缺血性脑卒中(ischemicstroke,IS)作为全球第二大死亡原因,约占所有脑卒中病例的85%,其高发病率和高致死率给家庭和社会造成了沉重的负担[1]｡IS源于局部脑血流的短暂或永久性减少,导致组织缺氧和葡萄糖供应不足｡在缺血和缺氧条件下,受损神经细胞释放损伤相关分子模式分子(damage-associatedmolecularpatterns,DAMP)､细胞因子和趋化因子,引起神经元死亡,最终导致机体的运动､感觉和认知功能障碍[2]｡

中枢神经系统(centralnervoussystem,CNS)稳态的维持依赖于神经胶质细胞的协同作用,星形胶质细胞可调节细胞外离子浓度和神经递质代谢;少突胶质细胞通过形成髓鞘加速神经冲动传导;而小胶质细胞作为CNS中的常驻免疫细胞,不仅是监测脑内稳态的核心哨兵,更是CNS的主要应答者[3]｡值得注意的是,小胶质细胞的功能调控与自噬过程密切相关—这种机体维持稳态的程序性死亡途径在IS发生发展过程中起着关键作用[4]｡研究表明,自噬通过双重机制调控小胶质细胞,自噬失衡会致使其过度活化引发炎症并削弱吞噬能力,而适度自噬则可抑制促炎反应并增强神经保护作[5]｡特别值得关注的是,IS后小胶质细胞介导的炎性反应和吞噬作用受到不同自噬类型的差异性调控,该过程与缺血性脑损伤程度密切相关[2]｡

本综述系统阐述三种自噬类型(巨自噬､线粒体自噬和分子伴侣介导的自噬)调控小胶质细胞在IS中的分子机制及最新研究进展,旨在为研究IS治疗新靶点提供理论依据和新方向｡

1、小胶质细胞在IS后的功能

1.1小胶质细胞介导的炎性反应炎性反应是IS后的关键病理变化,是机体对脑损伤的一种防御机制,但是过度炎性反应可导致继发性脑组织损伤和功能恢复不良｡炎性反应在IS后的急性期和慢性期发挥重要作用｡急性期,M1型(促炎型)小胶质细胞被迅速激活并迁移到受损区域,释放促炎因子和趋化因子,如白细胞介素(interleukin,IL)-1β,加剧炎性反应而损伤神经细胞[6]｡在慢性期,小胶质细胞表型转化为M2型(抗炎型),并分泌抗炎因子和神经营养因子,参与组织修复､清除细胞碎片､提供营养,以促进修复和抗炎反应的发生｡因此,可通过调控小胶质细胞表型,促使其在急性期更多的向M2型极化,以缓解炎症､发挥神经保护作用[7]｡

1.2吞噬作用小胶质细胞作为一种巨噬细胞,其吞噬作用在免疫炎症和IS恢复中具有双面性｡一方面,小胶质细胞通过清除梗死核心和半暗带中大量死亡的神经元､受损细胞器及炎性因子,减少DAMP,促进神经功能的恢复;另一方面,吞噬作用也可引起被吞噬的细胞死亡,导致IS后脑组织中的神经元大量丢失,从而扩大损伤区域并阻碍神经功能恢复[4]｡研究表明,由髓系细胞触发受体2(triggeringreceptorexpressedonmyeloidcells2,TREM2)介导的小胶质细胞吞噬作用可以改善小鼠IS的预后;以及在小鼠大脑中动脉闭塞(middlecerebralarteryocclusion,MCAO)模型中,大电导钙依赖性钾离子通道激活剂NS19504可以促进原代小胶质细胞吞噬神经元碎片,减少IS发生后神经元的凋亡,而该作用可以通过其抑制剂逆转[8]｡同样,在MCAO后3d内,缺血脑组织中小胶质细胞的P2Y6受体表达显著升高,而使用抑制剂MRS2578抑制该受体,会减少小胶质细胞对损伤细胞的吞噬能力,导致脑梗死体积扩大､脑萎缩加重,神经功能缺损｡且这一过程与炎性因子表达无关,而可能通过下调肌球蛋白轻链激酶影响吞噬功能,提示P2Y6受体介导的小胶质细胞吞噬在缺血性脑卒中急性期具有神经保护作用,有望成为治疗新靶点[9]｡此外,研究还发现,正常的小鼠小胶质细胞(BV2)经过体外的氧糖剥夺/复氧(oxygen-glucosedeprivation/reoxygenation,OGD/R)处理后,其吞噬活性受到抑制,而敲减了核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白3(nucleotide-bindingoligomerizationdomain-likereceptorprotein3,NLRP3)炎性小体的BV2细胞的吞噬活性得以恢复[10]｡这一发现为研究针对NLRP3的治疗策略提供了新的思路,可能有助于改善IS后的神经功能恢复｡

