大多数经历创伤性脑损伤（TBI）的人会出现神经精神和认知并发症，对其康复和健康寿命产生负面影响。TBI 后多条炎症通路持续被激活，但炎症如何导致长期行为和认知缺陷尚不明确。TBI 的一个结果是小胶质细胞的启动，随后其对应激源、损伤或免疫挑战的反应性增加，从而进一步加重并发症。此外，衰老导致的小胶质细胞启动会加剧对 TBI 的胶质细胞反应。TBI 后一个重要的炎症通路是干扰素（IFN）信号通路，其活性增加，可能促使小胶质细胞的启动及其后续反应性。本文综述了小胶质细胞在 TBI 后炎症过程中的作用，以及衰老和 IFN 对小胶质细胞反应性和 TBI 后慢性炎症的影响。
TBI 的长期后果
TBI 是导致神经系统残疾的主要原因，即使在轻度至中度 TBI 后，也存在显著的神经和精神疾病并发症风险。例如，与普通人群相比，脑损伤患者出现抑郁症状的可能性高出五到十倍。此外，15%至30%的患者会随着时间的推移出现可检测到的认知功能下降。在许多患者中，抑郁和认知功能下降是共同出现的，并且在 TBI 后可能会随着时间的推移继续恶化。攻击性增强也是 TBI 的另一种并发症，可能会增加暴力等高风险行为的发生。TBI 还会增加癫痫发作和创伤后癫痫（PTE）发展的风险。此外，TBI 还与许多神经退行性疾病的风险增加有关，包括慢性创伤性脑病（CTE）、额颞叶痴呆（FTD）和阿尔茨海默病（AD）。这些临床发现表明 TBI 后大脑存在持久的改变，并引发了关于长期脑部炎症的可能性，这种炎症会持续扰乱脑部稳态并增加患神经精神并发症的易感性。
TBI 之前曾被描述为一种疾病过程，而不是一个单一事件。这是因为 TBI 的反应通常发生在不同阶段；最初的冲击导致所谓的原发性损伤，包括对脑部细胞的即时破坏或损伤。而继发性损伤则用来描述持续性炎症过程，它会促进大脑中的慢性病理过程发展。尽管在没有防止初次撞击的情况下无法避免原发性损伤，但继发性损伤却是一个有前景的干预靶点，因此，大量的临床前研究致力于确定炎症特征，这些特征导致了继发性损伤和渐进性神经病理（TBI 后神经炎症的演变已在其他文献中进行综述）。因此，小胶质细胞作为大脑的常驻先天性免疫细胞，在 TBI 研究中引起了广泛关注。
作为长寿且更新率低的细胞，小胶质细胞容易受到 TBI 和衰老的长期影响。在临床研究中，TBI 后小胶质细胞的代谢活性升高、白质异常和小胶质细胞激活在很长时间内仍可检测到。例如，人类脑成像和尸检组织学研究显示，在受伤 17-18 年后，小胶质细胞在单次钝性头部创伤和重复性打击（如前美国橄榄球运动员，其职业生涯中可能会经历数百次高强度撞击）中，激活标志物 CR3、CD68、CR3/43（MHCII）和 PK11195 的表达增加。动物研究中的实验进一步表明，这些 CD68+/MHCII+ 小胶质细胞处于启动状态。小胶质细胞的启动表现为其炎症特征增强。一般而言，启动的小胶质细胞特征包括抗原呈递相关基因和蛋白质（MHCII、CD11c 和 CD86）、损伤相关分子模式（DAMPs）/病原相关分子模式（PAMPs）【CD14、Toll 样受体TLR2/4】、补体成分（C1q）以及表面受体（CD22、CD68 和 Trem2）表达增加。值得注意的是，启动的小胶质细胞表现为中间状态，并不会像 TBI 后急性期那样积极产生细胞因子和趋化因子。
