神經(jīng)免疫在阿爾茨海默病中的作用研究進(jìn)展

井初雅 井長(zhǎng)信 方 杰 劉曼青 馬琪林△

1)廈門(mén)大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，福建 廈門(mén) 361000 2)榆林市第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，陜西 榆林 719000

癡呆是目前面臨的新型公共衛(wèi)生問(wèn)題[1]。據(jù)估計(jì)，到2050年，全世界癡呆患者將會(huì)超過(guò)1.5億。癡呆最常見(jiàn)的原因是阿爾茨海默病(AD)，其是一種以漸進(jìn)性的認(rèn)知功能障礙與記憶喪失為特征的致命性疾病。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，神經(jīng)細(xì)胞外淀粉樣蛋白的沉積、神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)纖維蛋白的纏結(jié)、神經(jīng)突觸的功能喪失及神經(jīng)元細(xì)胞的異常死亡是導(dǎo)致AD發(fā)病的主要病理學(xué)特征[2]。然而，近十幾年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)免疫同樣參與到AD的病理過(guò)程中，并加劇AD的病理過(guò)程[3]，這很有可能為治療提供新的思路。基于以上背景，本文將近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于神經(jīng)免疫參與AD發(fā)病機(jī)制的研究及治療進(jìn)展做一綜述。

1 AD中參與神經(jīng)免疫的炎癥因子

1．1細(xì)胞因子小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞是阿爾茨海默病中產(chǎn)生細(xì)胞因子的主要來(lái)源[4]。細(xì)胞因子幾乎影響神經(jīng)炎癥的每一個(gè)過(guò)程，包括促炎過(guò)程、抗炎過(guò)程、神經(jīng)損傷、趨化過(guò)程和小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ沉積的反應(yīng)過(guò)程。

NLRP3炎癥小體是NOD樣受體家族中的重要成員，在AD的免疫應(yīng)答中發(fā)揮了重要作用。NLRP3參與調(diào)節(jié)半胱天冬-1的催化活性，可介導(dǎo)前體IL-1β成為具有生物活性的細(xì)胞因子。研究發(fā)現(xiàn)AD患者和AD小鼠的大腦內(nèi)半胱天冬酶-1活性均較對(duì)照組增高。相反，NLRP3或半胱天冬-1基因突變則可減緩AD小鼠的病理進(jìn)程[5]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，敲除APPSWE小鼠中的NLRP3可導(dǎo)致IL-1B的減少，同時(shí)也導(dǎo)致Aβ沉積的減少，并改善空間學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知損害[5]。以上研究均表明NLRP3、半胱天冬酶1、和IL-1β可加速AD的疾病進(jìn)程。

研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子IL-12和IL-23同樣參與AD的疾病進(jìn)展。IL-12和IL-23已被證明在AD或MCI患者的腦脊液中顯著增加[6]。IL-12和IL-23的共同亞基p40，也被證明在AD和MCI患者的血漿中表達(dá)增高。在轉(zhuǎn)基因AD小鼠中，敲除IL12、IL-23、p40導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞增生減少，小膠質(zhì)細(xì)胞向M2抗炎表型分化，Aβ沉積減少[7]。APPSWE/PS1ΔE9小鼠通過(guò)腦室內(nèi)注射抗P40抗體同樣發(fā)現(xiàn)Aβ斑塊沉積的減少和空間認(rèn)知能力損害的減少[6]。在SAMP8小鼠中使用P40干擾RNA得到相同的結(jié)果[8]。這些研究表明IL-12和IL-23同樣可加速AD的疾病進(jìn)程。

