腦梗死血管再生相關(guān)指標研究進展

腦梗死又稱缺血性腦卒中，是指因腦部血液供應(yīng)障礙、缺血缺氧所致的局限性腦組織的缺血性壞死或者軟化。1981年Astrup等根據(jù)動物實驗首先提出了缺血半暗帶(ischemic penumbra，IP)理論，即梗死灶周圍會形成缺血半暗帶，半暗帶區(qū)域存在著大量處于休眠或者半休眠狀態(tài)的腦細胞及神經(jīng)元細胞。因此，梗死灶周圍血管再生、盡快建立側(cè)支血管對于拯救缺血半暗帶顯得尤為重要。近年來，研究顯示多種細胞因子及microRNA與血管再生有一定的相關(guān)性，通過監(jiān)測以上指標可以對腦梗死血管再生情況進行評估，本研究將針對腦梗死血管再生相關(guān)指標進行綜述。

1 血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)

VEGF是目前研究最清楚的、作用最明確的促進血管生長的因子[1]，其包括脊椎動物VEGF-1/VEGF-2、胎盤生長因子(PLGF)、副毒素(paratoxin，VAGFE)和蛇毒(svVEGF)。其中脊椎動物VEGF被廣泛表達，可啟動血管生成過程，在血管的形成、功能和維持中起著至關(guān)重要的作用[2]，也是血管生成和血管通透性的重要調(diào)節(jié)劑[3-4]。血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR)屬于受體酪氨酸激酶超家族，通過受體酪氨酸激酶VEGFR-1、VEGFR-2和VEGFR-3介導(dǎo)的VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是至關(guān)重要的，在機體生理和病理狀態(tài)下均存在[5]。VEGF在調(diào)節(jié)各種生理和病理條件下的微血管通透性中起著重要作用[6]。內(nèi)皮細胞(endothelial cell，EC)作為循環(huán)血液和周圍組織之間的選擇性滲透屏障， 其完整性對維持血管穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。VEGF可通過激活蛋白1(AP1)結(jié)合位點調(diào)節(jié)B淋巴細胞瘤-2基因(Bcl-2)在Bcl-2啟動子中的表達，進而延長血管內(nèi)皮細胞的存活時間[7-8]。此外，在VEGF的3′UTR中證實存在miRNA126結(jié)合位點，miRNA126可以調(diào)整VEGF的表達。VEGF-C是血小板源生長因子家族成員之一，其不僅能夠與VEGFR-3結(jié)合引起淋巴管新生，而且也可以和VEGFR-2結(jié)合引起血管內(nèi)皮細胞的增殖和遷移[9]。在機體中，VEGF和VEGFR是平衡新血管形成與維護和重塑現(xiàn)有血管所必需的，因此，更好地了解調(diào)節(jié)VEGFR信號機制，有助于進一步探索促進血管新生機制，從而更好地挽救缺血半暗帶。有研究表明，在腦缺血和缺氧后24 h內(nèi)，大量的VEGF和其他神經(jīng)營養(yǎng)因子應(yīng)激性增加，許多內(nèi)皮細胞開始在缺血半暗帶中產(chǎn)生，并擴展到梗死區(qū)，進而促進血管再生[10]。

2 堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)

FGF家族是由23個FGF信號多肽組成。哺乳動物FGF家族成員通過與不同親和力的肝素硫酸鹽和FGF受體(FGFR)結(jié)合而參與多種信號通路。bFGF是FGF家族的原型成員，與其受體相互作用介導(dǎo)受體二聚化、磷酸化和信號通路的激活，如Ras-MAPK和PIK-3通路，通過FGF/FGFR軸的過度刺激信號可能會增加血管生成潛力[11]。大量研究表明，bFGF是一種能促進血運重建的生長因子和活性肽，能促進血管側(cè)支循環(huán)的建立，在缺血半暗帶中促進血運重建，改善腦梗死區(qū)的血液供應(yīng)，提高腦梗死病人的治療效果和預(yù)后[9，12]。