TBI 后小胶质细胞启动的一个潜在介导因素是干扰素（IFN）信号传导。最近的证据表明，TBI 会在大脑中引发强烈的 I 型 IFN 反应。尽管本文仅限于讨论 I 型 IFN 反应，但应注意 II 型 IFN 反应（由 T 细胞介导）在 TBI 背景下也可能具有相关性。I 型 IFN 通过与 IFN-α/β 受体 α 链（IFNAR1）结合，激活信号转导和转录激活因子（STAT）1、STAT2 以及 IFN 调节因子IRF9 信号传导，控制与抗病毒反应相关的基因转录。I 型 IFN（α 和 β）能够增强免疫细胞的抗病毒特性，使其能够准备应对病毒病原体。因此，IFN 对髓系细胞的影响与小胶质细胞启动的概念一致，可能是 TBI 诱导小胶质细胞启动的潜在介导因素。
临床前研究使用多种方法诱导不同严重程度的实验性 TBI，以揭示损伤后的病理生理过程，如 IFN 信号传导。TBI 的动物模型包括诱导弥散性、混合性或局灶性/穿透性损伤。小鼠、大鼠和猪是 TBI 研究中最常用的物种。中线液体冲击伤（mFPI）、闭合性头部撞击和爆炸性损伤是模拟弥散性 TBI 的方法。在这些方法中，闭合性头部损伤是可重复的，允许研究多次撞击。为了诱导局灶性 TBI，使用了控制性皮层撞击（CCI）和弹道性损伤。一些模型（如侧向 FPI，lFPI）则导致具有弥散性和局灶性损伤特征的混合性损伤。值得注意的是，与弥散性 TBI 相比，局灶性损伤会导致更多的组织空洞化、细胞死亡以及外周单核细胞向损伤部位的浸润（见图 1）。在所有情况下，都会出现继发性损伤，表现为渐进性炎症和组织病变（见图 1）。这些模型适用于一系列广泛的临床损伤。
尽管 TBI 后的慢性炎症可能导致长期神经和神经精神功能缺陷的易感性增加，但 TBI 病理生理与这些长期后果之间的联系尚未完全明确。因此，确定驱动 TBI 后慢性炎症过程的生物通路对于开发新疗法以改善长期康复至关重要。本综述讨论了小胶质细胞在损伤后促进慢性炎症中的作用，以及启动状态的小胶质细胞如何增加对次级免疫反应的易感性。我们还讨论了衰老对 TBI 增强炎症反应的作用，以及 IFN 作为缓解慢性炎症、小胶质细胞启动和促进功能恢复的潜在治疗靶点。
图 1. 用于研究创伤性脑损伤 (TBI) 后小胶质细胞激活和神经系统并发症的实验模型
TBI 常导致神经和神经精神并发症的发生和持续，包括认知功能下降、抑郁、焦虑、癫痫、攻击行为以及神经退行性疾病。临床前研究人员使用多种方法诱导实验性 TBI，以研究其潜在的病理生理机制。小胶质细胞是大脑的常驻先天性免疫细胞，被认为在 TBI 后驱动脑部炎症，是研究得较为充分的一种细胞类型。在稳态条件下，小胶质细胞积极监测微环境。在 TBI 诱发的损伤下，小胶质细胞会变为活跃状态，推动多种不同的过程。小胶质细胞会产生细胞因子和趋化因子（即免疫系统的信号分子），变为变形状的阿米巴样细胞并吞噬碎片，上调增殖，并/或呈现杆状形态，与受损的轴突对齐。
小胶质细胞耗竭和强制更新研究揭示了 TBI 后小胶质细胞对病理的贡献
TBI 的实验性动物模型研究（弥散性/局灶性/混合性）表明，小胶质细胞在慢性炎症和长期功能缺损（包括认知功能下降、类抑郁行为和创伤后癫痫）的发生中发挥重要作用（图 2）。例如，在小鼠弥散性 TBI 模型（mFPI）中，通过使用 CSF1R 拮抗剂（Plexxikon 5622）耗竭小胶质细胞，可以在损伤后第 1、7 和 30 天减轻皮层的炎症。在这些研究中，mFPI 前耗竭小胶质细胞可以逆转 TBI 诱导的各时间点皮层炎症相关基因的表达。例如，在损伤后第 1 天时，小胶质细胞耗竭阻止了 TBI 和对照组小鼠之间 33% 的差异基因表达。在第 7 和 30 天时，耗竭小胶质细胞阻止了 70-80% 的差异基因表达。尽管 TBI 早期反应中由核因子（NF）-κB 驱动的基因表达占主导地位（8 小时后），到第 7 天时 IFN 信号已成为炎症基因表达的主要介导因素，并且在第 30 天时其他先天免疫基因的表达仍然升高。总体而言，炎症随时间推移演变，并依赖于小胶质细胞。
