小胶质细胞作为中枢神经系统的常驻先天免疫细胞，是脑发育、健康衰老及包括阿尔茨海默病（AD）在内的退行性病理进程的核心调控者。衰老是AD的首要危险因素，现有研究已发现小胶质细胞分子特征与形态模式的改变与衰老过程中的小胶质细胞状态存在重叠，但衰老轨迹向疾病转化的潜在机制仍不明确。因此，阐明衰老及AD病理进程中人脑小胶质细胞的分子变化，对解析疾病进展驱动机制至关重要。本综述系统梳理了人脑小胶质细胞表型改变的最新研究进展，重点阐述基因特征与形态学变化，为界定健康衰老及AD病程中小胶质细胞的分子与功能程序提供参考。研究人员进一步探讨了氧化应激与细胞衰老在驱动衰老期小胶质细胞慢性反应态形成中的作用，该过程可能参与AD病理发生与进展的复杂调控网络。本综述同时总结了针对衰老及疾病过程中病理性小胶质细胞改变的干预策略研究进展，为减轻AD神经退行性进程提供理论依据。
- 1.
引言
全球老年人口比例持续攀升，世界卫生组织预测2030年全球六分之一人口将超过60岁，2050年老龄人口将从2020年的约10亿增至21亿。衰老是多器官系统生理功能渐进性衰退的过程，伴随年龄相关疾病患病率升高，带来沉重的健康、社会与经济负担。阿尔茨海默病作为以进行性认知功能下降为特征的神经退行性疾病，是全球老年人发病与死亡的主要病因之一，其最核心的危险因素即为衰老。目前AD患者已超5500万，仍是重大公共卫生挑战，尽管相关研究已取得显著进展，但疾病修饰疗法的阳性结果仍十分有限，亟需明确可延缓或阻断疾病进展的机制，深入解析生物衰老向AD等年龄相关疾病转化的驱动过程已成为研究重点。
近年研究逐渐证实，中枢神经系统常驻巨噬细胞——小胶质细胞是中枢神经系统衰老与神经退行性疾病的关键参与者。小胶质细胞通过中枢神经系统监测与稳态维持、先天免疫防御、胶质发生与神经发生、髓鞘周转、突触维护与重塑等生理过程，参与脑发育与全生命周期的可塑性调节。但衰老会导致小胶质细胞分子（如转录组）与形态学状态改变，进而损害其功能。这些年龄相关的细胞特征改变（如线粒体与DNA损伤、端粒缩短等）与细胞衰老一致，即细胞进入永久性细胞周期阻滞但仍维持代谢活性，被认为是衰老脑中小胶质细胞功能下降的基础。AD中存在的神经毒性蛋白（如β淀粉样蛋白，Aβ）加工清除障碍、伴随慢性中枢神经系统炎症的过度免疫反应等小胶质细胞异常，在衰老过程中同样可被观察到。全基因组关联研究（GWAS）鉴定的多个AD风险位点对应小胶质细胞中高表达的基因，其中部分基因在神经健康老年人的衰老脑中也呈富集状态，但生理衰老与年龄相关疾病进程中驱动小胶质细胞功能障碍的细胞与表型改变仍未完全阐明。
小鼠衰老与神经退行性疾病模型研究已较全面地阐明了小胶质细胞的介导机制，但鼠源与人源小胶质细胞在衰老背景下存在差异，目前关于人脑衰老与AD认知下降相关的小胶质细胞改变仍存在关键研究缺口。本综述整合人源研究证据，探讨衰老期人脑小胶质细胞分子与表型特征的最新研究进展，分析其与AD中相关变化的异同，进一步讨论氧化应激、细胞衰老与炎性衰老等人脑衰老生理与病理进程中汇聚的小胶质细胞分子改变，明确当前研究存在的差异。最终聚焦于衰老相关人脑小胶质细胞分子、表型与功能谱改变的证据，为识别衰老与AD中认知损伤的干预靶点提供依据。
- 2.
衰老脑与小胶质细胞
中枢神经系统衰老伴随脑内进行性生理变化，导致神经网络累积性改变，进而引起神经功能渐进性转变。本综述基于60岁及以上个体死后人脑的表型数据，广义定义小胶质细胞的“衰老”特征。目前临床普遍采用的标准可区分生理性衰老与病理性衰老，后者涵盖伴随神经退行性疾病（如AD）导致的显著认知域功能下降的衰老轨迹。
脑衰老相关改变发生于多层面。分子与细胞层面的衰老表现为星形胶质细胞与小胶质细胞活性升高、线粒体与细胞内钙稳态紊乱、氧化应激增强，进而导致DNA与蛋白质损伤，最终引起突触功能下降与免疫活性升高，这是人脑衰老的显著特征。作为脑内主要先天免疫细胞，小胶质细胞核心生物学功能的适应性转变参与了上述有害改变的进程，且由于这些特征与AD中的改变存在重叠，厘清其与生理性衰老进程的趋同与分化机制至关重要。
小胶质细胞对脑健康维持至关重要，是中枢神经系统稳态的核心调控者，其功能障碍与多种疾病状态相关。小胶质细胞起源于胚胎卵黄囊的原始巨噬细胞（具体为红系髓系前体细胞），以血源性方式迁移至神经上皮，在胚胎发生期扩增并定植于脑内，成年后通过局部自我更新在脑与脊髓中长期留存，而星形胶质细胞与少突胶质细胞分别起源于神经外胚层（神经前体细胞）并通过神经干细胞与少突胶质前体细胞（OPCs）分化补充，因此小胶质细胞被视为中枢神经系统长期存活的组织常驻先天免疫细胞。年龄相关的小胶质细胞状态转变日益被认为是生理衰老与AD病理中多种中枢神经系统改变的核心驱动因素，且神经解剖区域的微环境时空特征塑造了小胶质细胞的转录组与形态学状态及其功能应答。海马、前额叶皮层等参与记忆与执行功能的区域的小胶质细胞，可能对年龄相关改变与AD病理易感性更高，这进一步提示小胶质细胞程序可能是生理性脑衰老与神经退行性疾病之间的关键纽带。
