林素珍 丁健青

CD200-CD200R信號在帕金森病發(fā)病中的作用及相關(guān)研究進展

林素珍 丁健青

帕金森病為老年人群第二常見的神經(jīng)退行性疾病，其發(fā)病機制至今未明確。近年研究表明，炎性損傷在帕金森病發(fā)病中起重要作用。已有多項研究顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的免疫細(xì)胞，其異常激活是介導(dǎo)帕金森病免疫炎性反應(yīng)的主要機制。細(xì)胞-細(xì)胞間通過黏附分子的接觸是阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞激活、抑制免疫反應(yīng)的一個重要因素。近來發(fā)現(xiàn)，這種接觸抑制可能與細(xì)胞表面糖蛋白CD200與其受體CD200R的相互作用密切相關(guān)。明確CD200-CD200R信號在帕金森病中的作用機制，可能是帕金森病治療的有效新途徑。

CD200；CD200R； 小膠質(zhì)細(xì)胞； 帕金森病

帕金森病(PD)是中老年人群發(fā)病率僅次于阿爾茨海默病的神經(jīng)退行性疾病，其主要病理改變?yōu)楹谫|(zhì)部位多巴胺能神經(jīng)元的選擇性、進行性死亡，主要臨床癥狀表現(xiàn)為靜止性震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢步態(tài)障礙，隨病情進展，患者最終將失去生活自理能力。目前，其病因及發(fā)病機制仍未完全明確，亦無令人滿意的有效治療方法。研究結(jié)果提示PD的發(fā)病機制可能與遺傳、環(huán)境、炎性損傷、氧化應(yīng)激等多個因素有關(guān)，其中炎性損傷在PD發(fā)病中的作用成為研究熱點之一，且已有多個證據(jù)表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎性反應(yīng)參與了疾病的發(fā)生、發(fā)展。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的免疫細(xì)胞，正常情況下多處于“靜止”狀態(tài)，但在受到外界刺激(如損傷、異常積聚的蛋白質(zhì)等)時可迅速被激活，釋放腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、IL-6等炎性細(xì)胞因子清除異物或損傷神經(jīng)元,同時，也造成局部免疫炎性反應(yīng)。McGeer等[1]在PD患者的尸檢中發(fā)現(xiàn)黑質(zhì)致密部存在激活的小膠質(zhì)細(xì)胞，表明異常激活小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)免疫炎性反應(yīng)在PD的發(fā)病中起重要作用。除了神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營養(yǎng)因子等對免疫反應(yīng)和小膠質(zhì)細(xì)胞具有抑制作用外，細(xì)胞-細(xì)胞間通過黏附分子的接觸也是阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞激活、抑制免疫反應(yīng)的一個重要因素。Chang等[2-3]在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元-小膠質(zhì)細(xì)胞混合培養(yǎng)經(jīng)細(xì)菌脂多糖(LPS)刺激后產(chǎn)生的炎性因子TNF-α明顯低于單純培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞，提示神經(jīng)元與小膠質(zhì)細(xì)胞間的接觸可能抑制了小膠質(zhì)細(xì)胞的激活。這種接觸抑制近來被發(fā)現(xiàn)可能與細(xì)胞表面糖蛋白CD200與其受體(CD200 receptor，CD200R)的相互作用密切相關(guān)。因此，明確CD200及CD200R之間相互作用的機制將有助于了解PD的發(fā)生、發(fā)展的病理過程，且可能為PD的治療提供有效新途徑。

1 CD200及CD200R的結(jié)構(gòu)及分布

CD200和CD200R均是細(xì)胞表面高度保守的Ⅰ型跨膜糖蛋白，其結(jié)構(gòu)與免疫球蛋白相似，位于細(xì)胞外的N2端均具有典型的V/C2免疫球蛋白基因超家族結(jié)構(gòu)[4]。其細(xì)胞外結(jié)構(gòu)相似，但細(xì)胞內(nèi)COOH端具有不同的結(jié)構(gòu)。CD200蛋白的胞內(nèi)段非常短并且無明確的信號結(jié)構(gòu)域，因而其缺乏傳輸細(xì)胞外信號的能力。小鼠CD200R1的胞內(nèi)段有3個保守的酪氨酸殘基(Y286、 Y289和Y297)，其中Y297定位于NPxY序列，此序列被認(rèn)為是酪氨酸磷酸化信號銜接分子(PTB)的結(jié)合位點[4]。CD200和CD200R結(jié)合后， CD200R中Y297結(jié)合并磷酸化下游的Dok2，招募RasGAP后，抑制Erk、PI3K等信號通路而實現(xiàn)CD200-CD200R抑制信號[5-6]。

