CCR5在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中作用的研究進(jìn)展

何宏媛，楚世峰，陳乃宏

(1.天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301617；2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所神經(jīng)科學(xué)中心，北京 100050)

眾所周知，中風(fēng)是導(dǎo)致我國居民死亡和致殘的首位病因，阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是醫(yī)療消耗最高的病種之一，抑郁癥在2030年將成為威脅人類健康的第二大疾病，而帕金森病(Parkinson’s disease，PD)、多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)、脊髓側(cè)索硬化綜合征等神經(jīng)系統(tǒng)疾病均可導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會負(fù)擔(dān)。但現(xiàn)有的治療藥物均不能有效延緩病情惡化，因此，防治神經(jīng)系統(tǒng)疾病藥物成為新藥研發(fā)所面臨的方向和任務(wù)。

臨床證據(jù)不足的治療靶點(diǎn)是導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)藥物研發(fā)失敗的重要原因。在以Aβ假說為引導(dǎo)的抗AD藥物研發(fā)中，近百項(xiàng)小分子藥物、生物藥物等相繼進(jìn)入臨床試驗(yàn)，但均以失敗告終。在以谷氨酸毒性假說、自由基損傷假說等為導(dǎo)向的抗腦卒中藥物研發(fā)中，亦是全軍覆沒。大量的失敗案例一方面造成了巨大的醫(yī)療資源損失，另一方面也提示現(xiàn)有的治療靶點(diǎn)存在缺陷，如Aβ沉積在AD發(fā)病前十多年就已出現(xiàn)，Aβ清除后AD患者的認(rèn)知功能改善亦不顯著。多巴胺能神經(jīng)元丟失率高達(dá)70%以上才會出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能障礙，顯著早于PD癥狀的出現(xiàn)。上述證據(jù)表明，現(xiàn)有的治療靶點(diǎn)缺乏與神經(jīng)病理學(xué)變化的直接關(guān)聯(lián)性，臨床病理學(xué)證據(jù)嚴(yán)重不足。

CC趨化因子受體5(CC chemokine receptor 5，CCR5)是CC家族配體CCL3、CCL4和CCL5的受體[1]，由352個(gè)氨基酸構(gòu)成，分子量為40.6 ku，為G蛋白偶聯(lián)受體，包括7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，3個(gè)胞外環(huán)和3個(gè)胞內(nèi)環(huán)[2]。CCR5基因位于染色體3p21.31上，包含4個(gè)外顯子、2個(gè)內(nèi)含子和2個(gè)啟動(dòng)子[3]，具有很好的多態(tài)性。生理?xiàng)l件下，CCR5在多種細(xì)胞上表達(dá)，包括T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等[4]。自上世紀(jì)90年代開始，CCR5便被證明是HIV-1附著和進(jìn)入T淋巴細(xì)胞的共受體，而其突變體CCR5△32則被認(rèn)為可抗感染和延緩疾病進(jìn)展[5]。2019年，Cell發(fā)表文獻(xiàn)首次證明，CCR5是唯一具有臨床證據(jù)的促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)的治療靶點(diǎn)[6]。通過文獻(xiàn)檢索，我們發(fā)現(xiàn)CCR5對多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病均有顯著影響，且已有數(shù)項(xiàng)臨床試驗(yàn)正在開展中。本文將對CCR5在神經(jīng)系統(tǒng)疾患中的生物學(xué)功能以及新藥研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為CCR5抑制劑在神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 CCR5與多發(fā)性硬化

多發(fā)性硬化是最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)特發(fā)性炎性脫髓鞘疾病之一，炎癥反應(yīng)在該病的發(fā)生和發(fā)展過程中起到了重要作用[7]。Trebst等[8]發(fā)現(xiàn)，CCR5+的單核巨噬細(xì)胞在多發(fā)性硬化患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)中高度富集。單核巨噬細(xì)胞會在CNS分泌大量的炎性細(xì)胞因子，導(dǎo)致并加重炎癥反應(yīng)。此外，已有研究發(fā)現(xiàn)在原發(fā)進(jìn)展型多發(fā)性硬化病人細(xì)胞內(nèi)CCR5 RNA顯著增加[9]，基于此，考慮敲除CCR5基因作為方案進(jìn)行研究是合理的。實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)是多發(fā)性硬化的動(dòng)物模型,廣泛應(yīng)用于多發(fā)性硬化的治療研究中[10]。利用C57BL/6小鼠，Gu等[11]將CCR5基因敲除之后發(fā)現(xiàn)，CCR5敲除(CCR5-/-)小鼠的臨床評分和EAE神經(jīng)病理學(xué)評分較野生型(CCR5+/+)小鼠低，具體表現(xiàn)為：CCR5-/-小鼠免疫細(xì)胞(CD3+、CD4+、CD8+、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞)浸潤及星形膠質(zhì)細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞活化減弱；此外，CCR5-/-小鼠脊髓中IL-1α、TNF -α、IFN -γ和MCP-1細(xì)胞因子水平下降；髓鞘堿性蛋白(MBP)和CNPase升高，NG2和O4降低，說明CCR5基因缺失通過抑制炎癥反應(yīng)抑制了脫髓鞘的發(fā)生。這些發(fā)現(xiàn)表明，CCR5可能參與脊髓脫髓鞘的多發(fā)性硬化發(fā)展，可以作為多發(fā)性硬化的治療靶點(diǎn)。

