蘇廣俊，劉改改，黃志華，李良東，3

（1.贛南醫(yī)學(xué)院2020級(jí)碩士研究生；2.贛南醫(yī)學(xué)院心腦血管疾病防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，江西 贛州 341000）

在我國及西方國家，腦卒中是第3 位最常見死亡原因，僅次于冠心病和癌癥［1-2］。腦卒中呈現(xiàn)出高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率、高復(fù)發(fā)率、高經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)5 大特點(diǎn)［3］。缺血性腦卒中又稱腦梗死，是各種原因?qū)е戮植磕X組織腦血流突然中斷，進(jìn)而致使局部腦組織因缺血、缺氧而壞死，之后出現(xiàn)相應(yīng)的神經(jīng)功能缺損癥狀。

腦缺血早期，內(nèi)皮細(xì)胞釋放基質(zhì)金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinase，MMPs）和其他蛋白酶來破壞血腦屏障，外周炎癥細(xì)胞浸潤。釋放細(xì)胞因子導(dǎo)致炎癥反應(yīng)，另外，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活加重神經(jīng)炎癥，增加腦損傷［4］。近年來研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞激活后可極化為M1 和M2 表型，M1 型表達(dá)促炎性細(xì)胞因子，引起繼發(fā)性神經(jīng)元損傷；M2 型表達(dá)抑炎性細(xì)胞因子，抑制神經(jīng)炎癥和修復(fù)組織［5］。越來越多的證據(jù)表明，M2表型的小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)退行性疾病如腦卒中起重要的神經(jīng)保護(hù)作用，并能促進(jìn)腦卒中后神經(jīng)元再生［6-7］。因此，通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的表型，改善慢性腦缺血后神經(jīng)炎癥的微環(huán)境，促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的恢復(fù)是近年來重要的研究方向［8］。本文對(duì)腦缺血后小膠質(zhì)細(xì)胞在髓鞘再生、神經(jīng)元發(fā)生和血管再生方面的作用進(jìn)行了綜述。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育和主要功能

小膠質(zhì)細(xì)胞來源于骨髓的單核細(xì)胞和骨髓的造血干細(xì)胞［9］。它胞體很小，呈短棒狀，突起表面粗糙，顯有棘刺，分支少。胞核較小，形態(tài)不規(guī)則，可呈腎形、橢圓形或三角形，核染色質(zhì)多。此細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central nervous system，CNS）內(nèi)分布較少，在灰質(zhì)內(nèi)多位于神經(jīng)元胞體附近或在小血管周圍［10］。小膠質(zhì)細(xì)胞在胚胎發(fā)育階段就已經(jīng)開始發(fā)揮著重要作用［11］。如小膠質(zhì)細(xì)胞參與控制神經(jīng)元的生長發(fā)育和數(shù)量、參與突觸剪切、調(diào)節(jié)發(fā)育中大腦的神經(jīng)環(huán)路、支持其他的中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞和促進(jìn)脈管系統(tǒng)發(fā)育［12-13］。