CD200廣泛表達于多種細(xì)胞，包括造血來源的細(xì)胞如髓系細(xì)胞(肥大細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞等)、淋巴細(xì)胞(T、B細(xì)胞)以及非造血來源的細(xì)胞如神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、滋養(yǎng)層細(xì)胞、視網(wǎng)膜細(xì)胞及角質(zhì)細(xì)胞等[7-9]。Webb等[9]應(yīng)用免疫熒光技術(shù)發(fā)現(xiàn)，CD200廣泛存在于大腦灰質(zhì)及白質(zhì)，CD200與破傷風(fēng)毒素(神經(jīng)細(xì)胞的標(biāo)記)陽性細(xì)胞共定位，而在膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(GFAP)陽性細(xì)胞中并未發(fā)現(xiàn)CD200的存在。CD200R的表達較CD200的表達局限，主要分布于髓系細(xì)胞[4]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，CD200R主要表達于小膠質(zhì)細(xì)胞[10-11]。因此，神經(jīng)元可能通過其表達的CD200與小膠質(zhì)細(xì)胞表達的CD200R相互作用而調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活狀態(tài)。

2 CD200-CD200R信號在小膠質(zhì)細(xì)胞激活中的作用

Hoek等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在CD200敲除小鼠中激活的小膠質(zhì)細(xì)胞增多，經(jīng)髓鞘少樹突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白(MOG)多肽處理后較野生型小鼠更早出現(xiàn)實驗性自身免疫性腦脊髓炎(EAE)。Broderick等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在CD200敲除小鼠的視網(wǎng)膜中，反應(yīng)性小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增多，且炎性反應(yīng)因子誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)表達水平增加。纖維母細(xì)胞生長因子(FGL)是一種神經(jīng)細(xì)胞黏附因子，具有神經(jīng)保護作用。近年來發(fā)現(xiàn)其可以降低小膠質(zhì)細(xì)胞活性，減少炎性反應(yīng)因子的產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗炎作用。Cox等[12]使用CD200敲除小鼠研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GL的抗炎作用具有CD200依賴性。目前尚未檢索到使用CD200R敲除小鼠來驗證CD200-CD200R信號影響的文獻報道。Wright等[13]在Lewis大鼠中用CD200R封閉抗體阻斷CD200-CD200R相互作用后，實驗組大鼠較對照組出現(xiàn)更為嚴(yán)重的EAE。相反在EAE小鼠模型中，CD200R激動劑CD200Fc的使用則可減少小膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的積聚、炎性因子IL-6和TNF-α的產(chǎn)生以及EAE的嚴(yán)重程度[14]。另外，在持續(xù)高表達CD200的WldS小鼠中，小膠質(zhì)細(xì)胞的積聚、炎性因子的產(chǎn)生以及EAE的嚴(yán)重程度等也均較野生型小鼠輕，但使用CD200R封閉抗體后，WldS小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎性反應(yīng)及表型均加重[15]。上述研究結(jié)果均提示，CD200-CD200R相互作用是有效維持小膠質(zhì)細(xì)胞靜止?fàn)顟B(tài)的重要抑制信號，任何阻斷或減弱兩者相互作用的因素均可能損害CD200-CD200R的抑制信號，導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞的異常激活和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫損傷。

3 小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活與PD發(fā)生的關(guān)系

目前許多研究結(jié)果顯示，小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活可通過引起黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元損傷而在PD的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用。McGeer等[1]對PD患者的尸檢研究發(fā)現(xiàn)，黑質(zhì)致密部激活的小膠質(zhì)細(xì)胞聚集在Lewy小體周圍。環(huán)境毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)能夠選擇性地?fù)p傷黑質(zhì)致密部的多巴胺能神經(jīng)元，導(dǎo)致類似PD的臨床表現(xiàn)，被廣泛應(yīng)用于制作PD動物模型。Yokoyama等[16]在MPTP制作的PD動物模型中觀察到了大量被激活的小膠質(zhì)細(xì)胞，提示環(huán)境毒素可通過小膠質(zhì)細(xì)胞的異常激活參與PD的發(fā)生與發(fā)展。Beach等[17]使用免疫組織化學(xué)方法觀察健康青年人和老年人黑質(zhì)小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)目發(fā)現(xiàn)，健康老年人群激活的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)目高于青年人群。既往研究證實，被異常激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可通過分泌大量炎性因子如TNF-α、IL-6等，以及iNOS、環(huán)氧合酶-2(COX-2)和NADPH氧化酶(NOX)來介導(dǎo)神經(jīng)元的損傷。Stone等[18]研究發(fā)現(xiàn)PD患者腦組織和腦脊液中TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高。

