髓样细胞触发受体2在阿尔茨海默病发病中的作用

陈建玲，李 婷

(1.上海交通大学医学院附属精神卫生中心老年二科，上海 200030； 2.长宁区精神卫生中心老年科，上海 200335)

阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一种中枢神经系统退行性疾病，是老年痴呆最常见的表现形式，以细胞外β淀粉样蛋白(β amyloid protein，Aβ)沉积形成的淀粉样斑块、细胞内过度磷酸化tau蛋白形成的纤维缠结及神经炎症为主要特征性病理表现。目前，AD的发病机制尚不完全清楚，无有效的治疗方法。近年来，随着全基因组测序及遗传学研究方法的发展，人们发现髓样细胞触发受体2(triggering receptor expresses on myeloid cells-2，TREM2)的罕见变异可以使AD的发病风险增加[1]。TREM2在AD病理机制中发挥作用，但其对AD发病的具体影响尚不清楚。现对TREM2的生物学特性和作用机制及其在AD发病中的潜在作用予以综述，用来评估TREM2作为新的治疗靶点和预后/诊断生物标志物的可能性。

1 TREM2及其功能效应

TREM2广泛分布于脑、肺、膀胱、肾上腺、胎盘等组织，在髓系细胞来源的树突状细胞和巨噬细胞(如小胶质细胞、破骨细胞和肺泡巨噬细胞等)中较为常见。TREM2由1个V型免疫球蛋白样胞外结构域、含有3个赖氨酸残基的跨膜结构域和缺乏信号结构的胞质结构域构成。TREM2的赖氨酸残基与DNAX相关蛋白12的酪氨酸残基在脂质膜上通过静电相互作用。

人类TREM2基因编码一种膜蛋白，其功能效应目前尚无定论，大多认为该膜蛋白可与DNAX相关蛋白12形成受体信号复合物，并可在免疫反应和慢性炎症中刺激结构性炎症细胞因子的产生[2]。DNAX相关蛋白12是自然杀伤细胞受体相关的同源二聚体结构，其细胞质区域中包含一个免疫受体酪氨酸活化基序。激活TREM2后，免疫受体酪氨酸活化基序通过Src家族酪氨酸激酶发生磷酸化，使酪氨酸激酶Syk和ZAP70通过C端与Src同源区2结构域结合，从而激活下游磷脂酰肌醇-3-激酶、蛋白激酶C、胞外信号调节激酶等信号通路，并增加Ca2+内流，从而调节吞噬细胞功能、抑制炎症信号和促进细胞存活等。

目前，激活TREM2的确切配体尚不清楚。体外研究发现，脂质可以作为细胞膜的组成部分或作为脂蛋白复合体的组成部分激活TREM2信号。载脂蛋白(apolipoprotein，apo)E是中枢神经系统的主要apo，脂质体apoE和非脂质体apoE均与TREM2细胞外区结合，但脂质体apoE与TREM2的亲和力明显高于非脂质体apoE[3]。除apoE外，TREM2还与其他apo(如apoA1、apoB和apoJ)存在关联。高密度脂蛋白和低密度脂蛋白也可能通过脂质部分诱导TREM2依赖的信号转导[4]。

TREM2还与其他配体(核苷酸和阴离子)相结合，但脑内与TREM2结合的配体尚在积极研究阶段，主要候选配体是凋亡细胞和髓鞘碎片，它们在神经退行性疾病患者大脑中大量存在，并能激活TREM2报告细胞[4]。TREM2还可与大脑中主要负责脂质转运的apoE相关脂蛋白结合，且这种结合与apoE亚型是AD敏感性还是AD抵抗性无关[5-6]。而目前TREM2与脂质化apoE结合还是与非脂质化apoE结合尚无定论。

2TREM2基因变异与AD

TREM2的罕见变异与AD的患病风险增加有关[7]。TREM2可编码小胶质细胞及相关细胞表达的细胞表面受体，与AD相关的R47H变异可能影响TREM2结合细胞外配体的能力[7]。通过对两个独立AD队列进行序列核关联分析发现，在蛋白质水平上，罕见TREM2变异体显著富集，细胞表面新变异体S31F和R47C的表达明显降低，并在以语言障碍为主的AD患者中发现了罕见的R136Q变异，该变异也显示为表面表达[8]。可见，AD中罕见的TREM2变异可能与TREM2功能改变有关，部分可能由TREM2表面表达的改变所致。此外，AD患者颞叶皮质中TREM2转录水平显著升高，在携带R47H风险等位基因人群中，TREM2信使RNA和蛋白水平有升高趋势[8]。由此可见，通过直接改变表达或间接影响蛋白质加工引起的R47H突变均不影响TREM2的水平，说明R47H变体通过改变受体的结合特性影响TREM2功能。

