Netrin-1在神经炎症中的作用

赵唱，迟立君，鞠婷

(哈尔滨医科大学附属第一医院神经内科，哈尔滨 150001)

炎症的发生是为了对组织起到保护作用，但过度的炎症反应可导致或促进组织损伤。熟知并利用各种疾病中不同阶段炎症反应的机制对调节免疫平衡、减轻组织损伤、改善治疗方法均有很大帮助。许多疾病的病理过程与炎症反应相关，神经系统疾病亦是如此，如多发性硬化(multiple sclerosis，MS)、脑梗死、蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)、阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)等。脑和脊髓中出现的免疫应答反应被称为神经炎症，神经炎症一般由小胶质细胞和星形胶质细胞激活。Netrin-1是一种由底板细胞分泌的可溶性蛋白，是Netrins家族中最早被发现的神经导向因子[1]。Netrin-1不仅在神经系统中表达，在其他器官中也有广泛表达，如肺、胰腺、乳腺、肠上皮等[2]。另外，Netrin-1也是一种新型炎症抑制因子，通过抑制炎症细胞的迁移、浸润，调控炎症信号通路，并通过抑制促炎细胞因子产生和细胞凋亡等途径调控免疫反应，从而发挥抗炎作用和对组织及细胞的保护作用[3]。现就Netrin-1在神经炎症中的作用予以综述，希望为多种神经系统免疫炎症性疾病的治疗提供新的思路。

1 Netrin-1概述

Netrin-1于1994年被Kennedy等[1]从胚胎期的鸡脑组织匀浆中提纯出来并命名。Netrin-1最早被发现是作为一种轴突趋化剂，具有诱向作用，Colamarino和Tessier-Lavigne[4]研究发现，Netrin-1也是趋避剂，具有斥向作用，证明Netrin-1可调控神经轴突生长，且这种作用是双向的。这种双向作用是Netrin-1通过分别与其受体结直肠癌缺失基因(deleted in colorectal carcinoma，DCC)和UNC-5(uncoordinated-5)相互作用而产生的[3]，其中，DCC的作用为诱向，UNC-5的作用为斥向。Ly等[5]研究发现，Netrin-1在血管内皮细胞中高表达，其受体UNC-5B在白细胞中高表达；同时还发现，Netrin-1在与UNC-5B结合后能够抑制白细胞向炎症部位的迁移和聚集。Netrin-1还可以剂量依赖性地抑制粒细胞、淋巴细胞及单核细胞的趋化作用，而抑制炎症细胞的趋化及迁移在阻断UNC-5B受体后消除[3]。说明Netrin-1能够参与炎症反应，并在炎症反应中发挥重要作用。此后，陆续在各种疾病的炎症反应中发现了Netrin-1参与的痕迹，如缺氧[6-7]、实验性自身免疫性脑脊髓炎[8-10]、SAH[11]、类风湿关节炎[12-14]、MS[8-9,15]、慢性肾衰竭[16-18]等，明确了Netrin-1在炎症过程中发挥保护性调节作用。在炎症反应中，Netrin-1能够减少上皮细胞释放单核细胞趋化因子-1，抑制巨噬细胞的渗透，进而抑制炎症细胞的迁移，并可诱导巨噬细胞极化为M2表型，进而产生抑炎因子，抑制炎症反应[19]。Netrin-1可通过促进免疫细胞产生环腺苷酸，激活环腺苷酸/蛋白激酶A信号通路，从而激活环腺苷酸反应元件结合蛋白，抑制免疫细胞释放前炎症介质，减轻组织器官的炎症损伤[20]。Netrin-1还可显著减少CD4+T细胞在机体缺氧条件下释放的大量促炎因子[21]，增强一氧化氮的有效性，减轻组织在缺氧条件下的损伤[22-24]。Netrin-1亦可抑制细胞凋亡[25]。

