小胶质细胞表面TREM2受体对缺血性脑卒中的免疫调节机制

吴 娟，刘 冲，张 艳

小胶质细胞是中枢神经系统的主要免疫细胞，在神经发育中扮演着重要的角色，而且在机体稳态、损伤或病理状态下也发挥着重要的作用。小胶质细胞表面的髓样细胞触发受体2（triggering receptor expressed on myeloid cells 2，TREM2）是免疫球蛋白超家族的成员之一，是一种跨膜细胞免疫调节受体，它参与了小胶质细胞的增殖、存活、迁移、吞噬及炎症调节等功能。对TREM2的研究多集中在神经退行性疾病[1]，包括阿尔兹海默病(AD)，Nasu-Hakola病(NHD)，肌萎缩侧索硬化症(ALS)等，最近发现TREM2在缺血性脑卒中中也发挥着重要的作用。TREM2的表达增加可以减轻脑缺血再灌注损伤，有助于神经功能的恢复[2-3]，这可能和TREM2可以调节缺血后的炎症反应，介导小胶质细胞向髓鞘碎片和凋亡细胞的迁移和吞噬有关。因此，深入研究TREM2的免疫调节机制，可能对改善缺血性脑卒中的预后有着重要的意义。

1 小胶质细胞与TREM2

小胶质细胞是大脑内固有的免疫细胞，是中枢神经系统防御损伤的第一道防线，在大脑免疫反应中起着至关重要的作用。小胶质细胞与其他髓样细胞一样,它们能够转化为吞噬细胞，因此被称为“脑巨噬细胞”。迄今为止,许多研究已经阐明了小胶质细胞在缺血性脑卒中的病理机制中的作用。它既具有趋化性，又可分泌促炎性和抗炎性细胞因子、生长因子、趋化因子、蛋白酶和神经营养蛋白[4-5]。目前，对小胶质细胞的调控已作为缺血性脑卒中一种新的治疗靶点。

随着对Nasu-Hakola病（多囊性脂膜性骨增生伴硬化性白质脑病）的研究，人们开始认识到TREM2在小胶质细胞功能中的重要性。TREM2是一种分子量为26kDa的单程跨膜受体，由细胞外V型免疫球蛋白（Ig）结构域、赖氨酸残基的跨膜区以及无任何转导活化信号作用的短细胞质尾巴3部分构成，在脑组织中，仅表达于小胶质细胞。TREM2的末端为短的胞浆尾巴（195～230 aa），缺少信号传导或运输的基序，而DAP12包含酪氨酸激活基序（ITAM），TREM2与DAP12结合后可介导下有信号的转导，从而影响小胶质细胞活化、功能、存活和吞噬作用[3,6]。TREM2的胞外域经由整合素和金属蛋白酶处理后，形成可溶性的TREM2（sTREM2）释放到胞外[7]，不依赖于TREM2来调节神经元与周围微环境之间的相互作用。研究表明sTREM2可通过局部组织中的蛋白水解产生然后再穿过受损的血脑屏障后进入脑脊液[8]，所以在一些神经退行性疾病中，可观察到脑脊液中的sTREM2升高，因此提出sTREM2可作为AD的炎症生物标记物，但是在缺血性脑卒中中的作用尚不明确，有待进一步研究。而TREM2通过影响小胶质细胞的功能，对缺血性脑卒中的免疫调节起着至关重要的作用。

