顧婷婷，劉清珍綜述，張利東審校

0 引 言

近年來，關(guān)于創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(post-traumatic stress disorder，PTSD)的病理機制研究逐漸增多。由于新型冠狀病毒肺炎疫情造成人們生活方式和環(huán)境的極大改變，以及突發(fā)公共事件、極端氣候等因素造成的經(jīng)濟打擊及身心損傷，心理健康成為生活的重要問題。調(diào)查顯示，PTSD的終身發(fā)病率為1.3%～12.2%[1]。PTSD患者由于認知功能的障礙，往往生存質(zhì)量大幅下降，并伴發(fā)其他多種疾病如慢性疼痛、心臟疾病等，其機制和治療一直是近年來的研究熱點。然而，當(dāng)前對于PTSD的治療療效，往往無法產(chǎn)生令人滿意的效果。藥物治療作為當(dāng)前PTSD最有效的治療方式，在臨床上僅有選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑等少數(shù)藥物被批準(zhǔn)用于PTSD的治療，另有大量動物和臨床實驗證明氯胺酮、艾司氯胺酮等藥物對PTSD療效顯著[2-4]，然而并未廣泛應(yīng)用于臨床。因此，需要深入研究PTSD的發(fā)病機制，尋找更加高效安全的治療靶點。

小膠質(zhì)細胞是大腦重要的免疫活性細胞，可持續(xù)性監(jiān)測周圍微環(huán)境。由大腦穩(wěn)態(tài)失調(diào)而激活，常伴隨著形態(tài)和吞噬活性的改變，激活方向取決于環(huán)境和應(yīng)激的類型。激活狀態(tài)下可釋放大量細胞因子、腦營養(yǎng)因子、趨化因子等進行對大腦的調(diào)節(jié)，也可通過其吞噬作用，協(xié)調(diào)免疫系統(tǒng)對神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要免疫細胞類型，小膠質(zhì)細胞已被發(fā)現(xiàn)與多種腦部疾病相關(guān)，包括自閉癥、神經(jīng)退行性疾病(阿爾茨海默病和帕金森病)、神經(jīng)性疼痛和抑郁癥等[5]。小膠質(zhì)細胞形態(tài)的變化、促炎細胞因子的基因表達水平和行為表現(xiàn)之間存在顯著相關(guān)性。本文主要就小膠質(zhì)細胞在創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙中作用機制的研究進展作一綜述。

1 PTSD與免疫相關(guān)性研究

免疫系統(tǒng)的失衡和過度的神經(jīng)炎癥對于PTSD的發(fā)生發(fā)展具有重要的推動作用。小膠質(zhì)細胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要的固有免疫細胞，是神經(jīng)炎癥的關(guān)鍵介質(zhì)[6-7]。應(yīng)激條件下，穩(wěn)態(tài)失調(diào)，小膠質(zhì)細胞迅速激活，產(chǎn)生大量細胞毒性分子，包括促炎細胞因子、谷氨酸等?；罨难仔孕∧z質(zhì)細胞還通過分泌白細胞介素-1α(IL-1α)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)和補體C1q(complement C1q)誘導(dǎo)A1星形膠質(zhì)細胞激活。A1星形膠質(zhì)細胞喪失促進神經(jīng)元存活、生長、突觸發(fā)生和吞噬作用的功能，進一步誘導(dǎo)神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細胞死亡[8]。

PTSD患者常表現(xiàn)為全身慢性炎癥反應(yīng)。臨床研究發(fā)現(xiàn)，患者外周血以及腦脊液中促炎細胞因子如IL-1β、IL-6、TNF-α[9]等以及急性期蛋白C-反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)均明顯升高。動物模型也證明，慢性應(yīng)激可誘發(fā)炎性相關(guān)的免疫學(xué)變化[9]。此外，PTSD與多種其他臨床疾病相關(guān)，如心血管疾病、糖尿病、胃腸道疾病、纖維肌痛、慢性疲勞綜合征、肌肉骨骼疾病和自身免疫性疾病，而這些疾病均含炎癥免疫相關(guān)因素[10]。應(yīng)激會增加下丘腦室旁核中促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素和精氨酸加壓素的合成和釋放，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素刺激交感神經(jīng)系統(tǒng)釋放兒茶酚胺(catecholamine，CA)，包括去甲腎上腺素。去甲腎上腺素的釋放增加促進大量促炎因子的產(chǎn)生，如IL-1β、IL-6、TNF-α等[9]。