3 微小核糖核酸RNA126(miRNA126)

miRNA是一種含有19～25個核苷酸，廣泛存在于真核生物中的一種短小的單鏈RNA[13]，其5′端含有一個磷酸基團，3′端含有一個羥基，與mRNA結(jié)合能夠抑制蛋白質(zhì)翻譯或直接導(dǎo)致mRNA降解[14]，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達，在生命體的生理和病理狀態(tài)下均起著重要作用。在生物體內(nèi)miRNA具有高度的組織特異性，不同的組織中miRNA的種類存在差別，在人體處于不同的階段miRNA也會有特異性，并且隨著人體機體的變化而做出迅速的反應(yīng)，此外miRNA在細胞的增殖、分化、凋亡等生理及病理過程中具有一定的作用[15]，以上這些特點，均決定miRNA可能成為疾病的診斷及其預(yù)后的重要指標。目前研究發(fā)現(xiàn)，miRNA與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展有一定的關(guān)系[16]，因此，miRNA在腦血管病的預(yù)后及診斷方面具有重要的作用。血管生成過程通常為血管細胞形成聚集體，其中內(nèi)種群細胞發(fā)育成造血前體，外種群最終產(chǎn)生內(nèi)皮細胞，隨后內(nèi)皮前體細胞或血管細胞分化并組裝成一個原始的血管網(wǎng)絡(luò)[17]。miRNA126是一種能夠促進血管再生和調(diào)節(jié)血管祖細胞，從而維持血管穩(wěn)態(tài)的小片段核糖核酸[18]。一些研究表明，miRNA126的丟失可導(dǎo)致血管生長過程中內(nèi)皮細胞遷移受損、血管腔塌陷和內(nèi)皮管組織受損[17]。最近研究發(fā)現(xiàn)，一種稱為表皮生長因子樣域7(EGFL7)的蛋白質(zhì)被描述為一種新的內(nèi)皮細胞衍生因子，由于其對血管發(fā)生和血管形狀的影響進而參與調(diào)節(jié)血管組裝過程中細胞的空間排列，被納入到了控制血管形成的大分子系列。miRNA126是一種位于EGFL7基因內(nèi)的miRNA，通過促進VEGF信號、血管生成和保持血管完整性，在血管發(fā)育中發(fā)揮著重要作用[19]。并且miRNA126可以調(diào)節(jié)血管細胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)在造血和非造血細胞中的表達，造血干細胞/祖細胞很容易結(jié)合miRNA126負載的微血管，miRNA126 通過抑制VCAM-1在骨髓造血干細胞上的表達，進而促進骨髓造血干細胞/祖細胞、基質(zhì)細胞和內(nèi)皮細胞的積累，從而促進血管新生[20]。

4 血管生成素(angiopoietin，Ang)

Ang-Tie系統(tǒng)是在20年前發(fā)現(xiàn)的，是一種維持正常血管內(nèi)皮細胞功能及結(jié)構(gòu)的特異性系統(tǒng)，在正常血管的生成及發(fā)育過程中是必不可少的[21]。Ang-Tie生長因子受體通路在調(diào)節(jié)炎癥、腫瘤血管生成和轉(zhuǎn)移等病理狀態(tài)下血管重塑也起著重要的作用[22]。Ang系統(tǒng)是由Ang-1、Ang-2和Ang-4 3個配體組成，其中 Ang-1和Ang-2在Ang系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用[23]。Ang-1和Ang-2是內(nèi)皮細胞生存的重要調(diào)節(jié)劑。Ang-1和Ang-2是結(jié)構(gòu)相似、氨基酸序列同源60%的分泌蛋白[24]。在體內(nèi)各種組織中均發(fā)現(xiàn)Ang-1的持續(xù)分泌，分泌物維持于低水平[25]。VEGF、Tie1、Tie2是內(nèi)皮細胞特異性酪氨酸激酶家族的受體，而Ang-1是內(nèi)皮特異性受體酪氨酸激酶Tie2的配體[26]。Ang-Tie2信號對于發(fā)育性血管形成至關(guān)重要[27]。Ang-1通過增強血管完整性，誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞中的Tie2激活，保護新生血管[28]。Ang-2儲存在體內(nèi)的內(nèi)皮細胞中，并在機體微環(huán)境變化時分泌[29]。Ang-2與Ang-1具有相反的作用，其會使血管內(nèi)皮細胞之間的緊密聯(lián)系缺失，且會使血管失去穩(wěn)定性[30]。

5 CD34+

未成熟細胞根據(jù)造血祖細胞中發(fā)現(xiàn)的抗原不同將細胞分為CD34、HLA-DR、CD33、CD19、CD45、CD71、CD10和CD7，CD34+細胞已被證明有助于維持血管穩(wěn)態(tài)，其不僅作為內(nèi)皮祖細胞的集合，也作為缺血位點的血管生成因子的來源[31]。實驗表明，人類 CD34+細胞移植主要是通過血管生成的增加來實現(xiàn)的，外周血中存在的CD34+和CD133+循環(huán)內(nèi)皮祖細胞在維持血管和新生血管方面發(fā)揮著重要作用，并且與維持和修復(fù)腦血管有關(guān)[32]。在一些使用了一種簡單而精確的方法來計算外周血樣本中循環(huán)CD34+細胞的絕對數(shù)量的小鼠研究中發(fā)現(xiàn)，CD34+細胞的水平是反映腦血管功能的指標，并且對CD133、CD117和CD135細胞的分析表明，只有CD133細胞以與CD34+細胞平行的方式與腦血管功能相關(guān)，且快速測量循環(huán)血液中CD34+細胞的數(shù)量為缺血性應(yīng)激的腦血管功能提供了標志[33]。

