炎性细胞因子在Alzheimer病发病中的作用

炎性细胞因子在Alzheimer病发病中的作用作者：周晓辉，程新春    作者单位：830054乌鲁木齐市，新疆医科大学第一附属医院干一科    【关键词】  炎性    Alzheimer病（AD）是以进行性痴呆为主要临床特征的神经系统退行性变性疾病。其病理改变为选择性神经元丢失、神经元外的 β淀粉样蛋白（Aβ）聚集形成老年斑（SPs）、神经元内tau蛋白异常聚集形成神经原纤维缠结（NFTs）；另外尚伴有颗粒空泡变性（GD）、平野小体和脑血管改变。病理改变主要分布于海马、杏仁核、皮质和皮质下区的连接部位（除外小脑），即与智力、学习和记忆相关的关键部位。AD的病因至今尚未完全明了，其发病机制有多种学说。现对炎性细胞因子在AD发病中的作用综述如下。1  AD的炎症机制    正常情况下,大脑的小胶质细胞、巨噬细胞、树突细胞都可以吞噬淀粉样蛋白,淀粉样蛋白在其中加工后,抗原通过组织兼容性复合体（MHC）分子的相互识别,激活辅助性淋巴（Th）细胞,Th细胞一方面协助B细胞产生特异性抗体与可溶性Aβ结合,促进其降解;另一方面激活特异性细胞毒性淋巴（Tc）细胞, Tc细胞通过血脑屏障进入脑组织,杀灭形成淀粉样蛋白过多的细胞。而AD患者的发病则是正常调节破坏的结果。MC Geer和Rogers 1994年首先提出AD的神经退行性变可能是脑内免疫和炎症反应不适当激活的结果，超强的免疫反应可错误地攻击神经组织而造成细胞损伤和死亡。免疫组化及分子生物学的研究发现：AD的神经元损害大多为机体对病原体、Aβ、NFTs的炎性反应所致。在炎性反应中，吞噬作用不仅吞噬病原体、Aβ、NFTs等造成周围旁观神经元的损害从而产生更多的病灶，同时活化的小胶质细胞及补体激活产生的炎性细胞因子等使炎性反应维持并不断增强形成自身毒性环路。2002年“炎症假说”提出：淀粉样蛋白在中枢神经系统的沉积，致使小胶质细胞活化，触发炎性级联反应，使得潜在的神经毒性物质释放，最终导致神经系统的退行性改变。AD的许多促发因素如机体炎症是活化的血小板作用于血管内皮后，从抗炎、抗凝状态转变为炎前、凝血前状态，这种改变受细胞表面信号分子表达、释放的调解。活化的血小板增加组织因子活性（凝血前状态）、E选择蛋白上调(炎前状态)、分泌内皮素1(血管收缩)，同时血小板释放白介素（IL）1及其他炎性细胞因子可能促进血管内皮转化,促使炎症发生［1］。此外，其他如遗传、颅脑外伤［2］等因素诱发的始动环节（如SPs及NFTs）一旦形成即可激发炎性反应。    过量的Aβ（SPs的构成成分）的产生和聚集并参与NFTs的形成，是AD的基本病理改变［3］。随后才有胶质细胞的激活并最终引起神经细胞的变性坏死，而β淀粉样前体蛋白（APP） mRNA的过度表达则是Aβ沉积的关键。其中Aβ40/ Aβ42的比率决定了Aβ的聚集差异［4］。Irie等［5］认为：Aβ42由于其具有催化能力及神经毒性，故较Aβ40更重要。但Aβ40对Aβ42的聚集也十分重要，如果没有Aβ40的继续聚集，Aβ42本身是无法形成成熟的、有毒性的沉积斑。SPs及NFTs的形成及进展过程中均有胶原细胞增生及细胞因子过量产生。细胞因子是一群小相对分子质量［约（8～80）×103］的蛋白，通常以自分泌或旁分泌形式发挥作用，是细胞间信号网络的组成部分。许多细胞因子由于具有多重功能及其丰余性组成一个复杂的交互联系网络［6］。2  炎性细胞因子及其在AD发病中的作用    2.1  IL1  IL包括IL1～IL12。在外周，IL1由巨噬细胞、B细胞产生，主要作用为活化T细胞和激发巨噬细胞、发热、促进急性期免疫球蛋白产生［6］。在一定条件下神经元、血管内皮细胞也可合成和分泌。在脑部主要由激活的小胶质细胞产生。IL1蛋白家族由3个相关蛋白IL1α、IL1β及IL1受体拮抗蛋白（IL1Ra）组成，分别受位于2号染色体（2q1421）的3个基因IL1A、IL1B和IL1RN编码。IL1A889调节区存在C型（等位基因1）和T型（等位基因2）两种基因型，IL1A的T/T基因型与早发型AD呈正相关（风险比率相关系数为4.86），发病时间较C/C型早近9年。