细胞衰老、慢性炎症与氧化应激等衰老细胞的分子与细胞特征被称为“衰老标志物”，本综述将进一步阐述这些特征如何与衰老及AD相关的小胶质细胞功能障碍相互交织。
2.1 生理衰老中的小胶质细胞形态学改变
小胶质细胞响应中枢神经系统微环境信号，在生命周期中动态切换形态学状态，对应不同的功能特征。稳态条件下，小胶质细胞通常呈分枝状表型，表现为大量广泛分支的突起与小的球形胞体。脑实质内的毒性蛋白或有害刺激可诱导小胶质细胞从监测态（主要表现为分枝状形态）向阿米巴样形态转变，后者胞体增大、突起回缩甚至消失。这些形态也可根据局部组织环境与刺激性质发生时空特异性动态转换，但相较于动物模型（尤其是小鼠）中已详细表征的多样小胶质细胞形态，人源小胶质细胞的动态特征仍缺乏全面定义。
人脑死后组织学研究显示，小胶质细胞形态随衰老发生改变。稳态失衡、细胞间信号异常与疾病相关进程均可影响小胶质细胞的形态，反映其在时序衰老过程中的生理功能。高龄人群中，52-98岁人脑新皮层的肥大性小胶质细胞（突起增粗缩短、分支减少、 Arborization 面积缩小、胞体增大）在男女个体中均被广泛报道，但同一脑区及不同脑区内可同时存在多种形态的小胶质细胞。肥大性小胶质细胞与炎症标志物表达升高、细胞迁移与吞噬相关基因上调相关。阿米巴样小胶质细胞在高龄脑中也大量存在，其富集细胞增殖与免疫反应相关基因，在损伤应答中常伴随吞噬活性与迁移能力增强，以及炎症因子分泌谱上调，被视为“最大反应态”。部分情境下，该形态可由杆状小胶质细胞（胞体 elongate、突起极化）转化而来，后者具有高吞噬活性，被认为参与突触剥离过程（即小胶质细胞突起物理分隔突触前、后区室）。研究显示高龄是杆状小胶质细胞存在的关键决定因素，尤其在大脑皮层与海马中多见，且在肌萎缩侧索硬化等神经退行性疾病小鼠模型中也可检测到，但AD中仅顶叶皮层的杆状小胶质细胞与淀粉样斑块、过度磷酸化tau蛋白相关，并非AD病理的特异性特征。
暗小胶质细胞是老年人群中丰度升高的另一形态，其胞质与核质呈电子致密状，核异染色质模式较典型小胶质细胞更难辨识，紧密关联突触并含有突触前成分，可能导致突触丢失。该细胞在小鼠（雄性海马CA1区与前额叶皮层）与人脑（男女前额叶皮层）中均有发现，特征性表现为细胞应激标志物（如线粒体异常、高尔基体与内质网池扩张）丰度升高，在长期心理应激、高龄及AD病理中检出率均显著上升。介于暗小胶质细胞与典型小胶质细胞之间的过渡态为中间型小胶质细胞，细胞应激特征与暗小胶质细胞类似，但胞质与核质密度较低，异染色质模式更易辨识，被认为是小胶质细胞早期应激反应的产物，长期暴露于慢性心理应激或病理刺激后可向暗小胶质细胞转化。上述观察结果支持衰老小胶质细胞形态异质性这一观点，其状态转换受包括AD病理在内的情境特异性刺激调控。
除上述形态外，研究还显示衰老人脑中小胶质细胞以营养不良性为主，尤其见于海马与前额叶皮层。营养不良性小胶质细胞胞体较小（部分因蛋白标志物表达不均出现胞质碎裂）、突起脱分枝、缩短、扭曲，可形成球状结构，常与衰老相关状态及衰老相关，表现为功能下降，常伴随吞噬功能异常与炎症表型。其分布存在区域依赖性：AD病理下，海马结构（齿状回、CA1区）中多数小胶质细胞呈营养不良性，而新皮层其他区域仅出现轻微偏离。铁蛋白在小胶质细胞中的累积是衰老小胶质细胞的关键表型，由于小胶质细胞可螯合铁并以铁蛋白形式储存，研究者认为铁介导的氧化应激可能导致衰老背景下小胶质细胞损伤并累积为营养不良形态。值得注意的是，小胶质细胞内的铁累积并不直接决定暗小胶质细胞的电子致密特性，小鼠脑超微结构分析显示暗小胶质细胞群不标记非血红素铁，而典型小胶质细胞可呈现非血红素铁染色。AD病理中小胶质细胞铁过载较生理衰老更为显著，提示小胶质细胞铁累积可能广泛参与慢性炎症及向疾病状态的进展。定量研究显示，营养不良性小胶质细胞更可能是病理组分而非健康脑衰老的终末产物，常与AD中的疾病相关小胶质细胞共存。厘清该营养不良状态是独立反映生理衰老还是疾病相关功能障碍的产物，对区分生理衰老机制与AD等神经退行性疾病的驱动机制至关重要。
空间对小胶质细胞分子状态的调控作用同样体现在形态学上，死后定量分析进一步支持衰老与小胶质细胞形态的关联存在区域差异：海马CA1区中，肥大性与营养不良性小胶质细胞的绝对数量均随衰老增加，但营养不良性小胶质细胞的比例无年龄依赖性，而肥大性小胶质细胞占小胶质细胞总数的比例随增龄升高；新皮层灰质中营养不良性小胶质细胞的比例与年龄相关，而肥大性小胶质细胞则无此关联，强调解读小胶质细胞形态及其功能意义时需结合其区域分布特征。
