小胶质细胞膜受体在阿尔茨海默病中的作用

林华伟，柳维林，王志福，陶静，陈立典

福建中医药大学康复医学院，福建福州市 350122

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种起病隐匿、进行性发展的神经退行性疾病，也是老年人最常见的痴呆类型和导致死亡的重要原因之一[1]。目前我国AD患者约875万，所导致的社会经济负担达1677.4 亿美元[2]；预计到2030年我国AD 患者总数将超过2000 万[3]，给家庭和社会带来巨大经济压力。

AD 主要的病理改变为β‐淀粉样蛋白(β‐amyloid,Aβ)大量沉积形成Aβ 斑块和tau 蛋白过度磷酸化形成神经纤维缠结[4]。小胶质细胞可以通过被质膜上的受体所激活，在AD 不同时期发挥作用：早期激活可诱导对Aβ的摄取和吞噬[5]；晚期则会产生神经炎症反应，释放神经毒性因子，导致突触功能障碍和神经元死亡，造成进行性认知功能障碍和记忆丧失。探索小胶质细胞及其受体的功能对阐明AD 的发病机制、研发新的治疗方法，有重要意义。

1 AD主要的病理特征

AD 的主要病理特征是Aβ 斑块沉积和神经纤维缠结。Aβ沉积是由于淀粉样蛋白前体蛋白的不正确切割，导致Aβ 单体聚集成Aβ 原纤维和斑块。斑块周围有小胶质细胞聚集，增多的Aβ斑块与小胶质细胞上的受体结合，过度激活小胶质细胞，导致其吞噬能力减弱，并释放白细胞介素‐1β 和肿瘤坏死因子‐α 等促炎因子，产生神经毒性，进行性加重患者的认知功能障碍。另外，早老素‐1 和早老素‐2 是Aβ 裂解过程中重要的蛋白酶，其异常突变导致β 链蛋白稳定性下降[6]，进一步增加Aβ 斑块沉积。

tau 蛋白是一种保护神经元的微管相关蛋白，在正常人脑中会促进微管形成并增加其稳定性。在AD 患者脑中，Tau 蛋白会过度磷酸化，抑制微管组装，聚集形成神经纤维缠结。小胶质细胞的过度活化与磷酸化Tau蛋白沉积密切相关[7]。Tau寡聚体可以诱导产生花生四烯酸，进一步促进小胶质细胞亚硝酸盐和促炎细胞因子产生。过量的促炎因子可以破坏抗炎受体的结构和功能，加速神经纤维缠结形成[8]，最终对患者的大脑带来损害。

2 小胶质细胞

大脑持续的神经炎症反应已经成为AD 的另一个核心病理特征[9]。小胶质细胞作为大脑中主要的免疫细胞，是诱导炎症反应的核心结构。各种受体与相应的配体结合激活小胶质细胞，促进炎性介质释放并诱导炎症发生。炎症反应在AD 的不同疾病阶段发挥的作用不同，早期的急性反应可以发挥神经保护作用，慢性反应会加剧病理变化[10]。

2.1 小胶质细胞的分型

借鉴巨噬细胞的分类方法，小胶质细胞也可分为M1和M2两种极化状态，这两种状态与受到激活的环境和被刺激的因素有关[11]，具有不同的生理和病理特征。

M1型是由脂多糖和干扰素等因子诱导激活的小胶质细胞。活化的M1型细胞会产生如肿瘤坏死因子‐α、白细胞介素‐1β和一氧化氮等细胞毒性因子，增加杀菌能力，但过量释放也会介导神经炎症发生。这种激活途径也称为“经典激活途径”。M1通常被认为是抵御各种外源侵害的第一道防线。但由于其在破坏外源病原体的同时也会产生过量的炎性因子，损害正常神经元功能，所以M1的过量激活可能加重AD的病理发展。

M2 型是由白细胞介素‐4、白细胞介素‐13 等因子诱导获得，该状态下的小胶质细胞可以产生白细胞介素‐10 和转化生长因子‐β 来拮抗炎症反应，并且产生精氨酸酶1 和几丁质酶3样蛋白3 等标志物[12]，帮助组织修复和细胞外基质重建，被称为“替代激活途径”。M2是抑制炎症反应，促进修复基因表达的一类表型，通过抑制促炎细胞因子如白细胞介素‐8、白细胞介素‐6 和肿瘤坏死因子‐α 的产生，对抗M1 的促炎反应，并联合胰岛素样生长因子‐1等其他神经保护因子帮助组织重建。

2.2 分型的局限性

将小胶质细胞分为M1 和M2 型可能是不准确的[13‐14]。巨噬细胞有多种激活状态和强大的可塑性，可以根据环境因素改变表型[15]。在AD 患者的脑中发现，大多数小胶质细胞表现出混合的活化表型，单一表型较少，且两种表型之间可以相互转化。

