集落刺激因子-1受體在部分中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究進(jìn)展

1、集落刺激因子-1受體在部分中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的研究進(jìn)展集落刺激因子-1受體（colony-stimulatingfactor1receptor,CSF-1R）屬I(mǎi)II型蛋白酪氨酸激酶受體家族，主要功能為調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、破骨細(xì)胞形成、小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育與維持等。目前腫瘤微環(huán)境（tumormicroenvironment,TME）中各種成分與腫瘤性質(zhì)的關(guān)系備受關(guān)注，其中巨噬細(xì)胞的分化和極化對(duì)腫瘤性質(zhì)有直接影響，已有的研究證實(shí)CSF-1R可改變腫瘤中巨噬細(xì)胞極。越來(lái)越多證據(jù)表明，CSF-1R可能直接或間接地參與了部分神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。本文就CSF-1R的分布、分子結(jié)構(gòu)、功能及其與部分中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病

2、相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，并簡(jiǎn)要展望未來(lái)與CSF-1R相關(guān)的臨床研究方向及意義。1.CSF-1R概況1.1組織分布CSF-1R主要表達(dá)于單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表面，在中性粒細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞、破骨細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中也有分布。CSF-1R廣泛存在于機(jī)體各種組織器官，主要分布在脾臟、膽囊、膀胱、腦。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，CSF-1R主要存在于小膠質(zhì)細(xì)胞。在原代神經(jīng)元及一些受損神經(jīng)元模型中可檢測(cè)到CSF-1RmRNA，在CSF-1R-iCre、ROSA-stopflox-CFP等小鼠模型神經(jīng)元中存在CSF-1R蛋白表達(dá)。1.2結(jié)構(gòu)特征CSF-1R是原癌基因c-fms的編碼產(chǎn)物，CSF-1R基因包含22

3、個(gè)外顯子，全長(zhǎng)4006bp。CSF-1R蛋白是由972個(gè)氨基酸合成的單鏈跨膜糖蛋白，分子量165kD。此類(lèi)受體有相似的分子結(jié)構(gòu)：高度糖基化的胞外N端配體結(jié)合域、疏水螺旋跨膜域、近膜域以及胞內(nèi)酪氨酸激酶域。CSF-1R激酶結(jié)構(gòu)域含有20個(gè)酪氨酸殘基，其結(jié)構(gòu)高度保守。CSF-1R的2個(gè)配體為同源二聚體糖蛋白CSF-1與IL-34。兩種配體的一級(jí)序列同源性較低，但具有保守的短鏈四螺旋束折疊域。協(xié)同進(jìn)化分析表明，IL-34和CSF-1在較強(qiáng)的約束因素下獨(dú)立進(jìn)化，IL-34基因與CSF-1R協(xié)同進(jìn)化。1.3生物學(xué)功能CSF-1R胞外結(jié)構(gòu)域與CSF-1或IL-34結(jié)合可誘導(dǎo)受體同型二聚化。小鼠巨噬細(xì)胞中，

4、近膜酪氨酸（Y559）和活化環(huán)酪氨酸（Y807）的磷酸化可緩解活性抑制機(jī)制，其他3個(gè)位點(diǎn)（Y706,Y721,Y974）的磷酸化可調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞形態(tài)。隨著信號(hào)強(qiáng)度的增加，ERK1/2和Akt信號(hào)通路被激活，PI3K/Akt信號(hào)激活活化caspase-8，促進(jìn)巨噬細(xì)胞分化。IL-34與人單核細(xì)胞特異性結(jié)合，觸發(fā)ERK1/2通路，刺激細(xì)胞活力和增殖。IL-34還與蛋白酪氨酸磷酸酶-（PTP-）受體作用，PTP-受體與CSF-1R在神經(jīng)祖細(xì)胞中共表達(dá)。IL-34與CSF-1R相互作用導(dǎo)致的CSF-1R酪氨酸殘基磷酸化、c-CBL介導(dǎo)的CSF-1R的內(nèi)化過(guò)程等機(jī)制還需進(jìn)一步研究。最初認(rèn)為CSF-1R協(xié)助

5、巨噬細(xì)胞抑制受損組織的免疫反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)促進(jìn)血管再生來(lái)加速愈合。隨后發(fā)現(xiàn)CSF-1/CSF-1R通路影響組織巨噬細(xì)胞生成破骨細(xì)胞。CSF-1由成骨細(xì)胞產(chǎn)生，并與破骨細(xì)胞前體表面的CSF-1R結(jié)合，激活核因子-B配體的表達(dá)，導(dǎo)致破骨細(xì)胞前體融合形成破骨細(xì)胞。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)小鼠敲除CSF-1/CSF-1R引起死亡率上升、生長(zhǎng)減緩、生育能力缺陷，并伴有骨骼結(jié)構(gòu)、神經(jīng)發(fā)育、滑膜和真皮生成異常。2.CSF-1R蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用CSF-1R的同源配體CSF-1和IL-34在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大部分非重疊區(qū)域表達(dá)，主要調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和存活。CSF-1R也在神經(jīng)祖細(xì)胞表達(dá)，并調(diào)節(jié)其存活、增殖和分化。C

