第二節　酒精導致的神經炎性改變

最新證據表明酒精與炎癥性腦損傷有關，并且與神經退行性疾病的發病機制有聯系。大量報告表明，酒精誘導神經毒性的機制之一就是促炎癥級聯的參與。

一、細胞因子的變化

雖然大腦已經被認為在免疫方面有特權，但是人們已經接受了正常中樞神經系統存在免疫監視，并且在疾病背景下可能出現炎癥反應。中樞神經系統擁有一個系統的先天免疫反應以應對系統性細菌感染和腦損傷。先天免疫系統的激活是炎癥反應的重要組成部分。而急性炎癥事件的激活是一種中樞神經系統防御外來抗原的必要組成部分。長時間激活可以導致慢性炎癥，并且最終可導致神經細胞死亡。炎癥的發生是通過炎性細胞因子的作用，細胞因子屬分泌蛋白大家族，其特點是以復雜的級聯或模式交互作用，調節免疫系統、激素系統和神經系統。全身性神經細胞因子從血清運送到大腦中，以TNF-α（腫瘤壞死因子-α）、IL-1β、NGF、IL-6和干擾素-C（IFN-C）最為典型。大量研究表明，細胞因子在酒精中毒者神經病理中發揮了一定作用。長時間酒精暴露可以導致細胞因子持續變化，使中樞和外周的細胞因子在數量和時間上都明顯地增加，并且使腦內小膠質細胞（腦內的免疫細胞）激活，證明了細胞因子在酒精誘導的神經炎癥反應中的作用。酗酒人群的單核細胞可以在某種攻擊性條件下（如各種病原體、毒物、創傷或應激等）或者是自發情況下可產生大量的TNF-α。另外，長期飲酒可以使大鼠與學習記憶相關的腦區內細胞因子TNF-α和IL-1β水平明顯升高，同時，TNF-α、IL-1β能夠抑制海馬長時程增強（long-term potentiation，LTP），從而影響認知功能（LTP是一種重要的對記憶存儲和鞏固的機制，代表記憶形成和鞏固的關鍵功能）。

二、酒精激活與炎癥性腦損害相關的信號通路和轉錄因子

1.Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）信號傳導

TLR是先天免疫系統的細胞中表達的模式識別受體家族，它們能夠識別很多病原體以及一些外源性分子的保守結構區（被稱為病原相關分子模式）。最近有研究檢測了中樞神經系統中的TLR，發現這些受體對與微生物感染或宿主組織損傷相關的分子進行應答，并且它們不僅僅在應對感染性疾病的天然免疫方面發揮作用，并且可能也參與了中樞神經系統的自身免疫性疾病，神經退行性疾病，組織損傷。因此鑒于這些受體在先天免疫反應的重要性，人們進行了大量的研究來了解先天免疫系統的調控，特別是TLR信號傳導機制。認為炎癥的發生是通過炎性細胞因子的作用，并且這些細胞因子的生產是通過TLR信號，TLR能夠識別受傷組織和細胞釋放的宿主自身的分子。TLRⅠ型膜糖蛋白是一個大型超家族的成員，包括白細胞介素-1受體（IL-1Rs）。TLR和IL-1Rs在它們的胞質尾處有一個大約含有200個氨基酸的保守區域，這就是所謂的Toll/IL-1R（TIR）區。相比之下，TLR的和IL-1Rs的細胞外區域差異顯著，TLR的胞外區包含富含亮氨酸的重復基序，而IL-1Rs的胞外區域則含有3個免疫球蛋白樣結構域。TLR與MyD88（髓樣分化主反應蛋白）相互作用，激活下游最終導致核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）激活的信號分子。在人體中樞神經系統，酒精能誘導大腦中產生促炎癥級聯，并促成神經中毒。酒精暴露能增加TLR2和TLR4配合基誘導的細胞因子。神經膠質細胞表達大量的TLR，它們可以識別不同的病原體以及潛在的內源性的TLR激動劑。通過阻斷受體TLR4與IL-1RI來阻止酒精誘導星形膠質細胞出現細胞凋亡，這表明酒精激活了TLR信號通路，產生了炎癥介質和有毒化合物，它們加劇炎癥反應并且導致星形細胞和神經元死亡。