Nasu-Hakola病又称多囊性脂膜样骨发育不良并硬化性白质脑病，其相关TREM2的单拷贝数变异(如Q33X)可导致TREM2蛋白过早截断，从而增加AD的发病风险[9]。TREM2的其他变异(如T66M和Y38C)可削弱TREM2的转运，导致TREM2表达减少[10-11]。进一步研究发现，TREM2转运功能受损可能由TREM2胞外域的T66和Y38侧链被埋入免疫球蛋白折叠导致，表明上述残基的突变能够影响TREM2的正常折叠，从而导致TREM2的蛋白稳定性下降[11]。由此可见，TREM2的折叠、转运和稳定性受损可能与AD的发病相关。但另有研究发现，AD相关R47H变异并不显著影响TREM2的折叠、转运和稳定性，也不影响TREM2的整体表达水平[7]。

AD相关TREM2变异可能会影响TREM2的信号转导效率。磷脂和血清脂蛋白在体外可激活TREM2信号，而在表达AD相关TREM2变异(如R47H和R62H)的细胞中，TREM2依赖的信号转导受损[7,12]。与TREM2常见变异相比，D87N和T96K被认为是影响AD发病风险的变异，可增强TREM2活性[13]。此外，TREM2基因突变还会改变TREM2对配体的亲和力[3]。由于上述基因变异比较罕见，因而并不能对AD的发病产生决定性影响，但可对TREM2功能起增强或减弱的作用，可进一步扰乱TREM2信号通路的动态平衡，最终对AD进展产生影响。此外，TREM2变异还会影响TREM2与配体的亲和力。体外实验表明，R47H、R62H和D87N变异会削弱TREM2与apoE的亲和力[8]。

TREM2还具有吞噬作用，尤其在清除Aβ和凋亡细胞方面。体外实验发现，Nasu-Hakola病相关TREM2突变Y38C和T66M能够显著降低HEK293细胞的吞噬活动，AD相关R47H变异能够中等程度地降低HEK293细胞的吞噬活动[1]。TREM2基因敲除小鼠的胶质细胞或缺乏TREM2表达的BV2细胞中，TREM2吞噬细菌、荧光珠及Aβ1-42聚合物的能力均减弱[14]。TREM2基因敲除小鼠在抗体介导的Aβ清除过程中的能力和效率减退[11]。从TREM2基因敲除小鼠的胚胎中分离的小胶质细胞再摄取ApoJ和低密度脂蛋白的能力减弱，而从TREM2基因敲除成年小鼠中分离出的小胶质细胞，在转化生长因子存在的条件下进行培养，其吞噬凋亡细胞或Aβ的能力不受影响，表明小胶质细胞的活性可能受到依赖TREM2的吞噬作用的影响[15-16]。

3 TREM2和AD的病理表现

3.1TREM2和Aβ斑块

3.1.1TREM2促进小胶质细胞聚集在Aβ斑块周围 TREM2可能与Aβ斑块的聚集有关。研究发现，TREM2基因缺陷AD转基因小鼠的Aβ积聚更多、弥漫性更强、密度更小、神经损伤更大，可能是小胶质细胞功能失调导致小胶质细胞聚集在Aβ沉积物周围的功能受损引起的[17-18]。进一步的研究发现，TREM2能够感受一系列与Aβ相关的广泛暴露于受损伤神经元表面脂质膜中的阴离子和两性离子脂质，R47H突变可损害脂质配体对TREM2的检测[4]。对单倍体不足或完全缺乏TREM2表达的Aβ沉积模型的研究发现，小鼠Aβ斑块相关小胶质细胞数量显著减少[1,4]。随后的研究发现，携带R47H基因变异的AD患者与携带TREM2基因常见突变的AD患者的斑块相关小胶质细胞增生均减少[19]。此外，对表达单个或两个TREM2拷贝的3月龄或7月龄转基因小鼠的研究发现，两者Aβ沉积的差异无统计学意义；并发现具有单个TREM2拷贝3月龄小鼠的Aβ相关小胶质细胞的数量和体积显著减少[11]。Ulrich等[20]的研究认为，单个TREM2拷贝的缺失对Aβ沉积无显著影响，但能改变Aβ相关小胶质细胞的形状。综上所述，TREM2基因是AD的保护性基因，可使小胶质细胞聚集在Aβ斑块周围，并改变Aβ斑块的结构，从而限制神经炎性损害。

3.1.2TREM2表达上调与Aβ AD患者大脑中TREM2的表达增加，R47H突变对AD中TREM2的表达无明显影响。在Aβ沉积的小鼠模型中，TREM2表达增加，特别以斑块相关的小胶质细胞尤为显著，但组织水平检测到的TREM2表达增加与小胶质细胞的数量增加的关系尚不清楚[21]。对Aβ沉积小鼠进行加权基因共表达网络分析发现，TREM2是含有其他AD风险位点(如CD33、INPP5D和Ms4a6d)的免疫基因富集模块中的中枢基因[22]。针对晚期AD基因表达的贝叶斯网络分析发现，晚期AD患者DNAX相关蛋白12表达显著上调，是补体基因富集模块的因果调节基因[22]。可见，TREM2-DNAX相关蛋白12的表达是以炎症细胞因子以及吞噬和补体信号变化为特点的AD免疫病理的重要组成部分。目前，TREM2表达上调的机制尚不清楚，但有研究表明，视黄醇类X受体激动剂可增加TREM2和DNAX相关蛋白12的表达，且视黄醇类X受体与TREM2启动子相联系[23-24]。视黄醇类X受体在Aβ沉积背景下介导TREM2上调的作用尚待确定。