上述小胶质细胞耗竭研究之一利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析了 TBI（mFPI）后皮层中小胶质细胞耗竭对细胞特征的影响。在损伤后第 7 天（7 dpi）检测到一类创伤相关小胶质细胞（trauma-associated microglia），强烈表达 IFN 相关基因（Ifitm3、Isg15、Ifi27l2a、Irf7 和 Stat1）及启动相关基因（Trem2、Apoe、Clec7a、H2-D1 和 H2-K1）。小胶质细胞的持续炎症特征与神经元中的全局转录抑制相关。例如，皮层神经元在伤后第7天的 scRNA-seq 显示长期增强、神经递质信号（多巴胺信号、钙信号传导）及突触生成通路受抑制。这些通路的整体抑制与第 7 和 30 天神经元生理功能缺陷（如胼胝体轴突在体外刺激下的复合动作电位减弱）及皮层树突复杂度下降有关。TBI 诱导的神经元连接缺陷、神经元重塑和认知功能障碍在 30 dpi 时均依赖于小胶质细胞。这些发现表明，小胶质细胞在弥散性 TBI 后对神经元功能及突触结构的长期改变起着重要作用。
相比之下，控制性皮层撞击（CCI）诱导的局灶性损伤导致显著的病灶、组织损失和空洞化，伴随着外周免疫细胞（如单核细胞）的增加。在 CCI 模型中，损伤前耗竭小胶质细胞并未恢复依赖海马的记忆功能缺陷（12 dpi）或改善海马神经发生。最后，一项最新研究显示，弥散性 TBI 前在小鼠中耗竭小胶质细胞暂时性降低了血液中的外周单核细胞（CD115+/Ly6Clo）（1 和 3 dpi），并减少了脑内小胶质细胞和中性粒细胞数量（7 dpi），但在第 7 天血液中外周炎性单核细胞增加。TBI 前耗竭小胶质细胞的方法给想研究提供了重要证据，但损伤早期小胶质细胞对 CNS 损伤的益处也因此消失。因此，动物实验研究探讨了损伤后延迟小胶质细胞的强制更新及其再生的效果。
图 2. 动物模型中的小胶质细胞耗竭和强制更新研究揭示小胶质细胞在创伤性脑损伤（TBI）病理进展中阶段特异性的作用
小胶质细胞的强制更新通过在动物模型中短暂使用 CSF1R 拮抗剂实现，随后经历再生期。在弥散性 TBI（mFPI）模型中，从第 7 天（7 dpi）开始使用 PLX5622 进行强制更新并在 14-30 dpi 进行再生，可在第 30 天时降低皮层炎症水平，预防认知损伤，并减轻小鼠的类抑郁行为。然而，这一策略未能阻止 TBI 诱导的树突复杂度下降。在另一项研究中，对 CCI 模型进行急性小胶质细胞耗竭（0-5 天），并允许其再生，在慢性期改善了组织损失，但未能防止早期神经病理、血肿形成或神经严重度评分的恶化。此外，在局灶性 TBI（CCI）中，表达 CXCR3-DTR 的转基因小鼠在第 3 天内再生小胶质细胞，恢复了 CCI 诱导的学习和海马神经发生的缺陷。该研究中，新生小胶质细胞增加了白细胞介素（IL）-6 信号和伤口愈合相关基因的表达，同时减少了模式/损伤识别及 IFN 信号相关基因的表达。
