一、概述

（一）小膠質(zhì)細(xì)胞

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）固有吞噬細(xì)胞，占CNS實(shí)質(zhì)內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞總數(shù)的10﹪～15﹪[1-2]。胚胎時(shí)期，原始髓樣前體起源于卵黃囊中，隨著集落刺激因子-1（colony stimulating factor-1，CSF-1）的調(diào)節(jié)和胚胎發(fā)育成熟遷移至大腦之中。在穩(wěn)定狀態(tài)下，前體細(xì)胞在成人CNS中形成小膠質(zhì)細(xì)胞[3-4]。根據(jù)小膠質(zhì)細(xì)胞存在狀態(tài)不同，可以分為靜息、活化、吞噬和衰老小膠質(zhì)細(xì)胞[5]。CNS生理狀態(tài)下，靜息態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞在腦發(fā)育早期通過(guò)調(diào)控神經(jīng)元凋亡和調(diào)節(jié)突觸功能，從而維持大腦環(huán)境穩(wěn)態(tài)。在病理因素刺激下，小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)釋放趨化因子或細(xì)胞因子對(duì)病原體產(chǎn)生細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，小膠質(zhì)細(xì)胞也可轉(zhuǎn)變?yōu)橥淌杉?xì)胞，清除細(xì)胞碎屑和退化變性髓鞘[6]。CNS的小膠質(zhì)細(xì)胞活化是異質(zhì)性的，主要有M1和M2 兩種表型。M2型在免疫應(yīng)答早期出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間短；M1型在免疫應(yīng)答中晚期出現(xiàn)，此時(shí)M2型表達(dá)受到抑制，導(dǎo)致M1型在炎癥反應(yīng)中占主導(dǎo)作用[7-8]。

（二）神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cells，NSCs）

NSCs是神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的起源，主要存在于哺乳動(dòng)物的大腦海馬齒狀回亞顆粒區(qū)（subgranular zone，SGZ）和室管膜下區(qū)（subventricular zone，SVZ）[9-10]。NSCs 可以調(diào)節(jié)和控制CNS的發(fā)育和人類(lèi)日常行為活動(dòng)，這種調(diào)節(jié)的失敗可能導(dǎo)致大腦畸形，學(xué)習(xí)和記憶受損，腫瘤的發(fā)展等。由于NSCs在大腦維護(hù)和修復(fù)中的重要作用，這些細(xì)胞已被研究用于治療神經(jīng)退行性疾病、修復(fù)神經(jīng)創(chuàng)傷和延緩衰老等[11]。單個(gè)NSCs受內(nèi)在和外在信號(hào)的調(diào)節(jié)產(chǎn)生神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞等各種CNS 內(nèi)的細(xì)胞[12-13]。其中最有效的外部調(diào)節(jié)因子是可溶性表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF）和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF），它們都對(duì)NSCs的增殖和自我更新能力有支持作用。當(dāng)缺乏EGF和FGF時(shí)，NSCs 將自發(fā)分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞的混合物。NSCs 不僅僅受可溶性因子的調(diào)控，Notch信號(hào)通路通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活靶基因Hes1和Hes5 也可以調(diào)控NSCs[14-15]。

二、小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控機(jī)制

NSCs的增殖、分化和遷移受多種信號(hào)傳導(dǎo)分子及可溶性因子的調(diào)控，包括生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子-β（transfoeming growth factor-β，TGF-β）、腫瘤壞死因子-α（tumour necrosis factor-α，TNF-α）、EGF和肌腱蛋白-R（tenascin-R，TN-R）等，例如經(jīng)TN-R 激活的小膠質(zhì)細(xì)胞能顯著促進(jìn)NSCs的增殖[33]。同時(shí)NSCs的調(diào)控也與多種通道的表達(dá)有關(guān)系，如過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPARγ）通路等。在SVZ 中的小膠質(zhì)細(xì)胞相對(duì)于其他腦區(qū)表現(xiàn)出一定程度的活化水平，并且可以釋放上述可溶性因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，這一現(xiàn)象表明NSCs 受小膠質(zhì)細(xì)胞的調(diào)控[16-17]。但正如前述，小膠質(zhì)細(xì)胞有不同的極化表型，根據(jù)不同的刺激和培養(yǎng)條件，小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控會(huì)有所不同，M1型可分泌促進(jìn)炎癥發(fā)生的細(xì)胞因子如白介素-6（interleukin-6，IL-6）、CC 亞族趨化因子配體2（C-C chemokines ligand，CCL2）等，M2型可釋放神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，兩者對(duì)于NSCs的增殖分化遷移有著不同的作用，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控已在研究中得到證實(shí)。

