顱腦創(chuàng)傷并發(fā)應(yīng)激性潰瘍中Ghrelin保護作用的研究進展

嚴(yán)貴忠，王登峰，侯博儒，任海軍

730030 甘肅，蘭州大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)外科

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·綜述·

顱腦創(chuàng)傷并發(fā)應(yīng)激性潰瘍中Ghrelin保護作用的研究進展

嚴(yán)貴忠，王登峰，侯博儒，任海軍

730030 甘肅，蘭州大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)外科

【摘要】顱腦創(chuàng)傷(TBI)是一種嚴(yán)重而又復(fù)雜的創(chuàng)傷，不僅中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生原發(fā)性損傷，機體內(nèi)環(huán)境紊亂引發(fā)的全身臟器功能障礙也是影響患者預(yù)后的重要因素。應(yīng)激性潰瘍的發(fā)生是顱腦創(chuàng)傷后常見的并發(fā)癥之一，胃腸道黏膜破壞時腸內(nèi)細(xì)菌和毒素發(fā)生移位，誘發(fā)機體發(fā)生嚴(yán)重的全身炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重者可導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征，最終發(fā)生多臟器功能衰竭。因此，對于顱腦創(chuàng)傷患者的治療，不僅要控制神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性損傷，還要關(guān)注并發(fā)癥的防治。Ghrelin是一種具有多種生物學(xué)功能的腦腸肽，不僅能在顱腦創(chuàng)傷后保護神經(jīng)，還可以緩解顱腦創(chuàng)傷誘發(fā)的胃腸道功能障礙。因此Ghrelin有可能是未來臨床治療顱腦創(chuàng)傷的重要方法之一。

【關(guān)鍵詞】顱腦創(chuàng)傷； 應(yīng)激性潰瘍； Ghrelin

Ghrelin是一種含有28個氨基酸的多肽，主要由胃底細(xì)胞合成，但是也在其他一些組織中表達(dá)。1999年日本科學(xué)家首次在大鼠胃黏膜和下丘腦中發(fā)現(xiàn)了Ghrelin，并確定其為生長激素促分泌素受體(GHSR)的內(nèi)源性配體[1]。血漿中Ghrelin以兩種形式存在，即辛?；头切刘；?，前者在N端第3位絲氨酸上添加了辛?；?，具有重要的生物學(xué)功能。辛?；腉hrelin能夠識別生長激素促分泌激素受體1a(GHS-R1a)，并調(diào)節(jié)生長激素的釋放。目前已經(jīng)認(rèn)識到的Ghrelin功能包括調(diào)節(jié)攝食和代謝[2]；在饑餓狀態(tài)下，Ghrelin通過下丘腦信號通路，增加攝食和貯存能量；Ghrelin還參與大腦的獎賞和動機系統(tǒng)[3]、學(xué)習(xí)和記憶及應(yīng)激反應(yīng)[4]。最近的研究表明，Ghrelin能夠緩解由于下丘腦-垂體-腎上腺軸對應(yīng)激的反應(yīng)[5]。

GHSR是典型的G蛋白偶聯(lián)七跨膜受體，有1a和1b兩種類型，具有生物學(xué)作用的主要是GHSR1a型[6]。GHSR1a在大腦中廣泛表達(dá)，包括弓狀核、海馬CA2、CA3、齒狀核、腹側(cè)被蓋區(qū)、黑質(zhì)致密部(黑質(zhì)致密部)、中縫背等。Ghrelin與受體結(jié)合后，通過磷脂酶/蛋白激酶C/三磷酸肌醇(PLC/PKC/IP3)信號通路，使細(xì)胞內(nèi)IP3依賴的鈣釋放，同時細(xì)胞外鈣離子進入胞內(nèi)，并激活下游的應(yīng)答反應(yīng)。Ghrelin自身可以通過血腦屏障并與腦內(nèi)存在的受體結(jié)合，發(fā)揮其生物學(xué)功能?，F(xiàn)在的研究證明，Ghrelin還在保護神經(jīng)和其他的一些疾病中起重要作用。