综上，衰老脑中出现的肥大性、营养不良性及各类应激相关小胶质细胞形态，提示小胶质细胞正从稳态功能向慢性反应态与功能容量下降的状态转变。核心未解问题在于，衰老相关小胶质细胞形态与细胞应激特征是累积损伤的可逆应答，还是反映不可逆衰老过程（如细胞衰老）。后续章节将聚焦衰老相关小胶质细胞炎症状态、炎性衰老、细胞衰老与氧化应激，这些机制可能将小胶质细胞形态改变与中枢神经系统炎症调控异常及年龄相关神经退行性病理易感性升高相关联。
2.2 衰老相关小胶质细胞表型的分子驱动因素
人脑小胶质细胞基因表达图谱的绘制推动了对衰老与神经退行性疾病（如AD）中小胶质细胞状态的理解。本部分探讨衰老脑中的小胶质细胞分子改变，重点阐述转录组与蛋白组层面的变化，以解析小胶质程序与正常衰老及年龄相关病理的关联。
2.2.1 衰老小胶质细胞的分子图谱
老年人群小胶质细胞中多种稳态转录本的表达呈年龄依赖性降低，在95岁人脑（大脑皮层）中尤为显著，包括小胶质细胞-神经元互作相关受体编码基因（如P2RY12）、转化生长因子-β（TGFB）、干扰素相关基因，以及驱动细胞极性与运动性（如PFN1）、细胞黏附（如ICAM3）、肌动蛋白组装（如TLN1、PFN1、EVL）的分子，且未发现显著性别二态性。同时，衰老小胶质细胞中IL-6细胞因子信号通路与抗氧化防御通路的下调最为显著，这一现象在负责神经发生的重要区域——脑室下区尤为突出。本质上，小胶质细胞免疫应答程序的年龄相关改变在脑区中普遍存在：炎症相关基因（包括细胞因子、自然杀伤细胞信号、免疫应答调控因子、吞噬体形成相关基因）表达升高，而与肌动蛋白动力学相关的基因表达随衰老下降。系统性慢性炎症是衰老的特征性表现，上述人脑小胶质细胞转录组变化可被视为衰老期促炎基线状态升高的体现。需注意部分基因特征在小鼠中上调而在人脑中下调，或反之，提示鼠源与人源小胶质细胞的基因特征存在物种差异，限制了跨物种转化研究的结论外推。这些转录组改变在 humans 中自成年晚期（60-70岁）开始更为显著，随年龄增长持续增强，同时小胶质细胞中细胞衰老相关基因的表达呈年龄依赖性升高。因此，衰老小胶质细胞虽仍保留部分稳态表型特征，但运动能力下降、细胞间互作效率降低、免疫应答调控异常，更接近衰老状态，共同支持慢性炎症状态伴免疫反应性失调是人脑小胶质细胞衰老的核心特征。
为补充转录组特征，小胶质细胞的蛋白组表征有助于验证关键蛋白-蛋白互作并检测翻译后修饰（如沉默信息调节因子1（SIRT1）介导的去乙酰化），从而全面定义人生命周期与疾病中的小胶质细胞表型变化。例如，一项全面的流式细胞术（CyTOF）研究鉴定了23-80岁人脑（男女样本）中核心小胶质细胞的蛋白水平标志物。人脑稳态小胶质细胞的蛋白表型包括高表达特征性小胶质细胞标志物（如跨膜蛋白119，TMEM119）、细胞表面受体、吞噬启动因子、免疫调控因子，低表达或无抗炎调控反应相关受体，这一蛋白谱与转录组数据一致，证实关键转录特征在稳态人脑小胶质细胞中的重要参与。此外，衰老相关的小胶质细胞免疫表型（蛋白标志物表达）改变包括主要组织相容性复合体（MHC）II类抗原表达升高，该分子与炎症及抗原呈递相关，可见于分布于白质与灰质的分枝状小胶质细胞，并与增龄相关。研究提示年龄相关髓鞘降解可能与小胶质细胞MHCII表达相关，因其促进髓鞘降解产物与其他细胞碎片吞噬。因此，衰老小胶质细胞中该标志物的升高提示炎症状态增强，强化了慢性炎症作为小胶质细胞衰老标志性特征的观点。值得注意的是，MHCII阳性小胶质细胞在AD患者白质与灰质中也可见到，形态上表现为胞体大、染色深、突起短粗，聚集于淀粉样斑块与神经原纤维缠结（NFTs）周围，提示生理性与病理性衰老中小胶质细胞均存在类似的炎症高反应态。尽管蛋白表达数据对揭示小胶质细胞分子特征的功能意义至关重要，但人脑小胶质细胞不同状态的蛋白组谱仍缺乏全面表征，例如可能参与衰老相关促炎状态与衰老相关分泌表型（SASP）的小胶质细胞分泌组仍有待解析。总体而言，小胶质细胞的表型与蛋白组表征研究正在不断拓展，但人脑小胶质细胞蛋白组仍未完全定义。
