IL-1與腦血管病的相關(guān)性以及針刺調(diào)節(jié)作用研究概況

成 越，倪光夏,2

(1. 南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京 210023；2. 江蘇省第二中醫(yī)院，江蘇 南京 210017)

綜 述

IL-1與腦血管病的相關(guān)性以及針刺調(diào)節(jié)作用研究概況

成 越1，倪光夏1,2

(1. 南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京 210023；2. 江蘇省第二中醫(yī)院，江蘇 南京 210017)

白細(xì)胞介素-1；腦血管病；炎癥反應(yīng)；針刺療法

腦血管病又稱腦血管意外、腦中風(fēng)或腦卒中，是腦部血液循環(huán)障礙，導(dǎo)致以局部神經(jīng)功能缺失為特征的一組疾病。其致殘率、致死率高，在我國許多地區(qū)，該病的患病率高居首位。近年來，隨著醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)腦血管病的生物學(xué)機(jī)制研究越來越深入。腦血管病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，腦血管病誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，有一系列的炎性細(xì)胞、炎性細(xì)胞因子等參與，其中白細(xì)胞介素-1(IL-1)就在腦血管病的損傷中起著重要的作用?，F(xiàn)將IL-1與腦血管病的相關(guān)性以及針刺調(diào)節(jié)作用概況綜述如下。

1 IL-1的產(chǎn)生

1.1IL-1的來源 IL-1主要由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，此外幾乎所有的有核細(xì)胞，如星形細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等均可產(chǎn)生IL-1，但絕大多數(shù)細(xì)胞在受到外來抗原或絲裂原刺激后才能合成和分泌IL-1。IL-1有2種不同的分子形式，分別為IL-1α和IL-1β，兩者受體相同，由不同的基因分別編碼，且以同樣的親和力結(jié)合于相同的細(xì)胞表面受體，發(fā)揮相同的生物學(xué)作用。中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的損傷研究主要集中在IL-1β，IL-1α在非感染性炎癥中是關(guān)鍵的中介者。

1.2IL-1的表達(dá) IL-1可以通過病原相關(guān)分子模式(PAMP)和損傷相關(guān)分子模式(DAMP)刺激產(chǎn)生，這兩種模式被天然免疫的模式識(shí)別受體(PRR)來識(shí)別。當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的模式識(shí)別受體主要有跨膜蛋白如Toll樣受體(TLR)、NOD樣受體(NLR)等。TLR的胞外識(shí)別結(jié)構(gòu)域各不相同，但其胞內(nèi)的TIR結(jié)構(gòu)域具有很高的同源性，能夠招募下游信號(hào)重要的樞紐接頭分子骨髓分化因子88(MyD88)。MyD88由死亡結(jié)構(gòu)域(DD)和TIR結(jié)構(gòu)域組成。在識(shí)別了PAMP之后，除TLR3以外，其他TLR通過招募MyD88來激活下游的信號(hào)通路，進(jìn)而活化轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和AP-1，誘導(dǎo)各種炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)[1]。

另外，還有非TLRs的模式識(shí)別受體，它們與TLRs相互作用，導(dǎo)致NF-κB活化，進(jìn)而參與IL-1前體成熟的過程，共同作用產(chǎn)生更多的IL-1[2]。急性腦損傷后，使得IL-1表達(dá)的特殊損傷相關(guān)分子模式還不清楚，目前研究較多的有死亡細(xì)胞釋放的高遷移率族細(xì)胞B1、熱休克蛋白、硫酸乙酰肝素和其他內(nèi)生分子[3]。

1.3IL-1的激活 刺激細(xì)胞表達(dá)IL-1經(jīng)常被稱作是啟動(dòng)步驟，而引起它們的激活需要另一種刺激。IL-1的2種分子形式最初都是以前體形式產(chǎn)生，存在于細(xì)胞質(zhì)中。IL-1α前體有一些生物活性，但是需要溶蛋白性裂解來加強(qiáng)其活性。IL-1β前體是不活躍的，需要蛋白酶裂解才能成熟、分泌，從而具有生物活性。最常見的裂解IL-1β前體的蛋白酶是Caspase-1。IL-1β不是按照一般的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體途徑分泌，而是有1個(gè)或多個(gè)非常規(guī)的分泌途徑。其激活途徑主要通過NLRP3炎癥小體的活化并寡聚化可使其熱蛋白結(jié)構(gòu)域聚集，進(jìn)而招募凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(ASC)，其CARD結(jié)構(gòu)域與Caspase-1前體的CARD結(jié)構(gòu)域結(jié)合，Caspase-1的聚集使其進(jìn)行自我剪切，從而形成有活性的Caspase-1，并形成p10/p20四聚體，最終活化IL-1β[4]。一旦加工處理，IL-1β從細(xì)胞內(nèi)迅速分泌到細(xì)胞外，刺激表達(dá)IL-1受體1(IL-1RI)細(xì)胞的信號(hào)通路。

