腦梗死患者神經(jīng)細(xì)胞凋亡研究進(jìn)展

杜衍捷　金醒昉

(昆明市延安醫(yī)院老年病科，云南　昆明　650000)

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腦梗死患者神經(jīng)細(xì)胞凋亡研究進(jìn)展

杜衍捷金醒昉

(昆明市延安醫(yī)院老年病科，云南昆明650000)

腦梗死；神經(jīng)細(xì)胞凋亡；傳導(dǎo)通路；抑制凋亡；治療機(jī)制

腦梗死(CI)，又稱缺血性腦卒中，主要由腦部動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成，造成動(dòng)脈管腔狹窄或閉塞，引發(fā)腦組織缺血缺氧發(fā)生壞死。多見(jiàn)于60歲以上人群，65歲以上老年人發(fā)病率最高，約占75%左右，每年病死率平均為10%～15%，嚴(yán)重者可造成患者失語(yǔ)偏癱，該病極易復(fù)發(fā)，復(fù)發(fā)性卒中的死亡率大幅度增加，極大危害人類生存與健康。

1　腦梗死與神經(jīng)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡的概念是勞克士和威廉姆斯在1964年提出的。神經(jīng)細(xì)胞凋亡是指大部分神經(jīng)細(xì)胞在某一特定時(shí)期受生理或病理因素影響，在凋亡基因調(diào)控下出現(xiàn)的自主、有序的死亡，是一種程序化的細(xì)胞死亡過(guò)程(PCD)，目前認(rèn)為 Bcl-2和Bax是腦供血不足導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡過(guò)程中最重要的調(diào)控基因。神經(jīng)細(xì)胞凋亡與許多因素有關(guān)，有細(xì)胞外調(diào)控因素如腦缺血、谷氨酸興奮毒性、細(xì)胞毒素、自由基及應(yīng)激炎性反應(yīng)等；而細(xì)胞內(nèi)調(diào)控因素中研究最多是Caspase酶與Bcl-2蛋白家族〔1～3〕。

近幾年研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)細(xì)胞凋亡與腦梗死的發(fā)生及發(fā)展有著非常密切的關(guān)系。王賢軍等〔4〕對(duì)60只大鼠進(jìn)行光誘導(dǎo)處理制作腦梗死動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)局灶性腦梗死后半暗帶區(qū)皮層血流量的恢復(fù)與遲發(fā)性神經(jīng)細(xì)胞凋亡有直接聯(lián)系，其引起的缺血再灌注損傷最終導(dǎo)致了大鼠遲發(fā)性神經(jīng)細(xì)胞凋亡。Yu等〔5〕選擇腦血管病引起的腦梗死的大鼠，經(jīng)促紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞集落刺激因子注射處理后，發(fā)現(xiàn)通過(guò)提高神經(jīng)細(xì)胞氧攝入和利用水平，可以增強(qiáng)神經(jīng)細(xì)胞的抗凋亡能力，對(duì)缺血缺氧性腦病的治療發(fā)揮輔助作用。Wang等〔6〕對(duì)66只大鼠進(jìn)行光誘導(dǎo)處理誘發(fā)腦梗死，采用細(xì)胞凋亡檢測(cè)技術(shù)(TUNEL)及蘇木精-伊紅染色技術(shù)(HE)，選取發(fā)生局灶性腦梗死6～48 h的大鼠進(jìn)行研究,于4～7 d后觀察神經(jīng)元凋亡與壞死的分布，研究發(fā)現(xiàn)凋亡小體主要存在于半暗帶區(qū)，壞死細(xì)胞主要集中于梗死灶區(qū)，兩者呈半球形向周圍輻射性擴(kuò)散〔7〕。腦細(xì)胞缺血幾個(gè)小時(shí)后，大部分局灶分布的核心細(xì)胞發(fā)生了壞死，出現(xiàn)了細(xì)胞能量的衰減及亞細(xì)胞器的凸起，主要是凋亡性壞死，神經(jīng)細(xì)胞的凋亡強(qiáng)度影響再灌注治療的療效。因此探索神經(jīng)細(xì)胞凋亡傳導(dǎo)通路，進(jìn)行有效的抗凋亡治療成為現(xiàn)今熱門的研究課題。