1Ghrelin神經(jīng)保護作用

TBI引起神經(jīng)細(xì)胞死亡的形式包括細(xì)胞凋亡、壞死及自噬。TBI后繼發(fā)顱內(nèi)壓升高，使神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生缺血低氧，促凋亡基因被激活，促凋亡蛋白Bax激活，抗凋亡蛋白Bcl-2抑制。當(dāng)Bax被激活時，線粒體釋放的細(xì)胞色素c與Apaf-1相互作用，使Apaf-1與pro-caspase-9形成復(fù)合體，激活caspase-9和caspase-3。Spencer等[7]研究表明，Ghrelin通過激活ERK1/2、絲裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶C(PKC)、磷酯酰肌醇3-激酶(PI3K)通路抑制細(xì)胞凋亡。這些通路中Bax被抑制，使Bcl-2/Bax比例升高，抑制凋亡，提高了細(xì)胞的存活。Ghrelin還以通過上調(diào)解偶聯(lián)蛋白-2(UCP-2)，解偶聯(lián)蛋白的上調(diào)可以緩沖產(chǎn)生的活性氧，保護細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷而抑制凋亡。但是目前尚無關(guān)于Ghrelin參與細(xì)胞壞死和自噬過程的報道。Qi等[8]發(fā)現(xiàn)，Ghrelin治療TBI動物試驗中，大腦皮層中UCP-2表達(dá)的上調(diào)，不僅能減小損傷面積，而且能減輕腦水腫的程度；而Ghrelin拮抗劑Genipin可以抵消這種保護作用；切除迷走神經(jīng)后，Ghrelin的神經(jīng)保護作用也被抵消。因此認(rèn)為，Ghrelin在TBI后發(fā)揮神經(jīng)細(xì)胞保護作用是通過上調(diào)UCP-2機制實現(xiàn)的，但是這一過程依賴于完整的迷走神經(jīng)系統(tǒng)。

TBI誘導(dǎo)大腦炎癥反應(yīng)過程中，涉及很多的調(diào)節(jié)因子，包括殘留小膠質(zhì)細(xì)胞的激活、白細(xì)胞的浸潤、損傷部位促炎因子和趨化因子的釋放。浸潤的白細(xì)胞主要是中性粒細(xì)胞和炎性單核細(xì)胞，是TBI后腦水腫和神經(jīng)元損傷的主要因素。Lee等[9]使用Ghrelin治療TBI后,能使局部白細(xì)胞的浸潤減少2～8倍,并能提高生存率和改善神經(jīng)功能障礙。Lopez等[10]已經(jīng)證明，Ghrelin可以上調(diào)UCP-2，使TBI中神經(jīng)細(xì)胞線粒體的結(jié)構(gòu)和功能維持穩(wěn)定，原位末端轉(zhuǎn)移酶標(biāo)記技術(shù)(TUNEL)檢測發(fā)現(xiàn)損傷區(qū)域凋亡細(xì)胞數(shù)量減少，并且檢測到caspase-3水平降低；同時發(fā)現(xiàn)，TBI后腦血管的通透性較假手術(shù)組增加3倍，Ghrelin治療能夠維持血管的通透性，保護血腦屏障的完整性，對減輕TBI后腦水腫的發(fā)生意義重大。后來的研究證明[11]，TBI后血管通透性增加與炎癥因子TNF-α、IL-6的釋放及水通道蛋白-4高表達(dá)有關(guān)。Ghrelin能夠保護血腦屏障的完整性，與抑制炎癥反應(yīng)、降低水通道蛋白-4有關(guān)；同時在Ghrelin治療后，神經(jīng)損傷標(biāo)志物S100B的水平也恢復(fù)至正常水平。

2Ghrelin消化道保護作用

研究觀察到TBI引起的上消化道應(yīng)激性潰瘍也能被Ghrelin改善，使胃腸道黏膜屏障及絨毛結(jié)構(gòu)能保持完整性。這種保護作用的機制可能與抗凋亡、抗炎作用有關(guān)。Ghrelin自身可以通過血腦屏障，TBI后血腦屏障破壞，使Ghrelin進入腦內(nèi)更加容易，故Ghrelin可以作用于腦內(nèi)下丘腦、黑質(zhì)、垂體、海馬及其他區(qū)域受體，調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌軸例如下丘腦-垂體-腎上腺(HPA) 軸下丘腦-垂體-性腺(HPG) 軸活性而參與應(yīng)激反應(yīng)[5]。

TBI后消化道黏膜屏障的破壞使胃腸道的通透性增加，導(dǎo)致腸內(nèi)菌群毒素移位，誘發(fā)全身炎癥反應(yīng)。Bansal等[12]為研究Ghrelin在TBI小鼠胃腸中的保護作用，對比假手術(shù)組、顱腦創(chuàng)傷組、顱腦創(chuàng)傷/Ghrelin治療組發(fā)現(xiàn)，與顱腦創(chuàng)傷組比較，Ghrelin能夠降低胃腸道黏膜的通透性，保護黏膜的完整性，并使緊密連接蛋白肌球蛋白輕鏈激酶水平維持在假手術(shù)組水平；同時，Ghrelin也能抑制TNF-α的釋放。Ghrelin的保護作用可能與作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌的改變或通過與單核細(xì)胞和T細(xì)胞上的受體結(jié)合直接發(fā)揮抗炎作用相關(guān)。