2 Netrin-1在神经炎症中的作用

2.1MS MS是由遗传和环境因素引起的免疫失调导致的髓鞘和轴突受损的自身免疫性疾病，其发病机制尚未完全阐明，目前相对明确的发病机制是活化的CD4+髓鞘反应性T细胞介导的对中枢神经系统抗原的自身免疫反应。Netrin-1可抑制MS的炎症反应，并可通过多种方面保护神经功能。相关研究表明，在MS患者和实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠模型中，血脑屏障的完整性受到损害，而且白细胞浸润增加[9]。Netrin-1可促进脑内皮细胞连接蛋白的正确表达，从而保护血脑屏障[10]，Netrin-1还可减少白细胞的浸润。由此推测，Netrin-1可能参与 MS的炎症反应过程。Mulero等[8]研究发现，在实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠的血清、脊髓和小脑中，Netrin-1所占比例显著低于健康对照组小鼠，MS患者的血清Netrin-1水平较对照组显著降低。而经Netrin-1处理小鼠的脊髓症状及活动期炎症病变均减轻[10]。说明Netrin-1不仅参与MS的炎症反应过程，还起到抑制炎症进展的作用。有研究表明，MS病变中Netrin-1蛋白的全长和片段形式均可能通过抑制少突胶质细胞前体细胞的迁移而阻碍再髓鞘化，从而限制这些细胞进入脱髓鞘轴突，以抑制炎症反应[26]。

2.2脑梗死 随着我国社会人口老龄化的加剧，急性脑血管病的发病率逐年升高，其中，急性脑梗死占70%以上[27]。急性脑梗死可遗留不同程度的后遗症状，给患者及家庭造成沉重负担。急性脑梗死因高发病率和高致残率一直备受关注。

2.2.1脑梗死与炎症反应 在脑梗死急性期，部分脑细胞发生坏死形成核心坏死区域，同时血脑屏障遭到破坏，炎症因子在缺血脑组织周围聚集，产生一系列反应，加重了缺血组织的坏死、水肿以及神经元的损伤[27]。目前国内外研究较多的炎症因子包括白细胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6以及肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor α，TNF-α)。IL-1β可以促进血管内血栓形成、进入脑脊液，增加血管内皮细胞的渗透性、抑制血管基膜及血管内皮生长因子D的生成，从而阻止血管再生并具有神经细胞毒性[28]。向实验小鼠注射IL-1β因子，结果发现，实验动物的脑水肿及脑梗死面积扩大，而注射IL-1β拮抗剂或减少IL-1β生成，则可减小梗死面积及减轻神经损伤[27]。IL-6与IL-1β的作用相似[28]。TNF-α通过诱导线粒体功能障碍导致细胞凋亡[29]。急性脑梗死患者血清IL-1β、IL-6和TNF-α水平显著增加，且重症急性脑梗死患者的血清IL-1β、IL-6和TNF-α水平高于轻、中症患者[27]。抢救核心坏死区域几乎是不可能的，目前急性脑梗死的治疗原则仍是挽救缺血半暗带。尽管促使缺血缺氧脑组织再灌注形成、改善并增加脑组织的血流量仍是治疗脑梗死的最主要方法，但在特定阶段抑制或减少炎症因子的产生也可以作为治疗急性脑梗死的一种方法。随着研究的不断深入，炎症因子在急性脑梗死病理过程中的作用机制也会逐渐明确。