CCR5△32作為CCR5的突變體，不再保留CCR5功能，這一點(diǎn)引起了科研工作者的研究興趣。目前，針對多發(fā)性硬化患者與健康人體內(nèi)CCR5△32基因表型的研究較多。如Troncoso等[12]以巴西261例多發(fā)性硬化患者為實(shí)驗(yàn)組，435名健康人為對照組，結(jié)果顯示對照組和實(shí)驗(yàn)組中攜帶CCR5△32突變基因的歐洲裔巴西人數(shù)量具有顯著差異，而且對照組的數(shù)量明顯多于實(shí)驗(yàn)組。這一結(jié)果說明，CCR5△32突變基因是歐洲裔巴西人多發(fā)性硬化發(fā)生發(fā)展的保護(hù)因子。然而，并非所有研究結(jié)果都與此結(jié)果相似。Kantor等[13]進(jìn)行了臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，CCR5△32并不能預(yù)防多發(fā)性硬化。但其存在卻能延緩疾病進(jìn)程，與野生型CCR5攜帶者相比，攜帶CCR5△32的多發(fā)性硬化患者從得病到完全癱瘓的時(shí)間被延長5-10年。也有研究顯示，CCR5△32與MS的發(fā)生和發(fā)展沒有直接聯(lián)系。Arababadi等[14]的研究結(jié)果表明，在抽取的100名伊朗多發(fā)性硬化患者和300名健康人中，沒有1名患者是CCR5△32突變基因的攜帶者，且僅有兩名健康人攜帶有CCR5△32雜合基因。盡管以上研究結(jié)果看似矛盾，但CCR5△32對于多發(fā)性硬化的作用是客觀存在的，并不會隨著地域和人群的不同而發(fā)生變化。之所以會出現(xiàn)不同結(jié)果，我們可以理解為當(dāng)最初攜帶有CCR5△32的種族群體發(fā)生了遷徙之后，受環(huán)境因素影響，該基因被修飾或者發(fā)生了變異，再加上機(jī)體自身的代償作用，這些綜合因素導(dǎo)致了不同地域的不同研究結(jié)果。

以上研究結(jié)果表明，CCR5具有極大的研究價(jià)值，可以作為多發(fā)性硬化的治療靶點(diǎn)。臨床可利用CCR5抑制劑作為多發(fā)性硬化的治療藥物。盡管CCR5△32對多發(fā)性硬化的保護(hù)作用研究結(jié)果不盡相同，但可將與其相關(guān)的治療方案作為備選和未來研究方向。鑒于目前對于CCR5在多發(fā)性硬化中的作用研究主要集中在基礎(chǔ)研究階段，向臨床治療轉(zhuǎn)化時(shí)仍面臨很多挑戰(zhàn)。