2　神經(jīng)細(xì)胞凋亡通路

2.1死亡受體傳導(dǎo)通路死亡受體是腫瘤壞死因子受體(TNFR)家族成員，主要包括Fas(CD95)，TNFR-1，DR3，DR4等。宋修云等〔8〕研究了比較典型的死亡受體-Fas受體，它在有活性的B細(xì)胞和T細(xì)胞中分布廣泛，尤其對(duì)Fas-Fas-L傳導(dǎo)通路的研究具有重要意義。

2.2線粒體傳導(dǎo)通路線粒體是細(xì)胞能量的來(lái)源，線粒體通路在神經(jīng)細(xì)胞凋亡過(guò)程中起著舉足輕重的作用。凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)、核酸內(nèi)切酶 G(endonuclease G)、細(xì)胞色素 C(Cyt C)、B 細(xì)胞淋巴瘤蛋白 -2(Bcl-2)家族促凋亡蛋白增多〔9,10〕、procaspase-2、-3、-8、-9〔11〕等在線粒體通路引發(fā)的細(xì)胞凋亡中發(fā)揮著協(xié)調(diào)控制作用。在此凋亡途徑中，細(xì)胞色素C的釋放是最初步驟。細(xì)胞色素C釋放入胞質(zhì)中，與凋亡蛋白酶活化因子結(jié)合，形成細(xì)胞色素C/凋亡蛋白酶活化因子凋亡體，此凋亡體可促進(jìn)半胱天冬酶-9前體的自身激活，自身激活后的半胱天冬酶-9前體進(jìn)一步激活半胱天冬酶-3前體，引發(fā)細(xì)胞壞死，此復(fù)合物還能使質(zhì)膜發(fā)生對(duì)稱性變化，造成核質(zhì)皺裂、萎縮導(dǎo)致DNA片段化和細(xì)胞壞死〔12〕。

2.3PARP-1/AIF傳導(dǎo)通路PARP-1/AIF通路〔13〕介導(dǎo)的非半胱天冬酶依賴性細(xì)胞凋亡常見(jiàn)于腦細(xì)胞缺血再灌注損傷，也可見(jiàn)于藥物副作用產(chǎn)生的神經(jīng)細(xì)胞死亡。PARP-1位于胞核內(nèi)，參與細(xì)胞內(nèi)多種生理調(diào)節(jié)機(jī)制。DNA廣泛性損傷可引起PARP-1過(guò)度活化，促使線粒體蛋白AIF轉(zhuǎn)移至胞核參與構(gòu)成DNA內(nèi)切酶,引發(fā)染色質(zhì)聚集、DNA片段化和細(xì)胞壞死。

2.4內(nèi)質(zhì)網(wǎng)傳導(dǎo)通路內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路是新發(fā)現(xiàn)的一種重要的凋亡信號(hào)通路，目前其介導(dǎo)的凋亡信號(hào)傳導(dǎo)途徑還未能被人類完全精確描述。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種帶有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器,廣泛分布于真核細(xì)胞中，主要功能是維持胞內(nèi)Ca2+的穩(wěn)定及折疊合成氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)〔14〕。缺血后的腦細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能異常,發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜的半胱天冬酶-12激活,此酶激活后又進(jìn)一步激活半胱天冬酶-9 和半胱天冬酶-3,這可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)調(diào)控凋亡的根本途徑。

2.5PI3K/AKT傳導(dǎo)通路PI3K/AKT通路是一類重要的凋亡傳導(dǎo)通路，可滅活多個(gè)促凋亡因子，在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮促進(jìn)增殖、分化、抗凋亡等重要作用，尤其在熱休克蛋白(Hsp)70介導(dǎo)的抗神經(jīng)細(xì)胞凋亡領(lǐng)域具有重要的價(jià)值。對(duì)Hsp70轉(zhuǎn)基因鼠進(jìn)行大腦中動(dòng)脈結(jié)扎處理造成供血中斷，Hsp70能激活這一途徑來(lái)抑制供血不足造成的細(xì)胞凋亡〔15〕。PI3K/AKT通路抗凋亡的作用機(jī)制主要有兩個(gè):①AKT激酶促使Bad蛋白磷酸化，Bad蛋白產(chǎn)生三個(gè)磷酸化位點(diǎn)與Bcl-xL相結(jié)合，Bcl-xL因子活性位點(diǎn)被掩蓋，抑制其促凋亡活性〔16〕；②AKT激酶使Caspase-9 Ser-196 位點(diǎn)磷酸化，激活Caspase-3級(jí)聯(lián)反應(yīng)的活性，起到間接保護(hù)神經(jīng)元作用〔17〕。

