激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)與腦梗死后炎癥反應(yīng)的研究進展

楊家偉(綜述)，唐金榮(審校)

(南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，南京210029)

腦梗死是導致人類致殘和致死的主要原因之一［1］，其導致的神經(jīng)功能缺損和病死率與治療的及時性密切相關(guān)［2］。血管再通是迄今治療腦梗死的最有效措施，但由于溶栓治療的時間窗及不良反應(yīng)，重組組織型纖溶酶原激活劑僅能用于5%～10%的患者［3］。越來越多的證據(jù)表明，缺血損傷和炎癥反應(yīng)是急性腦梗死病理發(fā)展的主要原因［4-5］。炎癥反應(yīng)對腦梗死的影響取決于促炎因子、抗炎因子及抗氧化之間的平衡［6］。針對動物腦梗死模型進行的抗炎治療顯示出神經(jīng)保護作用［7-8］。近年來，在腦梗死試驗研究中發(fā)現(xiàn)，組織激肽釋放酶能抑制腦梗死后炎癥反應(yīng)，縮小腦梗死體積，對缺血狀況下的腦組織有明確的保護作用［9-10］?，F(xiàn)就激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)(kallikrein-kinin system，KKS)在腦梗死后抗炎作用的研究進展進行綜述。

1 KKS

KKS是一類復雜的內(nèi)源性多酶系統(tǒng)，參與調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)、心血管、腎臟等的生理功能，與神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心臟病、腎臟病、炎癥反應(yīng)等疾病的發(fā)生密切相關(guān)。該系統(tǒng)主要包括激肽釋放酶、激肽原(活性多肽前體)、激肽(活性多肽)、激肽受體和激肽酶(失活多肽)。其中激肽釋放酶是KKS的主要調(diào)控分子，也是該系統(tǒng)的核心成分。激肽釋放酶又可分為組織激肽釋放酶和血漿激肽釋放酶兩類。組織激肽釋放酶是一組多基因家族的絲氨酸蛋白酶，廣泛分布于身體各部位(包括腎臟、胰腺、腸道黏膜、唾液腺、脾臟、腎上腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)等)。組織激肽釋放酶的功能主要與激肽形成和激肽受體激活有關(guān)。組織激肽釋放酶水解相對分子質(zhì)量低的激肽原，將其轉(zhuǎn)化為具有血管活性的緩激肽或胰激肽，再通過與激肽B2受體結(jié)合，激活相應(yīng)的信號通路，最終發(fā)揮神經(jīng)保護作用［9］。而血漿激肽釋放酶由肝細胞特異性表達，主要分布于血液循環(huán)中，作用于相對分子質(zhì)量高的激肽原，調(diào)整血管緊張度及炎癥反應(yīng)，參與血液凝固和纖維蛋白溶解［11］。激肽被激肽酶Ⅰ、激肽酶Ⅱ和肽鏈內(nèi)切酶降解，從而形成激肽代謝產(chǎn)物或無活性片段。激肽酶Ⅰ是一種羧肽酶，激肽酶Ⅱ是一種二肽酶，也被稱為血管緊張素轉(zhuǎn)換酶。激肽受體主要有B1、B2受體，兩者均為G蛋白偶聯(lián)受體。B2受體在機體持續(xù)表達，正常機體中以B2受體為主，而B1受體在正常機體內(nèi)含量很低，當受到炎癥、應(yīng)激、休克等不良刺激時，B1受體會反應(yīng)性高表達［2］。