2 CCR5與中風(fēng)

最新研究顯示，腦缺血發(fā)生后，CCR5促進(jìn)中性粒細(xì)胞向缺血部位聚集，加重缺血損傷[15]。Joy等[6]研究也證明，中風(fēng)后，CCR5在神經(jīng)元中有不同程度的上調(diào)。降低CCR5水平可以促進(jìn)中風(fēng)后運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)，提高外傷損傷后的認(rèn)知功能，還可以上調(diào)神經(jīng)元CREB并且通過DLK信號介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)。數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)皮層腦卒中后的第一和第二周內(nèi)，在前運(yùn)動(dòng)皮層降低CCR5表達(dá)可以使皮質(zhì)內(nèi)樹突中棘突的保留，這意味著CCR5敲除可保留腦卒中鄰近腦區(qū)的環(huán)路連接。更重要的是，研究者開展的一項(xiàng)大型臨床試驗(yàn)顯示，攜帶天然突變體CCR5△32的中風(fēng)患者比未攜帶患者的神經(jīng)損傷和認(rèn)知功能恢復(fù)力強(qiáng)。這些發(fā)現(xiàn)表明，CCR5的升高會對中風(fēng)產(chǎn)生不利影響，是中風(fēng)神經(jīng)修復(fù)的靶點(diǎn)，并使CCR5成為第一個(gè)報(bào)道的與人類中風(fēng)恢復(fù)增強(qiáng)相關(guān)的基因，也從另一方面說明CCR5拮抗劑可改善缺血性腦損傷。免疫調(diào)節(jié)機(jī)制在CCR5拮抗劑改善缺血性腦損傷中發(fā)揮重要作用，該機(jī)制在中風(fēng)治療中具有廣泛應(yīng)用[16]。TAK-779即為一種利用免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的CCR5的非肽拮抗劑，可選擇性地與CCR5結(jié)合。一項(xiàng)研究表明，短暫局灶性腦缺血后給予TAK-779可減輕腦梗死[17]，這是第一個(gè)證明非肽趨化因子受體拮抗劑對缺血性腦有保護(hù)作用的證據(jù)。非肽趨化因子受體拮抗劑已被證明是治療中風(fēng)的潛在候選藥物。Maraviroc是已上市的用于治療艾滋病感染的CCR5抑制劑，其作為治療中風(fēng)藥物已進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)，但由于Maraviroc的血腦穿透能力較差，增強(qiáng)該通路其他下游成分(如CREB和DLK)的信號傳遞效果的療法可能是潛在的候選方案[18]。

但另外一些研究結(jié)果卻表明，CCR5升高也會對腦卒中產(chǎn)生保護(hù)作用。Li等[19]研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血發(fā)生后，CCR5的激活對于調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)與血腦屏障的結(jié)合至關(guān)重要。在腦缺血刺激下，內(nèi)皮細(xì)胞分泌CCL5，Tregs表面CCR5與其配體CCL5結(jié)合后被激活，繼而上調(diào)PD-L1的表達(dá)，抑制中性粒細(xì)胞分泌MMP-9。因此，CCR5是Tregs介導(dǎo)的血腦屏障保護(hù)的關(guān)鍵分子，可能是缺血性腦卒中細(xì)胞治療的新靶點(diǎn)。另有文獻(xiàn)報(bào)道，腦源性CCR5可促進(jìn)實(shí)驗(yàn)性中風(fēng)后的神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)功能的修復(fù)，這些有益作用的細(xì)胞基礎(chǔ)與減少神經(jīng)元變性、增加Iba1+巨噬細(xì)胞、增加少突膠質(zhì)細(xì)胞和促進(jìn)梗死周圍皮層的髓鞘再生有關(guān)[20]。

3 CCR5與阿爾茨海默病

與CCR5對中風(fēng)的雙重作用相似，CCR5對AD的作用也存在爭議。一方面，Lee等[21]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CCR5敲除的小鼠的空間記憶功能受損，和野生型小鼠相比，CCR5敲除的小鼠的GFAP含量高，星型膠質(zhì)細(xì)胞增多，Aβ沉積比較嚴(yán)重。由此我們推測，CCR5可能是AD病理發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵抑制因子。然而，與此結(jié)果不一致的是，Reale等[22]對外周血單核細(xì)胞中CCR5檢測則發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，阿爾茨海默病患者外周血單核細(xì)胞中CCR5和CCR2表達(dá)均增加，提示CCR5對AD的有害作用。通過總結(jié)目前對AD和CCR5關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，大部分研究表明，CCR5可加重AD進(jìn)程，僅有小部分研究表明CCR5對AD有改善作用[23]。出現(xiàn)沖突結(jié)果的可能原因：獲取AD樣本的方法多種多樣；基因敲除操作可能會對細(xì)胞通路造成影響；CCR5既可以改善又可以加重阿爾茨海默病，具體作用取決于發(fā)病階段。在今后的研究中，應(yīng)將以上因素考慮在內(nèi)。

一些流行病學(xué)家試圖從基因多樣性方面研究CCR5與AD之間的關(guān)系。Wojta等[24]臨床研究表明CCR5基因多樣性分布在AD患者和健康人之間并無顯著差異，但CCR5△32突變與包括AD在內(nèi)的各種神經(jīng)退行性疾病的早期發(fā)病相關(guān)。與此相反，當(dāng)把AD與CCR5基因多樣性研究和載脂蛋白E(APOE)狀態(tài)相聯(lián)系起來后發(fā)現(xiàn)，晚發(fā)性阿爾茨海默病與CCR5△32之間的相關(guān)性僅在攜帶APOE ε4等位基因的受試者中顯著[25]。顯然，CCR5△32與AD的關(guān)系和AD發(fā)病期以及基因之間的相互作用有關(guān)。