需强调的是，小胶质细胞的年龄相关分子特征存在区域异质性与性别差异，这在人与小鼠中均有体现。例如小鼠研究显示，衰老相关小胶质细胞分子变化在海马中最为显著，该区域是记忆功能的核心脑区，也是AD相关神经病理的重灾区，而小脑与前脑其他区域的变化相对较轻。人脑死后皮层组织的转录组研究也证实，衰老相关小胶质细胞基因表达的重构涉及免疫调控应答、代谢通路（如蛋白稳态下降）等生物学过程，同时伴随稳态功能（如炎症控制、突起运动性与吞噬能力）的下降，这与小鼠衰老研究结果一致。重要的是，衰老脑中小胶质细胞存在性别依赖的模式：啮齿类动物中，小胶质细胞转录组衰老轨迹的改变在雌性中比雄性更显著，例如疾病相关小胶质细胞（DAM）——一种稳态基因表达下降、常见于病理（如AD）背景下的转录状态——在海马区的丰度升高尤为突出。雌激素通过内源性雌激素受体（如ERα、ERβ）发挥对小胶质细胞的抗炎与调控作用，绝经后这种整体保护效应的丧失可能与衰老相关小胶质细胞促炎特征上调相关，进而增加女性AD风险与神经退行性疾病的发生。人脑死后组织的转录组分析显示，女性大脑皮层小胶质细胞呈现独特的改变，表现为促炎上调增强，包括代谢向糖酵解偏移，这一变化被认为由补体C3a产生诱导的小胶质细胞AKT丝氨酸/苏氨酸激酶（AKT）-雷帕霉素靶蛋白（mTOR）-缺氧诱导因子-1α（HIF1α）通路驱动，该信号级联与炎症活性升高、缺氧相关代谢应答及脂质代谢紊乱受损相关。进一步结合病理进程，载脂蛋白E4（APOE4）是小胶质细胞中表达的强AD风险因子，赋予女性疾病相关性别偏倚，女性富集的疾病相关小胶质细胞（FDAMic）亚群在APOE4携带者中富集，与人脑数据集中的病理进展及认知下降相关。雌性AD病理小鼠模型与FDAMic亚群的小胶质细胞均显示吞噬信号下调，且与AD患者顶叶皮层淀粉样变程度升高一致。这些研究强化了小胶质细胞改变与女性AD病理性别偏倚风险及进展的关联，但目前支持这一假说的详细机制洞察与分子表征仍主要来自动物模型，人脑中驱动衰老与AD相关性别二态性的机制（尤其是易感脑区的映射）仍未充分探索。尽管如此，这些发现强调了阐明人脑衰老与年龄相关疾病中小胶质细胞状态的区域与性别差异的重要性，这对推进治疗策略（如女性激素疗法）的发展具有积极意义，考虑到AD的性别易感性差异。
2.2.2 衰老小胶质细胞免疫调控应答的改变
小胶质细胞衰老过程中，炎症进程持续放大，而正常约束这些有害状态的调控机制受损，可能导致脑内持续性慢性炎症微环境，增加细胞应对挑战与病理进程的脆弱性。小胶质细胞富集的受体CX3CR1参与突触重塑、吞噬与炎症调控等核心功能，其在人脑前额叶皮层的基因表达在60-70岁后开始下调，可能导致小胶质细胞对中枢神经系统炎症微环境的调控能力受损，增加神经退行性疾病易感性。此外，染色质免疫共沉淀测序（ChIP-Seq）数据与蛋白-蛋白互作网络分析显示，人脑前额叶皮层中，小胶质细胞谱系特化的核心转录调控因子（MRs）——即调控细胞特异性分化与身份的上游分子通路转录因子——的基因表达与年龄呈负相关。图1列举的核心MRs包括 runt 相关转录因子1（RUNX1）、干扰素调控因子8（IRF8）、PU.1转录因子、T细胞急性淋巴细胞白血病蛋白1（TAL1）以及干扰素γ诱导蛋白16（IFI16），参与造血、髓系/小胶质细胞谱系或分化、增殖与细胞生长。因此，这些分子在老年期的表达调控可能参与正常衰老中小胶质细胞复制性衰老的起始。同时，这些小胶质细胞改变与TGFβ信号通路的下调并行发生，该通路对小胶质细胞稳态与反应性免疫应答的调控至关重要。综上，关键转录因子可能在健康衰老全程维持小胶质细胞的调控机制中发挥因果作用，但这些通路可能随时间推移因衰老伴随的生物因素（如氧化应激暴露升高、慢性易感性、疾病风险）而失稳，这种免疫失调可能建立连接生理衰老与AD等神经退行性病理的基线状态，凸显了免疫调控在维持脑衰老过程中小胶质细胞稳态的重要性。
2.2.3 微小RNA在小胶质细胞衰老中的作用
微小RNA（miRNA，miR）参与的转录后调控被证实参与脑衰老过程中的小胶质细胞分子稳态维持。大量这类分子在人脑衰老过程中差异表达，部分miRNA与人脑小胶质细胞网络直接相关。例如，人脑额上回与中央后顶叶区miR-29a的上调与增龄呈强正相关，并被报道具有神经保护作用，可抵御神经退行性疾病。但该年龄相关表达升高与小胶质细胞中CX3CR1表达降低相关，提示miR-29a可能参与驱动衰老期的慢性炎症状态。相反，AD患者前颞叶皮层与小脑的死后组织样本中，miR-29a呈下调状态，且与β分泌酶1（BACE1，启动Aβ生成的酶）异常高表达及体外Aβ累积相关。因此，在衰老过程中，miR-29a可能发挥调控与保护作用，对抗神经退行性疾病（如AD）相关的小胶质细胞免疫反应性。在AD背景下，除miR-29a外，APP/PS1雄性小鼠（表达AD相关淀粉样病理的模型）大脑皮层与海马中miR-146a的小胶质细胞特异性上调，通过降低促炎细胞因子水平、增强病理相关吞噬作用发挥潜在神经保护作用。AD患者脑脊液中的miR-146a表达显著降低，而年龄匹配对照组的表达较高。这些研究提示，人脑衰老过程中miRNA功能的失调或缺失可能参与认知下降或神经退行性表型的发生。综上，miRNA表达与小胶质细胞分子程序（如炎症状态、吞噬功能）的关联进一步证实，小胶质细胞介导的免疫改变可能驱动健康衰老向病理状态的转化。但仍需进一步研究以表征miRNA与人脑正常衰老中小胶质细胞功能的关联，并探索其作为神经退行性疾病小胶质细胞靶向治疗靶点的潜力。