小胶质细胞分型的本质是小胶质细胞受到不同的刺激信息导致功能不同，负责接收信息并激活小胶质细胞的小胶质细胞的膜受体。

3 小胶质细胞膜受体在AD发病机制中的作用

AD 患者脑中小胶质细胞被激活后，向Aβ 斑块附近迁移，并提高吞噬Aβ 的能力；同时诱导细胞因子、趋化因子等炎症介质的释放，清除坏死细胞，从而保护神经元。但小胶质细胞的持续激活会导致Aβ降解酶活性下降，吞噬分解Aβ斑块的能力降低；而过度释放炎性因子，诱导神经炎症反应发生，导致突触功能障碍和神经元死亡。这与小胶质细胞膜表面受体在疾病不同阶段表现出的双重作用一致，提示受体的表达与小胶质细胞的功能密切联系。

3.1 髓细胞触发受体2 (triggering receptor expressed on myeloid cells 2,TREM2)

TREM2 是一种在骨髓细胞‐2 上表达的触发受体，通过与衔接蛋白12 kDa DNAX 活化蛋白(DNAX‐activating protein of 12kDa,DAP12)结合发挥作用。TREM2 的细胞外配体包括多种磷脂和凋亡细胞，并可与载脂蛋白(apolipoprotein,Apo)E结合；ApoE 和TREM2 的变体都会增加AD 的发病风险，损害TREM2‐配体间的相互作用[16]。TREM2 被鉴定为Aβ 的受体，通过激活与斑块相关的小胶质细胞影响AD的发展进程[13]。

TREM2 在小胶质细胞大量表达，促进吞噬作用，抑制细胞产生炎症介质[17]。在TREM2 单倍体不足的小鼠和携带R47H突变体的人脑中，小胶质细胞对Aβ 斑块的修剪能力受损，斑块发生压实改变，神经毒性的寡聚Aβ和纤维状Aβ增多，导致神经元营养不良和神经元死亡。由于斑块发生压实改变，小胶质细胞吞噬和清除Aβ 和凋亡细胞的能力降低[18‐19]。但Jay 等[20]发现，APP/PS1 小鼠早期TREM2 缺失改善淀粉样蛋白病变，晚期则增强淀粉样蛋白沉积；老年小鼠TREM2 缺失减少斑块相关的髓样细胞积累。要根据发病时间纵向评估TREM2 信号转导对AD的影响。

3.2 Toll样受体(Toll‐like receptors,TLR)

TLR是一类主要参与自然免疫反应的重要蛋白质，作为一类模式识别受体，可识别多种类型病原体相关分子模式或危险相关分子模式。脑部小胶质细胞TLR的表达，对神经系统保护至关重要[21]。TLR 家族很多成员参与免疫反应，本文主要讨论CD14、TLR2和TLR4。

CD14是一种主要在单核细胞和巨噬细胞表面表达的脂多糖受体。由于没有独立的信号传导结构，CD14需要与TLR2 和TLR4 形成受体复合物，与纤维状Aβ 结合，诱导炎症反应发生。CD14只参与Aβ斑块形成后的累积，不参与最初Aβ斑块形成[22]。Aβ 沉积数量增多，受体复合物激活的小胶质细胞吞噬Aβ 能力提升。CD14缺乏的小鼠，斑块周围活化的小胶质细胞数量明显减少[23]。

TLR2 是一种主要在单核细胞、巨噬细胞和小胶质细胞表面表达的受体，可以识别细菌和真菌等病原体，是先天免疫反应中的关键受体，也是神经退行性疾病中研究最多的TLR 之一[24]。TLR2 参与小胶质细胞对Aβ 的炎症反应，抑制TLR2 活化会降低小胶质细胞反应性，减少APP/PS1 小鼠Aβ 沉积，并改善其认知能力[25]。但TLR2缺失会影响其他病原体炎症反应，可能不是理想的治疗靶点。

TLR4 的分布与TLR2 相似，主要在髓源系细胞表面表达，是一类跨膜蛋白，脂多糖是其主要配体。TLR4 在AD 病理机制中发挥双重作用[26]：一方面，Aβ 作为TLR4 的配体，两者结合可激活AD小鼠小胶质细胞，促进炎性介质释放，增加对Aβ的摄取和清除[27]；另一方面，TLR4 过表达导致小胶质细胞持续激活，降低小胶质细胞对Aβ42的清除率[28]。

3.3 补体系统

补体是一组存在于人体和动物细胞表面、可介导免疫反应的血清蛋白质。补体系统参与Aβ 诱导的炎症、老年斑形成和对Aβ 的吞噬，激活小胶质细胞吞噬正常突触，引起突触功能损害和丧失[29]。C3aR 和CD88是补体系统中的关键受体，通过与相应的补体因子结合介导免疫应答，影响小胶质细胞活化状态，改变对Aβ的清除能力，是AD病理变化的重要影响因素。

