3 大麻素系统在阿尔茨海默病神经源性炎症中的调节作用
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD），俗称老年痴呆，是一种高发于65岁以上人群的神经退行性疾病，临床上表现为进行性学习记忆能力与日常生活行为能力下降。AD发病机制不明，进展隐匿缓慢，后果严重且难以治愈。目前世界范围内约有4680万痴呆患者，估计造成8180亿美元的经济负担。大麻素系统在AD中具有重要的神经保护作用而备受关注，本文就大麻素系统在阿尔茨海默病神经源性炎症中的调节作用进行综述。
一、AD的重要特点之一：神经源性炎症
AD经典病理特征包括由β淀粉样蛋白构成的细胞外淀粉样斑块，即老年斑，由过度磷酸化tau蛋白聚集形成的细胞内神经元纤维缠结，并且伴随不同程度的神经源性炎症、氧化应激、兴奋性神经递质毒性、线粒体功能紊乱，最终导致功能脑区内突触结构功能改变，锥体神经元缺失，脑组织萎缩等。而Aβ或tau病理性蛋白聚集相关的慢性神经源性炎症是当前国际研究的热点。AD神经源炎症反应主要由Aβ、tau蛋白沉积和衰老相关因素引起小胶质细胞和星形胶质细胞的激活、增生，炎性因子和神经毒性自由基的释放。神经源性炎症不仅是老年斑和神经纤维缠结引起的下游反应，更是疾病进展的重要病因，调节脑内慢性神经源性炎症可能是抗AD治疗的有效手段。
二、大麻素系统简介
内源性大麻素系统因其广泛参与调节脑内神经元功能和免疫炎症反应而备受关注。内源性大麻素系统主要包括至少2种大麻素受体，内源性大麻素配体以及合成酶、降解酶等。大麻素受体（cannabinoid receptor，CBR）属于G蛋白偶联受体家族，包括CB1R和CB2R，在中枢神经系统内前者主要分布于神经元末端，调节神经递质释放和精神神经行为；后者主要分布于神经源性炎症时激活的小胶质细胞，调节免疫细胞迁移和细胞因子释放。内源性大麻素成分主要包括安南迈得（anandamide，AEA）和2-甘油花生四烯酸（2-arachidonoyl-glycerol，2AG），可结合于大麻素受体，导致Gα和Gβγ亚单位分离，调节细胞膜离子通道活性，激活多种细胞内信号通路，然后迅速经再摄取和脂肪酸酰胺水解酶（fatty acid amide hydrolase，FAAH）或甘油一酯分解酶（monoacylglycerol lipase，MAGL）特异性降解酶清除。而外源性大麻素主要包括植物源大麻素和合成类大麻素，前者包括大麻酚、大麻二酚（cannabidol，CBD）和四氢大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）；后者包括CB1R/CB2R混合激动剂（如HU210和WIN 55 212-2）、CB1R激动剂ACEA以及CB2R激动剂（如JWH-133、JWH-015以及HU308）等，外源性大麻素成分同样可结合CB1R和（或）CB2R而发挥相似的生物学效应同样可以结合CB1R和（或）CB2R而发挥相似的生物学效应。
在AD疾病进展中，内源性大麻素系统表达水平发生改变。研究表明，在AD患者脑内发现激活型小胶质细胞的CB2R和星形胶质细胞的FAAH降解酶的表达水平显著增强。AD患者脑内和血液样品中CB2受体mRNA水平增高，并与患者的认知功能损害相关。在AD患者发现2-AG信号通路显著上调，而AEA水平显著下降，并且与Aβ水平负相关。因此，内源性大麻素系统紊乱可能是AD发病的风险因素或生物标志物。
三、大麻素系统与AD神经源性炎症
内源性大麻素系统的改变与AD神经源性炎症和病程进展密切相关，因此药物性调节大麻素系统可能是AD治疗的重要手段。在AD模型中，内外源大麻素成分对神经源性炎症相关的异常蛋白聚集、炎性细胞反应以及学习记忆能力方面发挥重要调节作用。
