第三節(jié)　趨化因子在阿爾茨海默病中的研究進(jìn)展

目前普遍認(rèn)為慢性神經(jīng)炎癥是Aβ引發(fā)的繼發(fā)性反應(yīng)，也是AD的重要病理特征之一。炎癥病變會(huì)促進(jìn)AD樣神經(jīng)衰退性病變的發(fā)展。在此過(guò)程中，Aβ沉積物會(huì)沉積神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞釋放細(xì)胞因子，包括MCP-1、MIP-1α、IL-8、FKN、IP-10、IL-10、IL-6等。這些因子不但會(huì)誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，參與神經(jīng)免疫炎癥過(guò)程，也可選擇性的誘發(fā)白細(xì)胞釋放整合素、促炎因子和黏附分子，進(jìn)一步加劇炎癥反應(yīng)，炎癥又影響趨化因子及其他細(xì)胞因子的表達(dá)，形成一種反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。與正常機(jī)體中的相比，AD患者血清、腦脊液和腦組織中不同趨化因子的水平發(fā)生了不同程度的變化。例如，AD患者血清中毒性趨化因子MCP-1和IL-8水平升高，而保護(hù)性趨化因子SDF-1水平下降。AD病理過(guò)程中，血清、腦脊液和腦組織中的某些趨化因子變化情況如表3-1所示。

一、參與阿爾茨海默病的CC類(lèi)趨化因子及其作用機(jī)制

1.CCL2/CCR2

CCL2又稱(chēng)為單核細(xì)胞趨化蛋白1（monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1），是一種分泌性炎性分子，受體為CCR2。CCL2/CCR2 ［33］不僅誘導(dǎo)單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞向炎癥部位遷移，還能調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等滲透血腦屏障，擴(kuò)大腦內(nèi)神經(jīng)炎癥反應(yīng)，不過(guò)它們進(jìn)入腦內(nèi)還可清除SP，因而AD患者中激活的小膠質(zhì)細(xì)胞具有兩面性［34］。活化的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞還可自分泌CCL2等細(xì)胞因子，在AD慢性炎癥中起重要作用。AD患者血清和腦脊液中CCL2水平都上調(diào)，輕度患者外周血中CCL2與AD病情呈正相關(guān)，而腦脊液中CCL2水平還能預(yù)測(cè)早期 AD患者記憶能力。因此，CCL2可成為早期AD患者診斷和預(yù)測(cè)的潛在性生物標(biāo)志物。CCL2可通過(guò)影響Aβ沉積以及神經(jīng)元突觸可塑性，干預(yù)記憶的形成過(guò)程。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，原代星形膠質(zhì)細(xì)胞受Aβ刺激后CCL2表達(dá)上調(diào)。諸多研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)CCL2缺陷加速AD模型鼠的行為學(xué)異常以及病程的進(jìn)展，這可能與神經(jīng)發(fā)生有關(guān)。Kiyota等［35］證實(shí)了，PS1/CCL2 基因敲除鼠的學(xué)習(xí)記憶、突觸可塑性和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)的損傷等與海馬神經(jīng)發(fā)生相關(guān)。還有研究顯示CCL2受體CCR2敲除可能影響了可溶性Aβ的形成過(guò)程，加劇淀粉樣蛋白病變和認(rèn)知障礙，這表明 CCR2在AD的發(fā)病中起重要作用。綜上所述，CCL2及其受體CCR2能調(diào)節(jié)Aβ沉積或形成，而Aβ也可刺激膠質(zhì)細(xì)胞釋放CCL2，影響神經(jīng)再生，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)記憶功能障礙。JNK-AP1信號(hào)通路的激活是Aβ引起的人腦血管內(nèi)皮細(xì)胞（human brain endothelial cell，HBEC）和AD腦內(nèi)炎癥反應(yīng)的常見(jiàn)機(jī)制。已有實(shí)驗(yàn)［36］證實(shí)了在Aβ刺激下，HBEC以及AD患者和AD/腦淀粉樣血管病患者的腦中AP1可被激活，這由于JNK介導(dǎo)c-Jun磷酸化，進(jìn)而激活A(yù)P1。JNK-AP1信號(hào)通路的激活導(dǎo)致炎癥基因如CCL2、GRO、IL-10、IL-1β和IL-6的表達(dá)增加，引發(fā)或加劇炎癥反應(yīng)。然而，JNK抑制劑（SP600125）可抑制Aβ誘導(dǎo)的c-Jun磷酸化，AP-1的激活和CCL2在HBEC中的表達(dá)。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)干擾 TLR2/JNK/NF-κB信號(hào)途徑可以減緩Aβ_1-42誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)。這些結(jié)果表明，JNK信號(hào)途徑可能成為AD中Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥潛在的治療靶點(diǎn)。

