胱抑素C與缺血性腦血管病的研究進(jìn)展

齊玉彥 張淑巖 沈鵬 楊冬雪 王建勛 武倩倩 桂可欣

胱抑素C(cystatin C，CysC)作為一項(xiàng)可信度極高的指標(biāo)，臨床用于腎功能損傷的評價(jià)，目前相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)胱抑素C與炎癥反應(yīng)、自噬功能的調(diào)節(jié)、細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生及降解密切相關(guān)，并受轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的誘導(dǎo)，進(jìn)而參與到動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)和缺血性腦血管病的病理發(fā)展過程中。AS是缺血性腦血管病的危險(xiǎn)因素之一，亦是全面評估其病情嚴(yán)重程度、發(fā)生發(fā)展、預(yù)后和復(fù)發(fā)的核心。近年來的研究表示，CysC與AS、缺血性腦血管病相關(guān)，可作為缺血性腦血管病的一項(xiàng)評估指標(biāo)，并且具有神經(jīng)保護(hù)作用，探究相關(guān)機(jī)理有利于為缺血性腦血管病的診治提供新思路和新靶點(diǎn)。

缺血性腦血管病是一種嚴(yán)重威害人們生命健康的疾病，不僅發(fā)病率逐年上升，而且發(fā)病年齡愈發(fā)年輕化，使億萬家庭喪失了主要的勞動(dòng)力。目前諸多研究表明，傳統(tǒng)腦血管病的危險(xiǎn)因素已不能充分闡明和預(yù)測AS、缺血性腦血管病的發(fā)病機(jī)制、病情演變及轉(zhuǎn)歸情況。半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族成員很多，CysC便是其中一個(gè)。目前的研究發(fā)現(xiàn)，CysC作為評價(jià)腎功能的敏感指標(biāo)，不僅被用以評價(jià)腎臟疾病，還參與了機(jī)體諸多疾病的發(fā)生發(fā)展,與腦血管疾病的病理過程顯著相關(guān)[1-2]。CysC與AS、缺血性腦血管病相關(guān)，進(jìn)一步探討CysC與缺血性腦血管疾病的神經(jīng)功能缺失程度、病情演變、預(yù)后及復(fù)發(fā)的相關(guān)性，有利于為其診治提供新方案和新靶點(diǎn)。

1 CysC的概述

CysC是一種分子量為13359Da的堿性分泌性非糖化蛋白質(zhì)，最早被認(rèn)為是腦脊液內(nèi)的γ-微量蛋白，隨后研究者在腎小管壞死患者的尿液中發(fā)現(xiàn)了它的存在。人類CysC由120個(gè)氨基酸殘基組成，其編碼基因?yàn)椤肮芗一颉?位于第20號染色體，在所有組織細(xì)胞中均可恒定地轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。CysC是半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族的重要一員，被稱為半胱氨酸蛋白酶抑制劑C,即胱抑素C。組織細(xì)胞產(chǎn)生CysC后恒定地分泌于各種體液中，CysC在體液中的最高與最低含量分別出現(xiàn)在腦脊液與尿液中，腦脊液中CysC含量是血液中的5.5倍。血中CysC濃度主要決定于腎小球?yàn)V過率，腎小管無分泌CysC功能，血中CysC均經(jīng)腎小球?yàn)V過膜濾過，為近曲小管重吸收且分解，無法返回血液，因此CysC一直被作為一項(xiàng)良好的評價(jià)腎功能損傷的指標(biāo)[3]。CysC抑制內(nèi)源性組織蛋白酶的活性、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，尤其是膠原蛋白的水解，使組織細(xì)胞免遭損傷[4]。