然而,过度活化的小胶质细胞可能会吞噬轻度受损甚至健康的神经元,从而导致更严重的脑组织损伤｡Shi等[11]通过特异性敲减多个表皮生长因子样结构域蛋白10和C-Mer原癌基因酪氨酸激酶吞噬受体,抑制小胶质细胞的吞噬作用,发现可改善MCAO小鼠的神经行为｡Zhang等[12]基于吞噬作用是通过识别磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)的原理,去除钙激活的磷脂酰丝氨酸加扰酶,减少神经元PS的暴露,阻断小胶质细胞对其吞噬,发现能够挽救半暗带中受损但仍存活的神经元,这可能有助于减少梗死体积和改善神经功能恢复｡

1.3细胞自噬自噬是一种细胞内自我保护的分解代谢途径,根据细胞器不同,自噬可以分为线粒体自噬､核糖体自噬､内质网自噬等;根据底物进入溶酶体途径的差异,又可分为巨自噬､微自噬和分子伴侣介导的自噬(chaperonemediatedautophagy,CMA)｡正常生理状态下,小胶质细胞的自噬维持在一个相对稳定的低水平,此时自噬可以确保小胶质细胞内各种信号通路的正常运行,使其免疫监视功能得以有效发挥｡当IS发生后,小胶质细胞所处的微环境急剧变化,细胞内稳态被打破,此时细胞内主要激活巨自噬､线粒体自噬以及CMA,并与其他自噬相互协调共同应对这种应激状态｡例如,大量错误折叠的蛋白质和受损的细胞器在细胞内积累,小胶质细胞通过巨自噬将其降解,从而维持细胞内环境的稳定,防止这些有害物质对细胞造成进一步损伤｡在缺血缺氧条件下,小胶质细胞内线粒体容易受损,线粒体自噬能够通过自噬体选择性的去除功能失调的线粒体,减少细胞色素C等凋亡诱导因子和活性氧的释放,从而维持线粒体的正常功能｡此外,小胶质细胞还可以通过CMA识别并降解含有赖氨酸-苯丙氨酸-谷氨酸-精氨酸-谷氨酰胺信号肽等序列的胞质蛋白(应激相关蛋白等),帮助细胞适应缺血环境和维持细胞内蛋白质组的稳态,减轻细胞损伤[13]｡

2、自噬调控小胶质细胞功能

2.1巨自噬调控小胶质细胞功能

2.1.1巨自噬与小胶质细胞介导的炎性反应巨自噬作为细胞的一种生存机制在IS中发挥双重作用｡适当的自噬对缺血神经组织有保护作用,然而,持续应激诱导过度或长时间的自噬,超过了细胞的最大适应能力,则会导致小胶质细胞释放神经毒性因子,进而促进坏死和凋亡等级联反应,导致细胞死亡[14]｡

在临床和实验研究中,大量的药物已被证明可以通过增强自噬来缓解神经炎症｡研究发现,在OGD/R模型和MCAO模型中,栀子苷､黄体酮以及片仔癀通过调节核转录因子κB(nuclearfactorκB,NF-κB)/腺苷酸活化蛋白激酶(adenosinemonophosphate-activatedproteinkinase,AMPK)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)/UNC-51样激酶通路增强自噬作用,减少促炎因子的释放和NLRP3炎性小体的激活,以减轻神经炎性反应,发挥神经保护作用[15]｡而长春西汀在小胶质细胞中可通过抑制磷酸二酯酶1B的活性,增强其自噬通量,促进小胶质细胞向M2表型极化,减轻炎性反应[16]｡自噬是溶酶体介导的自我降解过程｡溶酶体相关膜蛋白(lysosomalassociatedmembraneprotein,LAMP)-1和LAMP-2是细胞溶酶体中最丰富的溶酶体膜蛋白｡红景天苷衍生物SHPL-49可通过下调LAMP-2抑制小胶质细胞自噬体与溶酶体融合,从而阻断过度自噬,并减少NF-κB核转位及IL-6､IL-1β､诱导型一氧化氮合酶等炎性因子释放,减轻神经炎症[17]｡LAMP3是另一种在生理条件下位于溶酶体膜内的糖基化蛋白,近年来也被证明在自噬中也发挥重要作用｡研究发现,LAMP-3在脑缺血/再灌注损伤中通过激活NF-κB信号通路,抑制小胶质细胞和神经元的自噬功能,导致氧化应激增强和炎性因子过度释放,最终加剧神经损伤[18]｡