2 IL-1與腦血管病

在正常腦組織內(nèi)，IL-1含量很低，很難檢測到，但是在腦血管病發(fā)生早期，IL-1就有表達(dá)[5]。在實(shí)驗(yàn)中，通過阻斷大鼠大腦中動(dòng)脈，數(shù)小時(shí)內(nèi)能夠在小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)觀察到IL-1α和IL-1β的迅速增加，然后導(dǎo)致該區(qū)域細(xì)胞死亡[6]。Savage等發(fā)現(xiàn)急性時(shí)相蛋白比如血清淀粉樣蛋白A在腦損傷后，通過被破壞的血腦屏障進(jìn)入腦內(nèi)也可能誘導(dǎo)小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的IL-1表達(dá)。另外在星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)也表達(dá)IL-1[8]。IL-1在腦血管病中，對(duì)炎癥的應(yīng)答機(jī)制很復(fù)雜，腦損傷后，IL-1與多種炎癥性改變有關(guān)。早期研究發(fā)現(xiàn)，向大鼠腦室或者腦實(shí)質(zhì)內(nèi)注射IL-1能誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞滲透、血腦屏障破壞、星形膠質(zhì)細(xì)胞聚集、血栓形成[9-10]，而使用IL-1β抗體和Caspase-1抑制劑能降低缺血局部病灶的腦損傷[11]以及阻止蛛網(wǎng)膜下腔出血后的神經(jīng)性肺水腫[12-13]。由此可見，IL-1在腦血管病中起到了很重要的作用，其可能通過以下幾條途徑發(fā)揮作用。

2.1Src酪氨酸激酶 IL-1由小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞釋放，直接作用于鄰近的神經(jīng)細(xì)胞。IL-1β刺激神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Src酪氨酸激酶，使得N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體亞單位NR2A和NR2B的磷酸化，進(jìn)而在NMDA受體激活之后，鈣離子內(nèi)流增加以及興奮性毒性增加，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[14]。

2.2IL-IR1 IL-1通過它的功能型受體1發(fā)揮作用，除小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞外其余腦細(xì)胞均有表達(dá)，并且需要IL-1R協(xié)同蛋白(IL-1RAcP)作為信號(hào)傳遞。IL-1RAcP能提高IL-1對(duì)IL-1R1的親和力，并且征募下游的接頭蛋白比如MyD88和IL-1受體相關(guān)激酶(IRAK)。在神經(jīng)細(xì)胞中，IL-1以IL-1R1和MyD88依賴的形式引導(dǎo)快速的電生理反應(yīng)和發(fā)熱反應(yīng)，通過神經(jīng)酰胺激活和Src非依賴性基因表達(dá)來介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[14-16]。

2.3星形膠質(zhì)細(xì)胞 IL-1對(duì)正常的神經(jīng)細(xì)胞來說沒有直接的毒性，但是通過對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的作用能夠間接導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的死亡。IL-1通過IL-1RI和經(jīng)典絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)或者NF-κB信號(hào)通路激活星形膠質(zhì)細(xì)胞[17]，導(dǎo)致神經(jīng)毒性遞質(zhì)、神經(jīng)保護(hù)遞質(zhì)和炎癥遞質(zhì)的產(chǎn)生，包括IL-6、TNF-α和各種趨化因子，它們能夠影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)。IL-1也誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞聚集，這是形成膠質(zhì)瘢痕的重要細(xì)胞應(yīng)答。此外，IL-1通過誘導(dǎo)星形細(xì)胞的聚集介導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)的激活，進(jìn)而誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞的死亡[18]。IL-1也能誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞趨化因子，進(jìn)而可能導(dǎo)致局部小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞應(yīng)答以及急性神經(jīng)炎癥性應(yīng)答[19]。因此，IL-1能夠通過對(duì)腦內(nèi)細(xì)胞的作用介導(dǎo)中樞炎癥應(yīng)答。

2.4內(nèi)皮細(xì)胞 IL-1能夠?qū)δX內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生作用，IL-1通過IL-1RI和MAPK/NF-κB信號(hào)通路來激活腦內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)和血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)的表達(dá)以及各種趨化因子的釋放，包括CXCL1，進(jìn)而導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的黏附和滲透[20]。IL-1也能激活腦內(nèi)皮細(xì)胞造成內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接破壞，破壞血腦屏障完整性，然后使腦組織內(nèi)中性粒細(xì)胞增加，隨后導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的損傷。

2.5免疫抑制介導(dǎo)的炎癥反應(yīng) 在腦血管病中，IL-1也可以導(dǎo)致某些免疫應(yīng)答的抑制。免疫抑制階段代表了疾病從一開始外周抗炎反應(yīng)的失衡，導(dǎo)致淋巴細(xì)胞功能改變和損耗，降低自然殺傷細(xì)胞的功能，到最終免疫應(yīng)答從細(xì)胞免疫應(yīng)答轉(zhuǎn)換成體液免疫應(yīng)答。發(fā)生急性腦損傷后引起免疫抑制的2種主要機(jī)制：①下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸(HPA軸)的刺激釋放腎上腺皮質(zhì)醇;②兒茶酚胺介導(dǎo)的IL-10釋放[21-22]。IL-1β和IL-6是2種機(jī)制的直接誘導(dǎo)物，因此可以認(rèn)為IL-1對(duì)免疫應(yīng)答的抑制增加了感染的概率。