2 小膠質(zhì)細胞對神經(jīng)系統(tǒng)的影響

小膠質(zhì)細胞是位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的巨噬細胞，可整合由應(yīng)激誘導(dǎo)的神經(jīng)免疫信號。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中有免疫防御，神經(jīng)發(fā)育，髓鞘修復(fù)等多種功能，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中可吞噬凋亡的神經(jīng)元，為血管和神經(jīng)元提供營養(yǎng)支持，協(xié)助髓細胞形成和突觸修剪，并表達感知體，與多種神經(jīng)類疾病密切相關(guān)。小膠質(zhì)細胞的形態(tài)具有高度可塑性，與神經(jīng)元突觸以固定頻率相接觸，從而檢測到突觸的功能狀態(tài)，這種接觸同時也為神經(jīng)元活性所依賴[11]。

小膠質(zhì)活化和神經(jīng)炎癥常作為神經(jīng)病理狀態(tài)的重要特征。而小膠質(zhì)細胞通過向不同的活化表型(M1和M2型)轉(zhuǎn)變以應(yīng)對大腦所發(fā)生的炎癥，毒素及組織損傷等改變。M1型激活后釋放大量促炎細胞因子，包括干擾素-γ(INF-γ)、TNF-α、IL-1β、一氧化氮合酶(iNOS)和活性氧(ROS)等。當(dāng)小膠質(zhì)細胞過度激活時，M1型小膠質(zhì)細胞將釋放過多促炎細胞因子，產(chǎn)生神經(jīng)毒性，加重組織損傷。而M2型小膠質(zhì)細胞作為一種神經(jīng)保護細胞，分泌抗炎因子并上調(diào)神經(jīng)保護因子[12]。因此，靶向控制小膠質(zhì)細胞的激活狀態(tài)，也是調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動的重要方式。

3 恐懼記憶和小膠質(zhì)細胞的聯(lián)系

應(yīng)激壓力可影響小膠質(zhì)細胞對細胞因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子的釋放，促進小膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的突觸吞噬作用。當(dāng)小膠質(zhì)細胞處于異常激活的狀態(tài)下，細胞因子的產(chǎn)生失衡并參與情境恐懼記憶、恐懼消退失調(diào)、恐懼泛化過程；而同時，吞噬作用的失調(diào)也與恐懼泛化及恐懼遺忘相關(guān)。

3.1小膠質(zhì)細胞與恐懼記憶創(chuàng)傷性事件所造成的恐懼情緒往往使患者印象深刻，并且可能隨著時間的流逝而加重，而對于創(chuàng)傷事件本身具體的情境信息，往往易于模糊。我們將事件內(nèi)容、伴隨信息清晰的恐懼記憶稱為情境化恐懼記憶，反之為非情境化恐懼記憶。非情境化恐懼記憶和過激的情緒恐懼記憶是PTSD的重要特征[13]。

星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞具有與遠程記憶相關(guān)的持久性基因表達特征，這表明其參與記憶環(huán)路的形成[14]。動物對情緒因素的條件反射比其他具體情境的更強烈，研究發(fā)現(xiàn)，糖皮質(zhì)激素和去甲腎上腺素能信號傳導(dǎo)是應(yīng)激源誘導(dǎo)小膠質(zhì)細胞炎性改變的兩個最著名的途徑，均可影響小膠質(zhì)細胞炎性狀態(tài)的改變[15-16]。在海馬中，急性應(yīng)激增加小膠質(zhì)細胞的數(shù)量，而慢性應(yīng)激會導(dǎo)致小膠質(zhì)細胞的老化和失活。因此，壓力引起的小膠質(zhì)細胞激活的強度和持續(xù)時間是可能導(dǎo)致不同病理結(jié)果的重要特征[17]。

3.2小膠質(zhì)細胞與恐懼消退巴甫洛夫恐懼條件反射廣泛應(yīng)用于研究與恐懼有關(guān)的疾病。采用小鼠足部電擊實驗造模，多次偶聯(lián)聲音和電擊條件，當(dāng)僅給予聲音刺激(即條件刺激)時，小鼠仍舊有以僵直為主的恐懼反應(yīng)。而當(dāng)重復(fù)多次給予聲音刺激，而并不偶聯(lián)電擊刺激后，小鼠的僵直時間明顯縮短，此過程為恐懼消退[13]。在臨床上，對于PTSD患者的心理治療，常使其暴露于恐懼條件進行沖擊療法或系統(tǒng)性脫敏療法等，療效顯著，這就是恐懼消退的過程。