-889C/T基因多态性与载脂蛋白E（ApoE）4同时存在时可影响小胶质细胞的活性［7］。IL1B基因两个常见位点的多态性可增加AD的发病风险，其中一个多态性是位于调节区的511位点的T等位基因和C等位基因，另一个基因多态性位于+3953位点的5，外显子同样存在C等位基因和T等位基因,IL1B+3953T/T基因型的发病率较C/C型高，它可以推迟AD的发病，缩短AD患者的寿命［8］；－511位点的T/T基因型可增加晚发型AD的危险。也有研究［9］表明IL1αT的等位基因与AD发病无明显相关性，而IL1αT等位基因纯合子与AD的发病年龄有一定的相关性。IL1在AD的发病机制中是作为强有力的炎症前细胞因子出现，其主要作用为: （１）通过蛋白激酶C(PKC)途径促进APP的合成和分泌裂解,进一步促进Aβ的产生和沉积。（2）使星形胶质细胞活化, 致使IL6、肿瘤坏死因子（TNF）、S100β、ApoE4表达增加。S100β是AD患者脑部轴突斑块形成的驱动因子，使营养不良的轴突过度生长，最终形成神经炎性斑块，ApoE4与Aβ相互作用易使Aβ沉积；IL1与S100β表达同时增加可诱导营养不良轴突生成和磷酸化tau蛋白水平增加，与NFTs形成直接相关。（3）IL1可诱导培养的海马神经元乙酰胆碱（Ach）E mRNA的合成并增加其胆碱能活性，加剧AD脑内胆碱能系统功能障碍。（４）IL1可诱导神经元P38MAPK( P38MitogenActived Protein Kinase)信号转录因子表达增加，而使特异性位点的tau蛋白磷酸化促进NFTs形成［10］。（5）IL1促进培养的神经元突触体素的合成下降即影响突触的功能，导致认知功能下降［10］。（6）通过上调神经元核因子Kappa B(NFκB)相关核复合物的表达来增强APP的转录。    2.2  IL6  IL6主要来源于T细胞、B细胞，也可在成纤维细胞、巨噬细胞中生成，主要效应为B细胞分化，诱导急性期蛋白［6］。在中枢神经系统中神经元和胶原细胞是合成IL6的关键部位。IL6基因位于7p21,研究较多的是其3侧VNTR(variable number tandem repeats)多态性和启动子区－174位点Glu多态性。IL6启动子区－174位点的C/T多态性中的C等位基因使IL6表达减少。正常人携有C等位基因时血浆IL6水平降低。部分学者认为IL6启动子－174的C/T多态性可能与AD有关［11］，但也有学者认为无关。血浆IL6水平与AD密切相关并可能来源于脑。IL6在AD中的主要作用为：（1）参与老年斑的早期形成。（2）可能导致衰老［12］ 。正常时IL6在血清中检测不出，但老年人其水平增高，原因是由于T细胞免疫调节功能的丧失和绝经期后雌激素低下导致老年时IL6基因表达调节丧失。（3）诱导急性期蛋白如ACT,α2M、补体及C反应蛋白等的表达。（4）可能影响学习、记忆功能。（5）可能增加血脑屏障的通透性［13］。    2.3  肿瘤坏死因子（TNF）α  TNFα主要来源于巨噬细胞、肥大细胞与淋巴细胞，主要效应是活化巨噬细胞、粒细胞及细胞毒性细胞，参与白细胞、内皮细胞黏附，诱导急性期蛋白，刺激血管生成，增强MHCI类分子表达，与IL1有许多活性相同［6］。中枢神经系统中TNF是由膜连接的26 ku前体分子产生，被TNFα转换酶剪切形成可溶的17 ku的活性TNF。TNF有较多的多态性位点，两个位于内含子1中，一个位于内含子2中，8个单核苷酸多态性（Snps）在5非翻译区（UTR）和启动子约1 kb内，启动子区的308SNPA中A等位基因较G等位基因有较高的转录活性。TNFα2和C2等位基因与TNF水平升高有关，而D6和C1则可能与TNF水平降低有关。    TNFα在AD中具有双向作用：不利方面：(1)对皮质神经元和神经胶质细胞具有毒性作用;(2)协同IL1能强烈诱导IL6产生，在脑内IL1与IL6能促使神经元表达APP明显增加；(3)诱导MG合成集落刺激因子（CSF）进一步加重炎症；(4)影响神经元细胞膜电位，细胞内钙离子平衡和长时程增强，这些与炎症过程中的细胞功能异常有关。