2 CysC與動(dòng)脈粥樣硬化

作為半胱氨酸蛋白酶的強(qiáng)烈抑制劑，CysC除了參與炎性反應(yīng)的調(diào)控及AS的發(fā)生發(fā)展，還參與細(xì)胞凋亡、抗原呈遞、抵抗病原體入侵等多種生物學(xué)過程[5-6]。有研究表明，腎小球?yàn)V過率與冠心病患者的冠狀動(dòng)脈造影Genisi評分不具有相關(guān)性，而血清CysC水平卻與之呈正相關(guān)[7]。作為組織蛋白酶的抑制劑,CysC參與機(jī)體各種炎癥反應(yīng)過程[2]。Longenecker等[8]認(rèn)為,CysC具有炎癥介質(zhì)作用，其作用是通過激活中性粒細(xì)胞實(shí)現(xiàn)的。血管壁基質(zhì)重構(gòu)及AS的形成歸因于CysC的分泌相對不足，此時(shí)組織蛋白酶則在炎癥介質(zhì)和炎性細(xì)胞因子的介導(dǎo)下被過度表達(dá)，酶的活性無法被充分有效地抑制，其彈性組織離解作用造成了動(dòng)脈壁的損傷[9]。Helmersson-Karlqvist等[10]認(rèn)為動(dòng)脈壁CysC的缺乏，半胱氨酸蛋白酶與抑制劑的失衡可能參與了AS和動(dòng)脈瘤的發(fā)生發(fā)展。有研究顯示,自噬功能障礙出現(xiàn)于AS早期,小鼠AS模型的研究表明自噬功能障礙與CysC表達(dá)水平的下降、脂質(zhì)積聚、細(xì)胞凋亡及炎癥相關(guān)，在AS中CysC通過自噬途徑對抗細(xì)胞凋亡，CysC的缺乏致使巨噬細(xì)胞和apoE缺陷小鼠的自噬功能障礙、細(xì)胞凋亡以及AS程度加重[11]。Staun-Ram等[12]研究發(fā)現(xiàn)人類單核細(xì)胞被激活后表達(dá)組織蛋白酶增加,TGF-β可阻斷組織蛋白酶B表達(dá)增加，CysC則因TGF-β的存在而表達(dá)增加，增加的CysC可抑制單核細(xì)胞的浸潤;CysC被抗體中和后單核細(xì)胞的浸潤又重新出現(xiàn),研究者發(fā)現(xiàn)TGF-β能誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的大鼠胚胎細(xì)胞以時(shí)間和劑量依賴性的方式產(chǎn)生CysC。因此，可通過調(diào)節(jié)CysC的表達(dá)水平而減緩AS和心腦血管病的病理演變，這有望成為一種新的治療手段。

2.1 CysC與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊

正常動(dòng)脈的平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞能夠豐富表達(dá)CysC，而斑塊局部的CysC水平較低,組織蛋白酶卻表達(dá)增強(qiáng),推測在斑塊局部為抑制組織蛋白酶對細(xì)胞外基質(zhì)的降解，CysC被大量消耗,為補(bǔ)償斑塊中CysC的減少,細(xì)胞在細(xì)胞因子的作用下產(chǎn)生大量CysC并且進(jìn)入血液循環(huán)，引起血清CysC的水平升高[13]。頸動(dòng)脈斑塊穩(wěn)定性不同的患者在血清CysC水平上差異顯著，不穩(wěn)定斑塊組與穩(wěn)定斑塊組比較，前者血清CysC水平顯然更高[14]。在AS的局部氧化型低密度脂蛋白可促使血管平滑肌細(xì)胞的凋亡，CysC通過抑制這一過程降低了血管平滑肌細(xì)胞的凋亡率,起到穩(wěn)定AS斑塊的作用[15]。血清CysC有動(dòng)態(tài)的變化，在易損斑塊出現(xiàn)之前的炎癥反應(yīng)過程中及心血管事件風(fēng)險(xiǎn)增加時(shí)血清CysC水平升高，隨著斑塊穩(wěn)定性增加和心血管事件的恢復(fù)，CysC將恢復(fù)到基線水平[16]。因此，CysC與AS的病理演變過程緊密相連。