综上，人脑小胶质细胞的年龄相关分子特征支持如下模型：衰老推动小胶质细胞向脑炎症状态转变，伴随稳态炎症限制机制的下降。这种炎症状态可能“预激活”衰老小胶质细胞，建立慢性低级别炎症背景，增强其对全身与中枢神经系统损伤的反应性。同时，肌动蛋白动力学、运动性与吞噬相关受体通路基因表达下降，提示衰老小胶质细胞的监测、迁移与吞噬清除功能受损，影响其髓鞘周转、突触维护与可塑性、神经发生及碎片或神经毒性蛋白清除等核心功能。为维持中枢神经系统与小胶质细胞稳态，调控机制可能部分约束生理衰老中的小胶质细胞变化，但这些过程也可能随年龄增长出现效能下降，叠加持续的免疫反应性，从而促进慢性中枢神经系统炎症，增加衰老小胶质细胞应对挑战与病理的易感性。
2.3 脂滴累积小胶质细胞作为衰老表型
单细胞RNA测序（scRNA-seq）与单细胞核RNA测序（snRNA-seq）的最新进展揭示了脑衰老过程中出现的一系列反应态小胶质细胞亚群。脂滴由脂滴表面蛋白 perilipin 2（PLIN2）标记，最初在衰老小鼠的小胶质细胞中被描述，因此常被称为脂滴累积小胶质细胞（LDAM）。随后研究报道其在60岁以上人脑海马样本中丰度更高。LDAM与脂质代谢及稳态相关，可能参与年龄相关髓鞘降解产物的吞噬，并富集促炎与应激相关基因特征，包括巨噬细胞炎症蛋白1α/β（CCL3/4）、核因子κB亚基1（NFKB1）、IL1B与分化簇83（CD83）。吞噬缺陷、活性氧（ROS）生成增加、促炎细胞因子分泌增强也被鉴定为LDAM的特征。值得注意的是，LDAM呈现AD风险基因如APOE、GPNMB与TREM2的富集，与淀粉样蛋白相关的小胶质细胞特征重叠，这提示衰老过程中出现的特定小胶质细胞状态可能更易向适应不良转变，从而促进神经退行性疾病的发生。仍需进一步工作以表征这些小胶质细胞状态在衰老人脑中的 prevalence、区域分布与功能后果。
2.4 衰老小胶质细胞中的氧化应激、炎性衰老与细胞衰老
氧化应激长期以来被认为是人类衰老过程的驱动因素。人脑皮层组织（如前额叶皮层）中，与突触可塑性相关的mRNA与蛋白（如神经递质受体、突触囊泡转运中间体）表达水平随时序衰老（从中年期40岁开始）下降，伴随应激反应通路的诱导、氧化DNA损伤特征及碱基切除修复能力下降。与此一致，其他器官系统的衰老人体组织中也显示氧化剂损伤的DNA水平升高，因此神经系统氧化应激与再生能力下降及功能衰退相关。氧化应激增加活性氧与氮物种（RONS），促进大分子损伤，可激活细胞死亡通路并放大免疫与炎症信号。中枢神经系统微环境中的氧化应激可能源于年龄相关的慢性炎症背景，形成维持慢性炎症的前馈机制，这一生物学关系构成了“炎性衰老”概念的核心——即与衰老相关的慢性低级别炎症状态，与包括AD在内的多种年龄相关疾病相关。在此基础上，细胞衰老的作用日益受到关注，越来越多研究直接证实小胶质细胞衰老状态的涌现与氧化应激、炎症呈正相关。细胞衰老被广泛认为是衰老的标志物，氧化应激作为外源性信号，可启动细胞周期检查点通路，促进细胞衰老。重要的是，衰老细胞仍维持代谢活性并可分泌衰老相关分泌表型（SASP），同时对凋亡产生抵抗，可在组织中长期存续，进而影响局部微环境。多项研究报道了包括脑在内的多种组织中衰老细胞的年龄相关累积，这在小鼠模型与人类研究中均得到证实。
在衰老人脑中，衰老相关标志物在多种细胞类型中均有表达，其中小胶质细胞被描述为衰老过程中发生细胞衰老的主要细胞类型，60岁及以上健康供体样本中p16阳性细胞的比例最高，也被认为是衰老脑及多种疾病状态下最易感的衰老细胞类型。与衰老程序在生命晚期的累积一致，人脑不同年龄组的小胶质细胞中经典衰老通路（CSP）的基因表达呈升高趋势，CSP基因表达代表细胞周期阻滞过程，因此被用作衡量细胞衰老的指标之一，支持小胶质细胞存在增殖极限（即复制性衰老的Hayflick极限），人类约在80岁时达到这一细胞周期终点。作为细胞衰老的标志物，端粒缩短与体外、体内啮齿类研究及正常人脑衰老中观察到的衰老小胶质细胞增殖潜能下降相关。在衰老与病理背景下，细胞衰老通过持续的促炎级联反应与胶质细胞功能障碍相关，这可能解释年龄相关的小胶质细胞状态与功能转变。一项系统综述描述了小胶质细胞SASP与高龄中的线粒体损伤、ROS生成及DNA损伤的关联，符合维持炎症与氧化应激的正反馈环路。此外，表观遗传机制可能参与这种年龄相关的促炎倾向维持。在原代小鼠皮层培养中，SIRT1（III类去乙酰化酶，参与缓解慢性炎症、限制细胞复制寿命）的小胶质细胞表达通过抑制NFkB信号，对Aβ毒性与细胞衰老发挥潜在保护作用。成年小鼠分离的小胶质细胞中SIRT1 mRNA水平随年龄增长呈缺乏状态，且与老年小鼠相比，年轻小鼠中IL1B（关键炎症细胞因子）的mRNA与蛋白水平显著升高。