2.CCL3/CCR5

CCL3又稱(chēng)為巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1α（macrophage inflammatory protein-1α，MIP-1α），其受體CCR5主要表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，與CCL3結(jié)合可以調(diào)節(jié)免疫炎癥細(xì)胞的游走，還能活化星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞，參與神經(jīng)炎癥。與MCI患者相比，AD患者中Aβ₄₂刺激CD14細(xì)胞表達(dá)NLRP1以及單核細(xì)胞表達(dá)NLRP3和胱天蛋白酶-1，這些炎癥小體不僅明顯地?cái)U(kuò)大炎癥反應(yīng)，還涉及了Aβ病理學(xué)改變［37］。炎癥小體在神經(jīng)炎癥中發(fā)揮關(guān)鍵性作用，Aβ能夠激活星形膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥小體。但是CCL3的釋放可以下調(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)而減輕淀粉樣蛋白負(fù)荷和認(rèn)知障礙。這闡述了CCL3為什么能降低AD模型鼠淀粉樣蛋白負(fù)荷來(lái)拯救記憶缺陷［38］。另外，Heneka等［39］研究發(fā)現(xiàn)抑制炎癥小體激活可以減少神經(jīng)元死亡，改善AD動(dòng)物的認(rèn)知功能。

AD患者與同齡人相比，外周T淋巴細(xì)胞表達(dá)CCL3明顯升高，人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（human brain microvascular endothelial cell，HBMEC）表達(dá)CCR5也增加，還能介導(dǎo)T細(xì)胞浸潤(rùn)血腦屏障。并且發(fā)現(xiàn)JNK、ERK和PI3K的抑制劑能明顯降低Aβ誘導(dǎo)的HBMECS中CCR5的表達(dá)，T細(xì)胞浸潤(rùn)也減少。另外，CCR5缺陷會(huì)造成小鼠記憶功能損傷［40］，β分泌酶表達(dá)上調(diào)，而CCL3表達(dá)下調(diào)，還促使星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，導(dǎo)致Aβ寡聚體增加。CCL3水平在AD患者中較低，與情緒障礙和人格變化的非認(rèn)知癥狀相關(guān)，但CCL3與簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查（mini-mental state examination，MMSE）評(píng)估的癡呆的嚴(yán)重性，或與總體衰退量表（global deteriorate scale，GDS）評(píng)估的疾病惡化程度均無(wú)關(guān)。

3.CCL5/CCR1、CCR3、CCR5

CCL5又稱(chēng)T細(xì)胞激活性低分泌因子（reduced upon activation，normal T cell expressed and secreted factor，RANTES），與其相匹配的受體有CCR1、CCR3和CCR5。CCL5及其受體主要分布于內(nèi)皮細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元。其是一種典型的趨化性因子，能夠誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞向炎癥區(qū)域聚集。深入研究發(fā)現(xiàn)，CCL5不僅僅局限于趨化性細(xì)胞，參與炎癥反應(yīng)，在神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育中也發(fā)揮重要作用，還參與了調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性和神經(jīng)突觸發(fā)生。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，AD患者血清中CCL5水平下降，但外周低水平的CCL5與AD患者的認(rèn)知功能障礙沒(méi)有明顯相關(guān)性。在AD患者腦微循環(huán)中的CCL5水平上升［41］，并且Aβ還會(huì)刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞分泌CCL5。神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境受到來(lái)自外界的刺激物侵襲時(shí)，CCL5水平升高以抵抗刺激物侵害，維護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。體外細(xì)胞試驗(yàn)證實(shí)了CCL5可以抵抗凝血酶和硝普酸鈉的毒性［41］，具有神經(jīng)保護(hù)作用。早在2004年，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)日本腦炎病毒感染膠質(zhì)細(xì)胞后，提供ERK、NF-κB和NF-IL-6介導(dǎo)信號(hào)以刺激CCL5的表達(dá)，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)中炎癥反應(yīng)的早期發(fā)展。