在 CCI 的另一模型中，损伤后 1 个月内的小胶质细胞再生产生了多重益处。例如，TBI 后 1 个月内消耗 1 周的小胶质细胞可减少病灶大小、海马神经元细胞死亡和炎性介质 NOX2 与 NLRP3 的水平，同时改善了长期的运动和认知功能恢复。这些研究表明，在 CCI 后应用此干预可能存在一个关键时间窗口。例如，CCI 损伤后 4 个月以上进行小胶质细胞强制更新并未改善空间学习或支持新生神经元的生成和存活。同时，考虑小胶质细胞再生的环境也很重要。例如，两项研究发现，对老龄小鼠（18-20 个月）进行小胶质细胞强制更新减少了老龄小胶质细胞的脂质积累特征（脂褐素/CD68+），但未能完全恢复至年轻小胶质细胞的状态。需要注意的是，一项人类研究显示，具有小胶质细胞抑制特性的抗生素米诺环素在 TBI 后 6 个月内可降低神经炎症，但增加了血浆中的神经退行性标志物（NFL）。然而，由于米诺环素具有多种非靶向效应，这些结果很难解释。一种可能性是，米诺环素降低了小胶质细胞对受损神经元的吞噬，从而增加了血液中的 NFL 水平。
TBI 后小胶质细胞在老年大脑中导致神经炎症加剧
损伤时的年龄是 TBI 恢复的关键因素。老年患者在 TBI 后并发症风险显著升高，例如，75 岁以上人群的 TBI 相关死亡率和住院率最高，且认知能力下降、精神问题和神经退行性病理发生率增加。因此，探索这些差异的神经生物学机制至关重要。研究指出，TBI 后老年患者的神经炎症具有以下特征：小胶质细胞的炎症特征增强，抗炎介质减少，吞噬作用失调，外周免疫细胞浸润增加，氧化应激增多，补体成分过度激活伴随突触丧失，以及干扰素相关炎症增强（图 3）。
在弥散性和局灶性 TBI 模型中，年龄对小胶质细胞的反应产生重要影响。TBI 后小胶质细胞的形态变化随年龄加剧，例如老年 TBI 后表现出更高比例的杆状小胶质细胞，可能是对更严重神经元损伤的反应。与形态重组增强一致，老年小鼠在 TBI 后表现出神经炎症基因表达的年龄依赖性增强。例如，TBI 后老年小鼠皮层中的促炎细胞因子（如 TNF 和 IL-1β）mRNA 表达增加，损伤相关转录（Cd86、iNOS、Clec7a、Trem2 和 Tyrobp）也增加。同时，抗炎介质（IL-4RA、细胞因子信号抑制因子 3、转化生长因子 β、IL-10 和载脂蛋白 E）mRNA 水平在老年小鼠 TBI 后受到抑制或未充分表达。
老年大脑中的代谢活动异常与弥散性和局灶性 TBI 的不良结果相关。例如，弥散性 TBI 后的差异基因表达（DEGs）路径分析显示老年小鼠巨噬细胞的一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）显著增加。在局灶性 TBI（CCI）中，老年小胶质细胞在损伤前后 ROS 产生均较高且持续 16 周。此外，局灶性 TBI 后线粒体活动、葡萄糖摄取和 ATP 产量增加，TBI 加速了小胶质细胞的“老年化”代谢特征。老年 TBI 小胶质细胞/巨噬细胞表现出 NADPH 氧化酶 mRNA 表达增加，但抗氧化酶超氧化物歧化酶 1 和谷胱甘肽过氧化物酶 1 mRNA 水平不足。总体而言，老年小胶质细胞的代谢灵活性下降，可能导致了 TBI 和衰老过程中大脑炎症加剧。
TBI 后老年小鼠中补体级联反应的过度激活也被观察到。补体系统在神经发育、神经退行性疾病、脑损伤和衰老中调节突触连接。在 TBI 中，补体激活在急性期和慢性期均增加，例如老年小鼠弥散性和局灶性 TBI 后补体成分（如 C1q 和 C3）在第 7 和 30 天甚至长达 16 周时增加。补体介导的小胶质细胞对突触的吞噬作用与局灶性 TBI 后的认知障碍相关。在局灶性 TBI 模型中，通过突触流式细胞术显示，第 30 天个体突触和 C1q 共定位，受损组织中 PSD95+ 突触减少。同一研究中，使用 C3 基因敲除或抗 C1q 抗体处理老年小鼠 TBI 后记忆有所改善。综上所述，老年 TBI 伴随补体系统的过度激活，导致突触丧失和认知功能障碍。