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐免疫細(xì)胞，它們是中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的第一反應(yīng)者。在缺血性腦卒中發(fā)生后，小膠質(zhì)細(xì)胞通過其表面的Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）感知內(nèi)環(huán)境的變化，然后迅速被極化為不同表型［14］。M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞常見的表型標(biāo)志性分子包括組織相容性復(fù)合物Ⅱ（Major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ）、分化群（Cluster of differentiation，CD）如CD3、CD16、CD32、CD40、CD68、CD86和環(huán)氧酶-2（Cyclooxygenase 2，COX2）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（Inducible nitric ox?ide synthase，iNOS）等。在腫瘤壞死因子-γ（Tumor necrosis factor-γ，TNF-γ）、干擾素、腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor，TNF-α）和脂多糖（Lipopoly?saccharide，LPS）等的誘導(dǎo)下產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素-1β（Interleukin，IL-1β）、IL-6、IL-12、IL-23、一氧化氮（Nitric oxide，NO）、活性氧和MMPs 等，參與中樞神經(jīng)炎癥反應(yīng)，加重血腦屏障破壞和抑制神經(jīng)元發(fā)生［15］。M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞的表型標(biāo)志物包括CD163、CD206、CD301 和精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）等，表達(dá)抑炎細(xì)胞因子如IL-4、IL-10、IL-13 和轉(zhuǎn)化生長因子-β（Trans-forming growth factor，TGF-β）等。并且M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞可以分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子（Neurotrophins，NT）如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（Brain derived neurotrophic factor，BDNF）、膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（Glial cell- derived neurotrophic factor，GDNF）、胰島素樣生長因子Ⅰ（Insulin likegrowth factor-Ⅰ，IGF-Ⅰ）、TGF、表皮生長因子（Epi?dermal growth factor，EGF）和成纖維細(xì)胞生長因子（Fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）等，這些NT可以促進(jìn)神經(jīng)元的再生，抑制神經(jīng)炎癥和修復(fù)組織，有利于中風(fēng)后神經(jīng)功能的恢復(fù)［4］。在缺血性腦卒中后，M1型和M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞共存并可相互轉(zhuǎn)化，因此，調(diào)節(jié)中風(fēng)后小膠質(zhì)細(xì)胞向M2 型極化將促進(jìn)神經(jīng)元再生，改變中風(fēng)結(jié)局［16］。

2 小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性腦卒中后髓鞘再生中的作用

少突膠質(zhì)細(xì)胞（Oligodendrocyte，OLs）包繞神經(jīng)纖維軸突、形成絕緣的髓鞘結(jié)構(gòu)，髓鞘的功能是為沿神經(jīng)纖維的快速電脈沖傳導(dǎo)提供隔離，并為神經(jīng)健康提供神經(jīng)營養(yǎng)代謝因子。少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（Oligodendrocyte Precursor Cells，OPCs）終生存在于大腦的所有區(qū)域，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中唯一可以分化并替代OLs 的細(xì)胞類型［17］。在缺血性腦卒中中，少突膠質(zhì)細(xì)胞腫脹，大多數(shù)的少突膠質(zhì)細(xì)胞在缺血后3 h 內(nèi)死亡［18］。OLs 死亡導(dǎo)致的神經(jīng)纖維髓鞘損傷，OPCs被招募到這些損傷位點(diǎn)，增殖并分化為成熟的OLs細(xì)胞，促進(jìn)髓鞘在裸露的軸突上恢復(fù)，以重建有效的電脈沖傳導(dǎo)、神經(jīng)健康和運(yùn)動(dòng)功能［19］。許多因素可以調(diào)節(jié)髓鞘再形成，包括細(xì)胞因子、生長因子和神經(jīng)元活動(dòng)［20］。

小膠質(zhì)細(xì)胞與OLs的再生有關(guān)。一方面小膠質(zhì)細(xì)胞參與了通過直接調(diào)節(jié)OPCs 行為來增強(qiáng)髓鞘再形成，脫髓鞘后小膠質(zhì)細(xì)胞依賴CX3CR1 和RXR-g兩種受體吞噬髓鞘碎片，促進(jìn)OPCs 在損傷部位的募集和分化［21-22］。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞和單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞通過創(chuàng)造一個(gè)支持OPCs 募集及其隨后分化為成熟髓鞘生成少突膠質(zhì)細(xì)胞的環(huán)境，促進(jìn)髓鞘再形成過程［23］。不同的小膠質(zhì)細(xì)胞表型在局灶性髓鞘再形成的特定階段占優(yōu)勢(shì)。在缺血性腦卒中發(fā)生后，髓鞘再形成早期，OPCs大量增殖階段，觀察到M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞活化（通過誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、TNF-α 和CD16、CD32 分子表達(dá)確定），此時(shí)OPCs 被募集到損傷部位［24］；M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的炎性因子TNF-α、CXCL13 和內(nèi)皮素-2 可以促進(jìn)OLs生成［25］。離體水平也發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞在IFN-γ和LPS 的誘導(dǎo)下極化為M1 表型，并且M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的IL-1β 可以促進(jìn)OPCs 分化為OLs，促進(jìn)髓鞘再生［26］。在隨后的OPCs 分化階段，觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞由M1型向M2型轉(zhuǎn)變［24］（通過ARg1+、IgF1+和CD206+分子表達(dá)確定）。因此M1、M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞是髓鞘再形成所必需的，在髓鞘再形成中都起有利作用。