6、SF-1R敲除鼠表現(xiàn)出嗅球萎縮，側(cè)腦室擴(kuò)張和新皮層變薄，這些嚴(yán)重的解剖異常反映了CSF-1R信號(hào)在大腦發(fā)育中的重要作用。2.1CSF-1R對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元譜系的調(diào)控藥理研究表明，使用CSF-1R小分子ATP結(jié)合位點(diǎn)抑制劑后成年小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞快速耗竭，停藥后再生。3周齡的CSF-1R敲除鼠小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少94%以上。這些實(shí)驗(yàn)證明CSF-1R是小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持所必需的。在大腦發(fā)育過(guò)程，CSF-1R在小膠質(zhì)細(xì)胞的遷移中也起核心作用。目前認(rèn)為小膠質(zhì)細(xì)胞還有去除無(wú)功能突觸及重塑突觸結(jié)構(gòu)的作用。由于小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)神經(jīng)元的發(fā)育、成熟和維持，CSF-1R通路在腦中的作用應(yīng)得到重視。對(duì)發(fā)育中

7、的小鼠大腦的分析表明，小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)凋亡誘導(dǎo)和去除過(guò)量、凋亡或死亡的神經(jīng)祖細(xì)胞來(lái)控制其豐度。CSF-1R敲除鼠前腦背側(cè)的免疫組織學(xué)分析顯示，神經(jīng)組細(xì)胞和神經(jīng)元的數(shù)量發(fā)生了變化。Arno等證明，CSF-1R信號(hào)傳導(dǎo)抑制神經(jīng)祖細(xì)胞自我更新，調(diào)節(jié)皮層內(nèi)的神經(jīng)元分化。因此，CSF-1R信號(hào)傳導(dǎo)抑制前腦神經(jīng)祖細(xì)胞的擴(kuò)增，調(diào)節(jié)其分化，促進(jìn)神經(jīng)祖細(xì)胞及其早期分化細(xì)胞的存活。2.2CSF-1R突變引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病已發(fā)現(xiàn)CSF-1R基因存在70種突變（錯(cuò)義、移碼、無(wú)義、大片段缺失、復(fù)雜重排）。突變大多位于酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，外顯子1720為突變高發(fā)區(qū)。CSF-1R突變可導(dǎo)致常染色體顯性神經(jīng)退行性疾病，稱(chēng)為CSF

8、-1R相關(guān)性白質(zhì)腦病，即伴有軸突球體和色素膠質(zhì)的成人白質(zhì)腦?。╝dult-onsetleukoencephalopathywithaxonalspheroidsandpigmentedglia,ALSP）。平均發(fā)病年齡43歲，平均生存期約6.8年。組織學(xué)特點(diǎn)是脫髓鞘、軸突丟失和基底神經(jīng)節(jié)鈣化。癥狀為額顳葉癡呆，并伴有錐體和錐體外系體征。2018年有研究者提出CSF-1R相關(guān)白質(zhì)腦病的診斷標(biāo)準(zhǔn)，但目前尚無(wú)針對(duì)此類(lèi)疾病的治愈方法，臨床多采用對(duì)癥支持治療。有研究表示一患者接受造血干細(xì)胞移植治療后長(zhǎng)期未觀察到疾病進(jìn)展。但考慮到小膠質(zhì)細(xì)胞并非來(lái)自骨髓，移植的骨髓源細(xì)胞能否補(bǔ)償小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)目及功能尚待考證

9、，且目前有較多問(wèn)題尚未解決。如：此疾病為何成人發(fā)病，有無(wú)生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)起病與預(yù)后，有無(wú)其他治療方法等。因此，還需對(duì)無(wú)癥狀攜帶者及患者隨訪，對(duì)此疾病有更深入的了解。3.CSF-1R與顱內(nèi)腫瘤TME已成為幫助解釋腫瘤起始、進(jìn)展和侵襲以及治療反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)控環(huán)節(jié)。TME中某些抗腫瘤巨噬細(xì)胞演變?yōu)槟[瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associatedmacrophage,TAM），TAM通過(guò)限制T細(xì)胞功能和支持腫瘤生長(zhǎng)導(dǎo)致免疫抑制。CSF-1R及其配體在調(diào)控TAM的發(fā)育、形態(tài)和功能中起重要作用。目前FDA已批準(zhǔn)上市的CSF-1R抑制劑培西達(dá)替尼及研發(fā)中的抗體已被應(yīng)用于腫瘤臨床實(shí)驗(yàn)。3.1CSF-1R與膠質(zhì)瘤