人脑死后组织与血液样本的甲基化数据验证了衰老相关IL1B转录本的选择性表观遗传调控：两个主要CpG位点（cg01290568与cg15836722）的低甲基化与衰老相关，这一现象在无痴呆人脑队列与tauopathy相关痴呆队列中均存在。小鼠与人类的证据一致表明，衰老小胶质细胞中SIRT1缺乏导致选择性表观遗传调控异常，引起年龄相关认知下降与痴呆相关病理中IL1B水平升高。综上，衰老小胶质细胞可能通过复制性衰老表现出增殖能力下降，伴随功能容量（如稳态维持、免疫反应性调控、吞噬作用）的衰退，这与衰老过程中观察到的多种分子改变一致。这些观察结果与更广泛的衰老与细胞衰老标志物（包括DNA损伤应答、氧化应激、衰老相关炎症反应与表观遗传改变）相契合。明确小胶质细胞衰老的特征及其如何改变稳态衰老与神经退行性疾病背景下的核心小胶质细胞功能，仍是亟待解决的研究方向。
总体而言，衰老相关机制可能参与衰老脑中慢性炎症与氧化应激的循环过程。小胶质细胞可能参与年龄相关脑炎症（炎性衰老），作为维持稳态、清除受损组织、衰老细胞或参与突触维护的保护机制。然而，炎性衰老与小胶质细胞介导的氧化应激加剧相关，通过炎症小体激活与线粒体功能障碍，导致组织炎症进一步恶化并加剧氧化应激。当抗氧化防御被突破时，长期氧化应激可对核酸、脂质与蛋白质造成不可逆损伤，这是衰老的重要特征。氧化损伤可能诱导小胶质细胞进入衰老状态，进而通过SASP介导的自分泌与旁分泌信号进一步放大局部炎症，并可能促使邻近细胞传播衰老样状态。衰老还可能使细胞倾向于RONS的调控异常生成，加剧氧化损伤并进一步恶化炎症状态。尽管细胞衰老、氧化应激与炎性衰老之间存在强烈的概念关联，但这些过程与人脑衰老中小胶质细胞功能障碍的因果关系仍待完全阐明。此外，这些细胞过程与AD病理生理中描述的机制存在重叠，这也促使研究者深入探究AD中的小胶质细胞分子、表型与功能模式，以推动有效且安全的治疗策略开发。
- 3.
AD病理中的小胶质细胞
多项人GWAS研究已在免疫功能的基因区域（尤其是髓系细胞富集的通路）鉴定出AD风险变异。人类遗传学研究发现，小胶质细胞相关的编码变异（如APOE4与TREM2（包括R47H））会增加晚发性AD的风险，其中TREM2被认为是最稳健的小胶质细胞相关遗传风险因素。这些GWAS结果提示小胶质细胞生物学与AD风险相关，但未明确小胶质细胞应答在疾病不同阶段与局部病理微环境中是统一保护性还是有害性。在人与小鼠中均观察到，小胶质细胞响应AD病理发生反应性增殖，聚集于斑块周围形成屏障，限制斑块扩张并促进斑块压实，这种模式与神经突损伤减少相关。但小胶质细胞应答也可能导致有害效应，包括增加炎症因子分泌损伤神经元结构、加剧tau病理，以及通过补体介导的突触物质吞噬导致突触丢失。
成年小鼠皮层活体成像显示，小胶质细胞突起高度动态，持续扫描周围组织，即使在“静息”状态下也保持高活性，可快速响应局部扰动。AD病理中，小胶质细胞持续聚集于淀粉样斑块及其他局部组织损伤部位，这与小鼠模型脑研究结果一致。除小胶质细胞外，AD还与白质与髓鞘改变相关，涉及少突胶质细胞；体外研究显示Aβ可损伤成熟少突胶质细胞。总体而言，小鼠与人研究一致提示小胶质细胞在AD中的作用具有精细的情境依赖性，净效应取决于其限制斑块、驱动炎症信号与重塑突触的能力平衡。
3.1 AD中的小胶质细胞分子特征
小鼠模型与人脑死后组织的单细胞及单细胞核转录组研究支持小胶质细胞具有异质性，可呈现多种分子状态，而非单一的“活化”特征。在小鼠与人中保守的DAM状态是一种转录程序，特征为稳态基因表达降低，脂质处理、吞噬与抗原呈递相关基因表达升高。DAM的最初描述中，人脑组织免疫组化显示DAM含有胞内Aβ，与斑块相关吞噬一致，支持其与斑块邻近定位的关联。形态学上，更高比例的AD相关DAM呈现营养不良特征，这仍被广泛认为是生理小胶质细胞衰老的特征。超微结构分析进一步支持衰老小胶质细胞与部分疾病表型（如DAM）的表型相似性：暗小胶质细胞被鉴定为DAM的一个亚群，在衰老人脑海马样本中丰度较高。暗小胶质细胞（及典型与暗小胶质细胞之间的中间型）在AD病理等病理背景下也有描述，其在AD患者衰老前额叶皮层样本中的数量翻倍，提示衰老与AD之间存在重叠的小胶质细胞应激反应状态（营养不良与暗小胶质细胞）。但AD病理小鼠模型研究支持DAM程序的诱导是一个两步激活过程，其中后期阶段依赖于TREM2。TREM2-APOE通路被认为是向DAM转变的主要调控开关，同时也调控暗小胶质细胞的形成。因此，阐明人APOE4与TREM2修饰对小胶质细胞状态的调控作用，可为开发潜在有效且安全的治疗策略提供重要见解。