Aβ蛋白是由β蛋白前体物质（APP）经过两个主要的蛋白水解酶—β位点APP裂解酶和γ分解酶作用形成的40或42个氨基酸多肽，并且自我聚集成寡聚态Aβ和纤维态斑块沉积。Aβ蛋白具有神经毒性和促炎型小胶质细胞激活能力，是AD发病的重要因素。
大麻素系统对Aβ蛋白的清除具有一定作用。首先，药物性激活CB2R能够促进人源巨噬细胞清除Aβ蛋白的能力，促进向血-脑屏障外的转移作用，降低不同转基因AD模型动物Aβ沉积。而CB2R缺失影响转基因AD模型动物不同功能脑区内Aβ沉积。其次，CB2R敲除的12月龄J20 APP转基因AD模型小鼠脑内可溶性Aβ含量和皮层老年斑块数目显著增加。然而，CB1R在Aβ清除方面的作用可能较小。在给予特异性CB1R激动剂ACEA、HU210对APP23/PS45小鼠的APP的水解、Aβ产生和聚集过程并没有改变。此外，有研究表明，内源性大麻素成分以及合成酶也参与Aβ的合成清除过程。体外实验中2-AG、MAGL抑制剂能够促进Aβ向血-脑屏障外转移，而MAGL基因敲除后能够降低AD转基因模型小鼠BACE清除酶的活性，抑制Aβ的产生和聚集。
神经纤维缠结（neurofibrillary tangle，NFT）是AD另一个重要的病理特征，即神经元胞体内出现大量过度磷酸化微管相关蛋白（tau蛋白）构成的粗大的纤维，影响正常的神经元轴突运输和突触可塑性，最终导致神经元死亡。临床上神经纤维缠结数目与AD患者病情进展、痴呆程度密切相关，提示神经纤维缠结可能具有神经毒性。病理性tau蛋白的形成原因不明，而神经源性炎症可能是促进其形成的重要因素。
大麻素成分对tau蛋白合成与清除过程发挥调节作用。首先在细胞培养实验中，CB1R激动剂CBD、ACEA，以及混合型激动剂WIN55 212-2能够显著抑制Aβ处理的PC12神经元细胞磷酸化tau蛋白的水平；在AD模型动物上，ACEA和JWH-133处理调控APP/PS1小鼠Aβ斑块周围的磷酸化tau蛋白的水平，其可能机制是下调诱导性一氧化氮合酶（iNOS）和炎性因子NO的表达，降低磷酸化GSK-3β的表达水平。而关于CB2R缺失对AD模型小鼠tau蛋白表达的影响也存在争议。12月龄CB2R缺失的J20 APP小鼠脑内磷酸化tau蛋白水平下降，然而在6月龄CB2R缺失的APP/PS1小鼠脑内tau蛋白未见显著改变。以上研究表明，大麻素成分在一定程度上降低tau蛋白沉积，但在不同动物模型上的作用效果还需要进一步研究确认。
小胶质细胞是脑内固有免疫细胞，约占脑内细胞总数的5%～10%，一般认为起源于早期卵黄囊的前体细胞，随着发育过程逐步进入中枢系统并贯穿大脑发育各个阶段。一般认为，激活的小胶质细胞至少有两种功能表型：即经典激活的M1型，表达细胞毒性基因，释放TNF-α、IL-6等促炎因子且细胞吞噬能力下降；选择性激活的M2型，表达Arg1、Ym1/2等特异性蛋白标志物，释放IL-4、IL-10等抗炎因子且细胞吞噬能力较强。小胶质细胞介导的神经源性炎症能够导致进行性的细胞损伤和神经元丢失。因此，合理调节小胶质细胞表型转化，控制炎症反应程度成为AD抗感染治疗的重要内容。
大麻素系统在小胶质细胞介导的神经源性炎症中发挥重要调节作用，而研究热点也主要集中在特异性表达于小胶质细胞CB2受体。首先在Aβ1-40刺激的小胶质细胞培养研究中，JWH-015处理可以减轻小胶质细胞的毒性反应，降低炎性细胞因子以及NO的释放，促进其Aβ的吞噬能力。而在AD模型动物上，同样发现CB2R激动剂对小胶质细胞免疫反应性具有显著的调节作用。在APP2576模型小鼠中，长期接受JWH-133口服处理能够显著降低COX-2和TNF-α的表达水平，降低皮层脑区内Iba1阳性的小胶质细胞的数量，提高非空间学习记忆能力。此外，CB2R缺失显著改变小胶质细胞的免疫反应性。CB2R缺失显著降低小胶质细胞对LPS和IFN-γ刺激的炎性反应程度；而APP/PS1模型小鼠上CB2R缺失显著降低小胶质细胞对Aβ斑块的反应性，改变炎性因子的表达。以上研究结果表明，CB2R参与调节AD病程中小胶质细胞免疫反应性以及激活表型。
