一、小膠質(zhì)細(xì)胞生理

小膠質(zhì)細(xì)胞是CNS的“巨噬細(xì)胞”，分布于整個(gè)CNS實(shí)質(zhì)中，約占膠質(zhì)細(xì)胞總數(shù)的10%。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中其他神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞都由神經(jīng)外胚層發(fā)育而來，而小膠質(zhì)細(xì)胞卻是由外周的造血組織分化而成，它們?cè)谂咛グl(fā)育早期遷移到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)管，進(jìn)一步特化成為小膠質(zhì)細(xì)胞^［4］。因此，早期小膠質(zhì)細(xì)胞的起源及遷移過程對(duì)于小膠質(zhì)細(xì)胞群體的建立乃至神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)有著至關(guān)重要的意義，使其可以作為一種非侵入性的細(xì)胞治療手段，將基因通過小膠質(zhì)細(xì)胞傳遞到神經(jīng)系統(tǒng)^［5］。

穩(wěn)態(tài)情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)為“分支”形態(tài)，胞體靜止，分支細(xì)長(zhǎng)且高度動(dòng)態(tài)，與周圍神經(jīng)元、血管和星形膠質(zhì)細(xì)胞不斷產(chǎn)生短暫接觸，“監(jiān)視”周圍環(huán)境，并對(duì)異常神經(jīng)元放電產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用。受到刺激后，小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)會(huì)發(fā)生快速變化，表現(xiàn)為“肥厚樣”或“變形蟲樣”。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示：當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞受到炎性刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生增強(qiáng)反應(yīng)，“肥厚樣”小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)表達(dá)與神經(jīng)元成熟、突觸傳遞和抗原呈遞相關(guān)的基因；而“變形蟲樣”小膠質(zhì)細(xì)胞則表達(dá)與細(xì)胞周期進(jìn)展、遷移和吞噬相關(guān)的基因^［6］。此外小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)還可以表現(xiàn)為“衰老”“桿狀”等多種形態(tài)^［7］。單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，使得人們對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)不斷加深。2017年，Keren-Shaul等^［8］在5×FAD轉(zhuǎn)基因小鼠模型中發(fā)現(xiàn)了一種疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞（disease associated microglia，DAM）。敲除5×FAD小鼠的TREM2基因發(fā)現(xiàn)DAM經(jīng)過兩階段形成：首先穩(wěn)態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞以不依賴髓系細(xì)胞觸發(fā)受體（triggering receptor expressed on myeloid cells，TREM）的方式過渡到中間階段，該階段Cx3cr1和P2ry12/P2ry13基因表達(dá)下調(diào)，TYROBP、載脂蛋白E（ApoE）基因表達(dá)上調(diào)；然后以TREM依賴的方式激活到第二階段，上調(diào)吞噬和脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)（如Cst7和Lpl）。DAM位于Aβ斑塊附近，高表達(dá)脂代謝和吞噬相關(guān)基因，可以吞噬Aβ，在AD早期起神經(jīng)保護(hù)作用。

二、小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的AD病理

AD根據(jù)年齡可以分為早發(fā)性AD（early-onset AD，EOAD，發(fā)病年齡<65歲）和晚發(fā)性AD（late-onset AD，LOAD，發(fā)病年齡>65歲）。早發(fā)性AD已確定與Aβ前體蛋白（Aβ precursor protein，APP）、早老素-1和早老素-2基因突變相關(guān)。而占AD大部分的LOAD的最大風(fēng)險(xiǎn)因素是年齡，從65歲到85歲，AD的患病率可以從3%升至32%^［9］。但基因在LOAD中也發(fā)揮著重要作用，研究發(fā)現(xiàn)LOAD患者中攜帶ApoE4等位基因的幾率明顯高于正常人（分別為46.2%和13.2%），每增加1個(gè)ApoE4等位基因可以使AD風(fēng)險(xiǎn)增加3倍^［10］。星形膠質(zhì)細(xì)胞生成的ApoE4可顯著增強(qiáng)炎性反應(yīng)、參與調(diào)節(jié)Aβ的生成、影響星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元對(duì)Aβ的清除、導(dǎo)致tau蛋白異常磷酸化，通過上述一系列反應(yīng)，最終導(dǎo)致神經(jīng)功能減低、喪失，直至神經(jīng)元被破壞^{［11, 12］}。