2 TREM2对缺血性脑卒中的免疫调节功能

2.1 调节吞噬功能 清除脑损伤后的细胞碎片是促进组织恢复动态平衡及正常功能恢复的重要机制。小胶质细胞的吞噬作用，依赖细胞表面和下游信号通路表达的特定受体介导。一般来说，有两种不同的受体类型，一种是对外来微生物病原体具有高亲和力的受体，例如Toll样受体（TLR）；另一种是可以识别凋亡的细胞物质的受体，例如TREM2。除了这两种类型受体，Fc受体、补体受体、G蛋白偶联6（P2RY6）、巨噬细胞抗原复合物2（MAC-2）等也参与了急、慢性脑损伤后小胶质细胞对折叠错误、凋亡细胞和死亡神经元的清除。Kawabori等[9]对小鼠进行脑缺血造模实验评估其神经功能及梗塞体积，发现与野生型小鼠相比，TREM2-KO小鼠的神经功能恢复差，梗塞体积大，几乎没有发现泡沫巨噬细胞。说明TREM2的缺乏加重了脑缺血性损伤，并且使吞噬功能受损。体外实验时，发现TREM2缺失的小胶质细胞，对受损细胞的吞噬作用明显减弱。由于参与缺血性脑卒中病理过程的髓样细胞既包括脑中的小胶质细胞，也包括循环中的巨噬细胞，为了判断在体内是否仍然是小胶质细胞上表达的TREM2起作用。Kurisu等[3]制备骨髓嵌合小鼠后进行脑缺血实验，发现与脑内TREM2敲除的两组小鼠（即TREM2-KO小鼠为受体，野生型和TREM2-K0小鼠为供体）相比，脑内TREM2表达正常的两组小鼠（即野生型小鼠为受体，野生型和TREM2-K0小鼠为供体）在行为学测试中表现更好，梗死体积小；与脑内TREM2正常表达的小鼠比，脑内TREM2敲除的小鼠激活的髓样细胞数量和吞噬细胞数量减少，提示小胶质细胞上表达的TREM2在缺血性脑卒中发病机制中起着关键的作用。Takahashi等[10]用慢病毒上调TREM2的表达后，小胶质细胞的吞噬功能增强，并抑制了小胶质细胞的促炎作用。总之，小胶质细胞表面TREM2受体的表达促进小胶质细胞发挥吞噬作用，并对缺血性脑损伤有着神经保护功能。

2.2 调节小胶质细胞表型 当脑缺血发作后，小胶质细胞被激活并极化成两种表型：M1型和M2型。M1型小胶质细胞分泌肿瘤坏死因子-α（TNF-α），白细胞介素-1β（IL-1β），γ-干扰素（IFN-γ），白细胞介素-6（IL-6），诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和蛋白水解酶等介质，引发免疫炎症级联反应，加重组织损伤；M2型小胶质细胞分泌白细胞介素-10（IL-10）、白细胞介素-4（IL-4）、精氨酸酶-1（Arg-1）血管内皮生长因子、神经生长因等，抑制炎症反应，促进血管形成，组织修复[11]。动物研究表明，TREM2沉默后，诱导促炎因子TNF-α和IL-1β的表达，并抑制了抗炎因子IL-10的表达，导致梗塞体积增加，神经元凋亡增多[2]。为了验证TREM2是否通过调节小胶质细胞的表型参与脑缺血后的炎症反应。Zhai等[12]先用脂多糖/干扰素-γ（M1触发器）诱导小胶质细胞的M1表型，发现iNOS表达增加，TREM2表达减少。相反，IL-4/IL-13（M2触发器）诱导小胶质细胞的M2表型，结果显示Argv1和TREM2的表达显著增加。这些数据表明，具有M1表型的细胞TREM2的表达水平降低，而在具有M2表型的细胞中TREM2的表达水平升高。实验进一步用慢病毒上调或下调TREM2的表达，氧-葡萄糖剥夺后，在TREM2-shRNA组，iNOS和IL-6升高，TREM2载体组，Arg-1和脑源性神经生长因子升高。这些结果提示TREM2可能参与了小胶质表型的极化，并且上调TREM2的表达会促进小胶质细胞向M2型极化，抑制炎症，促进缺血后神经功能的恢复。