此外，老年大脑 TBI 后小胶质细胞的吞噬作用失调。小鼠 CCI 后 72 小时小胶质细胞和浸润的巨噬细胞在吞噬珠实验中表现出吞噬活性受损。然而在体吞噬实验中，老年 TBI（CCI）小胶质细胞吞噬的突触数量多于对照组。在弥散性 TBI（mFPI）中，老年小鼠皮层中增强了与吞噬体形成相关的 mRNA 表达。在老年小鼠局灶性 TBI（CCI）模型中，第 7 天增多了肥大和灌木状小胶质细胞。这些数据表明，老年小鼠 TBI 后小胶质细胞的吞噬反应增加，尤其是在慢性期。老年小胶质细胞中脂质堆积与吞噬作用缺陷相关。药理学清除和再生小胶质细胞可降低脂褐素含量并恢复吞噬能力。与此相关的是，自噬增强剂海藻糖改善了老年小鼠 TBI 后的功能恢复、认知和脑部炎症，同时减少了神经元颗粒的吞噬。
老年 TBI 还伴随外周免疫细胞的增加性募集，特别是在 CCI 诱导的局灶性 TBI 中，这与血脑屏障（BBB）破损有关。老年小鼠局灶性 TBI 后血脑屏障损伤在 1 个月内仍然明显。血脑屏障的完整性受损促进了外周细胞的增加性浸润。例如，TBI 后老年小鼠中 CCR2+ 和 CD45hiCD11b+ 细胞的脑内募集增加，浸润的髓系细胞在 16 周后仍然产生 ROS，表现出持久的血脑屏障损伤。CCR2 抑制药物和基因治疗改善了 TBI 后老年小鼠的神经炎症和认知缺陷。
总之，TBI 后老年小鼠中的小胶质细胞激活显著增强，与慢性先天免疫激活、ROS 增加、吞噬作用失调、自噬失衡以及 BBB 破坏导致的外周细胞募集相关。老年时的这些增强反应导致持久的神经炎症和功能恢复受损。
图 3. 启动状态的小胶质细胞在创伤性脑损伤（TBI）后促进老年大脑中免疫反应加剧，并加重功能恢复障碍
老年人群（尤其是75岁以上）对 TBI 尤为脆弱，TBI 的发生率、相关住院率和死亡率均居于最高水平。临床前研究揭示了多种驱动这些老龄化效应的生物学机制，包括小胶质细胞形态重组增强；炎症介质产生增加且抗炎信号不足；有害活性氧（ROS）和一氧化氮（NO）生成增加，而抗氧化防御减少；补体激活增强导致突触丧失；吞噬作用和自噬调控异常；血脑屏障（BBB）破损加剧及外周细胞浸润增加。
TBI 后小胶质细胞启动机制
TBI 的一个长期后果是小胶质细胞启动（microglial priming）。小胶质细胞启动已在衰老、心理应激、早期感染和 TBI 模型中得到报道。例如，在单次中重度 TBI 发生后 1-18 年的 28% 的人类病例中，检测到 CR3/43+（MHCII）和 CD68+ 小胶质细胞。在实验模型中，小胶质细胞反应会导致不良行为（如长期病态、认知缺陷和类抑郁行为）。因此，TBI 后的小胶质细胞启动具有重要意义，因为它加剧 TBI 引起的行为和认知并发症的风险。
在实验性 TBI 研究中，小胶质细胞的启动现象非常明显。例如，在小鼠弥散性 TBI（mFPI）后第 7 天和第 30 天，其皮层中 H2-eb1（MHCII）、Itgax（CD11c）、TLR 相关基因（Tlr4、Tlr2 和 Cd14）以及 Cd68 的基因表达显著增加。这些 RNA 表达增加伴随着小胶质细胞在第 30 天 MHCII 蛋白表达的增加。结构上，这些小胶质细胞表现出更少分枝的树突和相较于对照组体积增大的细胞体。在 mFPI 后第 7 天的皮层单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析中，发现了一类创伤相关小胶质细胞（CRMG），其 MHCII 相关基因（H2-k1 和 H2-d1）和多个 IFN 相关基因的表达增加。