小胶质细胞极化与坏死性凋亡在中枢神经系统疾病中的研究进展#

郑明睿 韩一玮 周燕萍 江红 万莉红

（1. 四川大学华西基础医学与法医学院，四川 成都 610041； 2. 四川大学华西临床医学院，四川 成都610041）

1 小胶质细胞极化

小胶质细胞是中枢神经系统（Central nervous system，CNS）的常驻吞噬细胞，它在周围环境的影响下，可以极化形成M1、M2两种不同表型维持中枢神经系统内环境的稳定[1]。M1型是促炎型，可在IFN-γ、LPS的诱导下形成，能够分泌TNF-α、IL-1β、IL-12等促炎因子，参与炎症反应。M2型则在IL-4、IL-13诱导下形成，主要发挥减轻损伤和组织修复的作用，还能明显改善CNS疾病造成的认知功能障碍[2]。活化以后的小胶质细胞仍能在炎性分子和代谢铁的影响下转换表型[3]，比如在脊髓损伤中，增加铁离子和TNF的浓度可以使小胶质细胞由M1表型转变为M2表型[4]。此外，CNS的其他细胞也可通过影响极化类型来保护自身，比如在脑卒中发生后，神经元分泌IL-4促进M2型极化，从而帮助坏死组织修复[5]；星型胶质细胞分泌抗炎蛋白抑制小胶质细胞M1表型产生促炎因子[6]。

除了特定的外界刺激和损伤条件，小胶质细胞极化类型还受到年龄、性别等多种因素的影响[7, 8]。

2 坏死性凋亡

坏死性凋亡（Necroptosis）是近年发现的一种新型细胞死亡方式，兼具凋亡的可调控性和细胞发生坏死时表现出的形态学特征。坏死性凋亡的发生过程涉及大量受体的表达和激活，其中起主要作用的是受体相互作用蛋白1（Receptor-interacting protein 1，RIP1）、受体相互作用蛋白3（Receptor-interacting protein 3，RIP3）和肿瘤坏死因子α（Tumor necrosis factor，TNF-α）。

坏死性凋亡发生过程主要包括：（1）ComplexⅠ的形成：TNF-α与细胞膜表面的TNF-R1结合，诱导并招募TNF相关蛋白死亡结构域蛋白（TNF receptor-associated death domain，TRADD），RIP1等相关分子，在细胞膜上形成复合体Ⅰ（Complex Ⅰ）；（2）Complex Ⅱ的形成：当Complex Ⅰ中各组分的泛素化过程受到抑制时，RIP1从Complex Ⅰ上解离，与FADD、caspase-8及RIP3等相互作用并结合形成Complex Ⅱ；Complex Ⅱ根据受体相互作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1（Receptor-interacting serine/threonine protein kinase 1，RIPK1）激活状态分为TRADD依赖性（Ⅱa）和RIPK1依赖性（Ⅱb）。如果形成Complex Ⅱb，则进一步发展为坏死性凋亡。（3）抑制caspase-8活性，坏死性凋亡发生：当Complex Ⅱb中caspase-8的活性受到抑制时，RIP1和RIP3会相互作用形成坏死复合体，受体相互作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶3（Receptor-interacting serine/threonine protein kinase 3，RIPK3）磷酸化混合酶系激酶结构域（Mixed lineage Kinase Domain，MLKL）使其构象改变，破坏胞膜，最终导致坏死性凋亡的发生[9]。

发生坏死性凋亡的细胞释放胞内容物，导致周围组织发生炎症，进一步募集小胶质细胞，对其活化和转变产生一定的影响[10]。

3 坏死性凋亡与小胶质细胞活化的相互作用

小胶质细胞的活化主要受到损伤相关分子模式DAMP（Damage associated molecular pattern，DAMP）的影响。DAMP与小胶质细胞表面的髓样分化因子88（Myeloid differentiation factor，Myd88）结合，经由NF-κB通路，启动IL-1、TNF-α等靶基因的表达[11]。在缺血大脑皮层和脊髓损伤组织中，发生坏死性凋亡的神经元通过激活MyD88信号通路改变小胶质细胞的极化状态来保护受损的神经组织[12]。同时，研究发现使用萝卜硫烷阻断小胶质细胞活化的MAPK/NF-κB通路，则可抑制IL-1β、TNF-α等炎性因子的产生，从而阻止坏死性凋亡的发生[13]。