（一）小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的AD風(fēng)險(xiǎn)基因

GWAS已確定出近30個(gè)AD的風(fēng)險(xiǎn)基因^［13］，其中TREM2、CD₃₃、CR1、ABCA7（ATP binding cassette transporter A7）、PTK2B、MS4A和SHIP1等基因被發(fā)現(xiàn)在小膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，參與了膽固醇代謝、吞噬作用和先天免疫等多種功能途徑，表明小膠質(zhì)細(xì)胞在AD病理過程中發(fā)揮著重要作用。

1. TREM2：近年來GWAS結(jié)果顯示，TREM2基因的罕見雜合子突變可使LOAD風(fēng)險(xiǎn)增加約3倍，與ApoE4的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)。TREM2在大腦小膠質(zhì)細(xì)胞高度表達(dá)，是一種跨膜糖蛋白受體，可與DAP12（DNAX-activating protein of 12 000）結(jié)合形成復(fù)合物，通過其免疫受體酪氨酸激活基序來募集酪氨酸激酶Syk，完成細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)過程^［14］。TREM2的胞外結(jié)構(gòu)域能夠與多種物質(zhì)（ApoE、Aβ、脂多糖、脂磷壁酸）結(jié)合并激活小膠質(zhì)細(xì)胞，與突觸小體、ApoE和淀粉樣蛋白的吞噬及小膠質(zhì)細(xì)胞的存活相關(guān)。TREM2可以介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用，有研究結(jié)果顯示在體外培養(yǎng)的小膠質(zhì)細(xì)胞中，降低TREM2的表達(dá)可以減少小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用^［15］；在TREM2^-/-小鼠建立的大腦缺血/再灌注模型中，缺血區(qū)腦組織激活小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和細(xì)胞的吞噬能力明顯下降^［16］。另有研究結(jié)果顯示，敲除TREM2基因會(huì)顯著降低小膠質(zhì)細(xì)胞的存活及增殖能力、造成細(xì)胞周期停滯于G0/G1期并引發(fā)細(xì)胞凋亡^［17］。這些分子研究闡述了小膠質(zhì)細(xì)胞的受體和參與的細(xì)胞進(jìn)程可能對(duì)AD發(fā)生發(fā)展有重要影響，針對(duì)TREM2及其介導(dǎo)的信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)控可以成為AD治療、藥物研制的新的分子靶點(diǎn)。

2. CD₃₃：CD₃₃基因表達(dá)于腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞表面，編碼唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素，含有與AD風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的基因變體，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的釋放、免疫細(xì)胞的生長(zhǎng)和調(diào)節(jié)TLR4信號(hào)等多種生物過程。CD₃₃是TREM2的上游信號(hào)分子^［18］，敲除5×FAD小鼠的CD₃₃基因可以改善AD模型小鼠的認(rèn)知功能，繼續(xù)敲除TREM2基因可以使AD模型小鼠的認(rèn)知功能再次變差；而先敲除5×FAD小鼠的TREM2基因可以導(dǎo)致神經(jīng)退行性變，再繼續(xù)敲除CD₃₃基因不能使退行性變消失。另有研究發(fā)現(xiàn)，AD患者腦中CD₃₃蛋白水平以及CD₃₃陽性小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量增加，而有CD₃₃單核苷酸多態(tài)性rs3865444保護(hù)性（T）等位基因的AD患者腦內(nèi)CD₃₃表達(dá)減少、Aβ₄₂水平降低^［19］。這些研究結(jié)果提示CD₃₃可以通過損害小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的Aβ攝取和清除而促進(jìn)AD的發(fā)病，因此，抑制CD₃₃活性可能是預(yù)防和治療AD的潛在方法。