研究發(fā)現(xiàn)，AD患者血漿和腦脊液中TNF-α水平明顯升高，且AD患者大腦內(nèi)Aβ斑塊附近有大量的TNF-α因子，說(shuō)明TNF-α在AD中發(fā)揮的重要作用[9]。一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在APP轉(zhuǎn)基因小鼠中敲除TNF-α受體1，小鼠大腦皮質(zhì)和海馬中CD11b+ve陽(yáng)性的小膠質(zhì)細(xì)胞減少，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞合成增加，斑塊沉積減少和認(rèn)知損害減輕，暗示TNF-α是誘導(dǎo)M1型小膠質(zhì)細(xì)胞生成和神經(jīng)退行性變的重要因素[10]。另一項(xiàng)研究中，在12個(gè)月大的小鼠腦內(nèi)注射抗TNF-α抗體英夫利昔，導(dǎo)致大腦皮質(zhì)內(nèi)CD11b+ve陽(yáng)性的小膠質(zhì)細(xì)胞增加，Aβ1-42沉積和斑塊減少[11]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)TNF-α除可以加劇Aβ的沉積，還可以通過(guò)改變神經(jīng)元的細(xì)胞周期而導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷，從而加速AD的病程[12]。然而，另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中在TgCRND8小鼠中使用AAV病毒表達(dá)TNF-α似乎有利于斑塊的清除，具體原因尚不清楚[7]。

以往研究認(rèn)為，IL-4和IL-10可增加小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ的清除作用，抑制IL-6、TNF-α等致炎因子[13]。研究發(fā)現(xiàn)，在APPSWE/PS1ΔE9小鼠中使用AAV重組過(guò)表達(dá)細(xì)胞因子IL-4和IL-10，可明顯減少膠質(zhì)細(xì)胞的增生和改善小鼠記憶損傷，并使得M1型小膠質(zhì)細(xì)胞向具有清除Aβ作用的M2型小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變[14]。然而，最近的研究使用TgCRND8和Tg2576(APPSWE)小鼠證明，使用AAV在海馬中過(guò)表達(dá)IL-10反而加劇了斑塊沉積和認(rèn)知損害，且在TgCRN8小鼠模型中這種有害影響更加明顯。對(duì)比兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，TgCRND8小鼠注射AAV2/1-IL-10是在小鼠的在新生兒階段，而APPSWE/PS1ΔE9小鼠使用病毒表達(dá)是在小鼠的3～8個(gè)月時(shí)[15]。這兩個(gè)研究之間的差異提示，在免疫治療AD中干預(yù)的時(shí)機(jī)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGFβ1)是一個(gè)重要的調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活，在AD小鼠的血漿、腦脊液和大腦中的濃度均升高[16-17]。AD轉(zhuǎn)基因小鼠中過(guò)表達(dá)TGFβ1可通過(guò)促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ的清除而減少Aβ沉積[18]，從而起到減緩AD病程的作用。然而，在AD轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，阻止TGFβ1和下游SMAD2-SMAD3信號(hào)尤其在CD11c陽(yáng)性的小膠質(zhì)細(xì)胞上也減少Aβ沉積，但這種效應(yīng)似乎是由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程增加了外周髓細(xì)胞的流入，而不是調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[16]。目前對(duì)于TGFβ1的研究尚不完善，今后仍需進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方式。

1．2趨化因子趨化因子是固有免疫中的重要介質(zhì)，可調(diào)節(jié)小膠質(zhì)遷移到神經(jīng)炎癥存在的區(qū)域，從而提高AD中的局部炎癥反應(yīng)。已有研究發(fā)，AD患者活化小膠質(zhì)細(xì)胞上趨化因子CCL2、CCR3、CCR5表達(dá)上調(diào)。培養(yǎng)這些患者的原始小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，在可溶性Aβ刺激后趨化因子CXCL8、CCL2和CCL3表達(dá)同樣上調(diào)[19]。

巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1α( MIP-1α)為趨化因子CC家族成員，其受體為CCR5主要表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞上。研究發(fā)現(xiàn)MIP-1α可下調(diào)炎癥小體的活性而增加星形膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用，進(jìn)而減少淀粉樣蛋白沉積和認(rèn)知障礙[20]。而 MIP-1α表達(dá)下調(diào)，可促使星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，導(dǎo)致Aβ寡聚體增加。另一項(xiàng)研究表明，MIP-1α受體CCR5的缺陷會(huì)增加星型膠質(zhì)細(xì)胞的活性、Aβ沉積的增加并加劇小鼠記憶功能損傷[21]。可見(jiàn)MIP-1α在AD中起到保護(hù)作用。