6 腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)

人類的BDNF基因約70 kb，由11個外顯子組成(Ⅰ～Ⅳ、Ⅴ、Ⅴh、ⅤⅢ、ⅤⅢh、Ⅵ、Ⅶ 和Ⅸ)[34]。BDNF基因是由多個5′端的非編碼外顯子以及3′端的一個編碼外顯子組成，再加上復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機制，導(dǎo)致一個復(fù)雜和精細的BDNF的表達調(diào)節(jié)[35]。BDNF通過涉及酪氨酸激酶受體B(TrkB)、磷脂酶C-γ(PLCγ)、蛋白激酶C-α(PKCα)和缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，增加VEGF的表達并增強血管生成[36]。

7 活性氧(reactive oxygen species，ROS)

ROS來源于多種代謝途徑，其包括線粒體電子輸運系統(tǒng)、黃氨酸氧化酶、細胞色素 P450、NADP氧化酶和一氧化氮合酶(NOS)[37]。其中，內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)不僅是VEGF和血管生成的下游介質(zhì)，而且還調(diào)節(jié)缺血性腦組織中BDNF的表達，影響祖細胞增殖、神經(jīng)元遷移和神經(jīng)元生長，影響腦卒中后的功能恢復(fù)[38]。研究表明，外源 ROS通過刺激各種各樣的細胞，包括血管平滑肌細胞(VSMCs)和內(nèi)皮細胞，進而促進VEGF的產(chǎn)生[39]，并且促進細胞增殖和遷移、細胞骨架整頓和管狀形態(tài)的發(fā)生[40]?；罨嗪税准毎牡脱踉傺趸宛じ揭餜OS的產(chǎn)生，導(dǎo)致毛細血管形成[41]。血管生成生長因子，如 VEGF和Ang-1通過增加ROS來誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞遷移和/或增殖[42]。VEGF、bFGF、Ang在體內(nèi)廣泛表達，當腦組織缺血缺氧發(fā)生時應(yīng)激性增加。其中VEGF可啟動血管新生過程，VEGF、bFGF、Ang三者可通過多種信號途徑促進血管新生、維持血管穩(wěn)定性。miRNA126可通過發(fā)揮EGFL7基因的作用維持血管空間結(jié)構(gòu)及通過促進VEGF表達促進血管發(fā)育，因此miRNA126是一種具有特異性、檢測結(jié)果可信賴，且可通過多種途徑促進血管新生、維持血管空間結(jié)構(gòu)的miRNA。ROS來源的多樣性決定其可通過多種途徑發(fā)揮作用進而促進血管新生，包括刺激不同種類的細胞發(fā)揮血管新生的作用，可作為VEGF、Ang-1血管生成途徑的中間產(chǎn)物作用于血管生成通路促進血管新生，調(diào)節(jié)BDNF的表達，從而調(diào)節(jié)血管新生等。BDNF可通過與TrkB受體、PLCγ、PKCα和HIF-1α的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑增加VEGF的表達?？傊?，腦梗死缺血半暗帶血管新生是一個錯綜復(fù)雜的過程，是一個通過多種途徑、代謝機制及產(chǎn)物之間達到平衡的過程。

8 小 結(jié)

腦梗死急性期缺血缺氧所致能量代謝障礙為腦細胞及神經(jīng)元細胞死亡的原因，因此，腦梗死急性期促進血管再生、加速側(cè)支循環(huán)的建立對于改善缺血半暗帶的血液灌注、促進神經(jīng)功能的恢復(fù)顯得尤為重要，VEGF、FGF、Ang等血管再生因子及miRNA可通過直接、間接及相互作用促進血管再生、維持血管穩(wěn)定，發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用，這為臨床上腦梗死急性期的治療提供了新的方案及思路，且可作為預(yù)后恢復(fù)的觀察指標。隨著血管再生相關(guān)指標及其分子作用機制研究的逐步深入，治療性血管再生將成為缺血性疾病臨床治療的重點及突破點，進一步將血管再生相關(guān)指標應(yīng)用于臨床、服務(wù)于臨床、為腦梗死血管再生治療開拓新的方向。