二、參與阿爾茨海默病的CXC類(lèi)趨化因子及其作用機(jī)制

1.CXCL1/CXCR2

CXCL1又稱(chēng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)癌基因-α（growth-regulated oncogene-α，GRO-α），其特異性受體為CXCR2，表達(dá)于少突膠質(zhì)細(xì)胞。免疫熒光雙標(biāo)顯示脊髓白質(zhì)中活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞中CXCL1水平較高，以刺激少突先驅(qū)膠質(zhì)細(xì)胞增殖。CXCL1/CXCR2交互作用能增強(qiáng)少突膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞外基質(zhì)的黏附作用，并協(xié)同血小板源性生長(zhǎng)因子促進(jìn)脊髓腹側(cè)區(qū)少突膠質(zhì)細(xì)胞的增殖，還能抑制少突膠質(zhì)細(xì)胞的遷移。Aβ_1-40能刺激人類(lèi)大腦內(nèi)皮細(xì)胞驗(yàn)證基因GRO和IL-6等表達(dá)［36］，參與神經(jīng)炎癥過(guò)程。另外，CXCL1對(duì)AD患者腦脊液中生物標(biāo)志物和τ蛋白/Aβ₄₂比值具有一定影響［42］。

2.CXCL8/（CXCR1、CXCR2）

CXCL8又稱(chēng)“白細(xì)胞介素-8（interleukin-8，IL-8）”，是一種多源性細(xì)胞因子，其受體為CXCR1與CXCR2，但CXCL8不是CXCR1與CXCR2的唯一配體。CXCL8具有雙重性，即保護(hù)性和促炎性。腦源性的CXCL8維持腦組織的生理功能，而腦部發(fā)生炎性改變時(shí)CXCL8表達(dá)上調(diào)，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞向病源部位游走，加劇炎癥反應(yīng)。AD患者在Aβ的刺激下，小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元分泌CXCL8。在AD發(fā)病早期，活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)趨化因子CXCL10、CXCL8和CCL2增加。在AD患者中，組蛋白脫乙酰酶（histone deacetylase，HDAC）、銅和CXCL8水平明顯升高，對(duì)所有認(rèn)知評(píng)估測(cè)試有明顯的負(fù)調(diào)控作用［43］。另外，腦定位向小鼠海馬內(nèi)注射Aβ，刺激CXCR2表達(dá)增加，募集T細(xì)胞遷移至腦內(nèi)，而CXCR2拮抗劑能有效地阻止此過(guò)程，因而CXCR2拮抗劑可能有效地抑制AD動(dòng)物模型中炎癥反應(yīng)和保護(hù)神經(jīng)［44］。CXCL8及其受體可能成為AD潛在的治療靶點(diǎn)。

然而，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元可能通過(guò)旁分泌或者自分泌CXCL8保護(hù)神經(jīng)元，調(diào)節(jié)神經(jīng)元生理功能。雖然CXCL8單獨(dú)作用不能改變神經(jīng)元生存能力，但其確實(shí)可以抑制Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡，這可能增加神經(jīng)元腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）產(chǎn)生。因此，CXCL8在AD發(fā)病機(jī)制中可能發(fā)揮保護(hù)作用。

3.CXCL10/CXCR3

CXCL10又稱(chēng)γ干擾素誘導(dǎo)蛋白-10（interferon γ-inducible protein-10，IP-10），其受體為CXCR3。CXCL10主要來(lái)源于單核細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）和內(nèi)皮細(xì)胞，有趨化中性粒細(xì)胞、調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化等生物學(xué)功能。CXCL10是一種神經(jīng)退行性疾病的調(diào)節(jié)因子，也是AD發(fā)病的易感基因。臨床數(shù)據(jù)顯示，CXCL10在AD患者腦脊液中升高，而外周血清中CXCL10并未增加［45］。這些數(shù)據(jù)表明CXCL-10有望成為AD臨床診斷的生物學(xué)指標(biāo)之一。