3. ABCA7基因：ABCA7是一種多次跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，廣泛表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞，是ABC（ATP binding cassette）家族的成員之一，與LOAD有強(qiáng)關(guān)聯(lián)的基因位點(diǎn)，其功能喪失的突變將明顯增加患病風(fēng)險(xiǎn)。在AD患者的腦組織中，ABCA7基因表達(dá)水平明顯升高。有研究結(jié)果顯示，ABCA7可干擾小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ的清除過程，敲除ABCA7基因的AD小鼠腦內(nèi)海馬區(qū)Aβ斑塊沉積增加^［20］。另有研究結(jié)果顯示，ABCA7可以干擾小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的APP處理加工過程，在APP/PS-1模型AD小鼠中，ABCA7缺失使β-分泌酶表達(dá)增加，Aβ生成增多^［21］。近年來研究還發(fā)現(xiàn)ABCA7相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNP）變異體、罕見錯(cuò)義變異體、串聯(lián)重復(fù)、CpG甲基化和選擇性剪接都可能與AD的病理過程相關(guān)。因此，繼續(xù)探索ABCA7基因在AD發(fā)病中的作用的影響，對(duì)尋找AD新的治療靶點(diǎn)非常重要。

（二）小膠質(zhì)細(xì)胞在AD中的作用

在大腦的發(fā)育過程中，小膠質(zhì)細(xì)胞的形成和神經(jīng)元是同時(shí)發(fā)生的，小膠質(zhì)細(xì)胞可通過釋放胰島素樣生長(zhǎng)因子-1等神經(jīng)營養(yǎng)因子參與神經(jīng)元的存活、神經(jīng)環(huán)路的形成^［22］；通過TREM2信號(hào)介導(dǎo)吞噬參與損傷神經(jīng)元的非炎性清除^［23］，誘導(dǎo)神經(jīng)元發(fā)生程序性細(xì)胞死亡；通過調(diào)節(jié)突觸密度、谷氨酸能受體和樹突棘數(shù)量來調(diào)節(jié)突觸活動(dòng)^［24］，通過DAP12信號(hào)調(diào)節(jié)突觸可塑性^［25］。因此，小膠質(zhì)細(xì)胞在維持CNS穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用。

在AD的病理機(jī)制中，一方面，小膠質(zhì)細(xì)胞可以被Aβ斑激活，通過TREM2-TYROBP信號(hào)通路發(fā)揮其吞噬作用，清除Aβ和損傷細(xì)胞；小膠質(zhì)細(xì)胞也可以通過釋放降解Aβ的蛋白酶，如胰島素降解酶、纖溶酶原等，誘導(dǎo)Aβ的清除^［26］；小膠質(zhì)細(xì)胞還可以形成阻止斑塊周圍Aβ₄₂熱點(diǎn)區(qū)形成的屏障^［27］發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。另一方面，小膠質(zhì)細(xì)胞亦有神經(jīng)毒性作用。Aβ與小膠質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)的受體復(fù)合物如CD₃₆、Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）和TLR6等相互作用，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子、趨化因子和神經(jīng)毒素的產(chǎn)生，這些物質(zhì)會(huì)下調(diào)Aβ吞噬受體和Aβ降解酶相關(guān)基因，導(dǎo)致Aβ的吞噬和降解減少，Aβ積累增加；小膠質(zhì)細(xì)胞亦可參與AD病理起始階段斑塊的播散。研究結(jié)果顯示，在5×FAD小鼠中，激光誘導(dǎo)腦損傷可以激活小膠質(zhì)細(xì)胞遷移到損傷部位，并在兩周內(nèi)誘導(dǎo)新斑塊的形成^［28］。

三、小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的AD生物學(xué)標(biāo)志物

由于近年來藥物試驗(yàn)的失敗，研究者們迫切需要找到在AD癥狀出現(xiàn)之前對(duì)早期診斷有用的生物標(biāo)志物，以針對(duì)前驅(qū)期或臨床前階段人群進(jìn)行藥物靶點(diǎn)研究，從而提高治療的有效性。腦脊液中的Aβ和tau蛋白以及PET標(biāo)志物在檢測(cè)AD相關(guān)病理改變方面具有高度的準(zhǔn)確性，但高成本和侵入性限制了它們的應(yīng)用。血液的生物標(biāo)志物可以為AD的早期檢測(cè)和診斷提供一種快速、無創(chuàng)和經(jīng)濟(jì)有效的方法。