目前仍未明确从稳态小胶质细胞向疾病早期过程转变的特异性信号或通路。其他研究描述了一种神经退行性小胶质细胞表型，称为小胶质细胞神经退行性表型（MGnD），并提示该群体可能具有特异性神经毒性作用。MGnD的转变被认为依赖于TGF-β依赖的稳态小胶质细胞程序。如表1所示，DAM与MGnD在小鼠衰老过程与人类AD进展中均显示出部分基因的相似性：APOE参与脂质转运与胆固醇处理，可能影响小胶质细胞吞噬与炎症信号；TREM2及其衔接蛋白TYROBP/DAP12参与损伤感知、小胶质细胞存活、迁移与吞噬；C型凝集素结构域家族7成员A（CLEC7A，或Dectin 1）与组织损伤识别及吞噬/炎症激活相关，β淀粉样蛋白可结合小胶质细胞CLEC7A诱导AD发病中的炎症反应；胱抑素F（CST7）与溶酶体与吞噬活性相关；整合素亚基αX（ITGAX）/CD11c标记衰老与神经退行性疾病条件下出现的小胶质细胞群体。这些发现提示AD与衰老中小胶质细胞存在共同的神经退行性特征。需注意，MGnD与DAM的所属基因可能存在差异，这可能归因于神经退行过程相关的神经毒性小胶质细胞改变，而非AD特异性病理改变（如MGnD与DAM的差异）。
应激（及暗）小胶质细胞也被认为是神经退行性小胶质细胞表型，其产生的毒性脂质贡献了神经毒性能力，这为疾病进展的潜在干预通路提供了线索。人脑死后组织的单细胞研究描述了类似AD病理小鼠模型中DAM样或MGnD状态的程序，以及与神经毒性小胶质细胞状态相关的干扰素程序，但小鼠定义的状态与人类定义的状态仅存在部分对应关系。重要的是，小鼠与人类数据联合表明，小胶质细胞状态无法由单一生物学变量捕获：不同状态可能反映不同的局部驱动因素与限制条件，并导致不同的功能结局。因此，跨小鼠与人数据集的比较应明确报告组织来源、病理负荷与细胞分离方法，因为这些技术选择会改变数据集中捕获与测量的小胶质细胞类型，即使潜在生物学相似，也可能导致某些小胶质细胞状态看似更常见或无法被检测到。需注意，动物模型旨在复现AD疾病过程的选定特征（如淀粉样蛋白或tau病理），但无法完全反映人类疾病的多因素、异质性与长期过程。AD中Aβ与tau病理可能与血管系统、代谢、高血压等改变相关，这些因素可能影响小胶质细胞状态，但在小鼠模型中未必存在。尽管如此，小鼠与患者AD中DAM与MGnD相关基因的相似性提示，利用小鼠模型研究小胶质细胞改变、功能结局及潜在分子机制具有重要相关性，可辅以人源化模型、人源细胞模型与人源样本研究。本节结合小鼠研究与人类数据，探讨AD样中枢神经系统微环境下的小胶质细胞分子景观。
3.2 AD中的小胶质细胞表型与形态学改变
小鼠淀粉样变模型中，斑块附近的小胶质细胞通常胞体增大，突起较非斑块区的稳态分枝状小胶质细胞更少、更短、更粗。高分辨率共聚焦与双光子成像显示，小胶质细胞突起出现在斑块周围，形成可能调控斑块压实与毒性的屏障，提示小胶质细胞在塑造淀粉样斑块大小与负荷中的关键作用。与此一致，死后研究显示，呈现突起脱分枝、离子钙结合适配分子1（IBA1）标记不连续的营养不良小胶质细胞群聚集于神经炎斑块中。研究还显示AD病理中的小胶质细胞呈现年龄相关的功能障碍相关基因表达，可能影响其活性，导致脑内淀粉样蛋白负荷增加与神经毒性。
总体而言，这些变化可视为一个连续谱：稳态小胶质细胞高度分枝，持续监测神经元环路，通过生理性修剪维持突触稳态；而衰老/AD斑块相关小胶质细胞（常被归入DAM/MGnD样应答）聚集于斑块边缘，参与斑块压实与神经突营养不良的局部应答；随着疾病进展，远离斑块的区域可出现突起看似碎片化、清除能力受损的营养不良/衰老样小胶质细胞。分子水平上，斑块相关小胶质细胞可通过从稳态向损伤应答基因程序的转变来区分，该程序包含脂质代谢与吞噬溶酶体通路相关基因。该状态通常伴随APOE与TYRO蛋白酪氨酸激酶结合蛋白（TYROBP）的上调，以及脂蛋白脂肪酶（LPL）、胱抑素F（CST7）、整合素亚基αX（ITGAX；CD11c）等脂质代谢与溶酶体基因的表达升高，后者常作为斑块相关DAM/MGnD样小胶质细胞的标志物。该过程显示部分TREM2依赖性：虽然病理的早期小胶质细胞应答仍可发生，但斑块相关小胶质细胞状态的多个组分（包括CD11c/脂质-溶酶体通路的强上调）在TREM2缺失时被削弱，与TREM2-TYROBP轴在疾病相关小胶质细胞维持中的参与一致。营养不良小胶质细胞具有特征性的“串珠状”突起与细胞变性迹象，已在人AD脑组织中得到证实。