2.3 抑制TLR介导的促炎反应 Toll样受体（TLR）是一种跨膜蛋白，以模式识别受体为特征，是引发炎症反应的关键因素。Turnbull等[13]分离野生型小鼠和TREM2-KO小鼠的巨噬细胞，然后用TLR4激动剂脂多糖（LPS）刺激，发现从TREM2-KO小鼠分离的巨噬细胞产生的促炎介质增加，说明TREM2可负调控TLR反应[14-15]，但是具体调节机制尚不清楚，进一步研究发现，TREM2是通过接头蛋白抑制TLR的反应。LPS与TLR4结合可激活ERK通路，导致促炎细胞因子的产生[16]。TREM2可抑制ERK磷酸化，但当LAB缺乏的情况下LPS刺激，ERK磷酸化增加[17]，可能是TREM2通过LAB发出的信号限制了ERK或TLR信号所需的其他信号分子，或者是LAB依赖的Cbl介导的泛素化降低了激活TLR通路所需的激酶水平[18]。抑制TLR信号的另一个途径是LPS刺激后，DOK3磷酸化，与DAP12结合，并与Grb2和Sos1相互作用，抑制TLR反应[19]。但是TREM2与TLR之间的相互作用对缺血性脑卒中的作用仍需要进一步研究。体外实验，DAP12过表达可抑制LPS诱导的星形胶质细胞NF-κB的活化，从而降低促炎反应。此外，缺血性脑损伤后14 d在缺血性半暗带内观察到星形胶质细胞中TREM2的表达。这些结果表明，星形胶质细胞中TREM2的表达通过降低NF-κB的活化来负向调节TLR4介导的炎症反应[20]。TREM2在小胶质细胞的表达几乎是星形胶质细胞的400倍，在缺血性脑卒中中，对于TREM2抑制TLR反应的机制需要进一步研究。

2.4 影响小胶质细胞活化和增殖 在中枢神经系统出现损伤或疾病时，小胶质细胞做出相应的反应从“静止”状态转化为“激活”状态，从而发挥作用。在缺血后的第7 d，与野生型小鼠相比，TREM2-KO小鼠的神经胶质瘢痕中发现较少的Iba1阳性的小胶质细胞[21]。说明TREM-KO后会减弱小胶质细胞的活化或者TREM2-KO导致小胶质细胞基线缺陷。但是Kurisu等[3]发现在TREM2-KO小鼠和野生型小鼠非缺血性脑中小胶质细胞计数是相似的，说明TREM2的缺乏只导致小胶质细胞活化减弱，而并未影响细胞数量。缺血性脑卒中会导致，周围的小胶质细胞和巨噬细胞向缺血病变周围聚集，因此，TREM2的缺失减弱小胶质细胞的活化可能是因为TREM2还可以调节小胶质细胞的迁移能力。Mazaheri等[22]向小鼠颅内注射凋亡神经细胞6 h后将其处死并固定切片，用小胶质细胞特异性抗体标记，与野生型小鼠相比，TREM2-KO小鼠的凋亡神经元周围的成簇小胶质细胞数量显著减少，说明TREM2的缺失削弱了小胶质细胞对损伤的反应，并抑制发出趋化作用的信号。TREM2的缺乏可以抑制小胶质细胞的增殖[23]。与对照组相比，TREM2沉默的小胶质细胞的活化减少，细胞周期也停在了G1/S检查点[24]。说明TREM2可能通过调节参与细胞周期控制的蛋白质，调节小胶质细胞增殖。

3 总结

小胶质细胞在缺血性脑血管病中是一把双刃剑[11]，既可以分泌促炎因子，加重神经损伤，也可以分泌神经营养因子，促进缺血性损伤的修复。TREM2不仅可以促进小胶质细胞吞噬细胞碎片，调节小胶质表型由促炎型转为抗炎型，还可以抑制TLR介导的炎症反应，对于小胶质细胞的活化和增殖也有着重要的作用。因此，上调TREM2的表达，可以使小胶质细胞更好的发挥抗炎吞噬作用，从而有利于脑缺血性损伤的修复。已有研究表明，用TREM2激动剂热休克蛋白60（HSP60）或过表达TREM2后对缺血性损伤有保护作用。然而关于TREM2在缺血性脑卒中不同时间阶段的表达及效应器机制仍需要进一步研究，详细阐明。总之，TREM2将成为治疗缺血性脑卒中的临床新靶标。