3　藥物抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制

3.1線粒體毒素3- 硝基丙酸(3-NPA)研究表明，腦缺血2 h后經(jīng)再灌注治療24 h后的凋亡神經(jīng)元，在使用3-NPA后可使壞死部分的體積縮小。3-NPA通過(guò)增強(qiáng)Bcl-2的表達(dá)，降低Bax的表達(dá)，誘導(dǎo)對(duì)腦供血障礙耐受，從而阻遏神經(jīng)元凋亡。預(yù)處理的3-NPA可導(dǎo)致抗凋亡的基因調(diào)控反應(yīng)占主導(dǎo)地位,有利于維持神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能〔18〕。

3.2神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)在腦梗死大鼠中，腦部Caspase- 3的表達(dá)顯著提高。腹腔注NGF能顯著降低Caspase- 3的表達(dá)，抑制神經(jīng)元的壞死，充分發(fā)揮保護(hù)腦梗死大鼠神經(jīng)細(xì)胞的作用〔19〕。

3.3褪黑素(MT)MT清除自由基的能力很強(qiáng)，脂溶性高，易透過(guò)血腦屏障和胞膜，具有很好的中樞神經(jīng)系統(tǒng)親和力〔20〕。MT能抑制人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞缺血誘發(fā)的凋亡〔21〕，能抑制小量6-羥多巴胺誘發(fā)的凋亡和再灌注治療后Caspase-3的再次激活〔22〕。

3.4腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子(BDNF)BDNF能使Bax蛋白表達(dá)受抑制，增強(qiáng)Bcl-2 蛋白合成，有效縮小梗死面積〔23〕，短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)神經(jīng)功能。有研究顯示BDNF可調(diào)控Bax和Bcl-2表達(dá),改善腦梗死大鼠的神經(jīng)功能〔24〕。

3.5賽庚啶(CYP)辛洪波等〔25〕研究發(fā)現(xiàn)，CYP具有降血脂、清除氧游離基的作用，是一種強(qiáng)效的Ca2+通道阻滯劑。譚婷等〔26〕研究出CYP能抑制Caspase-3的表達(dá)，從而抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡。

3.6Bcl-2基因Bcl-2基因是一類新型原癌基因，可抑制多種毒素誘發(fā)的細(xì)胞凋亡而不縮短細(xì)胞壽命，也不影響正常的細(xì)胞周期，是非常重要的抑癌基因。隨著研究的深入，Bcl-2基因抑制細(xì)胞凋亡的機(jī)制將被最終闡明。Lam等〔27〕發(fā)現(xiàn)Bcl-2可與Bax蛋白組合成Bcl-2/Bcl-2、Bcl-2/Bax、Bax/Bax形式的二聚體，通過(guò)調(diào)節(jié)二聚體間不同的比例來(lái)抑制氧自由基的生成，減輕谷氨酸興奮毒性增加造成的細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，最重要是減少脂質(zhì)過(guò)氧化物的生成，發(fā)揮抗NGF缺乏造成的細(xì)胞凋亡和p53蛋白的作用〔28〕。

4　中醫(yī)抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制

4.1菟絲子黃酮有研究表明，菟絲子黃酮可增強(qiáng)腦組織中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)活性，對(duì)小鼠腦缺血再灌注損傷有保護(hù)作用〔29〕。張曼等〔30〕發(fā)現(xiàn)菟絲子黃酮能抑制 Bax蛋白和 Caspase-3的活性，可通過(guò)提高Bcl-2 蛋白的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞凋亡，對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷具有一定的保護(hù)作用。

4.2疏血通注射液疏血通注射液是動(dòng)物類中藥復(fù)方制劑，主要作用為抗凝、抗栓、保護(hù)細(xì)胞等，主要用于腦梗死疾病的防治〔31〕。疏血通注射液能下調(diào)Bax蛋白、Caspase-3的表達(dá)，通過(guò)明顯上調(diào)Bcl-2基因的表達(dá)來(lái)抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡。