3.1.3TREM2与Aβ的整体结构TREM2基因敲除小鼠Aβ整体结构发生了显著变化。单倍体不足型和/或TREM2基因敲除型模型小鼠的Aβ形态结构更为疏松。采用随机光学重建显微技术观察Aβ的超微结构发现，TREM2表达减少或无TREM2表达小鼠的Aβ纤维长度更长，提示TREM2可能在Aβ纤维蛋白丝生长和挤压方面至关重要，但这种淀粉样蛋白结构变化与TREM2变异的相关性尚不清楚[9]。已有研究发现，R47H携带者表现出丝状体相对数量增加和不良的斑块挤压，这与TREM2水平较低小鼠模型中紧密淀粉样结构减少类似[1]。小胶质细胞和淀粉样蛋白纤维的紧密排列可以限制周围神经元暴露于具有神经毒性的更有序的神经原纤维。TREM2或TYROBP基因敲除模型小鼠发生斑块相关轴突萎缩的比例更高[25-26]。对R47H突变携带者尸脑的研究发现，神经炎性斑块的增加可导致神经元和轴突发生营养不良的概率增加，与此类患者小胶质细胞相关斑块减少相一致[19]。因此，TREM2缺失的潜在作用可能增加神经损伤过程，由于胶质细胞覆盖神经原纤维缠结的减少，可增加神经暴露于Aβ神经毒性的概率；此外，TREM2缺失可导致受损轴突的吞噬清除或重塑减少。由此可见，TREM2信号的缺失或突变可通过增强神经炎症或神经损伤而促使Aβ整体结构发生改变。

3.2TREM2和tau蛋白 关于TREM2与tau蛋白关系的研究目前还较少，且尚无统一定论。对转基因小鼠的研究发现，缺乏TREM2可导致表达人类tau基因P301S突变的转基因小鼠的脑萎缩减少，但内嗅区和梨状皮质的体积不变，未发现TREM2相关的tau蛋白磷酸化异常或积聚[27]。对表达人类全长tau基因小鼠的研究发现，TREM2缺乏可导致tau蛋白磷酸化和积聚增多[27-28]。有学者通过对小胶质细胞和神经元进行共培养，并通过慢病毒介导的方法操控TREM2的水平的研究发现，TREM2能够改善小胶质细胞激活所致的tau蛋白磷酸化的增加，并抑制小胶质细胞的炎症反应[29]。

4 TREM2作为AD治疗靶点的可能性

目前，关于AD治疗的影响大多集中于Aβ的形成方面。通过调节β-分泌酶和γ-分泌酶激活α-分泌酶，或使用抗体抑制Aβ单体或聚合物的形成抑制Aβ积累等[30-32]。TREM2变异体可导致携带TREM2变异体或其他影响小胶质细胞功能的DNA多态性AD患者的相关功能丧失，因此，促进TREM2表达、信号传递和活动的药物可能会对AD产生有益影响。抑制蛋白酶裂解可能增强TREM2的表达，使用功能性抗体或模拟磷脂配体的小分子可能放大TREM2信号。由于TREM2能够维持小胶质细胞哺乳动物雷帕霉素靶蛋白通路的信号转导和代谢，可见促进小胶质细胞代谢适应性的代谢物也是AD的潜在可行治疗方法之一[2,32]。对小胶质细胞中过表达TREM2基因的转基因小鼠的研究发现，AD早期(Aβ斑块形成早期)TREM2转基因小鼠的TREM2活性增强能够减少Aβ斑块形成和小鼠的行为缺陷[31]。利用tau蛋白对AD小鼠模型的研究发现，TREM2缺失会加剧tau蛋白磷酸化和聚集[31]。但另有研究发现，TREM2基因缺失小鼠发生脑萎缩和脑室扩大的概率较TREM2基因增强小鼠低[31]。目前，早期TREM2活性对AD治疗的影响尚无定论。

5 小 结

TREM2属于免疫球蛋白超家族成员，在调节吞噬细胞功能、抑制炎症信号和促进细胞存活等方面发挥重要作用。TREM2的拷贝数变异可以导致其折叠、转运和稳定性受损，从而影响Aβ斑块周围小胶质细胞的聚集，进而导致Aβ整体结构的改变。目前，关于TREM2与tau蛋白关系的研究较少，且结论尚不一致。抑制Aβ形成和积累是AD治疗的重点。TREM2能够促进Aβ斑块周围小胶质细胞的聚集，限制神经炎性损害，故推测抑制TREM2降解或增强TREM2表达的药物可能对AD临床症状的改善有效，但目前此推测尚未在不同年龄AD转基因小鼠模型的研究中得到一致结论。增强TREM2的活性对AD早期的治疗有利。随着年龄的增长，TREM2对AD的治疗作用尚需进一步探讨。