（一）M1型小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控機(jī)制

目前已有研究表明，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞具有促進(jìn)炎癥的作用。在體外培養(yǎng)時(shí)，經(jīng)脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）介導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞可以極化為M1型小膠質(zhì)細(xì)胞[18]。

1.誘導(dǎo)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化：有研究將小膠質(zhì)細(xì)胞與NSCs 共同培養(yǎng)于24 孔的細(xì)胞培養(yǎng)板上，發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞可以促進(jìn)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化，但是該研究結(jié)果僅僅表明小膠質(zhì)細(xì)胞有促進(jìn)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化的能力，具體是M1表型還是M2表型的作用未闡述明確[19]。Osman 等[20]通過(guò)對(duì)脂多糖培養(yǎng)基（lipopolysaccharide-culture medium，LPS-CM）和IL-4-CM 小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)LPS誘導(dǎo)的培養(yǎng)基中的膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量要多于經(jīng)IL-4誘導(dǎo)后的培養(yǎng)基中的細(xì)胞數(shù)量。這一研究結(jié)果證實(shí)了M1型小膠質(zhì)細(xì)胞主要誘導(dǎo)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化。

M1型小膠質(zhì)細(xì)胞具體調(diào)控NSCs分化的機(jī)制有以下3點(diǎn)：（1）骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）被認(rèn)為是星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生的啟動(dòng)子，而促炎型小膠質(zhì)細(xì)胞可以增加BMP-2和BMP-4的水平[21]。BMP 可以通過(guò)Smad信號(hào)通路促進(jìn)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化，同時(shí)抑制向少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化[22-23]；（2）M1型小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)“DeDelta-Notch-RBP-J-Hes1/Hes5-Mash1”通路來(lái)促進(jìn)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化[15,24]。Hes1 由NSCs或神經(jīng)前體細(xì)胞表達(dá)，并維持這些細(xì)胞的未分化和增殖狀態(tài)[25]。而M1型小膠質(zhì)細(xì)胞可以抑制該通路，進(jìn)而下調(diào)該通路的靶基因Hes1和Hes 5，從而使NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化；（3）M1型小膠質(zhì)細(xì)胞可以抑制神經(jīng)限制性沉默因子（neuron-restrictive silencing factor，NRSF），NRSF是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，通過(guò)與特定的DNA 序列（repressor element-1/neuron-restrictive silencing element，RE-1/NRSE）結(jié)合，抑制神經(jīng)前體細(xì)胞的一系列神經(jīng)元分化基因，當(dāng)NRSF被M1型小膠質(zhì)細(xì)胞抑制后，NSCs分化抑制被解除，趨于向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化[26]。

2.促進(jìn)NSCs遷移：一項(xiàng)研究將小膠質(zhì)細(xì)胞和NSCs加樣于生物相容性材料三維石墨烯支架上，發(fā)現(xiàn)三維石墨烯架可以通過(guò)輕微的炎癥反應(yīng)激活小膠質(zhì)細(xì)胞，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)第10小時(shí)三維石墨烯培養(yǎng)基內(nèi)的NSCs遷移距離比聚苯乙烯組織培養(yǎng)基和二維石墨烯培養(yǎng)基內(nèi)的遷移距離大約遠(yuǎn)250 mm，該研究說(shuō)明小膠質(zhì)細(xì)胞有促進(jìn)NSCs遷移的作用[27]。

在腦損傷或者大腦的微環(huán)境受到刺激的情況下，損傷區(qū)周?chē)腗1型小膠質(zhì)細(xì)胞主要分泌基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）、CCL-2和IL-6 等，趨化因子SDF-1的受體是趨化因子受體4（C-X-C chemokine receptor4，CXCR4），SDF-1和多個(gè)神經(jīng)細(xì)胞黏附分子在受損腦內(nèi)移植物神經(jīng)干/祖細(xì)胞的遷移分化及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建中發(fā)揮作用[28]。通過(guò)對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記發(fā)現(xiàn)，由M1型小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)分化的星形膠質(zhì)細(xì)胞可以表達(dá)CXCR4、CXCR7和這些信號(hào)受體的配體趨化因子配體12（chemokine C-X-Cmotif ligand 12，CXCL12），正是由于這些受體和配體的存在，引發(fā)了NSCs的歸巢作用，促進(jìn)了NSCs向炎癥發(fā)生區(qū)域的遷移[29-30]。而另一項(xiàng)研究從反面印證了M1型小膠質(zhì)細(xì)胞可以促進(jìn)NSCs的遷移，在體外趨化實(shí)驗(yàn)中加入CXCL12的拮抗劑AMD3100，發(fā)現(xiàn)AMD3100的存在使綠色熒光蛋白標(biāo)記的NSCs遷移減少了75﹪[31]。