4 神經(jīng)退行性疾病CD200及CD200R表達的異常

PD的發(fā)生與小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活所導(dǎo)致的神經(jīng)炎性反應(yīng)有關(guān)，且目前已有多項研究顯示CD200-CD200R抑制信號的異常在PD發(fā)生中可能發(fā)揮作用。Luo等[19]研究結(jié)果顯示在外周血單核巨噬細(xì)胞中，青年人、老年人及PD患者CD200R基礎(chǔ)水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但將上述細(xì)胞分別給予LPS、健康PC12或魚藤酮處理PC12的條件培養(yǎng)基刺激后，青年人單核巨噬細(xì)胞CD200R的表達在各組中均被有效誘導(dǎo)，但老年人特別是PD患者單核巨噬細(xì)胞CD200R的表達則不能被LPS或條件培養(yǎng)基有效上調(diào)，表明 PD患者體內(nèi)出現(xiàn)了CD200R表達的異常。Wang等[20]發(fā)現(xiàn)老年鼠中CD200表達降低，并可能受細(xì)胞間黏附分子-1調(diào)控；Lyons等[21]也報道IL-4的缺陷可減少大鼠CD200的表達而導(dǎo)致神經(jīng)炎性反應(yīng)的增加。目前尚未有關(guān)PD患者黑質(zhì)致密部CD200、CD200R是否改變的報道。另有研究結(jié)果顯示在大鼠中預(yù)先注射CD200R封閉抗體阻斷CD200-CD200R抑制信號后，原來只能引起黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元輕微死亡的亞劑量6羥多巴胺卻導(dǎo)致大鼠出現(xiàn)明顯PD癥狀，組織病理學(xué)檢查顯示黑質(zhì)部位存在明顯的多巴胺能神經(jīng)元死亡和小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[22]。

綜上所述，CD200-CD200R信號參與導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活的機制，且小膠質(zhì)細(xì)胞異常激活引起的免疫炎性反應(yīng)在PD發(fā)病中發(fā)揮重要作用，提示CD200-CD200R信號在PD發(fā)病中占一定地位。因此，對于CD200-CD200R之間信號的研究，將有助于PD發(fā)病機制的研究。近年來，一些抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活的藥物在PD模型中被證實可對多巴胺能神經(jīng)元產(chǎn)生保護作用，如血管活性腸肽[23]。目前尚未發(fā)現(xiàn)以CD200-CD200R信號通路為靶點抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活來治療PD、阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病的藥物或治療方案。

隨著對PD發(fā)病機制的深入研究，特別是在闡明CD200-CD200R信號通路在PD發(fā)病中的作用后，CD200-CD200R信號將成為PD潛在治療的又一新靶點。

[1]McGeer PL, Itagaki S, Boyes BE, et al. Reactive microglia are positive for HLA-DR in the substantia nigra of Parkinson’s and Alzheimer’s disease brains[J]. Neurology, 1988,38(8):1285-1291.

[2]Chang RCC, Hudson P, Wilson B, et al. Influence of neurons on lipopolysaccharide-stimulated production of nitric oxide and tumor necrosis factor-α by cultured glia[J]. Brain Res, 2000, 853(2):236-244.

[3]Chang RCC, Chen W, Hudson P, et al. Neurons reduce glial responses to lipopolysaccharide (LPS) and prevent injury of microglial cells from over-activation by LPS[J]. J Neurochem, 2001,76(4):1042-1049.

[4]Wright GJ, Cherwinski H, Foster-Cuevas M, et al. Characterization of the CD200 receptor family in mice and humans and their interactions with CD200[J]. J Immunol, 2003,171(6):3034-3046.

[5]Kettenmann H, Hanisch UK, Noda M, et al. Physiology of microglia[J]. Physiol Rev, 2011,91(2):461-553.