3 小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元再生中的作用

傳統(tǒng)上認(rèn)為，神經(jīng)元是不可再生細(xì)胞，一旦損傷，則有效的神經(jīng)元再生十分困難［27］。在缺血性腦卒中發(fā)生后，形成的梗死病灶由缺血中心區(qū)和其周圍的缺血半影區(qū)組成。缺血中心區(qū)的血液供應(yīng)降低至閉塞前的20%以下，此處細(xì)胞由于急性缺血缺氧而迅速死亡，且不可逆［28］，而缺血半影區(qū)的血流供應(yīng)較缺血中心區(qū)多，且由于側(cè)支循環(huán)存在，仍可獲得部分血液供給，因此缺血半影區(qū)的損傷在一定時(shí)間內(nèi)處于可逆狀態(tài)。由于神經(jīng)元具有可塑性，缺血半影區(qū)中存活的神經(jīng)元能夠和周圍健康腦區(qū)神經(jīng)元重組和重新分布，促進(jìn)梗死區(qū)域神經(jīng)元的再生，以實(shí)現(xiàn)功能恢復(fù)［29］。研究表明，在缺血性腦卒中后，小膠質(zhì)細(xì)胞極化為不同表型，通過吞噬作用清除細(xì)胞碎片、合成和釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子來促進(jìn)缺血半影區(qū)中神經(jīng)元活動(dòng)，并可誘導(dǎo)其他腦區(qū)的神經(jīng)前體細(xì)胞遷移至缺血半影區(qū)中，促使其增殖和分化為新生神經(jīng)元來保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)［30］。

3.1 小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性腦卒中中影響神經(jīng)元發(fā)生在缺血半影區(qū)，被激活的小膠質(zhì)細(xì)胞連同反應(yīng)型星型膠質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)可以形成神經(jīng)瘢痕［31］。而M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞可以誘導(dǎo)FIZZ1 蛋白和肝素結(jié)合型凝集素蛋白的分泌，防止神經(jīng)瘢痕的降解［32］。雖然神經(jīng)瘢痕在一定程度上限制了軸突的生長，但在腦缺血急性期發(fā)揮著很重要的作用，可以形成一個(gè)物理屏障，限制物質(zhì)交換，有利于腦內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的恢復(fù)［33］。神經(jīng)環(huán)路是腦神經(jīng)元信息傳遞的基礎(chǔ)，腦缺血導(dǎo)致神經(jīng)環(huán)路破壞，而小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)缺血性腦卒中后神經(jīng)環(huán)路的再建具有重要意義。M2型小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)腦缺血后神經(jīng)環(huán)路重建，有利于神經(jīng)功能的恢復(fù)［34］，小膠質(zhì)細(xì)胞表面TLR 是一種模式識(shí)別受體，其活性可被調(diào)節(jié)［35］。在缺血性腦卒中后，小膠質(zhì)細(xì)胞通過其表面的TLR4 識(shí)別促炎因子，并激活NF-κB 通路參與炎癥介質(zhì)的釋放，而當(dāng)給予米索靛藍(lán)后可以抑制TLR4/NFκB 信號(hào)通路，促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞從M1 型向M2 型轉(zhuǎn)化來減輕中風(fēng)后缺血再灌注損傷和發(fā)揮神經(jīng)元保護(hù)作用［36］。在缺血性腦卒中后，在腦室下區(qū)（Subventricular zone，SVZ）只有M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)IGF-1 蛋白，并且伴隨著缺血后2、6 和16 周SVZ 區(qū)神經(jīng)發(fā)生增強(qiáng)，說明M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞支持腦缺血后神經(jīng)發(fā)生［37］。有研究表明，在局部腦缺血后1至3天，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量短暫增加，之后數(shù)量下降，而M1 小膠質(zhì)細(xì)胞在缺血性腦卒中的前14天持續(xù)增加［38］，因此，在缺血性腦卒中后，適當(dāng)時(shí)機(jī)干預(yù)小膠質(zhì)細(xì)胞極化可以減輕神經(jīng)炎癥損傷，發(fā)揮小膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)保護(hù)作用［39］。