有利方面：（1）TNFα活化的神经元能表达过氧化物歧化酶（SOD）等神经保护因子而营养神经元；（2）诱导NFκB的强烈表达，进而促进钙结合蛋白、锰、SOD和Bcl2等存活相关因子的产生［14］。NFκB可对细胞凋亡信号起反向平衡作用（抑制凋亡）［6］。TNFα在中枢神经系统的这种作用可能与相关研究所用的细胞的种属不同有关，另一方面，TNF与其受体结合后激活不同的信号转导途径：（1）激活半胱氨酸蛋白酶（capase）8途径导致细胞凋亡。（2）激活转录因子Ap1和NFκB,后者引起基因激活并遏制caspase途径［6］。AD患者脑内除了前述高表达炎前因子外,尚有抗炎细胞因子，但表达量降低。    2.4  转移生长因子β（TGFβ）  在脑内主要是激活的小胶质细胞、星型胶质细胞和少突胶质细胞具有产生TGFβ的作用，能构成性地表达TGFβ mRNA。TGFβ可保护Aβ所造成的神经元损害，并下调IL1和TNFα的作用，保护小胶质细胞的细胞毒性损害。但也有研究［15］发现TGFβ可以激活APP基因，促进星形胶质细胞产生APP和Aβ，具体机制尚不明确。    2.5  IL10  是控制免疫抑制的关键因素之一，从血液循环进入脑实质的T淋巴细胞为幼稚CD4和Th(Th0)细胞，Th0细胞在识别抗原递呈细胞递呈的抗原分化为两种效应细胞：Th1和Th2细胞。Th2细胞主要分泌IL10、IL14、TGFβ,而这些细胞因子可促进B淋巴细胞合成免疫球蛋白，同时抑制Th1细胞发育（Th1分泌促炎因子）和巨噬细胞、小胶质细胞活化，降低细胞因子的合成，并抑制细胞因子受体的表达和活性，从而发挥抗炎作用［16］。IL10能全面抑制免疫细胞合成与释放炎性细胞因子，与IL1、IL6及TNFα呈明显量效关系。    就炎性细胞因子网络而言，某一些细胞因子对炎性反应至关重要，而且促进性与抑制性细胞因子共同参与了调节作用，对这一网络体系的进一步研究将为今后积极防治AD提供理论依据。【参考文献】［1］Gary H, Dalton DW.J Neuropathol Exp Nneurol，2003,62:127.［2］Blennow K,Popa C,Rasulzada A,et al.Lakartidingeren，2005,102: 246.［3］Turner PR.Prog Neurobiol，2003,70:1.［4］Ingram V.Amer Scientist，2003, 91:312.［5］Irie K,Mura Kami K,Masuda Y,et al.Biosci Bioeng，2005,99:437.［6］周光炎译.免疫学［M］.第6版.北京：人民卫生出版社,2002. 119～128,441.［7］Hayes A,Green EK,Pritchard A,et al.J Neurol Neurol Neurosurg Psychiatry, 2004,75:1475.［8］Licastro F,Veglia F,Chiappelli M,et al.Neurobiol Aging,2004,25:1017.［9］Kuo YM，Liao PC.Alzheimer Dis Asso Disord, 2003,17:94.［10］Li Y,Liu L,Steven W,et al.J Neurosci,2003,23:1605.［11］Shibata N,Ohnuma T,Takahashi T,et al.Am J Med Gener,2002, 114:436.［12］Rachon D,Mysoiwska J,Suchecka K,et al.J Endocrinol, 2002,172:378.［13］Paul R,Koedel U,Winkeler F,et al.Brain, 2003,126:1873.［14］Cardinaux JR,Allaman I,Magistretti PJ.Glia,2000,29:91.［15］Lesne S,Docagne F,Gabried C,et al.Biol chem, 2003,278: 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