这些 IFN 反应相关 RNA 特征在第 7 天时与小胶质细胞在第 30 天的启动状态相关联。在大鼠弥散性 TBI（mFPI）后第 14 天也检测到 MHCII 和 CD68 标签增加。在弥散性/局灶性混合性 TBI（lFPI）模型中，皮层中疾病相关/启动相关基因（如 C1q、Trem2、Tyrob 和 Tlr2）在第 30 天的表达增多，小胶质细胞的形态重组显著增强。这些特征在局灶性 TBI（CCI）后的慢性期（1 年）依然存在，伴随着 MHCII、Cd68 和 Nox2 mRNA 表达的增加。总体而言，动物模型中的弥散性和局灶性 TBI 均会增加小胶质细胞的炎症特征，而这种特征在慢性期内持续存在。
小胶质细胞的启动可能为“二次打击”的增强反应奠定了基础，如感染、后续头部损伤或心理压力。临床前研究支持这一观点。例如，TBI 后小鼠的小胶质细胞启动使其在第 30 天对外周免疫挑战的神经炎症反应加剧。外周免疫挑战（如脂多糖 LPS 给药）通常诱导短暂的炎症反应，通过免疫系统与大脑间的信号交流来调节生理和行为。而在 TBI 后的小鼠中，该挑战导致了不适应性反应。具体而言，TBI 小鼠（mFPI）的 LPS（腹腔注射）挑战后第 30 天时细胞因子和趋化因子 RNA（如 Il-1β、Ccl2 和 Tnf）水平显著增加。TBI 小鼠 LPS 挑战后第 30 天时表现出显著的促炎细胞因子表达以及小胶质细胞形态重组加剧，这支持了小胶质细胞激活增强的观点。与对照组相比，LPS 给药 24 小时后 TBI 小鼠出现了病态行为延长（如嗜睡增加和社交探索减少）。此外，在 LPS 挑战 72 小时后，TBI 小鼠表现出类抑郁行为，认知缺陷也显著加剧。
TBI 和老年小鼠的研究数据也有相似之处。例如，LPS 挑战后的老年小鼠表现出 Il1b、Il1a、Tnf 和 Ccl4 表达增加，并且 MHCII+ 小胶质细胞中 IL-1β 水平升高。与 TBI 类似，LPS 挑战后老年小鼠的神经炎症反应增强，并伴随病态行为延长、类抑郁行为和认知障碍。此外，其他压力因素可能会进一步加剧 TBI 后的小胶质细胞反应。例如，TBI 后的睡眠片段化在小鼠（lFPI）模型中增强了胶质增生，减少了神经元活化（cfos 标记），并通过 IFN 和压力相关基因表达增加加剧了皮层炎症，从而恶化了认知缺陷。
一项最新研究显示，在亚急性期（7-14 dpi）使用 CSFR1 拮抗剂进行小胶质细胞强制更新可缓解 TBI 诱导的小胶质细胞对 LPS 的启动反应，包括形态重组、皮层炎症基因表达、嗜睡延长和社交退缩。总体而言，TBI 的一个后果是小胶质细胞启动状态，这导致其对次级先天免疫挑战的放大反应，并引发神经认知和神经精神并发症。
IFN 在 TBI 后小胶质细胞启动中的作用
TBI 后小胶质细胞启动的机制尚不清楚，其中一种可能是 IFN 信号的增强。I 型 IFN 反应传统上被认为是抗病毒机制，作为一种在病毒存在时的警报系统。在中枢神经系统（CNS）感染背景下，IFN 的增加有助于限制病毒的扩散。据我们所知，目前尚无研究直接探讨 TBI 后的 IFN 和小胶质细胞启动，但 IFN 通常会促进巨噬细胞的动员、抗原加工和呈递增强，并有助于清除细胞碎片，这与小胶质细胞启动特征一致。此外，IFN 调节树突状细胞的发育（即从单核细胞前体分化为专业抗原呈递细胞）。例如，暴露于粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和 I 型 IFN 的单核细胞会表达 MHC（I 和 II 型）、共刺激蛋白（包括 CD86）以及多种 TLR。事实上，与 CNS 中的其他细胞类型相比，小胶质细胞具有较高的 IFNAR1 mRNA 表达水平。小胶质细胞的 IFN 特征在小鼠阿尔茨海默病模型中也有发现。