恐懼記憶消退障礙是PTSD的一個重要特征，大量動物實驗揭示了消退障礙與小膠質(zhì)細胞之間的聯(lián)系。Iba1和CD11b/c表達常作為反映小膠質(zhì)細胞數(shù)量和密度的指標(biāo)。使用小膠質(zhì)細胞抑制劑-米諾環(huán)素時，恐懼反應(yīng)明顯減輕，并阻止了恐懼的恢復(fù)[18]。在NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3, NLRP3)敲除小鼠中發(fā)現(xiàn)IL-1β、TNF-α水平以及海馬區(qū)Iba1免疫陽性細胞數(shù)量與恐懼消退水平呈負相關(guān)[19]。在一項益生菌調(diào)節(jié)恐懼記憶實驗中，治療組恐懼消退明顯，而海馬齒狀回中小膠質(zhì)細胞活化明顯少于對照組；研究發(fā)現(xiàn)，恐懼條件反射導(dǎo)致海馬神經(jīng)回中激活的小膠質(zhì)細胞突觸消失、小膠質(zhì)細胞激活和突觸吞噬作用。益生菌治療抑制了這些變化，促進了恐懼記憶的消退，并抑制了消退后恐懼行為的恢復(fù)[20]。一系列研究表明，參與恐懼記憶回路的大腦區(qū)域中，來自小膠質(zhì)細胞的炎癥介質(zhì)增加和神經(jīng)營養(yǎng)因子減少會導(dǎo)致恐懼消退缺陷。

3.3小膠質(zhì)細胞與恐懼泛化隨著事件的推移，對于創(chuàng)傷事件的具體情境，患者往往出現(xiàn)記憶上的偏差，情境恐懼記憶不再特定于情境，甚至出現(xiàn)過度概括；因此，類似的創(chuàng)傷情境也會引起患者恐懼情緒的爆發(fā)，從而對患者的日常生活造成嚴重的干擾，這是恐懼泛化的表現(xiàn)。對于恐懼泛化與小膠質(zhì)細胞變化關(guān)系的研究還不夠清晰。在恐懼記憶環(huán)路中，杏仁核是主要的協(xié)調(diào)器，接受來自丘腦和皮層的感官和情緒信息，以及來自海馬的情境信息。因此，海馬的神經(jīng)發(fā)生對恐懼泛化具有重要的影響[13]。將糖皮質(zhì)激素直接注射到海馬體中，發(fā)現(xiàn)恐懼泛化在情境恐懼學(xué)習(xí)中明顯增強[7]，但此過程是否是通過誘導(dǎo)炎性小膠質(zhì)細胞而改變，尚無明確的研究證據(jù)。不斷有研究表明，小膠質(zhì)細胞參與海馬的神經(jīng)發(fā)生過程。通過改變小膠質(zhì)細胞的炎性狀態(tài)而影響海馬的神經(jīng)發(fā)生，可能是影響海馬恐懼泛化的重要機制[13]。

3.4小膠質(zhì)細胞與恐懼遺忘區(qū)別于恐懼消退，恐懼遺忘指恐懼記憶的消失，并無消退記憶的再現(xiàn)和鞏固。遺忘是個主動的記憶過程，促進恐懼記憶遺忘也是治療PTSD的一個重要方法[13]。研究證明，通過運用神經(jīng)發(fā)生增強劑以增加海馬神經(jīng)發(fā)生來誘導(dǎo)遺忘對于促進遠程恐懼記憶的遺忘是必要的[21]。近期的一項研究中揭示，小膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的補體依賴性突觸消除是遠期記憶遺忘的重要機制[14]。當(dāng)阻止齒狀回或海馬CA1區(qū)的小膠質(zhì)細胞吞噬作用時，均可抑制恐懼記憶的遺忘，并阻止相應(yīng)恐懼印跡細胞的解離[22]。因此，小膠質(zhì)細胞的吞噬作用對恐懼遺忘具有重要意義。