星形胶质细胞是脑内重要的炎性细胞之一，约占脑内细胞总数的35%，起源神经外胚层。在AD疾病中，与小胶质细胞类似，星形胶质细胞同样可以识别Aβ，释放细胞因子、白介素、NO以及其他潜在神经毒性分子，进而加重神经源性炎症反应。但AD疾病进展不断加重的慢性炎症刺激可能引发星形胶质细胞的功能转变：启动Aβ产生能力而丢失Aβ清除能力。靶向调节星形胶质细胞激活程度和功能转化也成为AD神经源性炎症调节的重要方面。
大麻素系统在抑制星形胶质细胞激活方面发挥一定作用。首先，在细胞培养研究中，WIN55 212-2处理可以抑制星形胶质细胞对IL-1β激活程度，降低iNOS和NO的表达水平。而在Aβ注射的AD模型中接受MDA7处理后星形胶质细胞标志物GFAP免疫荧光强度显著下降；发病早期APP/PS1小鼠接受ACEA处理后，Aβ斑块周围星形胶质细胞反应性明显下降，伴随炎性因子下调。但是有文献报道，APP 2576小鼠接受长期口服WIN处理后并未见GFAF的免疫荧光强度发生改变[26]；JWH-133对APP/PS1小鼠GFAP免疫反应性无显著影响。以上研究结果提示，不同AD模型小鼠脑内动态神经源性炎症环境，可能会使大麻酚类成分对星形胶质细胞调节作用产生差异。
神经源性炎症成为AD病程进展的重要因素，早期大麻素成分调节脑内炎症反应，增强学习记忆能力，可能会成为未来预防治疗AD的有效手段。在APP/PS1小鼠接受JWH-133处理发现可以降低小胶质细胞反应，降低IL-1β、IL-6等促炎因子的表达水平，改善学习记忆能力[27]；而APP2576转基因小鼠模型中，JWH-133长期口服处理后同样能够抑制皮层脑区小胶质细胞激活程度，增强新奇物体识别实验相关的非空间学习记忆能力，但WIN55 212-2处理则未能改善小鼠的认知能力。尽管有文献报道，APP/PS1小鼠接受无精神副作用的CB1R激动剂ACEA处理后可以提高非空间工作记忆能力，但在APP23/PS45小鼠中给予合成类CB1R激动剂HU210并未改善小鼠水迷宫实验的空间学习记忆表现，这提示在AD模型中小胶质细胞介导的炎症反应和认知行为方面，CB2R较CB1R而言发挥更重要的调节作用。
四、大麻素类药物的临床应用与展望
尽管大量研究报道了大麻素成分在AD动物模型神经源性炎症和认知行为等多方面发挥重要作用，但临床应用大麻素类成分治疗AD还存在很大挑战。首先，正常生理状态下，长期大剂量应用CB1R激动剂，尤其是THC，可能会引起精神行为改变，影响短期记忆能力和日常注意力。同时，关于大麻素成分的临床研究数据很少，还不能确定其是否能够显著改善AD患者的相关症状。有文献报道，15名AD患者接受屈大麻酚治疗6周后，体重增加并且运功功能障碍有所缓解；而8名痴呆患者接受大麻隆治疗后，夜间躁动和行为紊乱有所改善；另外有研究报道，屈大麻酚可以减轻晚期AD患者的严重激动和易怒情绪。虽然以上临床试验未能显著改善晚期AD患者的学习记忆能力，但这并不意味着大麻素成分对早期AD患者同样无效。
五、结语
目前的临床研究仍然缺少反映AD神经源性炎症程度的可靠生物学指标，无法确定防治AD的窗口期。正确认识AD病程中动态炎症变化，选择合理时机进行神经源性炎症调节进而延缓AD的病程进展，成为当前大麻素成分抗感染治疗AD研究的难点。因此，大麻素成分能否成为临床抗AD药物还需要更多研究来确定。
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