3.2 小膠質(zhì)細(xì)胞釋放生長因子促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)IL-4對(duì)于缺血性腦卒中后小膠質(zhì)細(xì)胞的極化和神經(jīng)元的恢復(fù)至關(guān)重要，在缺血性腦卒中后，缺血神經(jīng)元分泌的IL-4 明顯增加，促進(jìn)缺血半暗帶中小膠質(zhì)細(xì)胞向M2 型極化和吞噬損傷細(xì)胞，并且能誘導(dǎo)損傷神經(jīng)組織的再生和損傷區(qū)域血管形成［40-41］。在損傷部位及其周緣被激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可以表達(dá)許多神經(jīng)營養(yǎng)因子來促進(jìn)神經(jīng)元再生［42］，包括鈣調(diào)蛋白、骨橋蛋白、血小板衍生生長因子、表皮生長因子（Epidermal Growth Factor，EGF）、成纖維細(xì)胞生長因子-2（Fibroblast growth factor，F(xiàn)GF-2）、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（Ciliary neurotrophic factor，CNTF）、激活素-A、膠質(zhì)衍生生長因子、內(nèi)皮素-2、IGF-1、神經(jīng)營養(yǎng)因子、BDNF和NT-3等，這些物質(zhì)對(duì)損傷后神經(jīng)元的再生具有促進(jìn)作用［43］。在缺血性腦卒中后，M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞釋放的BDNF 可增加突觸的可塑性，促進(jìn)神經(jīng)元軸突延伸和分支，增加神經(jīng)元樹突和樹突棘的密度，促進(jìn)卒中后新神經(jīng)環(huán)路的形成［44］。而某些神經(jīng)營養(yǎng)因子如神經(jīng)生長因子（Nerve growth factor，NGF）可對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)，例如神經(jīng)生長因子可通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的表面分子，特別是通過降低主要組織相容性復(fù)合體-Ⅱ類水平，減少神經(jīng)炎癥，促進(jìn)神經(jīng)元的再生［45］。

3.3 小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)前體細(xì)胞再生中的作用在成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)干細(xì)胞分布的2 個(gè)主要位置：SVZ 區(qū)和海馬齒狀回的顆粒下區(qū)［46］。當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷時(shí)，具有自我更新和分化能力的神經(jīng)前體細(xì)胞會(huì)開始增殖并從CNS 的其他區(qū)域遷移至損傷部位，分化為新的神經(jīng)元以代替受損的神經(jīng)細(xì)胞［47］。有研究表明，在神經(jīng)炎癥中，M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞可負(fù)向調(diào)節(jié)神經(jīng)前體細(xì)胞的活性，下調(diào)與神經(jīng)前體細(xì)胞分化的細(xì)胞因子水平；而M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞可促進(jìn)缺血性腦卒中后神經(jīng)前體細(xì)胞向梗死灶的遷移，并促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞分化為神經(jīng)元，有利于神經(jīng)元的再生［48］。實(shí)驗(yàn)證明，在缺血性腦卒中后，吲哚美辛可以調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的表型，促進(jìn)中風(fēng)后SVZ 區(qū)的神經(jīng)前體細(xì)胞向梗死區(qū)遷移和分化為新的神經(jīng)元細(xì)胞［49］。神經(jīng)干細(xì)胞也可影響小膠質(zhì)細(xì)胞的功能，神經(jīng)干細(xì)胞可驅(qū)動(dòng)小膠質(zhì)細(xì)胞向SVZ 遷移，并可通過釋放血管內(nèi)皮生長因子來調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和激活，但其調(diào)節(jié)機(jī)制還有待進(jìn)一步探究［50］。小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞之間的雙向調(diào)節(jié)作用可能是缺血性腦卒中后促進(jìn)神經(jīng)元發(fā)生的新的治療靶點(diǎn)。