在應(yīng)激性胃黏膜損傷的模型中，分別給予不同劑量的Ghrelin后，可以改變胃酸和胃蛋白酶的分泌。Ghrelin可以改變胃酸的分泌，可能與Ghrelin影響血清內(nèi)胃泌素的水平有關(guān)，使用不同劑量的Ghrelin治療胃黏膜損傷模型時，胃泌素升高的水平不同。試驗發(fā)現(xiàn)，應(yīng)激條件下，胃黏膜內(nèi)Ghrelin mRNA的表達(dá)升高，緊接著血清內(nèi)Ghrelin的水平也有所升高。內(nèi)源性Ghrelin可能限制了應(yīng)激相關(guān)性胃黏膜的損傷，可以視為保護胃黏膜完整性的肽類物質(zhì)。應(yīng)激條件下，Ghrelin通過調(diào)節(jié)多種保護因子的表達(dá)，保護胃腸道的功能。Brzozowski等[13]在應(yīng)激性動物實驗?zāi)Ｐ椭邪l(fā)現(xiàn)，接受腹腔注射Ghrelin后，能夠上調(diào)結(jié)構(gòu)性一氧化氮合酶(cNOS)mRNA在胃腸道黏膜內(nèi)的表達(dá)，而并沒有檢測到誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)mRNA的變化。因此認(rèn)為在應(yīng)激環(huán)境下，Ghrelin可以通過上調(diào)cNOS而不是iNOS產(chǎn)生大量的一氧化氮(NO)，同時也說明了Ghrelin對胃黏膜的保護作用與調(diào)節(jié)NO有關(guān)。前列腺素在保護胃黏膜完整性中的作用已經(jīng)得到大家的認(rèn)可。研究表明，Ghrelin保護應(yīng)激相關(guān)胃黏膜的過程中，通過調(diào)節(jié)環(huán)氧合酶(COX)通路中前列腺素的表達(dá)發(fā)揮著重要作用，非選擇性COX抑制劑能夠抵抗Ghrelin對胃黏膜的保護和血管擴張作用[14]。

Zhang等[15]發(fā)現(xiàn)Ghrelin能使迷走神經(jīng)背核處的神經(jīng)細(xì)胞再生和增殖，Ghrelin可能通過迷走神經(jīng)發(fā)揮胃腸道保護作用。另外，乙酰膽堿可以提高血清內(nèi)Ghrelin的水平，進一步說明迷走神經(jīng)參與了Ghrelin對消化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。Bansal等[16]通過刺激TBI小鼠的迷走神經(jīng)，發(fā)現(xiàn)刺激迷走神經(jīng)后小鼠血清內(nèi)TNF-α水平下降，而Ghrelin水平明顯上升；同時在胃、腸、腦、肺及肝組織內(nèi)也檢測到了高表達(dá)的Ghrelin，但是胃內(nèi)Ghrelin的表達(dá)水平是最高的。內(nèi)臟感覺神經(jīng)在Ghrelin發(fā)揮胃腸道保護作用中也扮演重要的作用。研究表明，辣椒素誘導(dǎo)內(nèi)臟感覺神經(jīng)元失活后，可以明顯地削弱Ghrelin的保護作用，使胃黏膜內(nèi)的血流量明顯減少。另外，使用源于內(nèi)臟感覺神經(jīng)的分泌性物質(zhì)降鈣素基因相關(guān)肽替代治療，可以恢復(fù)外周或中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)Ghrelin的保護作用和胃黏膜充血的效果。因此認(rèn)為，這種降鈣素基因相關(guān)肽是參與改善微循環(huán)的重要物質(zhì)，也是Ghrelin發(fā)揮胃腸道保護作用中的重要因子[17]。Wu等[18]發(fā)現(xiàn)，Ghrelin可以作用于腦內(nèi)GHSR1a，調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)的活性，降低血清內(nèi)高遷移率族蛋白1(HMGB-1)的水平，緩解胃腸黏膜屏障的通透性。

綜上所述，在應(yīng)激條件下，Ghrelin對消化系統(tǒng)的保護作用依賴于迷走神經(jīng)和內(nèi)臟感覺神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的完整，通過調(diào)節(jié)NOS、降鈣素基因相關(guān)肽及環(huán)氧化酶-前列腺素系統(tǒng)等通路，改善胃黏膜的血供。同時，最新的研究表明，Ghrelin不僅可以通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的受體，還可以直接作用于胃黏膜內(nèi)相關(guān)受體，調(diào)節(jié)炎癥因子的釋放、抑制細(xì)胞凋亡而保護胃黏膜。