目前已經(jīng)研究了許多與小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的候選標(biāo)志物，其中針對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)的糖蛋白YKL-40（又稱幾丁質(zhì)酶3樣蛋白1，chitinase 3 like protein 1，CHI3L1）和TREM2的可溶性形式（sTREM2）的研究結(jié)果顯示，AD患者腦脊液中YKL-40和sTREM2的水平升高，并與Aβ陽性個(gè)體的腦脊液tau蛋白水平相關(guān)^［29］。sTREM2水平在臨床輕度認(rèn)知障礙（mild cognitive impairment，MCI）階段達(dá)到峰值，在臨床AD癡呆階段略有下降^［30］。另外，小膠質(zhì)細(xì)胞在其線粒體外膜上表達(dá)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（translocator protein）。研究結(jié)果顯示，80%的Aβ陽性MCI患者腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白配體滯留增多^［31］。針對(duì)現(xiàn)有生物學(xué)標(biāo)志物，開發(fā)AD新型診斷技術(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)方法，開發(fā)新的生物學(xué)標(biāo)志物，是AD研究仍需努力的方向。

四、小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的AD藥物研發(fā)

AD的藥物研發(fā)進(jìn)展緩慢，目前經(jīng)過批準(zhǔn)的藥物有：阿杜卡奴單抗、乙酰膽堿酯酶抑制劑（多奈哌齊、卡巴拉汀和加蘭他敏）、美金剛胺和甘露寡糖二酸（GV-971）。這些藥物只能在一定時(shí)期內(nèi)改善AD患者的認(rèn)知癥狀，并不能改變疾病進(jìn)程。抗Aβ、抗tau蛋白、神經(jīng)遞質(zhì)修飾、抗神經(jīng)炎癥和神經(jīng)保護(hù)等多種干預(yù)措施正在被研究^［32］。抗Aβ試驗(yàn)的失敗使得針對(duì)Aβ的藥物試驗(yàn)數(shù)量顯著減少，目前在Ⅰ期和Ⅱ期試驗(yàn)中針對(duì)抗神經(jīng)炎癥藥物試驗(yàn)明顯增加。

針對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的藥物試驗(yàn)研究多處于早期階段，研發(fā)思路主要包括：第一，通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的促炎特性來限制小膠質(zhì)細(xì)胞激活的有害影響。但有研究發(fā)現(xiàn)使用非甾體類抗炎藥抑制神經(jīng)炎癥在針對(duì)AD患者的臨床試驗(yàn)中無效^［33］。第二，通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞表型的改變來支持抗炎特性。過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPARγ）激動(dòng)劑吡格列酮和羅格列酮能夠?qū)⑿∧z質(zhì)細(xì)胞從促炎癥表型轉(zhuǎn)變?yōu)橥淌杀硇?，并促進(jìn)動(dòng)物模型中淀粉樣蛋白的清除；然而，羅格列酮在Ⅲ期臨床試驗(yàn)中未能顯示出顯著的療效^［34］。第三，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的啟動(dòng)。米諾環(huán)素可以逆轉(zhuǎn)AD小鼠的IL-1β、IL-10和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）α水平，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，可以改善AD小鼠Aβ沉積引起的記憶障礙^［35］。但2019年發(fā)表的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示米諾環(huán)素并不能改善輕度AD患者的認(rèn)知功能^［36］。綜上所述，以小膠質(zhì)細(xì)胞為靶標(biāo)有望成為延緩AD發(fā)展的新途徑，但是其藥物的生物利用度、藥物的特異性、藥物的安全性等仍需要解決。因此，提高小膠質(zhì)細(xì)胞的特異靶向性將是開發(fā)新藥的重點(diǎn)。

五、展望

針對(duì)AD病理和治療藥物的早期研究主要集中在神經(jīng)元和Aβ、tau蛋白的關(guān)系上。近來越來越多的證據(jù)顯示小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)炎性在AD的病理機(jī)制中發(fā)揮重要作用。但小膠質(zhì)細(xì)胞在AD病理過程中的作用非常復(fù)雜，既有神經(jīng)保護(hù)性，也有神經(jīng)毒性，其作用方式很大程度上取決于TREM2和其他相關(guān)基因的調(diào)控。TREM2在Aβ和tau病理中對(duì)促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞激活至關(guān)重要，TREM2-ApoE通路也被證明是AD小膠質(zhì)細(xì)胞功能表型的主要調(diào)節(jié)因子，可作為恢復(fù)小膠質(zhì)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的新靶點(diǎn)。在未來，對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的全面了解將會(huì)給人類治療AD提供越來越多新的干預(yù)手段。