[6]Mihrshahi R，Brown MH. Downstream of tyrosine kinase 1 and 2 play opposing roles in CD200 receptor signaling[J].J Immunol, 2010,185(12):7216-7222.

[7]Dick AD, Broderick C, Forrester JV, et al. Distribution of OX2 antigen and OX2 receptor within retina[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 2001,42(1):170-176.

[8]Rosenblum MD, Olasz EB, Yancey KB, et al. Expression of CD200 on epithelial cells of the murine hair follicle: A role in tissue-specific immune tolerance?[J]. J Invest Dermatol, 2004, 123(5):880-887.

[9]Webb M，Barclay AN. Localisation of the MRC OX-2 glycoprotein on the surfaces of neurones[J]. J Neurochem, 1984,43(4):1061-1067.

[10]Broderick C, Hoek RM, Forrester JV, et al. Constitutive retinal CD200 expression regulates resident microglia and activation state of inflammatory cells during experimental autoimmune uveoretinitis[J]. Am J Pathol, 2002,161(5):1669-1677.

[11]Hoek RM, Ruuls SR, Murphy CA, et al. Down-regulation of the macrophage lineage through interaction with OX2 (CD200)[J].Science, 2000,290(5497):1768-1771.

[12]Cox FF, Berezin V, Bock E, et al. The neural cell adhesion molecule-derived peptide, FGL, Attenuates lipopolysaccharide-induced changes in glia in a CD200-dependent manner[J]. Neuroscience, 2013,235:141-148.

[13]Wright GJ, Puklavec MJ, Willis AC, et al. Lymphoid/neuronal cell surface OX2 glycoprotein recognizes a novel receptor on macrophages implicated in the control of their function[J].Immunity, 2000,13(2):233-242.

[14]Liu Y, Bando Y, Vargas-Lowy D, et al. CD200R1 agonist attenuates mechanisms of chronic disease in a murine model of multiple sclerosis[J]. J Neurosci, 2010,30(6):2025-2038.

[15]Chitnis T, Imitola J, Wang Y, et al. Elevated neuronal expression of CD200 protects Wlds mice from inflammation-mediated neurodegeneration[J].Am J Pathol, 2007,170(5):1695-1712.

[16]Yokoyama H, Uchida H, Kuroiwa H, et al. Role of glial cells in neurotoxin-induced animal models of Parkinson’s disease[J]. Neurol Sci, 2011,32(1):1-7.

[17]Beach TG, Sue LI, Walker DG, et al. Marked microglial reaction in normal aging human substantia nigra: Correlation with extraneuronal neuromelanin pigment deposits[J].Acta Neuropathol, 2007,114(4):419-424.

[18]Stone DK, Reynolds AD, Mosley RL, et al. Innate and adaptive immunity for the pathobiology of Parkinson’s disease[J]. Antioxid Redox Signal, 2009,11(9):2151-2166.

[19]Luo XG, Zhang JJ, Zhang CD, et al. Altered regulation of CD200 receptor in monocyte-derived macrophages from individuals with Parkinson’s disease[J]. Neurochem Res, 2010,35(4):540-547.

[20]Wang XJ, Zhang S, Yan ZQ, et al. Impaired CD200-CD200R-mediated microglia silencing enhances midbrain dopaminergic neurodegeneration: Roles of aging, superoxide, NADPH oxidase, and p38 MAPK[J].Free Radic Biol Med, 2011,50(9):1094-1106.

[21]Lyons A, Downer EJ, Crotty S, et al. CD200 ligand receptor interaction modulates microglial activationinvivoandinvitro: a role for IL-4[J]. J Neurosci, 2007,27(31):8309-8313.

[22]Zhang S, Wang XJ, Tian LP, et al. CD200-CD200R dysfunction exacerbates microglial activation and dopaminergic neurodegeneration in a rat model of Parkinson’s disease[J].J Neuroinflammation, 2011,8:154.

[23]Delgado M，Ganea D. Neuroprotective effect of vasoactive intestinal peptide (VIP) in a mouse model of Parkinson’s disease by blocking microglial activation[J].FASEB J，2003,17(8):944-946.

(本文編輯：時秋寬)

10.3969/j.issn.1006-2963.2015.04.014

國家自然科學(xué)基金資助項目(81371408)

200025 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院神經(jīng)科，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)病學(xué)研究所

丁健青，Email：jqding18@163.com

R742.5

A

1006-2963 (2015)04-0285-03

2015-01-15)