2 腦梗死后炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)存在于腦梗死全過程中，腦缺血損傷與一系列炎癥反應(yīng)有關(guān)。腦梗死后病理過程可分為三個階段，即急性期(發(fā)病數(shù)分鐘至數(shù)小時)、亞急性期(數(shù)小時至數(shù)天)和慢性期(數(shù)天至數(shù)月)。在急性期，受損腦組織迅速產(chǎn)生活性氧類、促炎因子和趨化因子，并釋放到細胞外，這些炎性介質(zhì)激活腦血管內(nèi)皮細胞，誘導血管內(nèi)皮細胞黏附分子表達，促進中性粒細胞黏附、浸潤，并穿透血腦屏障進入腦實質(zhì);在亞急性期，浸潤的白細胞釋放多種促炎介質(zhì)，包括細胞因子、趨化因子、活性氧、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproleinases，MMPs)和其他蛋白酶，這些介質(zhì)進一步增強炎癥反應(yīng)，激活大腦小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞［12］。缺血半暗帶區(qū)的小膠質(zhì)細胞激活后，通過激活多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1和MMPs加重神經(jīng)元損傷;MMPs被激活后，血腦屏障被打破，微循環(huán)內(nèi)皮細胞功能和神經(jīng)血管單元穩(wěn)定性被破壞，導致外周白細胞(以中性粒細胞為主)滲入腦組織，而中性粒細胞在毛細血管中聚集，會導致缺血半暗帶區(qū)“無復流”現(xiàn)象，即主干血管已再通，但缺血組織依然無灌注［13］。當栓子破裂并隨再通灌流的血液遠行，梗死區(qū)血供部分恢復，能量代謝和細胞膜的離子梯度又重新建立，挽救缺血半暗帶區(qū)可逆性損傷神經(jīng)元;但是，缺血再灌注又會加劇神經(jīng)元的損傷，其機制為增加氧化應(yīng)激產(chǎn)物的生成并加劇炎癥反應(yīng)［14］。然而在慢性期，目前認為炎癥反應(yīng)有助于促進組織修復及神經(jīng)功能的恢復［12，15］?？梢姡X梗死進展過程與炎癥反應(yīng)之間的關(guān)系十分復雜，因此弄清腦梗死后炎癥反應(yīng)在不同階段的神經(jīng)毒性和神經(jīng)保護效應(yīng)顯得尤為必要。

對于正常機體，細胞因子較難檢測到，相應(yīng)的受體持續(xù)表達，維持在低水平。腦缺血損傷后，促炎性因子和抗炎性因子迅速、廣泛的上調(diào)。促炎性因子可刺激和加劇炎癥反應(yīng)，腦梗死最突出的促炎性因子是白細胞介素1β、腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)和白細胞介素 6。另一方面，抗炎性因子阻止促炎性因子的表達并減輕炎癥反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生長因子β、白細胞介素10屬于這一類型。然而，不能將細胞因子絕對地分為促炎和抗炎兩類，因為它們可能既有神經(jīng)毒性又有神經(jīng)保護性作用［16］。例如TNF-α，一種潛在的促炎因子，在永久性和短暫性大腦中動脈閉塞模型中含量均會增加，在腦梗死前增加TNF-α會加重腦損傷，阻斷其效應(yīng)會減少腦損傷［17］。但是有報道，培養(yǎng)的神經(jīng)元提前暴露在TNF-α中會耐受缺氧性腦損害，提前阻滯TNF-α就失去了這一耐受現(xiàn)象，提示TNF-α對缺血性腦損傷亦具有保護性作用［12］。細胞因子的神經(jīng)毒性作用與神經(jīng)保護作用的平衡取決于腦組織的生理與病理狀態(tài)［18］。

3 腦梗死后KKS激活

腦梗死后KKS被激活，Kamiya等［19］在全腦缺血模型中研究發(fā)現(xiàn)，全腦缺血3 h后再灌注，血漿和組織中緩激肽于再灌注后0.5 h達到高峰，此后逐漸回到基線水平。崔梅等［20］采用大鼠大腦中動脈閉塞模型進行研究，結(jié)果顯示，在腦缺血后2 h激肽釋放酶活性及緩激肽水平明顯增加，兩者變化趨勢基本相同，認為腦缺血后激肽釋放酶活性增強導致緩激肽產(chǎn)生增多是腦組織緩激肽濃度增高的主要原因。有學者認為，KKS是機體的重要炎性調(diào)控系統(tǒng)，腦梗死早期該系統(tǒng)激活，會引起內(nèi)源性激肽增多，激肽B2受體活化，誘發(fā)一系列炎性介質(zhì)(如活性氧類、細胞因子等)釋放，進而增加腦血管通透性、破壞血腦屏障，導致腦水腫，進一步加重腦損傷［21］。另一方面，KKS活化本身可通過抑制炎癥反應(yīng)，減少氧化應(yīng)激產(chǎn)物產(chǎn)生，抑制局部神經(jīng)凋亡，并促進神經(jīng)血管新生，發(fā)揮神經(jīng)保護效應(yīng)［10，22］。