4 坏死性凋亡与小胶质细胞活化的相互作用对中枢系统疾病的影响

4.1 缺血性脑卒中

缺血性脑卒中是脑卒中中最为常见的类型，其发病和预后主要与缺血缺氧引起的神经元损伤、死亡相关。

当缺血性脑卒中发生时，DAMP在缺氧和有害代谢物质的刺激下释放到细胞外，激活小胶质细胞上的模式识别受体并极化为M1型，表达促炎介质，诱发神经炎症使神经元细胞损伤、死亡[14]。在此过程中，激活的小胶质细胞和受损的神经细胞能够通过表达肿瘤坏死因子受体相关因子（Tumor necrosis factor receptor associated factor 2，TRAF2）来抑制自身的坏死性凋亡，进而减少缺血性脑卒中引起的脑损伤[15]。另外，在缺血性脑卒中发生过程中，炎症刺激（LPS、脂壁酸或TNF-α）可以引起神经元死亡，如果抑制caspase 8的活性，能够使小胶质细胞发生坏死性凋亡而被清除，从而避免神经元的损失[16]。缺血性脑卒中发生后，坏死性凋亡过程中断的神经元能够诱导M2极化，减少M1极化；而完成坏死性凋亡过程的神经元则诱导M1极化[12]。此外，血管周围极化的M1型小胶质细胞分泌TNF-α，促进内皮细胞发生坏死性凋亡，破坏血脑屏障[17,18]。

4.2 多发性硬化症

多发性硬化症（Multiple sclerosis，MS）是一种严重的自身免疫疾病，具有较高的致残率，发病主要与炎性脱髓鞘及神经元损伤、死亡有关[19]。

炎性脱髓鞘的发生与小胶质细胞极化表型的切换失衡密切相关[20]。在疾病早期，外周免疫细胞被激活，穿过血脑屏障进入中枢，释放IFN-γ等炎性因子使小胶质细胞发生M1型极化。M1型细胞通过分泌TNF-α杀伤少突胶质细胞，引起脱髓鞘损伤；而将M1型转化为M2型则能促进少突胶质细胞的分化，帮助髓鞘再生[21]。

在MS动物疾病模型和患者脑组织中均存在少突胶质细胞发生坏死性凋亡。研究发现，无活性的caspase-8水平升高，是坏死性凋亡顺利进行的关键；而功能正常的caspase-8主要在小胶质细胞中表达，少突胶质细胞中少见[22]。并且，研究发现无活性caspase-8的激活可能继发于炎症。因此，无活性的caspase-8在少突胶质细胞中升高引发坏死性凋亡，很可能是小胶质细胞活化的结果。这同时也说明了，活性caspase-8是维持正常CNS功能下所必须的[23]。

4.3 脊髓挫伤

脊髓挫伤（Spinal contusion）是临床上常见的脊髓损伤类型，其不良预后主要与伤后持续存在的慢性炎症以及逐渐扩大的病灶有关。这种慢性炎症的持续被认为与M1型小胶质细胞的持续存在密切相关[24]。因此清除脊髓损伤后活化的小胶质细胞是治疗及改善预后的关键。此外，反应性星型胶质细胞的存在可以隔离病灶和正常脊髓组织，而持续性存在的M1会促进星型胶质细胞经TLR/MyD88 信号通路的坏死性凋亡[25]，这也从另一个角度印证了消除M1细胞的重要性。

Fan等[26]在动物实验中发现，发生坏死性凋亡的小胶质细胞内质网上存在MLKL，RIP3及内质网应激感受器（Glucose-regulated protein，GRP78）的表达上调；经氧糖剥夺处理后小胶质细胞采用4-苯基丁酸酯抑制内质网应激，则可明显阻止坏死性凋亡的发生，说明内质网应激很可能是小胶质细胞发生坏死性凋亡过程中重要的一环。

5 总结与展望

目前对于小胶质细胞活化和坏死性凋亡各自都有较多的研究和报道，但将二者联系在一起进行的研究尚且有限。根据目前的报道，我们可以将二者确定存在的联系主要总结为两个方向：（1）坏死性凋亡可以调控小胶质细胞极化类型（2）坏死性凋亡是消除M1型细胞的重要方式。尽管进一步的具体分子机制仍待明确，但已有联系已经为我们提供了极有价值的治疗思路。我们期待未来的研究能够为小胶质细胞极化和坏死性凋亡之间有更清楚、全面的诠释，为中枢神经系统疾病的治疗提过新的靶点和思路。