4 CCR5與其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病

蜱傳腦炎病毒(TBEV)是一種媒介傳播的黃病毒，可導(dǎo)致潛在的致命神經(jīng)感染。Michlmayr等[26]使用自然減毒的蜱傳黃病毒Langat病毒(LGTV)研究趨化因子受體CCR5在TBEV感染小鼠模型中的作用發(fā)現(xiàn)CCR5在引導(dǎo)T細(xì)胞進(jìn)入LGTV感染的大腦，以及抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中至關(guān)重要，顯示出雙重保護(hù)作用。Kindberg等[27]針對CCR5△32突變基因?qū)︱鐐鞑ツX炎進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)含有CCR5△32突變基因可能傾向于患蜱傳腦炎，然而，需要對更多的患者進(jìn)行研究來證實(shí)這一觀察結(jié)果。

HIV腦病是由HIV本身引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)改變和巨細(xì)胞病毒引起的腦病，曾有許多名稱，包括亞急性腦炎、AIDS癡呆綜合征，近來稱為HIV相關(guān)性神經(jīng)認(rèn)知異常(HIV-associated neurocognitive disorders，HAND)。CCR5和HIV的關(guān)系已經(jīng)有較多的研究。研究顯示，CCR5可介導(dǎo)HIV病毒進(jìn)入T細(xì)胞，導(dǎo)致AIDS發(fā)生。盡管如此，人們對于CCR5怎樣導(dǎo)致HIV相關(guān)的認(rèn)知功能損傷這一問題仍然了解較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約50% HIV感染者會發(fā)展成為HAND[28]。CCR5△32突變基因或抑制CCR5的表達(dá)可有效防治AIDS，從而在一定程度上防治了HAND。

CCR5與帕金森病的關(guān)系研究較少。Huerta等[29]針對CCR5△32突變基因進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該基因不會增加患帕金森病的風(fēng)險(xiǎn)。

5 CCR5抑制劑的臨床研究進(jìn)展

臨床研究中，與CCR5有關(guān)的藥物有45個(gè)，CCR5抑制劑有35個(gè)(Tab 1)，用于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的CCR5抑制劑有4個(gè)(Tab 2)。

Tab 1 Progress of clinical research on CCR5 related drugs

Tab 2 Advances in clinical research on CCR5 inhibitors for nervous system diseases

由以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，在所有CCR5相關(guān)藥物中，CCR5抑制劑占比接近80%，說明CCR5抑制劑在臨床研究中具有廣闊的前景。然而，Maraviroc是目前唯一上市的CCR5抑制劑，大部分藥物在進(jìn)入臨床一期和二期后被終止或迄今沒有進(jìn)展，未來的研究還面臨諸多挑戰(zhàn)。盡管當(dāng)前CCR5抑制劑的主要適應(yīng)癥是HIV感染，但已有數(shù)種用于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物處于臨床研究，而且CCR5抑制劑的非抗HIV藥理作用如抗炎、抗腫瘤、抗排異的研究不斷增多[30]，提示我們CCR5抑制劑在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療研究中的巨大潛力。

6 總結(jié)與展望

CCR5是CC趨化因子家族重要的受體，除可作為艾滋病治療靶點(diǎn)外，在多發(fā)性硬化、中風(fēng)和阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中也發(fā)揮著重要作用。

大量研究顯示，CCR5主要通過加重炎癥反應(yīng)來發(fā)揮作用。CCR5存在于免疫細(xì)胞表面，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生病變時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞大量分泌其配體趨化因子，進(jìn)而激活CCR5，配體與受體結(jié)合，免疫細(xì)胞透過血腦屏障，在損傷部位聚集，引發(fā)并加劇炎癥反應(yīng)。另一方面，以中風(fēng)為例，CCR5表達(dá)增多又會抑制巨噬細(xì)胞分泌炎性因子，抑制炎癥反應(yīng)，對神經(jīng)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。由此看來，CCR5發(fā)揮作用具有雙面性。需要注意的是，僅僅從抑制炎癥方面入手，無法從根本上治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病，因此在進(jìn)一步的研究中，應(yīng)該考慮更全面的研究方案。

CCR5△32作為CCR5的自然突變體，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用機(jī)制尚不清楚，不可否認(rèn)的是，其未來作為治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病靶點(diǎn)的潛力是巨大的。

綜上所述，CCR5參與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生和發(fā)展是毋庸置疑的，雖然其作用的兩面性還需要研究，但從目前臨床研究進(jìn)展來看，CCR5抑制劑無疑是目前最具有開發(fā)前景的治療方法。