5　問(wèn)題與展望

綜上所述，神經(jīng)細(xì)胞凋亡是一個(gè)多通道的病理過(guò)程，在腦梗死的病程發(fā)展中起重要作用，因其發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，目前尚不完全清楚。在神經(jīng)細(xì)胞凋亡進(jìn)程中，凋亡傳導(dǎo)通路激活是神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生凋亡的重要因素。通過(guò)對(duì)死亡受體傳導(dǎo)通路、線粒體傳導(dǎo)通路、PARP1/AIF傳導(dǎo)通路、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)傳導(dǎo)通路、PI3K/AKT傳導(dǎo)通路的研究可更深一步的探討神經(jīng)細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制，從而為進(jìn)一步治療腦梗死提供科學(xué)依據(jù)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，HSP70可以激活PI3K/AKT傳導(dǎo)通路來(lái)抑制細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)腦梗死后的神經(jīng)細(xì)胞，提示我們可以檢測(cè)腦梗死易感人群中Hsp70-1+190位點(diǎn)和Hsp70-hom+2437等位點(diǎn)基因型，來(lái)研究Hsp70-hom基因+2437位點(diǎn)基因的多態(tài)性在腦梗死患者發(fā)病過(guò)程中的分子機(jī)制，以及是否對(duì)HSP70的神經(jīng)保護(hù)作用及PI3K/AKT傳導(dǎo)通路產(chǎn)生影響，但目前這類研究的分子機(jī)制還沒(méi)有定論，就需要我們不斷去探索和發(fā)掘Hsp70-hom基因多態(tài)性在腦梗死患者神經(jīng)細(xì)胞凋亡病程中的作用及發(fā)病機(jī)制，吸收前人研究成果中的精髓進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，在基因水平上更好的治療腦部缺血性疾病，提升腦梗死患者的治療水平。

1鄒榮軍，梁祖鳳，馬騰飛，等.線粒體通路與缺血性腦血管病中神經(jīng)細(xì)胞凋亡的關(guān)系〔J〕.吉林醫(yī)藥學(xué)院學(xué)報(bào)，2014;10(5):375-7.

2趙彥超,顧耘.細(xì)胞凋亡通路研究進(jìn)展〔J〕.現(xiàn)代醫(yī)學(xué),2013;41(4):285-8.

3楊彥玲,陳雅慧.缺血性腦損傷與細(xì)胞凋亡〔J〕.軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院學(xué)報(bào)，2008;29(2):144-6.

4王賢軍，夏青，蔡洪信，等.局灶性腦梗死后半暗帶區(qū)皮層血流量與神經(jīng)細(xì)胞凋亡的實(shí)驗(yàn)研究〔J〕中國(guó)病理生理雜志，2006;22(5)：968-71.

5Yu JH,Se JH,Lee JE,etal.Time-dependent effect of combination therapy with erythropoietin and granulocyte colony-stimulating factor in a mouse model of hypoxic-ischemic brain injury〔J〕.Neurosis Bull,2014;30(1):107-17.

6Wang XJ,Xia Q,Yang L,Cai ZL.Dynamical progression of the temporalprofile of neuronal apoptosis and necrosis in rats following focal cerebral infarction〔J〕.Chin J Clin Rahabilitation,2004:8(34):7702-4.

7Zheng Z,Zhao H,Steinberg GK,etal.Cellular and molecular events Underlying ischemia-induced neuronal apoptosis〔J〕.Drug News Perspect,2013;16(8):497-503.

8宋修云，胡金鳳，陳乃宏.神經(jīng)細(xì)胞凋亡與腦缺血疾病〔J〕.中國(guó)藥理學(xué)通報(bào)，2012;28(3):307-10.

9Bazan N G.Neuroprotectin D1(NPD1):a DHA-derived mediator that protects brain and retina against cell injury-induced oxidative stress〔J〕.Brain Pathol,2005;15(2):159-66.

10徐忠祥，張俊，范瑞明.銀丹心腦通對(duì)腦缺血再灌注大鼠海馬區(qū)Bcl-2表達(dá)的影響〔J〕.中華老年心腦血管病雜志,2013;15(9):973-5.

11Nicholson DW,Thornberry NA.Apoptosis life and death decisions〔J〕.Science,2013;299(5604):214-5.

12鄭天勝，李翔.線粒體凋亡通路的研究進(jìn)展〔J〕.醫(yī)學(xué)綜述，2013;19(18)：3282-5.

13趙增強(qiáng)，徐勤枝.PARP-1/AIF介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡〔J〕.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)雜志，2007;4(2)：140-2.

14顧昊，張穎東.腦梗死中神經(jīng)細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制與治療展望〔J/CD〕.中華臨床醫(yī)師雜志:電子版,2011;5(18):5397-9.