3.1 激肽釋放酶與腦梗死后炎癥反應(yīng) 有研究采用大鼠大腦中動脈閉塞模型，在缺血/再灌注發(fā)生后立即向側(cè)腦室注射腺病毒轉(zhuǎn)染的組織激肽釋放酶基因，發(fā)現(xiàn)組織激肽釋放酶具有明顯的神經(jīng)保護性作用;不僅如此，在腦缺血后8 h延遲給藥，亦能夠減少炎性細胞浸潤，進而改善神經(jīng)功能缺損，減少梗死面積，且沒有影響血壓［10，23］。腦梗死后，使用腺病毒轉(zhuǎn)染的組織激肽釋放酶基因治療，能顯著減少缺血腦組織區(qū)單核巨噬細胞浸潤，提示組織激肽釋放酶能有效抑制腦缺血誘發(fā)的局部炎癥反應(yīng)，減輕其對局部腦組織造成的繼發(fā)性損傷，從而能改善卒中預后［22］。Chen等［9］的試驗結(jié)果與此一致，證明激肽釋放酶能通過改善神經(jīng)功能缺損、減少腦梗死面積，減輕水腫和腦梗死不同階段的病理反應(yīng)，從而減輕缺血后腦損傷，且其減輕腦梗死后炎癥反應(yīng)的保護性機制與激活絲裂原活化蛋白激酶/胞外信號調(diào)節(jié)激酶通路及抑制核因子κB通路有關(guān)。進展性腦梗死后存在一個急性并且快速的炎癥反應(yīng)過程，進而加重腦損傷［24］。C反應(yīng)蛋白是急性期炎癥反應(yīng)的非特異性標志。炎癥反應(yīng)在動脈粥樣硬化的發(fā)生中起重要作用。有報道，C反應(yīng)蛋白水平與腦梗死的預后密切相關(guān)，C反應(yīng)蛋白水平升高，特別是連續(xù)升高者，提示預后不良、功能恢復差、病死率高，是缺血性腦卒中預后不佳的獨立危險因素［25］。高敏C反應(yīng)蛋白是一種較好的反映炎癥的指標，組織激肽釋放酶能有效降低進展性腦梗死患者高敏C反應(yīng)蛋白水平，從而減輕炎癥反應(yīng)［26］。低血流動力學因素和灌注異常在進展性腦梗死中可能起著關(guān)鍵作用。側(cè)支循環(huán)形成是缺血性腦卒中快速恢復的潛在機制，也是預測腦梗死后缺血/再灌注范圍、腦梗死體積及臨床預后的獨立因素［27］。然而組織激肽釋放酶降低高敏C反應(yīng)蛋白水平的機制是因為缺血半暗帶局部側(cè)支循環(huán)的建立，導致梗死灶壞死組織的清除，從而對肝臟細胞的刺激減少，使高敏C反應(yīng)蛋白分泌減少，還是因為組織激肽釋放酶本身就有抗炎作用，具體機制尚需進一步研究。