綜上研究，可以說(shuō)明M1型小膠質(zhì)細(xì)胞主要通過(guò)炎癥因子及其配體來(lái)促進(jìn)NSCs的遷移。M1型小膠質(zhì)細(xì)胞本身具有促進(jìn)NSCs向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化的能力。當(dāng)出現(xiàn)腦損傷時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)SDF-1/CCL-2/IL-6的受體CXCR4/CCLR-2/IL-6R激活CXCL12引發(fā)NSCs的歸巢作用，促使NSCs向損傷部位的遷移。

3.抑制NSCs增殖：有一項(xiàng)研究采用了5-溴脫氧尿嘧啶核苷（5-Bromo-2-deoxyUridine，Brd U）法研究小膠質(zhì)細(xì)胞條件培養(yǎng)基對(duì)NSCs增殖的影響。在對(duì)照條件下（未經(jīng)處理的NSCs 暴露于Brd U 6 h），NSCs的平均增殖率為36﹪。在M1條件培養(yǎng)基上，NSCs的增殖率下降了50﹪以上，此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)M1型小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的增殖產(chǎn)生抑制作用[18]。如前所述，Hes1 可維持NSCs的未分化和增殖狀態(tài)。M1型小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)“DeDelta-Notch-RBP-J-Hes1/Hes5-Mash1”通路抑制Hes1的表達(dá)，從而抑制NSCs的增殖[25]。由于M1型小膠質(zhì)細(xì)胞主要誘導(dǎo)NSCs分化為星型膠質(zhì)細(xì)胞，星型膠質(zhì)細(xì)胞分泌的可溶性調(diào)節(jié)因子會(huì)抑制NSCs的增殖[32]。

（二）M2型小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控機(jī)制

M2型小膠質(zhì)細(xì)胞有抗炎作用。在體外培養(yǎng)時(shí)，經(jīng)IL-4介導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞可以極化為M2型小膠質(zhì)細(xì)胞。

1.誘導(dǎo)NSCs向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化：M2型小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)釋放腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）和TGF-β誘導(dǎo)NSCs向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化[33]。Yuan 等[34]研究表明PPARγ通路可以促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化。該研究表明M2型小膠質(zhì)細(xì)胞上清液中15 脫氧前列腺素J2（15-Deoxy-Δ12,14-prostaglandin J2,15d-PGJ2）含量增加，而15d-PGJ2是PPARγ的內(nèi)源性配體，已有報(bào)道15d-PGJ2 可以通過(guò)PPARγ通路促進(jìn)NSCs的增殖，當(dāng)PPARγ被抑制后，NSCs趨于向星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化，限制其向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞的分化[35]。因此，M2 小膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)15d-PGJ2 激活PPARγ通路，從而使NSCs向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化。

目前最新的研究發(fā)現(xiàn)，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞可以分泌細(xì)胞外因子7a（wingless/integrated 7a，Wnt7a），通過(guò)Wnt β-連環(huán)蛋白（wingless/integrated β-catenin）通路促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞方向定向分化[36]。

綜上，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化主要通過(guò)2個(gè)通路（PPARγ和Wnt β-連環(huán)蛋白通路）和3種因子（BDNF、TGF-β和Wnt7a）來(lái)發(fā)揮作用。

2.促進(jìn)NSCs遷移：在體外培養(yǎng)條件下，不論是LPS誘導(dǎo)極化為M1型，還是IL-4誘導(dǎo)極化為M2型，對(duì)NSCs的遷移潛能評(píng)估結(jié)果是，任何微膠質(zhì)條件的培養(yǎng)基均增加了NSCs的遷移活性[18]。而有研究發(fā)現(xiàn)，IL-4-CM 中的NSCs遷移距離要大于LPS-CM，即M2型促進(jìn)NSCs遷移的能力要高于M1型[20]。有研究認(rèn)為，小膠質(zhì)細(xì)胞在促進(jìn)NSCs的遷移過(guò)程中，發(fā)揮主要作用的是TNF-α，但是具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究[37]。