15Ma Y,Lu C,Li C,etal.Overexpression of HSPA12B protects against cerebral ischemia/reperfusion injury via a PI3K/Akt-dependent mechanism〔J〕.Biochim Biophys Acta,2013;1832(1):57-66.

16Lin WJ,Zhu SY,Chen YL,etal.The effects of leptin on apoptois of airway smooth muscle cells via the PI3K/Akt signaling pathway〔J〕.Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi,2012;35(12):915-8.

17Guo S,Som AT,Waeber C,etal.Vascular neuroprotection via TrKB and Akt-dependent cell survival signaling〔J〕.Neurochem,2012;123(2):58-64.

18朱紅燦，孫圣剛，李紅戈，等.3-硝基丙酸預(yù)處理對(duì)大鼠局灶性腦缺血神經(jīng)元凋亡的抑制作用〔J〕.中國(guó)急診醫(yī)學(xué)雜志，2004;7(13)：457-9.

19呂昀，郭建新，李學(xué)玲，等.神經(jīng)生長(zhǎng)因子對(duì)實(shí)驗(yàn)性腦梗死大鼠神經(jīng)細(xì)胞凋亡的影響〔J〕.中國(guó)實(shí)用神經(jīng)疾病雜志，2009；7(12)：5-6.

20Skaper SD,Floreani M,Ceccon M,etal.Excitotoxicity,oxidative stress,and the neuroproteive potential of melatanin〔J〕.Ann N Y Acad Sci,2009;890:107- 18.

21Osborne NN,Nash MS,Wood JP,etal.Melatonin counteracts ischemia-induced apoptosis in human retinal pigment epithelial cells〔J〕.Invest Opthalmol Vis Sic,2008;39(12):2374-83.

22Kunduzova OR,Escourrou G,Seguelas MH,etal.Prevention of apoptotic and necrotic cell death,Caspase-3 activation,and dysfunction by melatonin after ischemia reperfusion〔J〕.FASEB J,2013;17(8):872-4.

23Schabitz WR,Sommer C,Zoder W,etal.Intravenous brainderived neurotrophic factor reduces infarct size and counterregulates Bax and Bcl-2 expression after temporary focal cerebral ischemia〔J〕.Stroke,2010;31(9):2212-7.

24關(guān)健，戴建武，佟偉民，等.腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)腦梗死大鼠神經(jīng)細(xì)胞凋亡及Bcl-2 Bax蛋白表達(dá)的影響〔J〕.中國(guó)微侵襲神經(jīng)外科雜志2012;17(11)：514-7.

25辛洪波,張寶恒,沈華杰,等.賽庚啶對(duì)離體大鼠心肌再灌注損傷的保護(hù)作用〔J〕.中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2004;15(3):253-7.

26譚婷，王美納，馬小亞.賽庚啶對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及對(duì)神經(jīng)細(xì)胞凋亡的影響〔J〕.中國(guó)臨床藥理學(xué)及治療學(xué)，2011;16(10)：1096-100.

27Lam M,Dubyak G,Chen L,etal.Evidence that Bcl-2 represses apoptosis by regulating endoplasmic reticulum-associated Ca2+fluxes〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,1994;91(14):6569-73.

28Ryan JJ,Prochownik E,Gottlieb CA,etal.C-myc and Bcl-2 modulate P53 function by altering P53 subcelluar trafficking during the cell cycle〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2011;91(13):5878-82.

29王嘉毅,楊 柳,鄭維兵,等.菟絲子醇提液對(duì)小鼠腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用〔J〕.食品與藥品,2013;15(4):242-4.

30張曼，王桂敏.菟子絲黃酮對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷后細(xì)胞凋亡及Bcl-2、Bax、Caspase-3表達(dá)的影響〔J〕.中藥藥理與臨床，2014;30(5):78-81.

31Salzet M.Theromin,a novel leechth rombin inhibitor〔J〕.J Niological Chemistry,2010;275:30 774.

〔2016-03-07修回〕

(編輯郭菁)

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.14.117

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(No.81460209)

金醒昉(1962-)，女，碩士生導(dǎo)師，主要從事老年病學(xué)研究。

杜衍捷(1986-)，男，醫(yī)師，在讀碩士，主要從事老年病學(xué)研究。

R743

A

1005-9202(2016)14-3600-03；