4 小膠質(zhì)細胞影響PTSD發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機制

4.1 炎癥小體和細胞因子隨著遺傳學(xué)技術(shù)的進步，越來越多的證據(jù)揭示了PTSD與免疫相關(guān)功能基因的密切聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，血清促炎細胞因子和C反應(yīng)蛋白水平與PTSD癥狀呈正相關(guān)[23-24]。應(yīng)激條件下，海馬和基底杏仁核中應(yīng)激激素的過度升高將影響情境信息的傳遞，糖皮質(zhì)激素和去甲腎上腺素信號通路是應(yīng)急源誘導(dǎo)小膠質(zhì)細胞炎性改變的主要途徑。在足部電擊實驗中，壓力暴露后不久，NLRP3小體即激活，但活化水平較低，可能局限于小膠質(zhì)細胞；研究另外發(fā)現(xiàn)應(yīng)激刺激后啟動神經(jīng)炎癥的過程可能主要發(fā)生在小膠質(zhì)細胞中[19]。當(dāng)給于小膠質(zhì)細胞抑制劑米諾環(huán)素時，炎性因子明顯減少[25]。小膠質(zhì)細胞通過釋放促炎細胞因子如IL-1β, TNFα, 和 IL-6，NO等參與調(diào)節(jié)精神應(yīng)激后所造成的心理和行為改變，對IL-1信號通路的阻滯可以成功改善由應(yīng)激誘導(dǎo)的異常社會交互行為[26]。小膠質(zhì)細胞的炎性激活也會導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)因氮氧失衡而導(dǎo)致神經(jīng)中毒[27]，并抑制神經(jīng)再生；其中，缺氧誘導(dǎo)的缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor，HIF)又是小膠質(zhì)細胞活化的主要驅(qū)動因子，也是 Th17細胞活化的主要機制，Th17細胞活化是自身免疫上調(diào)，導(dǎo)致組織損傷的主要機制[28]。過度的炎性改變往往也會造成神經(jīng)突觸的損傷，而影響正常的神經(jīng)信號傳遞。其中，升高的IL-1β, TNFα可通過增加海馬GluR1的磷酸化，導(dǎo)致突觸變性和神經(jīng)元死亡，損害長時程增強[29]，最終造成認知和行為能力的異常。

4.2突觸可塑性突觸可塑性，即增強或減弱神經(jīng)元突觸之間的信號傳遞的能力，其中包括長時程增強(long-term potentiation,LTP)和長時程抑制(long-term depression，LTD)。靜息小膠質(zhì)細胞在調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動，突觸傳遞以及突觸結(jié)構(gòu)的形成，修飾或消除方面具有重要的生理功能。PTSD小鼠海馬的CA1區(qū)域樹突棘密度明顯降低，證明突觸失調(diào)可能導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶障礙。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)-酪氨酸激酶受體B(tyrosine Kinase receptor B，TrkB)通路是影響突觸可塑性的重要途經(jīng)，BDNF敲除小鼠在海馬中顯示出 N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA)受體依賴性突觸可塑性受損。恐懼條件下，NMDA受體激活，通過下游信號機制作用，突觸位點AMPA受體嵌入增多，而AMPA受體的增多導(dǎo)致了LTP的損害和條件恐懼反應(yīng)的加重。小膠質(zhì)細胞通過BDNF、轉(zhuǎn)化生長因子-β等信號分子以及補體蛋白如C1q、CR3等[22, 30]調(diào)節(jié)神經(jīng)元的功能，這對成熟神經(jīng)元的突觸可塑性和學(xué)習(xí)記憶能力非常重要。其中，C1q依賴性補體途徑重度參與小膠質(zhì)細胞對突觸的剪除過程，突觸修剪是神經(jīng)可塑性的一部分。在儲存記憶的印跡細胞中，補體途徑抑制劑白細胞分化抗原55可破壞這種小膠質(zhì)細胞和C1q依賴性補體途徑相偶聯(lián)的作用[22]。另有研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α 也可通過小膠質(zhì)細胞的作用而差異性調(diào)節(jié)海馬和脊髓的突觸可塑性[31]。研究表明，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細胞活動，將影響海馬依賴的神經(jīng)元可塑性[32]，從而影響學(xué)習(xí)和記憶能力。

4.3吞噬作用小膠質(zhì)細胞是存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的吞噬性免疫細胞。健康狀態(tài)下，小膠質(zhì)細胞通過C1q、C3、CR3“Eat Me”和CD47、SIRPα“Don't Eat Me”補體通路，以及其他如CX3CR1信號通路[33]，吞噬凋亡神經(jīng)元和修剪活神經(jīng)元突觸，維持神經(jīng)元正常功能狀態(tài)。過度的神經(jīng)元吞噬作用，則會產(chǎn)生更嚴重的功能障礙[34]。在慢性不可預(yù)測應(yīng)激(chronic unpredictable stress，CUS)實驗中，應(yīng)激被證明可引發(fā)小膠質(zhì)細胞的突觸吞噬作用。足部刺激也可導(dǎo)致內(nèi)側(cè)前額葉皮層和背側(cè)海馬的小膠質(zhì)細胞超分支和樹突棘減少。在CUS模型中，額葉皮質(zhì)的小膠質(zhì)細胞顯示集落刺激因子1受體(colony-stimulating factor 1 receptor，CSF1)表達增加和神經(jīng)元吞噬作用加強；以病毒為介質(zhì)敲減內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)元的CSF1，可減輕小膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的神經(jīng)元重塑，并緩解了由CUS造成的行為缺陷[35]。小膠質(zhì)細胞的自噬功能失調(diào)也可引起吞噬功能的負性改變，同時影響小膠質(zhì)細胞炎性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變[36]。