然而,缺血诱导的小胶质细胞自噬也可加重神经炎症和脑损伤,抑制自噬反而有助于损伤的恢复｡在OGD/R模型中,蛋白酪氨酸磷酸酶1B抑制剂可抑制小胶质细胞自噬,促进其向M2型极化,从而减轻神经元损伤和神经炎症[19]｡肿瘤坏死因子相关蛋白1及甾体皂苷通过调节蛋白激酶B/mTOR通路抑制小胶质细胞自噬,促进小胶质细胞向M2型极化,以减轻IS后神经炎症和组织损伤｡同样,自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3-MA)通过磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol3-kinase,PI3K)通路抑制自噬,显著缓解IS的梗死体积和神经炎症[20]｡小胶质细胞鞘氨醇激酶1(sphingosinekinase1,Sphk1)/鞘氨醇-1-磷酸通路是控制IS神经炎症的潜在治疗靶点｡研究发现,Sphk1通过肿瘤坏死因子受体相关因子2/NF-κB通路诱导小胶质细胞自噬,促进IL-6､肿瘤坏死因子α等促炎因子释放,加剧神经元凋亡和神经功能缺损｡抑制SphK1可同时抑制自噬和炎症,具有双重神经保护作用,为治疗IS提供了新靶点[21]｡

因此,巨自噬对炎症的调控具有双向作用,截然相反的作用可能与自噬激活的持续时间有关｡这一推测得到体外OGD/R模型的支持,该模型的结果显示3-MA在不同复氧时间点具有双重作用:再灌注前24h,3-MA抑制自噬触发较高的神经元死亡率;而再灌注后48h和72h,3-MA治疗显著保护神经元免于死亡｡

2.1.2巨自噬与小胶质细胞的吞噬作用巨自噬和吞噬是生物体中两个重要的､内源性溶酶体依赖的清除系统｡从细胞内物质处理的角度来看,巨自噬主要负责清理细胞内的长寿命或错误折叠的蛋白质以及受损的细胞器,而吞噬作用则侧重于清除细胞外的病原体､死亡细胞和组织碎片等,两者相互影响､协同运作,共同保障细胞内环境的稳定｡在某些CNS疾病中,过度自噬或功能失调的吞噬作用会导致IS｡因此,平衡自噬和吞噬作用对于治疗某些CNS疾病可能很重要｡然而,自噬和吞噬作用之间相互作用的性质和潜在机制仍不清楚,研究表明,自噬和吞噬作用之间可能呈正相关关系也可能呈负相关关系[22]｡

一方面,自噬与吞噬作用呈正相关｡研究发现,脂多糖激活Toll样受体4显著抑制了自噬通量和自噬相关基因的表达,导致小胶质细胞的吞噬能力受损,细胞内毒性物质的清理发生障碍,进而加剧神经损伤｡在氧化应激蛋白基因DJ-1敲减的小胶质细胞中自噬功能受损,导致对α-突触核蛋白(alpha-synuclein,α-Syn)的吞噬和摄取减少,同时DJ-1敲减的小胶质细胞在α-Syn的刺激下会分泌更多的促炎因子以及一氧化氮,加重神经损伤[23]｡另一方面,自噬与吞噬作用呈负相关｡研究发现,TREM2缺陷的小胶质细胞由于mTOR信号通路受损,导致自噬激活且小胶质细胞吞噬能力下降,进而影响其清除细胞碎片的能力[24]｡

因此,小胶质细胞自噬与吞噬作用是把“双刃剑”｡有学者认为两者呈负相关或因吞噬溶酶体和自噬溶酶体竞争有限细胞膜资源｡此外,自噬研究方法､模型中炎症及吞噬活性评估不一致等,都可能导致结果差异｡但目前大脑中自噬和吞噬作用相互作用的研究有限,未来需进一步探究两者串扰,这可能为IS提供新治疗途径｡