3.2 激肽與腦梗死后炎癥反應(yīng) 激肽作為KKS系統(tǒng)的終末效應(yīng)物質(zhì)，在生理情況下主要以緩激肽的形式存在。緩激肽介導外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)，主要來自組織損傷、缺氧和炎癥時產(chǎn)生的激肽原。腦梗死可誘發(fā)緩激肽在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的迅速合成和釋放。緩激肽除了直接介導所有的炎癥特性外，還能誘導其他炎性因子(如TNF、白細胞介素1和白細胞介素6)的產(chǎn)生。臨床研究顯示，腦脊液中增高的緩激肽水平與腦水腫的形成密切相關(guān)［28］。但也有研究表明，緩激肽對腦組織具有神經(jīng)保護作用［29-32］。Ping等［31］在大鼠腦缺血前15 min予緩激肽預處理，結(jié)果緩激肽預處理組較對照組腦梗死體積減少41.2%，血腦屏障的滲透性降低。此外，Danielisova等［32］在大鼠大腦中動脈閉塞模型建模成功后分別于3、6、24和48 h腹腔注射緩激肽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腦組織氧化應(yīng)激產(chǎn)物(如超氧化物歧化酶)表達減少，腦水腫程度及海馬神經(jīng)元凋亡減輕，神經(jīng)功能改善，提示緩激肽可作為缺血耐受內(nèi)源性防御機制的有效激活劑;該試驗進一步表明，在腦梗死后合適的時機使用緩激肽，可有效阻止神經(jīng)元凋亡。

3.3 激肽受體與腦梗死后炎癥反應(yīng) 激肽受體包括B1和B2兩種受體，兩者廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管內(nèi)皮細胞、膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元，這些受體在腦缺血時表達明顯增加。其中B2受體由管家基因表達，是正常狀態(tài)下緩激肽發(fā)揮作用的主要受體。一般認為緩激肽對生理功能的調(diào)節(jié)主要通過B2受體介導，文獻報道緩激肽/激肽B2受體可介導炎癥反應(yīng)，導致腦梗死后腦水腫和繼發(fā)性腦損傷，B2受體拮抗劑能在試驗腦梗死模型中減輕腦水腫并減少腦梗死面積［33］。Relton等［34］通過選擇性抑制 B2受體，發(fā)現(xiàn)了保護性作用。與此一致，B2基因剔除小鼠也顯著減輕了腦缺血損傷［35］。然而，研究顯示，在腦缺血后期，激活緩激肽受體也具有明確的抗炎癥、減弱腦內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)、抗凋亡及保護缺血區(qū)神經(jīng)元的作用［22］。組織激肽釋放酶對腦梗死的保護性作用與B2受體的激活有關(guān)，使用B2受體拮抗劑艾替班特可阻斷這一效應(yīng)［21］。Lehmberg等［36］試驗提示，無論是抑制 B1 或B2受體，還是兩者均抑制，致死率均升高，也提示激肽受體參與了神經(jīng)保護作用。越來越多的證據(jù)表明，KKS在缺血性腦損傷后發(fā)揮神經(jīng)保護作用［9-10，22，32］。這種神經(jīng)保護性作用考慮:①B2受體對存活神經(jīng)元的直接作用;②組織激肽釋放酶直接激活B2受體而沒有緩激肽的生成;③抑制線粒體孔開放和減少氧化應(yīng)激;④激活絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B介導的信號通路［9］;⑤緩激肽的半衰期短，只有30 s，組織激肽釋放酶的使用不會導致大量緩激肽的產(chǎn)生及隨后顯著的炎癥反應(yīng)［2］。

4 小結(jié)

組織激肽釋放酶在缺血/再灌注時間窗后依然有效，為腦梗死的治療提供了一條思路。KKS的有效成分不僅僅依賴于其擴張血管、促進血管新生作用，抑制炎癥反應(yīng)將會得到更為有效的利用。神經(jīng)炎癥反應(yīng)在腦梗死的不同時期，對機體的影響不同。因此弄清組織激肽釋放酶對急性腦梗死的影響，圍繞腦梗死后炎癥反應(yīng)，闡述組織激肽釋放酶在腦梗死后不同時期的作用特點，為臨床科學用藥提供臨床循證醫(yī)學依據(jù)，具有重要的臨床意義。

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