2.NF-κB通路

酒精除了能夠直接激活免疫細胞，產生大量炎癥介質，產生神經毒性外，還可以間接誘導NF-κB通路的活化。在中樞神經系統中，NF-κB蛋白質在神經元和神經膠質中均有廣泛的表達，NF-κB可以被氧化應激、細胞因子和谷氨酸的刺激而激活，也是誘導 促炎性細胞因子（proinflammatory cytokines）和酶的關鍵；而促炎性細胞因子和酶又可通過進一步激活NF-κB轉錄而促使了促炎性級聯的形成。神經細胞對NF-κB活性的控制是多層次的，最顯著的調節其亞細胞定位。在休眠細胞中，NF-κB被保留在細胞質中，并且在各種不同的刺激的反應NF-κB被運送到細胞核，在那里它與DNA的κB的增強子元件特異性結合并且改變大量的炎癥基因的表達。在受到刺激后，NF-κB激活的持續時間可能是瞬時的或者是持續的，這取決于細胞刺激和細胞類型。時間分布具有相當大的臨床意義，因為NF-κB的快速誘導對免疫反應、感染或者損傷有益處。NF-κB長期激活已被證明與慢性炎癥性疾病相關，例如多發性硬化癥。盡管事實上NF-κB的誘導直接受IκB激酶（IκB kinase，IKK）復合體的調控，但是也有研究表明IKK本身也可以通過一個上游激酶的磷酸化而被激活。體外和體內研究清楚地表明，短期酒精處理（25～100mmol/L）能促進培養的人星形膠質細胞中細胞因子誘導的NF-κB活性，長期酒精處理對體外大鼠星形膠質細胞產生同樣的作用，且證實與細胞因子IL-1β和TNF-α有關。同樣，慢性酒精處理也導致體內肝臟和大腦中NF-κB的活化。NF-κB驅動的氧化應激酶誘導是酒精誘導性大腦損傷的關鍵因素，NF-κB活化后可以進一步激活誘導型一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthetase，iNOS）、環氧化酶 2（cycloxygenase 2，COX₂）和NADPH氧化酶。其中，iNOS可以由多種炎癥刺激物，如細菌脂多糖（LPS）和細胞因子等，誘導巨噬細胞或內皮細胞產生，以Ca²⁺/鈣調蛋白非依賴性的方式催化產生大量的NO，并且持續很長時間，參與炎癥反應，而且由iNOS催化產生的NO也可以損害LTP。COX₂能在炎癥刺激條件下誘導表達，其主要的催化產物是 前列腺素E₂（prostaglandin E₂，PGE₂），PGE₂與小膠質細胞表面的受體結合可以抑制吞噬作用，并能夠誘導神經膠質細胞產生細胞因子增加神經毒性，PGE₂作用在神經元細胞上，還能促進凋亡。此外，iNOS，COX₂和NADPH氧化酶還是促進ROS和RNS生成的酶，能夠誘導產生大量的ROS和NO。過量的ROS和NO可通過氧化應激、破壞能量代謝過程中的多種酶類，減少ATP生成、損傷膜性結構、蛋白質及DNA，介導并放大炎性級聯反應等，導致神經元的壞死和凋亡。作為酒精中毒性腦損害發病機制的組成部分，神經炎癥通路被視為治療慢性酒精中毒性腦損害的一個靶點。目前一些具有抗炎活性的化合物被應用于減緩慢性酒精中毒動物模型中的認知缺陷，如COX₂抑制劑吲哚美辛能夠減少COX₂和iNOS的表達和細胞死亡，阻止酒精誘導的行為缺陷。抗氧化劑生育三烯酸能夠明顯降低慢性酒精中毒動物模型海馬TNF-α和IL-1β水平的增加，從而改善大鼠的認知功能。抗氧化劑二丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT）能夠抑制NF-κB的激活，減少酒精造成的TNF-α的水平增加。如前所提到，先天免疫系統的刺激觸發NF-κB活化，誘導許多免疫和炎癥反應的基因以及編碼細胞因子，酶（iNOS和COX₂）等。

3.促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）通路

越來越多的數據表明，MAPK通路參與了炎癥過程。此外，這一途徑的刺激除了激活NF-κB外，也可以觸發激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）的轉錄活性。MAPK誘導的AP-1家族磷酸化導致Jun和Fos家族基因的轉錄激活。酒精戒斷癥與早期c-fos和c-jun基因表達有關，同時腦中IEG編碼的AP-1的DNA連接活性出現短暫的選擇性增加。慢性酒精處理增加了肝、腦和神經膠質細胞中的MAPK和AP-1的表達，并且這些作用與炎癥和細胞損傷相關。最后，雖然蛋白激酶的活化能夠介導炎癥并且釋放毒性分子，但是很明顯特定條件下MAPK的激活對中樞神經系統的可塑性而言是有益處的。不過根據目前能夠獲得的少數體內和體外研究，MAPK能夠調解產生神經毒性后果的酒精誘導的神經膠質細胞的激活，這就為酒精誘導的急性腦損傷和神經發炎損傷提供了有潛力的治療靶點。對 海馬內嗅皮質腦片（hippocampus entorhinal cortex slices，HEC）培養的研究發現，酒精能增強神經元的損傷敏感度。

4.CREB 通路

環腺苷酸反應結合蛋白（cAMP response element-binding protein，CREB）和NF-κB等轉錄因子能調節基因表達。有酒精存在時，蛋白質轉錄會發生變化，NF-κB的DNA結合增加，CREB的DNA結合減少。CREB家族轉錄因子因磷酸化而激活，促進了異種二聚體的形成，而異種二聚體又能將受體信號傳輸到神經元。由于CREB家族轉錄因子在神經塑性和長期記憶中的樞紐作用，它們被認為參與了酒精上癮和藥物濫用。酒精激活氧化應激與CREB促存活轉錄的缺失相呼應。在體內，狂飲酒精可導致大腦在酒精中毒期間p-CREB（磷酸化CREB）免疫反應性降低，這種效應主要體現在大腦分區出現退化現象。p-CREB的減少與體內狂飲的神經退化相呼應。