10、膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)腫瘤中發(fā)病率最高的惡性腫瘤，治療主要有手術(shù)、放療、替莫唑胺化療等綜合方案。靶向神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的大多數(shù)治療方法效果較差，目前熱點(diǎn)是靶向微環(huán)境中的TAM和小膠質(zhì)細(xì)胞。CSF-1R抑制劑靶向TAM治療小鼠膠質(zhì)瘤模型能抑制腫瘤生長(zhǎng)、提高生存率，并使原腫瘤縮小。阻斷CSF-1R還減慢人神經(jīng)膠質(zhì)瘤異種移植模型的生長(zhǎng)。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中由于GM-CSF和IFN-等膠質(zhì)瘤分泌因子促進(jìn)了TAM的存活，小鼠的TAM沒(méi)有耗盡。在存活的TAM中M2型巨噬細(xì)胞標(biāo)記物減少，表型轉(zhuǎn)換為M1型，促瘤功能被抑制。阻斷CSF-1R信號(hào)亦能抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生表皮生長(zhǎng)因子，降低其增強(qiáng)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤侵襲的能力。臨床試驗(yàn)正在采用幾種

11、抗體和小分子抑制CSF-1R的方法，但這些藥物長(zhǎng)期臨床結(jié)果仍在評(píng)估中。數(shù)據(jù)顯示雖然小鼠總體存活期延長(zhǎng)，但50%以上的樣本出現(xiàn)腫瘤復(fù)發(fā)、耐藥效應(yīng)。在移植不含TAM的膠質(zhì)瘤細(xì)胞后小鼠恢復(fù)對(duì)CSF-1R抑制效應(yīng)的敏感性，表明耐藥性是TAM驅(qū)動(dòng)的。在巨噬細(xì)胞衍生的胰島素樣生長(zhǎng)因子和腫瘤細(xì)胞IGF-1受體的驅(qū)動(dòng)下，復(fù)發(fā)性GBM中PI3K通路的活性升高，聯(lián)合抑制IGF-1R/PI3K和CSF-1R可延長(zhǎng)總生存期。3.2CSF-1R與腦膜瘤腦膜瘤發(fā)病率約占所有原發(fā)性顱內(nèi)腫瘤的20%。作為良性腫瘤，其生長(zhǎng)緩慢，可通過(guò)手術(shù)治愈，但也有部分腦膜瘤具有惡性腫瘤的生長(zhǎng)形態(tài)，可以發(fā)生轉(zhuǎn)移。如今，粒細(xì)胞集落刺激因子（gr

12、anulocytecolony-stimulatingfactor,G-CSF）和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophagecolony-stimulatingfactor,GMCSF）已廣泛用作常規(guī)癌癥治療中的有效因子，控制放療和化療引起的中性粒細(xì)胞減少。免疫組織化學(xué)分析30種不同惡性和組織病理學(xué)類(lèi)型的腦膜瘤組織中G-CSF、GMCSF及其受體的蛋白表達(dá)，結(jié)果表明相關(guān)因子和受體未在相應(yīng)的正常組織中表達(dá)，但在人腦膜瘤中均有表達(dá)，且其表達(dá)量均與腫瘤惡性程度相關(guān)。另外，在高度血管化的腦膜瘤中可在血管細(xì)胞周?chē)鷻z測(cè)到G-CSF表達(dá)。集落刺激因子家族與腦膜瘤惡性程度及血管化

13、有關(guān)，進(jìn)一步機(jī)制研究需要更深入的分子實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。3.3CSF-1R與垂體瘤垂體瘤占顱內(nèi)腫瘤的10%25%，是第三常見(jiàn)的顱內(nèi)腫瘤。在許多腫瘤中TME的作用已有較為深入的研究，但不同TME成分在引發(fā)垂體腫瘤轉(zhuǎn)化中的作用仍然未知。巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞與細(xì)胞因子可能會(huì)引起不同的致瘤機(jī)制。巨噬細(xì)胞是垂體腫瘤中最豐富的免疫細(xì)胞類(lèi)型，其數(shù)量比正常垂體巨噬細(xì)胞多34倍。免疫組織化學(xué)顯示，在促生長(zhǎng)激素腺瘤、泌乳素腺瘤和無(wú)功能腺瘤中，巨噬細(xì)胞的數(shù)量多于CD4、CD8細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。另有研究認(rèn)為侵襲性垂體瘤中巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)多于非侵襲性垂體腺瘤，且與THP-1單核細(xì)胞系M1型相比，M2型細(xì)胞共培養(yǎng)可導(dǎo)致原代無(wú)功能腺瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移增加。如大鼠催乳素瘤所示，正常垂體中占主導(dǎo)地位的為M1巨噬細(xì)胞（HLADR+），垂體瘤中則是M2巨噬細(xì)胞（CD163），表明M2巨噬細(xì)胞在催乳素瘤生成中可能發(fā)揮作用。垂體腫瘤細(xì)胞和TME內(nèi)巨噬細(xì)胞之間存在復(fù)雜的雙向作用，一是腫瘤細(xì)胞可通過(guò)垂體腫瘤衍生因子招募巨噬細(xì)胞。二是免疫細(xì)胞（特別是巨噬細(xì)胞）驅(qū)動(dòng)垂體腫瘤的增殖、遷移、侵襲和血管生成。4.展望綜上所述。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，CSF-1R主要表達(dá)于小膠質(zhì)細(xì)胞并促進(jìn)其發(fā)育，對(duì)神經(jīng)發(fā)育、突觸重塑有重要調(diào)節(jié)作用。有關(guān)CSF-1