，主要从事中药的抗衰老研究。

〔2013-11-17修回〕

(编辑 苑云杰/张 慧)