小鼠模型与人AD组织的超分辨率成像和组织学分析显示，TREM2富集的小胶质细胞突起累积于早期淀粉样蛋白纤维与斑块周围，符合其在斑块压实与包裹中的作用。小鼠中TREM2单倍体不足（TREM2+/-）会损害这种屏障功能。TREM2驱动的早期小胶质细胞应答也被报道可降低斑块相关毒性，支持TREM2信号与斑块重塑之间的潜在有益关联。需注意，不同研究中TREM2信号对小胶质细胞应答与斑块病理的影响存在差异，提示在疾病后期TREM2可能与神经毒性小胶质细胞谱相关。尽管如此，TREM2正被探索作为调控小胶质细胞状态的治疗靶点。功能扰动研究进一步支持小胶质细胞的斑块修饰作用：据报道，小胶质细胞耗竭后，实质斑块大多无法形成，且Aβ沉积向皮质血管转移，类似脑淀粉样血管病，残留的形成斑块的小胶质细胞呈现DAM样特征。最后，小胶质细胞形态受小胶质细胞状态与周围中枢神经系统微环境共同塑造。因此，整合小鼠与人数据的综述强调，定义小胶质细胞表型时，形态学应与分子标志物及空间背景结合解读，而非单独使用。
3.3 AD病理中的小胶质细胞衰老
细胞衰老定义为应激反应导致的细胞周期阻滞（常为G1期）状态，可能增加SASP因子的分泌，通过细胞因子（如IL-6、IL-1β、TNF-α）、趋化因子与基质降解酶的分泌，导致微环境促炎特征升高，这些特征与神经退行性疾病的相关进程一致，但体内证实衰老仍具挑战性。为此，学界提出了多标志物方法：衰老不再依赖单一标志物，而是通过一组标志物进行评估，包括细胞周期退出、大分子损伤、SASP与代谢改变，这对评估“衰老样”小胶质细胞具有重要意义。
人脑死后组织中Aβ斑块沉积与双链DNA断裂、线粒体功能障碍、内质网应激相关基因与通路的表达上调相关，这些特征在小胶质细胞中尤为富集，可能促进过早衰老应答。在表达MAPT P301S（PS19）的tauopathy小鼠模型中，p16INK4A阳性的衰老星形胶质细胞与小胶质细胞被报道出现累积。与此一致，人AD脑中衰老标志物β-半乳糖苷酶与p16INK4A分别升高超过4倍与2倍。值得注意的是，部分小鼠与人类证据表明，脑细胞（主要是小胶质细胞）的细胞衰老可能早于Aβ沉积与tau过度磷酸化。例如，小鼠模型的功能实验显示，清除衰老细胞可减少tau依赖的病理与认知下降；近期人类数据进一步支持小胶质细胞衰老相关改变与AD病理的关联。另一项研究报道，在淀粉样变小鼠模型中，早期持续的小胶质细胞增殖促进了复制性衰老，包括β-半乳糖苷酶活性升高；同时提示AD病理小鼠模型中的小胶质细胞获得促炎、神经毒性DAM特征，可能参与早期Aβ病理进程。因此，衰老小胶质细胞可能既是Aβ病理的结果，也加速AD的发病与进展。近期研究还报道，AD相关衰老特征可见于不同中枢神经系统细胞类型，其中小胶质细胞的衰老相关谱扰动最为显著，表现为吞噬、脂质处理与炎症状态异常。此外，人小胶质细胞的转录组分析显示，吞噬通路的下调与衰老相关基因的上调与更高的Aβ负荷相关，这与AD中小胶质细胞功能障碍的认知一致，可能影响小胶质细胞维持脑健康与稳态的作用。因此有假说认为，与AD病理相互作用的功能障碍小胶质细胞会发生衰老，但该假说仍需进一步验证。
尽管细胞营养不良并不被视为衰老的确凿证据，但部分研究提示，若同时存在其他衰老标志物，可支持“衰老样”解读。因此，衰老被视为多标志物概念，包括细胞周期调控因子（如p16INK4A/CDKN2A）、溶酶体SA-β-gal活性与SASP，而非单一特征即可确诊。在人神经病理学中，具有看似碎片化或串珠状突起、细胞变性迹象的营养不良小胶质细胞已在AD脑中被描述，Braak分期分析被用于检验小胶质细胞营养不良与tau病理严重程度及扩散的关联。同一项人类研究还报道，缺乏tau阳性结构的Aβ沉积物与分枝状小胶质细胞共定位，符合Aβ单独并不总能诱导其定义的经典小胶质细胞“活化”组织学特征的观点。但仅凭形态学不足以证明人体组织中的细胞衰老，这也是衰老相关综述推荐采用多标志物结合功能背景以实现可靠体内鉴定的原因。综上，支持衰老样机制可能参与AD相关表型的最有力证据来自结合多标志物与功能干预的动物研究，而人类研究常依赖形态学或转录组特征，需谨慎解读。
- 4.
治疗启示：AD中靶向小胶质细胞的新兴策略
小胶质细胞在AD病理中发挥情境依赖性作用。生理状态下，小胶质细胞对维持脑稳态至关重要；但无效或功能障碍的小胶质细胞程序可促进慢性脑炎症、损害小胶质细胞相关的线粒体自噬、加剧Aβ沉积与tau病理、加速神经元与突触丢失，最终导致认知下降。证据表明，疾病相关小胶质细胞状态的特征包括吞噬能力下降、细胞衰老与持续性促炎信号，这些分子事件可能反映疾病早期的免疫适应不足与后期的先天免疫应答过度，进而放大AD病理。此外，AD患者死后脑样本与小鼠模型中均可检测到提示衰老的细胞改变，尤其是小胶质细胞衰老通过损害Aβ清除、促进慢性神经炎症与上调SASP分泌，加剧神经元功能障碍。因此，靶向衰老小胶质细胞为减轻AD病理、降低SASP驱动的神经炎症并恢复小胶质细胞功能提供了有前景的治疗策略，衰老溶解与衰老修饰干预有望延缓或阻断认知下降进程。
尽管在疾病修饰方面投入了大量努力，有效的临床转化仍难以实现。表2综合了当前靶向小胶质细胞功能状态的策略，包括调控小胶质细胞反应性、免疫受体信号、抗炎策略或替换功能障碍小胶质细胞，