2.2 CysC與頸動(dòng)脈粥樣硬化

臨床醫(yī)生常借頸動(dòng)脈粥樣硬化程度來估量顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化狀況，頸部AS為缺血性腦卒中病情演進(jìn)及復(fù)發(fā)的重要因素。對346例急性腦梗死患者均行頸動(dòng)脈彩超檢查，依照Crouse積分法評估頸動(dòng)脈粥樣硬化程度并依據(jù)此法將其分為2組,即斑塊組和無斑塊組,與無斑塊組比較，斑塊組血清CysC水平較高，而且CysC水平與Crouse積分呈正相關(guān)，即其水平越高者頸動(dòng)脈粥樣硬化病變越重[17]。Longenecker等[8]發(fā)現(xiàn)高水平的血清CysC與人類免疫缺陷病毒感染者的頸總動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度具有相關(guān)性。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)血清CysC與頸動(dòng)脈內(nèi)中膜增厚及其斑塊形成明顯相關(guān)，然而反映腎功能的其它指標(biāo)與之無關(guān)[18]。通過對非心源性栓塞性缺血性腦卒中患者的研究，Umemura等[19]發(fā)現(xiàn)高水平的血清CysC與顱外頸動(dòng)脈狹窄相關(guān)，而與顱內(nèi)頸動(dòng)脈狹窄無明顯的相關(guān)性，考慮是顱內(nèi)、外動(dòng)脈硬化的危險(xiǎn)因子和發(fā)生機(jī)制不同所致，而且這一研究亦表明，與hs-CRP比較，CysC可能是日益增多的顱內(nèi)外頸動(dòng)脈狹窄病變更為有用的指標(biāo)。

3 CysC與缺血性腦血管病

CysC作為臨床評價(jià)腎功能損傷的內(nèi)源性指標(biāo)，不僅與AS的形成相關(guān)，還可能是缺血性腦血管病發(fā)生發(fā)展的預(yù)測因子[2，20]。有研究表明，CysC參與炎癥反應(yīng)、AS的產(chǎn)生、斑塊及血管狹窄的形成，并且與心腦血管病的病理發(fā)展過程明顯相關(guān)[1-2]。對缺血性腦卒中患者行腦血管造影發(fā)現(xiàn)隨著CysC水平升高，腦動(dòng)脈狹窄程度加重，二者具有相關(guān)性[21]。Yang等[2]發(fā)現(xiàn)缺血性腦卒中患者外周血中CysC水平升高，認(rèn)為CysC參與缺血性腦卒中的病理發(fā)展過程，是缺血性腦卒中發(fā)病的獨(dú)立預(yù)測因子，通過實(shí)驗(yàn)性腦卒中模型小鼠的系列研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠受損腦組織中CysC的表達(dá)亦有動(dòng)態(tài)變化，其表達(dá)在缺血/再灌注損傷后6 h明顯增加，24 h CysC的表達(dá)水平處于高峰，1周后CysC的表達(dá)水平下降，這與缺血性腦卒中患者血清CysC水平先上升后下降的動(dòng)態(tài)變化相合，考慮腦卒中患者在發(fā)生缺血性損傷后為減輕腦組織受損，神經(jīng)元釋放較高水平的CysC，抑制組織蛋白酶，引起了血中CysC含量的升高。有學(xué)者研究表明，缺血性腦卒中患者常因腦水腫與顱內(nèi)壓增高的發(fā)生，致使機(jī)體出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，腎小球?yàn)V過率因腎素-血管緊張素系統(tǒng)的激活而下降，CysC隨尿排出減少，血中CysC水平增高。另外，腦脊液中CysC經(jīng)腦卒中患者病變的血腦屏障進(jìn)入循環(huán)血液，也使血中CysC濃度增高[2]。CysC并非與所有缺血性卒中亞型相關(guān),一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)相比于TOAST分型的其它類型患者,大動(dòng)脈粥樣硬化型腦梗死患者的血清CysC水平升高更明顯[20],因此為明確CysC對不同病因亞型缺血性腦卒中的價(jià)值，我們應(yīng)該對不同病因分型的腦卒中進(jìn)一步地深入研究。