4 小膠質(zhì)細(xì)胞在血管再生中的作用

在缺血性腦卒中發(fā)生后，由于神經(jīng)炎癥反應(yīng)與血管神經(jīng)單元被破壞，將導(dǎo)致永久性神經(jīng)功能缺陷。盡管臨床表明缺血性腦組織的血運(yùn)重建對(duì)于功能恢復(fù)至關(guān)重要，但目前尚無可促進(jìn)腦卒中后血管新生的有效治療方法。在缺血性腦卒中中M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的血管內(nèi)皮生長因子（Vascular en?dothelial growth factor，VEGF）可促進(jìn)腦梗死區(qū)微血管的形成和神經(jīng)元的再生，改善神經(jīng)功能，可能為治療性血管新生提供靶點(diǎn)［51］。腦缺血可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，并使小膠質(zhì)細(xì)胞趨向M1 型活化，Wnt/β-catenin 途徑激活劑TWS119 可改善缺血性腦卒中后小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥狀態(tài)，并通過將小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)為M2 型來促進(jìn)血管生成［5］。在腦缺血再灌注后24 h 內(nèi)，觀察到缺血半影區(qū)M1 型小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬血管內(nèi)皮細(xì)胞，致使局部內(nèi)皮細(xì)胞激活，血管崩解，最終導(dǎo)致血腦屏障（Blood brain barrier，BBB）破壞［52］。在缺血性腦卒中中，被激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可以調(diào)節(jié)腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，這是血腦屏障修復(fù)和血管再生的重要步驟。當(dāng)BBB 破壞后，小膠質(zhì)細(xì)胞可沿著脈管系統(tǒng)遷移至BBB破裂處，迅速接觸并包繞脈管系統(tǒng)，這對(duì)缺血性腦卒中后微動(dòng)脈的形成是十分重要的［53］。小蘗堿通過AMPK 依賴性小膠質(zhì)細(xì)胞M2 型極化改善大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞（Middle cerebral artery occlusion，MCAO）后的功能恢復(fù)并促進(jìn)血管生成［54］。在氧-葡萄糖剝奪（Oxygen-glucose deprivation，OGD）模型中誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2 型極化，分泌諸如VEGF，MMP-9、BDNF 和TGF-β 等因子促進(jìn)血管生成，抑制神經(jīng)元凋亡，有利于局灶性腦缺血后恢復(fù)［55］。

5 小結(jié)與展望

在急性缺血性腦卒中發(fā)生后，小膠質(zhì)細(xì)胞可被迅速激活并極化為促炎的M1 型和抑炎的M2 型，發(fā)揮組織損傷和神經(jīng)保護(hù)雙重作用。其中，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞在髓鞘形成和再形成、神經(jīng)元再生和血管再形成過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是缺血性腦卒中后促進(jìn)神經(jīng)元再生的主要靶點(diǎn)。因此，對(duì)于缺血性腦卒中的未來治療，我們可通過促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2 型極化、減少M(fèi)2 型向M1 型轉(zhuǎn)變、增加M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)時(shí)間，促進(jìn)神經(jīng)再生和功能恢復(fù)。然而，小膠質(zhì)細(xì)胞的活化具體機(jī)制如何、M2型小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量是否越多越好、M1/M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元再生的最佳比例如何都有待探索，并且M1/M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞如何與其他神經(jīng)細(xì)胞如神經(jīng)干細(xì)胞、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞相互作用影響神經(jīng)元的再生也需要進(jìn)一步的研究，這對(duì)開發(fā)缺血性腦卒中的有效治療方法至關(guān)重要。因此，尚需要進(jìn)一步的深入研究，來確定小膠質(zhì)細(xì)胞與缺血性腦卒中的關(guān)系，為神經(jīng)損傷修復(fù)制定有效的策略。