單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1，即CCL2)為分泌性炎性分子，由星型膠質(zhì)細(xì)胞在Aβ和 TNF-α等刺激后產(chǎn)生[22]。大量研究發(fā)現(xiàn)，AD患者血清和腦脊液中MCP-1明顯增加[23]。MCP-1可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞、單核細(xì)胞向炎癥部位遷移。一項(xiàng)研究證明，在APPSWE(Tg2576)小鼠中敲除MCP-1受體CCR2可減少小膠質(zhì)細(xì)胞的遷移而加劇Aβ的病理過(guò)程[24]。

Fractalkine(FKN)的特異性受體CX3CR1缺乏在多個(gè)AD小鼠中已被證明可以促進(jìn)小膠質(zhì)對(duì)Aβ的吞噬作用，減少斑塊沉積和神經(jīng)毒性[25]。其機(jī)制可能是通過(guò)調(diào)節(jié)Aβ構(gòu)象以防止Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性[26]。

腦脊液中趨化因子CXCL10的水平與AD患者認(rèn)知能力衰退的嚴(yán)重程度有密切的關(guān)系。最近的一項(xiàng)研究表明，敲除APPSWE/PS1ΔE9小鼠中的CXCL10受體，可改善淀粉樣變和認(rèn)知減退[27]。在這些老鼠中小膠質(zhì)細(xì)胞和星型膠質(zhì)細(xì)胞增生均減少，小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)趨向于M2型并促進(jìn)對(duì)Aβ的吞噬和清除。

趨化因子在小鼠AD模型中的調(diào)節(jié)表明，趨化因子信號(hào)在把小膠質(zhì)募集到Aβ沉淀的地方和隨后的炎癥活動(dòng)中至關(guān)重要。此外，研究表明小膠質(zhì)細(xì)胞招募到Aβ斑塊的數(shù)量及其活化表型是AD疾病進(jìn)展的速度的一個(gè)關(guān)鍵決定因素。

2 免疫治療

2．1免疫治療的時(shí)間神經(jīng)免疫在體內(nèi)的研究表明，炎癥可在在淀粉樣蛋白沉積之前或淀粉樣蛋白不能被檢測(cè)之前即在輕度認(rèn)知功能障礙(MCI)受試者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)的新基因表明，炎癥在神經(jīng)退行性疾病和其繼發(fā)影響中起著始動(dòng)因素。從神經(jīng)病理學(xué)研究同樣得到支持，小膠質(zhì)細(xì)胞在疾病的早期階段即可激活，表明炎癥可能發(fā)生在疾病早期并獨(dú)立于淀粉樣蛋白沉積[28]。此外，盡管迄今為止臨床試驗(yàn)沒(méi)有產(chǎn)生結(jié)論性的結(jié)果，流行病學(xué)研究表明，一些AD患者早期服用消炎藥可延遲疾病的發(fā)展，提示調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的潛在作用[29]。以上來(lái)自不同領(lǐng)域的研究均證明炎癥發(fā)生在AD病程的早期階段，也提示早期干預(yù)神經(jīng)免疫是未來(lái)治療AD的一個(gè)重要方向。

2．2抗炎藥物的使用

2．2．1 非甾體抗炎藥：流行病學(xué)研究表明，持續(xù)使用非甾體抗炎藥可以降低AD發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)80%。多個(gè)研究表明，非甾體類(lèi)抗炎藥可以減少AD小鼠模型的病理學(xué)損害，其機(jī)制可能是因AD小鼠皮質(zhì)海馬內(nèi)環(huán)氧化物酶II的mRNA和蛋白表達(dá)上調(diào)，而非自體抗炎藥可以抑制這種表達(dá)[30]。一項(xiàng)關(guān)于AD小鼠模型的研究表明，使用布洛芬可減少淀粉樣斑塊的沉積和星形膠質(zhì)胞及小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，減少海馬中淀粉樣蛋白沉積激活和tau蛋白磷酸化[31]。流行病學(xué)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的成功使人們把目光投向了臨床研究，結(jié)果似乎并不樂(lè)觀。使用非甾體抗炎治療輕度至中度AD患者在大規(guī)模試驗(yàn)中似乎沒(méi)有顯著作用(表1)。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，非甾體抗炎藥可加重重度AD患者的病理?yè)p傷和臨床表現(xiàn)，而在臨床癥狀發(fā)生前的2～3 a，使用非甾體抗炎藥預(yù)防給藥可減少AD的發(fā)病率[32]。提示臨床上使用非甾體抗炎藥治療AD患者，藥物使用的時(shí)間十分重要。