3 IL-1抑制劑與腦血管病

在腦血管病的治療中，IL-1是有效的藥物作用靶點(diǎn)。目前抑制IL-1表達(dá)的方法是用Caspase-1抑制劑或NALP3抑制劑。王濤等[23]發(fā)現(xiàn)Caspase-1抑制劑YVAD-FMK能夠減少腦組織中IL-1β的含量，減輕腦水腫，并能顯著降低血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)升高的幅度，從而對(duì)神經(jīng)元的損傷具有保護(hù)作用。另外，IL-1受體拮抗劑也是有效的治療方法。但研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用IL-1受體拮抗劑之后，進(jìn)入腦內(nèi)的IL-1受體拮抗劑是有限的，需要很大的量來維持，這在臨床上可能很昂貴。另外，研究發(fā)現(xiàn)存在IL-1RI非依賴性的IL-1激活，IL-1受體拮抗劑不能阻斷腦細(xì)胞內(nèi)所有的IL-1，比如神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞[17]。因此，必須找到一種更好地阻斷IL-1作用的治療方法。

4 針刺抑制IL-1的相關(guān)研究

針刺治療腦血管病具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以通過抑制細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)凋亡基因表達(dá)、干預(yù)細(xì)胞凋亡信號(hào)傳導(dǎo)、抑制炎性因子等起到較好治療效果[24]，且針刺操作便利、安全、無毒副作用，并能夠有效抑制IL-1的表達(dá)。

4.1針刺通過抑制IL-1治療缺血性腦血管病的相關(guān)研究針刺對(duì)缺血性腦血管病的干預(yù)作用主要體現(xiàn)在改善腦組織微循環(huán)及腦氧代謝、抗自由基損傷、抑制炎癥反應(yīng)及神經(jīng)元凋亡等[25]。陳素輝等[26]通過對(duì)MCAO大鼠針刺百會(huì)、足三里穴觀察到可以在腦缺血早期顯著降低大鼠患側(cè)腦組織內(nèi)的IL-1β的表達(dá)，并能夠減輕炎癥性損傷反應(yīng)；在腦缺血中后期，針刺可使IL-1β表達(dá)的峰值時(shí)間前移，從而加速損傷修復(fù)。張亞敏等[27]發(fā)現(xiàn)通過針刺MCAO大鼠百會(huì)、足三里穴能夠降低外周血清中IL-1β的含量，從而抑制炎癥反應(yīng)。王占奎等[28]通過運(yùn)用醒腦開竅針刺法，針刺MCAO大鼠水溝、內(nèi)關(guān)穴發(fā)現(xiàn)，針刺可降低腦缺血再灌注后IL-1R1的mRNA和蛋白的表達(dá)，抑制致炎因子受體過表達(dá)而阻斷凋亡信號(hào)的傳導(dǎo)，延長腦缺血治療時(shí)間窗，從而起到腦保護(hù)作用。

4.2針刺通過抑制IL-1治療出血性腦血管病的相關(guān)研究針刺對(duì)出血性腦血管病的干預(yù)作用主要體現(xiàn)在降低血凝塊的毒性作用，平衡血管活性物質(zhì)的釋放，從而增加腦血流量，促進(jìn)血腫吸收、細(xì)胞修復(fù)和神經(jīng)再生等多個(gè)環(huán)節(jié)[29]。劉芳等[30]采用自體血注入法制備腦出血大鼠模型，然后針刺大鼠患側(cè)百會(huì)穴透曲鬢穴，發(fā)現(xiàn)能夠在腦出血早期(6 h)抑制腦組織出血區(qū)IL-1β的合成和分泌，減少了該區(qū)域IL-1β的含量，從而減輕了一系列的炎癥反應(yīng)以及繼發(fā)性的腦損害。姜桂美[31]報(bào)道針刺腦出血急性期大鼠大椎、風(fēng)府、水溝穴可在一定程度上抑制IL-1β的表達(dá)，從而減輕了IL-1β對(duì)腦組織造成的損害。

5 展 望

諸多實(shí)驗(yàn)均表明IL-1表達(dá)水平是反映腦血管病損傷后腦組織損傷程度以及預(yù)后的一個(gè)重要指標(biāo)，抑制IL-1是治療腦血管病的重要靶點(diǎn)之一。但對(duì)于IL-1機(jī)制和炎癥反應(yīng)的研究，到目前為止還沒有完全闡明；另一方面，臨床上使用IL-1抑制劑還存在療效不穩(wěn)、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。因此，探尋IL-1的分子機(jī)制并且找到有效干預(yù)IL-1表達(dá)的方法，對(duì)腦血管病的實(shí)驗(yàn)研究及預(yù)防治療具有重要意義。針刺治療腦血管病的臨床療效肯定，對(duì)腦血管病具有多水平、多通道、多靶點(diǎn)的保護(hù)和干預(yù)作用，為腦血管病的治療提供了新的思路。

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倪光夏，E-mail：xgn66@163.com

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R683.42

A

1008-8849(2015)07-0787-03

2014-08-10