4 CysC在缺血性腦血管病中的神經(jīng)保護(hù)作用

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，CysC作為一項(xiàng)神經(jīng)保護(hù)因子參與缺血性腦血管病的發(fā)生演變過程。外源性CysC可通過減少梗死體積來減輕神經(jīng)元的損傷[2]。自噬是細(xì)胞內(nèi)的溶酶體降解吞噬物的生理過程,細(xì)胞通過這一過程而保持內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定[22]。自噬作用發(fā)生于所有正常的神經(jīng)細(xì)胞，以保證細(xì)胞的不斷更新，它對保持神經(jīng)突觸的可塑性、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的抗炎功能及神經(jīng)細(xì)胞髓鞘的形成至關(guān)重要，自噬作用還可通過清除自由基而減少神經(jīng)細(xì)胞損傷[23-24]。在病理情況下(如負(fù)氮平衡、缺血、缺氧、循環(huán)障礙)自噬作用則顯著增強(qiáng)[22]，神經(jīng)元通過CysC誘導(dǎo)的自噬作用可抵抗各種應(yīng)激損傷。經(jīng)活化自噬通路，外源性CysC可減輕蛛網(wǎng)膜下腔出血大鼠的早期腦損傷[25]。學(xué)者認(rèn)為CysC具有神經(jīng)保護(hù)功能，通過抑制組織蛋白酶實(shí)現(xiàn)其這一功能，在缺血性腦卒中發(fā)生時(shí)CysC通過病變的血腦屏障進(jìn)入血液循環(huán)，導(dǎo)致腦脊液中CysC水平下降，組織蛋白酶對腦細(xì)胞的損傷進(jìn)一步加重[26]。缺血性腦血管病發(fā)生時(shí)壞死和炎細(xì)胞釋放組織蛋白酶，其活性可被大量釋放的CysC所抑制[27]。因此，CysC神經(jīng)保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)可能有賴于其對組織蛋白酶活性的抑制作用和自噬途徑。

5 CysC與缺血性腦血管病的預(yù)后及復(fù)發(fā)

Yang等[2]的研究表明隨著血清CysC水平升高，缺血性腦卒中不僅發(fā)病率隨之上升，而且腦卒中患者的預(yù)后愈差。一些學(xué)者認(rèn)為血清CysC與缺血性腦卒中的發(fā)生和演變具有獨(dú)立相關(guān)性[28]。Zeng等[20]表明血清CysC水平較高者，缺血性腦卒中復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)亦較高，認(rèn)為CysC水平對缺血性腦卒中的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)具有一定預(yù)測價(jià)值。Hojs Fabjan等[29]的前瞻性研究表明，血清CysC水平升高，則缺血性腦卒中患者的病死率和長期病死率的風(fēng)險(xiǎn)比亦隨之而上升，血清CysC水平最高組患者病死率與長期病死率的風(fēng)險(xiǎn)比顯然比血清CysC水平最低組高。因此，血清CysC水平較高的腦卒中人群較其較低者的預(yù)后可能更差，腦卒中的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)可能亦較高。

6 展 望

近年來，研究發(fā)現(xiàn)CysC參與了缺血性腦血管病的發(fā)生發(fā)展，但具體作用機(jī)制還缺乏相關(guān)的基礎(chǔ)和臨床研究。因目前多數(shù)研究為橫斷面研究，還需要研究以進(jìn)一步闡明CysC在缺血性腦血管病中的作用，并明確同一位缺血性腦血管病患者的血清CysC水平隨著病變進(jìn)展的動(dòng)態(tài)變化以及二者間的因果關(guān)系。血清CysC與缺血性腦血管病的病理發(fā)展過程緊密相關(guān)，探究相關(guān)機(jī)理有利于為缺血性腦血管病的診治提供新思路和新靶點(diǎn)。

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