另有研究發(fā)現(xiàn)，在Tg2576鼠腦組織大腦皮質(zhì)和海馬中CXCL10表達(dá)增加，并且Aβ斑塊與CXCL10陽(yáng)性存在共位現(xiàn)象。更深入研究離體腦定位注射Aβ到人海馬區(qū)，CXCL10在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)明顯升高。另外，CXCL10和CXCR3能通過(guò)激活小鼠皮質(zhì)神經(jīng)元ERK1/2信號(hào)通路以傳遞神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞信息，參與AD發(fā)展。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示CXCL10募集星形膠質(zhì)細(xì)胞向Aβ沉積形成的SP附近遷移，吞噬Aβ聚集物碎片和調(diào)節(jié)神經(jīng)再生［46］。

4.CXCL12/CXCR4

CXCL12又稱(chēng)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1（stromal cell derived factor-1，SDF-1），受體為CXCR4。CXCL12不只局限在心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)中發(fā)揮生物學(xué)作用，在神經(jīng)系統(tǒng)中也產(chǎn)生調(diào)節(jié)效應(yīng)，如涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和突觸間信息的傳遞，并影響認(rèn)知功能。臨床檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，AD早期患者血清和腦脊液中的CXCL12水平下降，與腦積液中τ蛋白水平負(fù)相關(guān)。在Tg2576 AD模型鼠中，CXCL12的蛋白和mRNA，以及CXCR4的表達(dá)均下調(diào)，且CXCR4拮抗劑長(zhǎng)期治療非轉(zhuǎn)基因小鼠，可以導(dǎo)致小鼠認(rèn)知功能受損。由此可以推測(cè)，CXCL12可以改善學(xué)習(xí)記憶功能。此外，CXCL12治療APP/PS1轉(zhuǎn)基因鼠，鼠腦內(nèi)的Aβ斑塊數(shù)量和塊徑均減小，提高了小膠質(zhì)細(xì)胞Iba1表達(dá)水平，減輕神經(jīng)元和突觸間的傳遞障礙［47］。CXCL12還可以調(diào)節(jié)谷氨酸興奮性傳遞和保護(hù)神經(jīng)元免受Aβ寡聚體的損害。上述結(jié)果表明CXCL12 是一種保護(hù)性趨化因子，對(duì)認(rèn)知功能具有潛在的保護(hù)作用。

此外，適當(dāng)鍛煉可以減緩AD樣癥狀。老年Tg2576鼠進(jìn)行短期的鍛煉后，海馬CXCL12水平升高，減輕炎癥反應(yīng)和改善認(rèn)知功能障礙。此外還可以通過(guò)逆轉(zhuǎn)體內(nèi)CCL2和CCL5的表達(dá)變化，改善AD樣的癥狀［48］。

5.CX3CL1/CX3CR1

CX3CL1又稱(chēng)分形趨化因子（fractalkine，F(xiàn)KN），其受體是CXCR1。中樞系統(tǒng)中，CX3CL1主要表達(dá)在神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞，而其受體主要表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞。CX3CL1參與神經(jīng)炎癥型退行性疾病的發(fā)病機(jī)制，能夠降低神經(jīng)毒性，發(fā)揮保護(hù)作用。在體內(nèi)，CX3CL1具有膜結(jié)合型和可溶型兩種形式，二者的平衡受到金屬蛋白酶依賴(lài)性蛋白酶調(diào)節(jié)。據(jù)報(bào)道［49］，GSK-3β也可調(diào)節(jié)CX3CL1的生成。輕度至中度AD患者血漿中CX3CL1水平高于重度患者，且AD患者血漿中可溶性CX3CL1水平與生理狀態(tài)相比呈下降趨勢(shì)，這種趨勢(shì)還與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)。這些表明CX3CL1可以作為AD患者診斷的生物學(xué)標(biāo)志物。CX3CL1水平升高，可增強(qiáng)小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和吞噬作用，減緩早期AD疾病進(jìn)展。CX3CL1/CX3CR1可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，降低腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和一氧化氮（NO）的水平，發(fā)揮抗炎效應(yīng)。CX3CL1/CX3CR1除了參與AD的神經(jīng)性炎性病變外，還參與了其他神經(jīng)炎性疾病，包括PD、多發(fā)性硬化和老年性黃斑變性。此外，CX3CL1還可以通過(guò)調(diào)節(jié)τ蛋白、Aβ，細(xì)胞凋亡以及突觸可塑性，影響AD發(fā)展。