4.4即刻反應(yīng)基因即刻早期基因的發(fā)現(xiàn)和運用，使印跡神經(jīng)元得以成功被標(biāo)記。即刻早期基因(Immediate early genes，IEGs)的表達，如活性調(diào)節(jié)的細胞骨架蛋白(activityregulatedcy toskeletalprotein, Arc)、即刻早期反應(yīng)基因(c-fos)和早期生長反應(yīng)基因-1(EGR-1)等，與PTSD中的突觸可塑性和恐懼記憶有關(guān)[37]。一項研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松可通過 c-fos/NLRP3/caspase-1 級聯(lián)途徑抑制脂多糖和三磷酸腺苷刺激下小膠質(zhì)細胞的炎癥反應(yīng)[38]，而c-fos對于小膠質(zhì)細胞影響的具體機制尚無明確研究。由PTSD動物所誘導(dǎo)的痛覺過敏模型，往往伴隨著Iba-1的升高和Fos的激活。而當(dāng)鞘內(nèi)注射 c-fos 反義寡脫氧核苷酸，可顯著抑制神經(jīng)元和小膠質(zhì)細胞的激活。反之，當(dāng)激活小膠質(zhì)細胞時，IL-6的合成增加，而IL-6R的激活抑制Fos的激活[39]。Fosb基因編碼激活蛋白-1轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體的亞基——兩個成熟的mRNA：Fosb和ΔFosb，分別編碼全長FOSB和ΔFOSB蛋白。實驗中發(fā)現(xiàn)在Fosb低表達海馬體中，小膠質(zhì)細胞活化顯著降低，如CD68免疫反應(yīng)性顯著降低，形態(tài)學(xué)變化明顯，然而未觀察到Iba-1陽性細胞數(shù)量的變化。而其是否可作為研究PTSD的靶點，還需更多的實驗研究。該研究認為，F(xiàn)osb產(chǎn)物通過調(diào)節(jié)炎性小膠質(zhì)細胞活化，而加劇海馬體中的神經(jīng)炎癥反應(yīng)[40]。研究表明，小膠質(zhì)細胞調(diào)節(jié)的炎癥狀態(tài)，可通過影響IEGs的表達水平，從而調(diào)節(jié)PTSD的突觸可塑性和恐懼記憶。

5 結(jié)語與展望

近年來，越來越多的研究證據(jù)表明小膠質(zhì)細胞是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域調(diào)節(jié)神經(jīng)元功能和活動的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因素。小膠質(zhì)細胞和外周免疫系統(tǒng)具有雙重作用：可驅(qū)動神經(jīng)炎癥以及其后的病理過程，也可緩解神經(jīng)炎癥，修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)。在眾多研究中，PTSD患者多個腦區(qū)發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞活化和促炎細胞因子水平升高。本文總結(jié)了小膠質(zhì)細胞對于PTSD恐懼記憶各過程的影響及影響機制的研究，側(cè)重于小膠質(zhì)細胞炎性狀態(tài)的激活和對神經(jīng)炎癥的推動作用，而對于小膠質(zhì)細胞本身的不同狀態(tài)如促炎、抑炎、失活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和相應(yīng)機制缺乏深入的探討。在急性應(yīng)激和慢性應(yīng)激狀態(tài)下，小膠質(zhì)細胞活性變化不同，對于兩種應(yīng)激狀態(tài)的不同生理調(diào)節(jié)和機制區(qū)別，包括長期變化，未進行系統(tǒng)的闡述。而對于小膠質(zhì)細胞對于神經(jīng)炎癥的長期調(diào)節(jié)和治療措施，尚缺乏較為全面的研究。PTSD多個腦區(qū)均有明顯神經(jīng)炎癥癥狀，目前研究較為深入的有前額葉皮層、杏仁核以及海馬，而其他腦區(qū)如丘腦、下丘腦、終紋床核和導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)是否重度參與小膠質(zhì)細胞對創(chuàng)收后應(yīng)激障礙神經(jīng)炎癥的調(diào)節(jié)過程，以及具體的機制，仍需要進行大量的研究。