2．2．2 過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPARγ)激活劑：研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPARγ)的激活可顯著降低促炎因子的產(chǎn)生，從而起到抗炎作用[43]。常見(jiàn)的PPARγ激活劑包括惡唑烷二酮類(lèi)化合物和部分非甾體抗炎藥。其中惡唑烷二酮類(lèi)中的吡格列酮、羅格列酮均已被證明在抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，減少Aβ的沉積和改善認(rèn)知障礙中發(fā)揮重要作用[44]。

2．2．3 米諾環(huán)素：米諾環(huán)素是四環(huán)素衍生物，具有強(qiáng)大的抗炎和抗凋亡作用。米諾環(huán)素被證明可以降低caspase-3的活化和BACE1在小鼠中的水平，從而阻礙Aβ的沉積。當(dāng)給予ALS小鼠模型米諾環(huán)素時(shí)，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)似乎是在疾病進(jìn)展階段減少，而M2表型的表達(dá)似乎不受影響，提示該藥物選擇性靶向作用于小膠質(zhì)細(xì)胞表型[45]。

2．2．4 TNF-α抑制劑：Aβ沉積可刺激小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)多的TNF-α，研究發(fā)現(xiàn)AD患者體內(nèi)TNF-α轉(zhuǎn)錄水平明顯高于正常患者[46]。遺傳流行病學(xué)研究表明，大腦中高水平的TNF-α是導(dǎo)致AD發(fā)生的危險(xiǎn)因素[47]。這些研究使得TNF-α可能成為潛在的治療AD的靶點(diǎn)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠體內(nèi)存在TNF-α抗體時(shí)，認(rèn)知障礙的到明顯緩解。TNF-α抑制劑沙利度胺似乎可以在轉(zhuǎn)基因AD小鼠中減少星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的活化[48]。

最近的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)評(píng)估了TNF-α抑制劑依那西普在一項(xiàng)由41例輕度至中度阿爾茨海默病癡呆患者組成的雙盲研究中的作用，管理的目標(biāo)是改善長(zhǎng)期的低度炎癥，在依那西普組，盡管認(rèn)知評(píng)估的分?jǐn)?shù)沒(méi)有明顯變化，治療上卻有一個(gè)積極的好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有明顯不良反應(yīng)。今后需要進(jìn)一步開(kāi)展更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)[49]。

表1 部分使用非自體抗炎藥治療阿爾茨海默病的臨床試驗(yàn)

注：ADAS-Cog：阿爾茨海默病評(píng)估量表-認(rèn)知部分；CIBIC+：基于臨床醫(yī)生訪談的變化加上照料者的評(píng)估；ADAPT：AD抗炎預(yù)防實(shí)驗(yàn)(由美國(guó)國(guó)立老年研究所資助)

3 總結(jié)和展望

最近的研究清楚表明了炎癥因子在阿爾茲海默病中疾病進(jìn)程中的作用。一系列針對(duì)Aβ和Tau的藥物均因未能滿足主要終點(diǎn)而失敗。這似乎提示今后單一靶點(diǎn)藥物的治療可能難以奏效，聯(lián)合用藥會(huì)是未來(lái)治療AD的方案。考慮到AD中各類(lèi)因子發(fā)揮的重要作用，今后針對(duì)細(xì)胞因子、趨化因子以及炎癥信號(hào)通路的靶向治療是一個(gè)方向，且在正確的時(shí)間干預(yù)對(duì)治療效果至關(guān)重要。

目前免疫治療阿爾茨海默病的研究尚不完善，多數(shù)仍停留在摸索階段[50-51]，且結(jié)論似乎也互相矛盾。今后的研究仍需更加詳盡地了解阿爾茨海默病中的神經(jīng)免疫通路和分子機(jī)制，從而達(dá)到進(jìn)一步治療疾病的目的。仔細(xì)研究健康人的神經(jīng)免疫系統(tǒng)是如何調(diào)節(jié)認(rèn)知表現(xiàn)的，也能實(shí)現(xiàn)通過(guò)免疫治療而改善疾病癥狀的目的。