3.促進(jìn)NSCs增殖：當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下時(shí)，在IL-10/IL-13的刺激下，M2 極化的原代小膠質(zhì)細(xì)胞條件培養(yǎng)基對(duì)NSCs的增殖具有支持作用[32]。有報(bào)道表明，TGF-α可以明顯放大SVZ的NSCs增殖反應(yīng)[38]。在一項(xiàng)關(guān)于中風(fēng)的研究發(fā)現(xiàn)TGF-α 含量在M2型小膠質(zhì)細(xì)胞條件培養(yǎng)基中顯著增加，表明TGF-α是M2培養(yǎng)基中的一個(gè)主要的細(xì)胞因子，在缺血性腦卒中時(shí)，它促進(jìn)了NSCs的增殖[39]。而另一項(xiàng)研究則是從未受傷的大腦中分離出NSCs，之后暴露于含有受損大腦小膠質(zhì)細(xì)胞的條件中時(shí)，可以促進(jìn)NSCs的增殖。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)也表明，在腦損傷的情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)分泌EGF和bFGF 等引起神經(jīng)球大小和數(shù)量的增加[40]（圖1）。

三、小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs調(diào)控的應(yīng)用前景

由于小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控作用，為臨床治療某些疾病提供了理論基礎(chǔ)與新的思路，細(xì)胞移植治療某些疾病的研究也相繼在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與臨床研究中展開(kāi)。一些實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了外源性NSCs 移植對(duì)缺血性腦卒中的治療效果和安全性。他們的結(jié)果表明，外源性NSCs 能顯著改善缺血模型的預(yù)后，不僅功能預(yù)后得到改善，而且組織梗死體積明顯減少，無(wú)明顯的安全性問(wèn)題[41-42]。鑒于M1型小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)于NSCs調(diào)控的負(fù)性作用，去除M1型小膠質(zhì)細(xì)胞協(xié)同NSCs治療缺血性腦卒中也許會(huì)帶來(lái)更佳的治療效果，這值得進(jìn)一步探討研究。此外，有研究將核受體相關(guān)因子-1（nuclear receptorrelated factor 1，Nurr1）過(guò)表達(dá)的NSCs和小膠質(zhì)細(xì)胞移植入帕金森大鼠的紋狀體內(nèi)，其結(jié)果顯示它可以促進(jìn)NSCs向多巴胺能神經(jīng)元分化，改善大腦微環(huán)境，并且大鼠的行為異常得到明顯改善[43]。這為治療帕金森病提供了新的策略。

在臨床研究方面，Elena 等[44]將自體M2型小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行鞘內(nèi)注射來(lái)治療重癥腦癱患兒，其觀察結(jié)果表明以M2型小膠質(zhì)細(xì)胞為基礎(chǔ)的細(xì)胞治療是安全的，不會(huì)引起任何嚴(yán)重的細(xì)胞相關(guān)反應(yīng)或長(zhǎng)期的副作用，且腦癱患兒的神經(jīng)功能得到明顯改善。另一項(xiàng)研究通過(guò)經(jīng)鼻給予M2 巨噬細(xì)胞來(lái)源的可溶性產(chǎn)物來(lái)治療腦血管病，該研究納入30例患者，經(jīng)過(guò)28～30 d的治療且隨訪6個(gè)月后發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)治療方案不僅是安全的，還可以改善患者的神經(jīng)心理缺陷[45]。

由于倫理、療效和安全性等問(wèn)題，相對(duì)于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，臨床試驗(yàn)?zāi)壳斑€未較大規(guī)模開(kāi)展，相關(guān)細(xì)胞移植治療要達(dá)到臨床應(yīng)用階段還有很長(zhǎng)的路要走。隨著研究的不斷深入，通過(guò)細(xì)胞方式進(jìn)行神經(jīng)修復(fù)等治療方式終將為患者帶來(lái)福祉。

四、總結(jié)與展望

綜上所述，在對(duì)NSCs的遷移調(diào)控中，M1型和M2型小膠質(zhì)細(xì)胞都可以促進(jìn)NSCs的遷移。在NSCs的增殖方面，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞具有抑制NSCs增殖而M2型小膠質(zhì)細(xì)胞則具有促進(jìn)NSCs增殖的作用。在NSCs的分化調(diào)控上，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞可以促進(jìn)NSCs分化為具有支持和分隔神經(jīng)細(xì)胞作用的星形膠質(zhì)細(xì)胞，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞則可以促進(jìn)NSCs分化為CNS 中的成髓膠質(zhì)細(xì)胞-少突膠質(zhì)細(xì)胞。目前小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)NSCs的調(diào)控機(jī)制仍尚未闡述清楚。已有的研究結(jié)果為新的研究指明了方向，越來(lái)越多的調(diào)控機(jī)制被發(fā)現(xiàn)，若能進(jìn)一步明確具體的機(jī)制，這對(duì)將來(lái)治療CNS 疾病會(huì)有很大的幫助。