总体而言，IFN 所诱导的抗病毒活动与 TBI 后小胶质细胞慢性表达的基因具有显著重叠，包括 MHCII 相关基因、树突状标志物（Cd11c）和吞噬标志物（Cd68）（图 4）。尽管传统认为 IFN 的作用是响应病毒感染，但越来越多的证据表明，TBI 可促进 IFN 的激活。
图 4. 强烈的 IFN 激活在 TBI 后促使小胶质细胞启动
在损伤后，小胶质细胞长期处于激活状态。尽管部分小胶质细胞恢复至基础状态，但一部分小胶质细胞表现出启动状态，其特征是对次级刺激（如感染、应激等）反应性增强。小胶质细胞启动与 TBI 后慢性炎症增加、认知和精神并发症的发生相关。IFN 激活通过增强吞噬和抗原呈递机制，使细胞为应对病毒感染做好准备，这与启动小胶质细胞的特征相似。
缩写：IFN，干扰素；IFNAR，干扰素-α/β 受体；LPS，脂多糖；NF-κB，核因子-κB；STING，IFN 基因刺激因子；TBI，创伤性脑损伤；TBK，TANK 结合激酶。
细胞损伤和应激会激活 TBI 后的 IFN 反应，人类和啮齿类动物模型均证实了这一点。例如，在 TBI 后不久死亡的患者中检测到显著升高的 IFNB mRNA 水平。IFN 反应的一个重要调节因子是 IFN 基因刺激因子（STING）。STING 是一种位于内质网的应激响应蛋白，通过与环 GMP-AMP 合酶（cGAS）协作来检测组织损伤、胞外 DNA 和线粒体功能障碍，从而促进下游 I 型 IFN 基因的表达。在 TBI 的背景下，损伤相关分子模式（DAMPs）和病原体相关分子模式（PAMPs）与模式识别受体结合，以及 cGAS–STING 对受损细胞自有 DNA 的感知，均会触发炎症性细胞因子和 IFN 刺激基因（ISGs）的转录。TBI 后人类脑组织样本中也检测到 STING 增加。STING 在检测到外源和自源 DNA 后激活转录因子 IRF3 和 NF-κB，进而驱动广泛的 IFN 和 NF-κB 介导的反应。
尽管 IFN 确实在 TBI 后被激活，但各细胞类型对 IFN 产生和响应的贡献尚不清楚。IFN 信号传导作为保守的抗病毒程序，几乎所有细胞都能响应 IFN。一项 lFPI 研究表明，小胶质细胞和星形胶质细胞在损伤后第 7 天（7 dpi）均富含 I 型 IFN 反应的转录组。在弥散性 TBI（mFPI）后第 7 天的单细胞 RNA 测序揭示了表达 IFN 反应转录的特异性创伤相关小胶质细胞群（如 Ifitm3、H2-d1、Stat1、Irf7、H2d 和 1fi27i2a）。研究还表明 STING 和 cGAS 位于脑内小胶质细胞上。因此，小胶质细胞是 TBI 后 IFN 的一个来源和响应细胞。IBA-1+ 巨噬细胞也是 I 型 IFN 的潜在来源，其在轻度头部损伤后 I 型 IFN 基因表达增加。骨髓来源的细胞在外周细胞浸润增强的局灶性 TBI 模型中也是可能的 IFN 来源，受损神经元也可能是 IFN 产生或响应的另一来源。因此，IFN 是多种细胞的产物，其信号可能通过自分泌和旁分泌信号传递，或通过胞质模式识别受体（如 cGAS-STING）激活。进一步研究有助于确定 TBI 后细胞间和细胞内 IFN 信号传播的具体机制。