CX3CL1/CX3CR1交互作用是神經(jīng)元-小膠質(zhì)細(xì)胞間信息交流的一種重要方式。CX3CL1/CX3CR1與AD主要的病理特征相關(guān)［50］，包括τ蛋白和Aβ病理學(xué)特征。一方面，CX3CL1可以抑制τ蛋白病理改變或改善τ蛋白引發(fā)的病變。在APP/PS1轉(zhuǎn)基因鼠中，可溶型CX3CL1大量分泌，抑制τ蛋白病理變化，但對(duì)Aβ沉積無(wú)明顯影響。CX3CL1激活NRF2/NFE2L2和血紅素加氧酶1以抑制τ蛋白誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，進(jìn)而控制τ蛋白病變誘發(fā)的神經(jīng)炎癥［51］。相反，在CX3CL1缺陷的情況下，盡管可以減少APP/PS1轉(zhuǎn)基因鼠中Aβ沉積，但相關(guān)τ蛋白磷酸化水平升高。膜結(jié)合型CX3CL1缺陷還會(huì)促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞分泌IL-1α和IL-6，進(jìn)而激活p38 MAPK，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)微管相關(guān)蛋白τ蛋白的過(guò)度磷酸化和聚集［52］。另一方面，CX3CL1與Aβ沉積也具有相關(guān)性。體內(nèi)、體外研究均表明，CX3CL1/CX3CR1改變小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬能力，并在CX3CR1缺陷時(shí)減少Aβ沉積。此外，神經(jīng)元CX3CR1敲除后，還可以減輕Aβ聚集和構(gòu)象改變。給予神經(jīng)元CX3CR1的拮抗劑，可以得到同樣的結(jié)果。因此神經(jīng)元CX3CR1受體可能通過(guò)調(diào)節(jié)Aβ構(gòu)象以防止Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性［53］。

CX3CL1不僅影響AD患者的τ蛋白和Aβ，對(duì)細(xì)胞凋亡和突觸丟失也有一定影響。CX3CL1/CX3CR1通過(guò)抑制Fas-FasL介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡而增加小膠質(zhì)細(xì)胞的存活率。其主要作用機(jī)制：激活小膠質(zhì)細(xì)胞PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，磷酸化作用增強(qiáng)，Bad促凋亡作用受阻；調(diào)節(jié)Bcl-2家族成員蛋白的表達(dá)。神經(jīng)元自分泌的CX3CL1與膜上的CX3CR1結(jié)合，激活A(yù)kt激酶，使NF-κB異位激活，促進(jìn)抗凋亡基因的表達(dá)。趨化因子CX3CL1調(diào)節(jié)海馬CA1區(qū)突觸傳遞和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)，有利于谷氨酸介導(dǎo)的神經(jīng)傳遞，保護(hù)突觸的可塑性［54］。CX3CL1與血清中BDNF能改善Aβ寡聚體誘導(dǎo)的神經(jīng)損傷和認(rèn)知功能。CX3CL1除了依賴(lài)于A1受體調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體-1的活性和釋放生長(zhǎng)因子以降低神經(jīng)興奮性毒性外，還可以通過(guò)激活腺苷酸3受體，抑制海馬CA1區(qū)LTP，調(diào)節(jié)突觸可塑性，保護(hù)神經(jīng)元免受谷氨酸（Glu）興奮性毒性作用［55］。總之，CX3CL1/CX3CR1可調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，降低神經(jīng)興奮性毒性，發(fā)揮保護(hù)作用。