C3aR是主要在小胶质细胞上表达的补体C3受体，对补体系统的激活发挥重要作用，在AD 小鼠脑中表达显著增加。早期急性给予C3a可以增加对Aβ 的吞噬和摄取[30]；C3的持续激活诱导神经炎症反应，并损害小胶质细胞清除Aβ 的能力，这与慢性神经炎症抑制免疫功能的观点一致；C3aR 拮抗剂可以降低Aβ42/40比率[31]。Lian 等[32]发现，阻断APP/TTA 小鼠中C3aR 的表达，可减轻Aβ斑块累积和神经炎症对突触的损害。

CD88是一种在小胶质细胞表面表达的G 蛋白偶联受体，与补体因子C5a结合参与补体级联激活过程，是免疫应答中的关键受体。CD88与C5a相互作用激活小胶质细胞，产生炎性细胞因子和活性氧等炎性介质[33]。Ager 等[34]在AD 小鼠脑中检测到CD88和炎性细胞因子水平增加，尤其在Aβ 斑块附近的小胶质细胞中。Fonseca等[35]对AD小鼠使用CD88拮抗剂，发现活化的胶质细胞数和Aβ斑块同时减少，情景记忆改善。

3.4 清道夫受体(scavenger receptor,SR)

SR 是一类细胞表面受体，具有清除功能，能识别并吞噬修饰(乙酰化)的低密度脂蛋白和其他配体，Aβ 是其中之一[36]。SR 至少可分为8 类(A～H)，还包括一些基于其他标准命名的蛋白质，如晚期糖基化终产物受体(receptor of advanced glycation endproducts,RAGE)。以下着重讨论三种受体：SR‐AI、SR‐B2(CD36)和RAGE[37‐38]。

SR‐AI最初被认为只是乙酰化低密度脂蛋白的受体，主要存在于人类和小鼠的巨噬细胞和小胶质细胞。但现在证明它可与多种配体结合，如内毒素和Aβ，在AD和动脉粥样硬化的发病机制中都占有重要地位。SR‐AI可以与Aβ 结合促进Aβ 摄取和清除。Aβ 斑块周围活化的小胶质细胞中，SR‐AI数量增多；用SR‐AI抗体处理小鼠小胶质细胞，Aβ 沉积水平下降[39]。在APP/PS1 转基因小鼠脑中，SR‐AI缺失导致Aβ 斑块增加[40]。表明SR‐AI参与Aβ吞噬，上调SR‐AI的表达有可能治疗AD。

CD36主要在巨噬细胞、树突状细胞和小胶质细胞表达。在小胶质细胞，CD36与其他模式识别受体结合形成复合物，识别纤维状蛋白质[41]，激活酪氨酸激酶信号级联反应，导致神经毒性因子释放。CD36还能与TLR4 和TLR6 结合，诱导炎性介质释放和神经炎症发生。在AD 小鼠体内上调CD36表达水平，对Aβ的吞噬和清除作用增强，从而改善AD小鼠的认知功能；阻断该信号则会减弱吞噬作用，增加Aβ沉积[42‐43]。

RAGE 是晚期糖基化终产物的受体，主要在人和啮齿动物脑中小胶质细胞和巨噬细胞表达，也可以与可溶性Aβ 等配体结合[44]。Choi 等[45]在3xTgAD 小鼠模型的海马中发现星形胶质细胞和小胶质细胞RAGE 表达显著增加。RAGE 与Aβ 相互作用，诱导某些蛋白激酶特异性磷酸化，释放炎性因子，导致Aβ 沉积增多、突触功能障碍和神经元损伤[46‐48]。抑制RAGE 在老年APP小鼠中的过度表达，可减少小胶质细胞活化和炎症反应发生[49]。

4 总结

小胶质细胞及其受体是AD 发病机制中的关键参与者，在AD 中发挥双重作用。TREM2晚期缺失会损害小胶质细胞吞噬Aβ斑块和抑制神经炎症的能力，加重AD病理变化，但早期缺失却可以改善Aβ斑块清除率。在TLR家族中，TLR4也有类似的双重作用，疾病早期快速激活可以增加Aβ 清除率，而慢性持续激活则会调节SR 家族中CD36活性，降低小胶质细胞对Aβ42的清除，诱导神经炎症反应。在补体系统中，C3aR 与TLR4相似；SR中的CD36因为与TLR4相互作用，也会对Aβ斑块沉积和神经炎症发挥双重作用。

这些研究表明，在小胶质细胞中，激活同种受体的时间不同，小胶质细胞的功能不同，作用的信号通路不同，将介导小胶质细胞对AD 病理产生有益或有害的作用。我们要识别各种小胶质细胞受体在结合Aβ 和诱导炎症中的复杂作用，通过不同阶段有针对性的干预，放大其有益作用，减少其负面影响。对那些没有阶段特异性的受体，如TLR2、CD88、RAGE 和SR‐AI等，首先应增加时间上的纵向研究探索其是否存在双重作用，采取有效措施促进或抑制其表达，限制AD 的病理发展。利用各种受体的不同特性，在疾病的发展过程中针对特定靶点，可以为AD治疗提供新的研究方向和技术手段。