3Ghrelin臨床應(yīng)用

Ghrelin的使用能使GHSR1a的數(shù)量上調(diào)[19]，因此在治療期間，需要根據(jù)Ghrelin對受體的敏感性調(diào)整藥物用量。但是，Ghrelin的半衰期只有20～30min[20]，如果腦創(chuàng)傷后單次劑量使用，也許只能對早期的細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)有作用，而對繼發(fā)性損傷沒有太大的意義。因此，長期Ghrelin的使用似乎是腦創(chuàng)傷后最好的選擇。但是Ghrelin長期使用的不良反應(yīng)需要認(rèn)真考慮。谷氨酸能神經(jīng)傳遞是Ghrelin對中腦邊緣系統(tǒng)多巴胺獎賞通路、記憶形成所必需的[21-22]，但是過量的谷氨酸存在明顯的興奮性毒性，這在腦創(chuàng)傷后表現(xiàn)地尤為突出。在全身性使用Ghrelin時還需要評估長期使用對機體內(nèi)環(huán)境改變的影響。因為外源性的辛?；疓hrelin作用于GHSR1a后能表現(xiàn)出多種生物學(xué)作用，如刺激食欲，增加攝食導(dǎo)致體重增加。對一般人群來說，這可能是需要避免的問題，但是腦創(chuàng)傷患者卻能從中獲益，腦創(chuàng)傷由于患者長期進食障礙、消化道功能障礙，致使?fàn)I養(yǎng)不良、體重減輕等影響預(yù)后不良。而非辛?；疓hrelin不作用于GHSR1a，不會出現(xiàn)類似的代謝效應(yīng)，但體外試驗證明腦創(chuàng)傷后非辛?；疓hrelin同樣具有神經(jīng)保護作用[23]，對改善預(yù)后也有重要的意義。

Ghrelin治療TBI動物模型已經(jīng)取得了長足的進展，并且在不同的神經(jīng)損傷模型中，Ghrelin也表現(xiàn)出了神經(jīng)保護、穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境的作用。確實，Ghrelin在提高細(xì)胞存活、減小損傷區(qū)域及改善神經(jīng)功能缺失方面效果顯著。隨著對腦腸軸研究的深入，TBI致應(yīng)激性潰瘍的預(yù)防和治療理念也將發(fā)生改變，Ghrelin作為一種腦腸肽，不僅能治療TBI原發(fā)性損傷，通過腦腸軸調(diào)節(jié)對消化系統(tǒng)的控制，還可以直接作用于消化系統(tǒng)，改善消化系統(tǒng)局部的功能。但是，Ghrelin是否參與了TBI后神經(jīng)細(xì)胞和胃黏膜細(xì)胞壞死和自噬過程，仍需要進一步的研究。

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(本文編輯： 黃小英)

The role of Ghrelin in preventing stress ulcer after traumatic brain injury

YANGui-zhong,WANGDeng-feng,HOUBo-ru,RENHai-jun

(Department of Neurosurgery，Second Hospital of Lanzhou University,Lanzhou730030,China)

【Abstract】Traumatic brain injury (TBI) is a serious and complex trauma, which is known to injury the central nervous system directly and cause several secondary effects,resulting in peripheral organs dysfunction. The close relationship between brain injury and subsequent intestinal mucosal injury has been recognized. This pathologic course may not only influence the intestinal itself but also impair the remote organs,leading to systemic inflammatory response syndrome and multiple-organ dysfunction syndrome. The treatment of TBI should focus on the control of primary nerve injury as well as the prevention of complications. Ghrelin,a gastrointestinal peptide with a major role in regulating feeding and metabolism,has recently been investigated for its neuroprotective effects and ameliorating intestinal barrier dysfunction,which suggest Ghrelin treatment may be a useful intervention after TBI in clinic.

【Key words】brain injury; stress ulcer; Ghrelin

文章編號：1009-4237(2016)03-0179-03

基金項目：甘肅省自然科學(xué)基金(145RJZA146)

通訊作者：任海軍，E-mail：renhaijunldey@163.com

【中圖分類號】R 651.1; R 573.1

【文獻標(biāo)識碼】A【DOI】 10.3969/j.issn.1009-4237.2016.03.018

(收稿日期：2015-04-25； 修回日期： 2015-07-01)