在局灶性、弥散性和混合性 TBI 模型中抑制 I 型 IFN 反应可减少炎症并改善恢复。皮层的差异基因表达分析（nCounter NanoString）显示，TBI 后第 7 天在小鼠中小胶质细胞耗竭消除了 IFN 反应。这些数据显示，小胶质细胞靶向干预可降低 IFN 信号传导及其后的炎症反应。几项临床前 TBI 研究表明抑制 IFN 激活具有潜在益处（图 5）。在小鼠局灶性损伤（CCI）模型中，I 型 IFN（α 和 β）表达在 24 小时内增加。IFNAR1 敲除可降低损伤体积并在 CCI 后急性期（<24 小时）减轻促炎基因（Il1b 和 Il6）表达。抗 IFNAR1 阻断抗体的注射减少了胶质增生和步态/运动缺陷。另一项研究中，CCI 后 Ifnb 基因敲除小鼠皮层中的 IFN 相关基因（如 Irf1、Irf7 和 Stat1）和促炎基因（如 Tnf、Nox2、Ccl5 和 Cxcl10）表达减弱。此外，CCI 损伤诱导的损伤体积和自噬相关基因 mRNA 水平在 STING 敲除小鼠中减弱。
在老年小鼠中也观察到 TBI 后 IFN 信号的增强。CCI 在老年小鼠皮层中放大了 I 型 IFN 基因（Ifnb、Irf7、Ifi204 和 Isg15）的表达。此外，损伤后老年小鼠 cGAS 和 pSTAT1 蛋白水平增加。成人和老年小鼠的 DNA 损伤和神经元死亡相关基因表达增加，可能进一步增强 IFN 信号传导。弥散性脑损伤后第 7 天皮层中 IFN 信号相关的主调节因子增加。同时，弥散性 TBI 后成年小鼠中 STING 信号增强也再现了老年 TBI 的基因表达。总体而言，I 型 IFN 信号的增强在 TBI 后成人和老年小鼠中会导致有害的神经炎症，并可能促使小胶质细胞长期启动。
图 5. 在动物模型中抑制 IFN 信号改善了 TBI 后的炎症反应和功能恢复
在多种细胞类型中，局灶性和弥散性 TBI 均显著诱导 IFN 基因表达。通过多种方法阻断 TBI 引发的 IFN 反应，通常有助于减轻神经炎症并改善功能恢复。例如，IFNAR（受体）敲除或抗体抑制可减少促炎基因表达和损伤体积。直接敲除 Ifnb 基因同样有效地缓解了炎症基因的表达。此外，敲除 cGAS 或 STING（介导 TBI 后 IFN 反应的蛋白质）可以改善神经元病理、炎症和功能恢复。
结论与未来展望
本文综述了 TBI 后小胶质细胞的启动和反应性，主要聚焦于神经炎症、衰老及 IFN 信号的作用。正如前文所述，临床前和临床数据表明，局灶性和弥散性 TBI 后神经炎症持续存在，并与小胶质细胞的慢性反应相关。衰老是导致 TBI 后炎症反应加剧的重要因素。小胶质细胞的启动状态及其对次级应激源、损伤或免疫挑战的反应性增加了神经炎症和功能性并发症的风险，使情况更加复杂。未来研究仍需深入探讨这些过程的多个方面（见未解决问题部分）。临床前研究也展示了抑制、消耗或强制更新小胶质细胞的多种策略。这些研究不仅作为概念验证，还突出了一些潜在的治疗靶点，其中 IFN 信号通路是一个潜在靶点。TBI 后 IFN 驱动的基因表达增加，最近的数据显示这可能促成了小胶质细胞的慢性反应。然而，是否能通过靶向 IFN 驱动的炎症在临床上缓解神经炎症，并减轻慢性小胶质细胞的反应性和启动状态，仍需进一步研究验证。
总结：
相对于无法控制的原发性损伤，继发性损伤是一个有前景的干预靶点。通过对小胶质细胞的衰老和IFN通路的机制研究可能是重要切入点。
王越
复旦大学附属华山医院学术型硕士，导师胡锦教授。
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