2.2.2Netrin-1对受损脑组织的保护作用 在急性脑梗死中，神经元细胞凋亡导致了神经功能的缺损。阻止神经元细胞凋亡、减轻神经功能的缺损是脑梗死的治疗目标。细胞凋亡在炎症早期会加剧炎症反应，而在炎症进展至组织细胞坏死阶段则具有保护作用。有研究证实，对缺血性脑卒中模型外源性补充Netrin-1，可抑制p53介导的梗死区神经元细胞凋亡，值得注意的是，Netrin-1受体还可在不存在Netrin-1 的情况下诱导细胞凋亡[3]，这一机制目前尚不清楚，但可以推测脑梗死的早期，细胞分泌Netrin-1，抑制细胞凋亡，随着疾病进展则减少Netrin-1的分泌，诱导细胞凋亡，减少组织坏死，减轻神经功能缺损。Yang等[7]发现，经Netrin-1处理的大脑中动脉阻塞大鼠的行为测试得分高于对照组，且脑梗死区域显著减少，证实了Netrin-1可以抑制脑梗死部位缺血诱导的神经元凋亡。李晨光等[6]发现，经Netrin-1治疗的大脑中动脉阻塞大鼠的改良大鼠神经功能缺损评分低于对照组，且出现神经功能改善，梗死后同侧丘脑血脑屏障的破坏程度也较对照组轻。说明Netrin-1还能保护血脑屏障，并对脑梗死后神经功能的恢复起促进作用。Wang等[30]发现，Netrin-1和DCC在脑缺血再灌注后1 d表达增加，且表达水平与轴突再生的时间进程一致。提示Netrin-1可能通过DCC受体促进缺血再灌注后轴突生长。这些研究均证实了Netrin-1对梗死后脑组织的神经保护作用，提示在不同阶段改变Netrin-1水平可能对改善脑梗死预后有效。但目前的研究仅限于脑梗死的急性期，Netrin-1对于非急性期脑梗死以及脑梗死远期的预后仍有待研究。Netrin-1是否有其他作用也需深入研究。

2.3SAH SAH在脑卒中中的发病率相对较低，但致残率、致死率高。尽管近年来诊断技术、治疗方法取得了一定进展，但一系列并发症使SAH的预后依然较差。一般认为脑血管痉挛和迟发性脑缺血是SAH预后不良的最重要原因，而早期脑损伤是SAH患者24～72 h内致残甚至死亡的主要原因[31]。及时纠正早期脑损伤是改善SAH患者预后的关键。

2.3.1SAH与炎症 炎症反应在SAH致脑损伤的病理过程中起重要作用。SAH后血液进入蛛网膜下腔后红细胞被降解，释放氧合血红蛋白和活性氧类，氧合血红蛋白代谢物和活性氧类激活Toll样受体[32-33]，启动核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)[32,34]、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)通路[35]，导致血管痉挛和神经元坏死。活性氧类还可通过激活Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1-核因子E2相关因子-抗氧化反应元件通路减少NF-κB活化，控制炎症进展；此外，破损的血管内皮还可释放促炎因子，导致血小板活化和凝血级联反应，加重血管痉挛的进展[36]。另外，还有一些其他途径，例如二十碳烯酸途径：促炎性和抗炎性二十碳烯酸表达失衡可导致SAH后的并发症[36]；一氧化氮途径：SAH后适量浓度的一氧化氮可以起到抗炎和扩张血管的作用，但过量的一氧化氮则起到相反的作用[37]。总之，SAH病理过程离不开炎症反应，减轻血管痉挛及神经元坏死均需抑制炎症反应，控制炎症发生是减轻SAH后早期脑损伤的关键。

2.3.2Netrin-1在SAH中的作用 Netrin-1通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)/NF-κB途径抑制神经炎症，减轻SAH后脑水肿，改善神经损伤。PPARγ是Netrin-1的下游分子，PPARγ被激活后可通过抑制NF-κB通路和减少炎症细胞因子的产生使炎症减轻[38]。Xie等[11]研究指出，SAH后Netrin-1的抗炎机制可能通过PPARγ/NF-κB相关信号通路介导，该研究结果显示，PPARγ蛋白水平在SAH后增加，外源性Netrin-1分子在SAH后24 h可进一步增强同侧皮质PPARγ的表达，而敲除Netrin-1基因则可降低PPARγ水平，说明PPARγ/NF-κB通路参与SAH后的炎症反应，且该通路的激活与Netrin-1相关；加入PPARγ拮抗剂后，NF-κB及相关炎症因子水平均显著上调，且脑损伤加重，说明PPARγ通路可减轻神经炎症。Chen等[39]证实了Netrin-1的保护作用由PPARγ/NF-κB通路介导。此外，有研究发现，外源性Netrin-1通过抑制SAH后炎症因子的表达，抑制神经炎症，减轻脑水肿及神经功能缺损[40]。提示，一定剂量的Netrin-1可以作为一种药物早期应用于SAH，并可减轻患者并发症。但Netrin-1对SAH的长期影响尚需进一步研究。