2.2线粒体自噬调控小胶质细胞功能在缺血､缺氧条件下,小胶质细胞中的线粒体功能发生障碍,导致释放大量线粒体活性氧和其他氧化物,同时,炎性小体NLRP3被激活,加剧炎性反应｡在IS中,细胞主要通过磷酸酶和张力蛋白同源物(phosphataseandtensinhomologdeletedonchromosometen,PTEN)诱导的假定激酶1(PTENinducedputativekinase1,PINK1)/帕金蛋白(Parkin)信号通路介导线粒体自噬的启动,从而缓解神经损伤[25];越来越多的证据表明,线粒体自噬在IS模型中不仅有保护作用还有破坏作用[26-27]｡总之,适当的线粒体自噬对于平衡神经损伤至关重要｡

研究发现,槲皮素能促进线粒体自噬并抑制小胶质细胞中活性氧介导的NLRP3炎性小体激活,从而减轻神经元损伤[28]｡同样,在IS发生后,小胶质细胞中调控线粒体发生的共调节因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α表达增加,并通过苏氨酸蛋白激酶-失调51样激酶1促进线粒体自噬并减少NLRP3的激活,抑制神经炎症[29]｡甘氨酸作为一种简单的非必需氨基酸,也是一种主要的抑制性神经递质,其在IS后通过AMPK途径介导的线粒体自噬发挥神经保护功能[30]｡然而,研究表明,线粒体介导的自噬也具有消极作用｡在IS期间,大脑产生大量的一氧化氮和超氧阴离子并快速反应形成过氧亚硝基阴离子(peroxynitriteanion,ONOO-),它是具有高活性的细胞毒性分子,可通过诱导动力相关蛋白1(dynamin-relatedprotein1,Drp1)的酪氨酸硝化并募集线粒体,以激活线粒体自噬来加重神经元损伤[31]｡药用植物的天然化合物—胭脂红苷,能够清除ONOO-并抑制Drp1介导的线粒体自噬,并且阻止PINK1､Parkin和Drp1在缺血再灌注大鼠大脑中的线粒体转移,从而改善IS[32]｡Hong等[33]在MCAO模型中,发现利用慢病毒敲低过氧化还原蛋白6能够通过PINK1/Parkin途径加剧线粒体自噬,进而加重IS｡

因此,线粒体自噬是一个复杂但实用的综合网络,生理或轻度水平的线粒体自噬有利于神经细胞的存活,但高强度或过量的水平可能是致命的,可加重缺血性脑损伤[34]｡尽管大量的研究证明线粒体自噬对IS具有神经保护作用,但在人体复杂的分子网络中,线粒体自噬如何发挥神经保护作用仍不清楚,并且线粒体自噬在IS中的有害作用尚未得到充分证明还需要进一步探讨｡

2.3CMA调控小胶质细胞功能研究发现,CMA可以抑制小胶质细胞过度活化并降解组蛋白乙酰转移酶p300,从而减少NF-κB亚基p65的乙酰化､促炎因子的转录和炎性小体NLRP3的激活,进而减轻神经炎症[35]｡中药单体———葛根素被发现能显著增强CMA的活性,并通过下调α-Syn的表达减少其积累,从而改善受损神经元的功能｡此外,葛根素不仅抑制小胶质细胞向M1表型的转化,同时还诱导其向M2表型的转变,进而减缓炎症｡同样,白藜芦醇也被证实能够促进CMA的发生,并减少高迁移率族蛋白B1和促炎因子的表达,改善炎性反应[36]｡

3、总结与展望

在IS病理进程中,自噬发挥着关键作用｡巨自噬､线粒体自噬对IS后炎症调控呈双向性,而CMA多与抗炎关联｡其差异可能源于自噬类型､刺激时长及病理阶段等｡然而,当前精准调控自噬较为困难,所以不同的自噬效果致使适度自噬起到保护作用,而过度自噬会有损伤作用｡另外,因自噬受多信号通路调控,其复杂网络影响IS预后,给阐释自噬作用带来挑战｡目前仅巨自噬与小胶质细胞吞噬关系有研究且呈双向,需深入探究自噬在IS不同阶段调控及其他自噬类型对吞噬的影响,这对靶向自噬治疗､开发新策略意义重大｡

基金资助:国家自然科学基金(82371326,82171310);江苏省优秀青年基金项目(BK20240118);

文章来源:白翼,李娜,曹翔.自噬调控小胶质细胞功能在缺血性脑卒中的研究进展[J].中华老年心脑血管病杂志,2025,27(08):1121-1124.