2.4AD AD是最常见的痴呆类型，主要特征是细胞外β淀粉样蛋白(amyloid β，Aβ)斑块和高磷酸化tau蛋白组成的神经纤维缠结在神经内沉积。传统观念认为，Aβ可直接导致分化神经元的损伤和死亡，因此治疗AD的关键在于清除Aβ，但实验证明，Aβ的清除虽可有效降低Aβ负荷，但并未改变AD的疾病进展[41]。表明AD的神经元损伤可能与Aβ沉积及神经原纤维缠结形成以外的多种因素有关。随着AD药物研发的失败，人们开始思考在AD的病理生理中是否有尚未被发现的更复杂的机制。

2.4.1AD与炎症 有研究发现，AD患者血清和脑组织中促炎细胞因子(如TNF-α或IL-6)水平升高[42-43]、AD患者大脑皮质淀粉样斑块周围存在小胶质细胞、T细胞中存在Aβ沉积以及大脑中存在激活的小胶质细胞和反应性星形胶质细胞等[44]，因此人们开始重新认识AD的发病机制，陆续开始研究炎症在AD中的作用机制。有证据表明，Aβ可刺激NF-κB依赖性通路，并与小胶质细胞结合，激活胞外信号调节激酶和MAPK通路，触发炎症反应[45]。此外，炎症反应还可通过不同通路(如IL-6通过细胞周期蛋白依赖性激酶5通路、IL-1通过MAPK通路等)促进tau高磷酸化，最终导致神经元坏死，而死亡的神经元释放tau聚集体，激活小胶质细胞，形成恶性循环[46]。总之，神经炎症是AD神经退行性变的重要过程，参与淀粉样沉积、神经纤维缠结形成和神经元死亡。

2.4.2Netrin-1在AD中的作用 AD大鼠血清和脑脊液中Netrin-1水平显著降低，提示Netrin-1参与AD的病理过程。Lourenço等[47]研究发现，经Netrin-1处理AD小鼠的Aβ1-40和Aβ1-42的净生产量小于对照组，Netrin-1基因缺陷小鼠的大脑皮质中的Netrin-1水平低于野生型小鼠，而Aβ水平却显著增加。说明Netrin-1能够抑制Aβ的生成。陆续有多项研究也证实，Netrin-1是Aβ产生的负性调节因子[48-49]。有研究认为，Netrin-1抑制Aβ生成的作用是Netrin-1与淀粉样前体蛋白相互作用产生的[50]。此外，还有研究发现，Netrin-1的水平与一些炎症因子的水平具有相关性，如AD大鼠血清和脑脊液中Netrin-1水平与促炎因子IL-17的水平呈负相关，与抑炎因子IL-10水平则呈正相关[49]，进一步证实Netrin-1参与AD的炎症反应过程。输注Netrin-1可改善实验动物的记忆功能，并可预防神经元的丢失[48]，提示Netrin-1可以作为一种药物来治疗AD。总之，Netrin-1在AD中起到减少Aβ产生、改善记忆力、保护神经元的作用，但具体的作用机制尚有待深入研究。

3 小 结

神经系统是人体最重要的系统之一，神经系统损伤给患者造成了生理和心理负担，严重影响生活质量，因此，控制疾病的进展和神经功能的恢复一直是神经系统疾病治疗的重点。免疫炎症反应根植于神经系统多种疾病的各个阶段，Netrin-1作为抑炎因子，参与神经系统疾病的发病过程，起到抑制炎症反应、保护神经元功能的作用。Netrin-1的发现让人们更进一步认识了免疫炎症反应，Netrin-1的抑炎及神经保护作用为疾病的治疗提供了新思路，但仍需进一步了解Netrin-1在炎症反应中的作用机制。相信随着对各种疾病研究的深入，Netrin-1的作用机制会更明确，并且会有更多新作用被揭示。