缺血性腦卒中神經(jīng)血管單元分子靶點(diǎn)的研究進(jìn)展

梁萍，蒙蘭青2，黃清，歐陽揚(yáng)，林軍3，劉蕾

(1. 右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院， 廣西 百色 533000；2. 右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科， 廣西 百色 533000；3. 廣東醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院，廣東 湛江 524003)

卒中已經(jīng)成為中國第一致死原因，發(fā)病率占我國死亡總數(shù)的22.45%，其中缺血性腦卒中占整個(gè)卒中發(fā)病率的70%～80%，是卒中的主要類型[1]。缺血性腦卒中發(fā)生機(jī)制極其復(fù)雜，隨著醫(yī)學(xué)水平的不斷提高，醫(yī)學(xué)研究者意識(shí)到腦缺血后神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞均發(fā)生不同程度的損傷，單獨(dú)針對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)治療過于片面。為此，作為缺血性腦損傷新的保護(hù)靶點(diǎn)-神經(jīng)血管單元的概念被提出。

1 基于神經(jīng)血管單元理論分析缺血性腦卒中的治療靶點(diǎn)

據(jù)Muoio V等[2]報(bào)道，神經(jīng)血管單元(neurovascular unit，NVU)作為一個(gè)中風(fēng)的整體治療框架由美國國立神經(jīng)病學(xué)與卒中研究所(NINDS) Lo等科學(xué)家首先提出。該理論強(qiáng)調(diào)腦缺血發(fā)生后神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的重要聯(lián)系，使我們認(rèn)識(shí)到并非只是神經(jīng)元，而是包括膠質(zhì)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞及所有基質(zhì)成分都參與腦缺血損傷的病理過程[3-4]。將單獨(dú)針對(duì)神經(jīng)元的神經(jīng)保護(hù)治療，轉(zhuǎn)向?yàn)樯窠?jīng)血管單元的全面治療，可有效治療缺血性腦卒中[5]。因此，挖掘NVU相關(guān)的靶點(diǎn)，可能會(huì)為開發(fā)新型多靶點(diǎn)缺血性腦卒中藥物帶來新的機(jī)遇。

2 神經(jīng)血管單元的靶點(diǎn)研究進(jìn)展

2.1興奮性谷氨酸受體和離子通道相關(guān)靶點(diǎn) 腦缺血再灌注損傷后，細(xì)胞能量代謝障礙，質(zhì)膜上鈉泵、鈣泵功能紊亂，促使突觸前膜持續(xù)去極化釋放興奮性神經(jīng)遞質(zhì)(主要是谷氨酸)。谷氨酸是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，腦缺血時(shí)大量積聚在細(xì)胞外間隙，激活興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸受體[主要是N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)]，其結(jié)果是：突觸前膜Ca2+通道開放、細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的Ca2+釋放，導(dǎo)致線粒體和胞漿內(nèi)鈣離子超載。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)高水平鈣離子是神經(jīng)元損傷和死亡的直接事件。同時(shí)，其他引起胞質(zhì)內(nèi)高水平鈣離子的途徑也被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。包括同為谷氨酸受體的α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體(AMPAR)和海人藻酸受體(KAR)、鈣泵、鈉鈣交換體(NCX)、酸敏感通道(ASICs)及瞬時(shí)受體電位M2(TRPM2)通道等等[6]。各個(gè)環(huán)節(jié)抑制谷氨酸釋放可能是終止缺血性腦卒中誘導(dǎo)的興奮性毒性損傷的有效靶點(diǎn)，如鈉通道阻滯劑、鈣依賴的鉀通道阻滯劑和各種亞型的鈣通道拮抗劑等可以減少腦缺血后谷氨酸釋放。選擇性抑制谷氨酸的逆向攝取而不是谷氨酸攝取的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑，可能成為缺血性腦損傷的新靶點(diǎn)[7]。 NMDAR介導(dǎo)的神經(jīng)毒性與突觸后致密蛋白(PSD-95)相關(guān)。PSD-95含有三個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域，用于結(jié)合PDZ 配體產(chǎn)生興奮性神經(jīng)毒性。抑制突觸中的PSD-95表達(dá)可防止NMDAR介導(dǎo)的興奮性毒性[8]。含有PDZ結(jié)構(gòu)域的功能伴侶蛋白PICK1很有可能是治療腦缺血損傷的一個(gè)新靶標(biāo)。 由于信號(hào)級(jí)聯(lián)的順序性，抑制NMDAR下游的死亡信號(hào)蛋白比在受體水平終止NMDAR興奮性毒性的常規(guī)治療提供更廣泛的治療機(jī)會(huì)窗口，有可能開發(fā)出比NMDAR阻斷劑更加有效且具有較少不良反應(yīng)的治療劑。下游轉(zhuǎn)錄因子和相關(guān)蛋白，包括 p38、JNK和 SREBP1，這些因子的抑制可能會(huì)影響大量興奮性毒性相關(guān)基因的表達(dá)，而不需要單獨(dú)靶向多個(gè)基因的治療雞尾酒，是特別有吸引力的治療靶點(diǎn)[9]。

2.2抗腦神經(jīng)細(xì)胞凋亡相關(guān)靶點(diǎn) 腦缺血后細(xì)胞凋亡包括死亡受體通路和線粒體通路兩條途徑。線粒體通路是目前已知的最重要機(jī)制之一。 缺血缺氧本身、胞內(nèi)Ca2+積聚、興奮性毒性損傷、氧化應(yīng)激往往是腦缺血發(fā)生后誘發(fā)線粒體凋亡的關(guān)鍵因素[10]。線粒體通路被激活后釋放一系列凋亡因子，包括細(xì)胞色素C(cyt-C)、凋亡誘導(dǎo)因子(AIF)、凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)、內(nèi)切核酸酶G等物質(zhì)[11-12]。線粒體凋亡前相關(guān)蛋白可通過半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)和非caspase途徑致細(xì)胞凋亡。保護(hù)線粒體免受能量衰竭和氧化/亞硝化應(yīng)激導(dǎo)致的缺血細(xì)胞凋亡，可能為開發(fā)更有效的神經(jīng)保護(hù)策略，以對(duì)抗缺血引起的腦損傷開辟了新的前景。同時(shí)，降低和阻止腦缺血后細(xì)胞凋亡各環(huán)節(jié)的措施均可能發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。鈣離子通道阻滯劑、選擇性抑制NMDAR亞型劑、caspase抑制劑及高壓氧等均為目前抗凋亡治療非常重要的靶向治療措施。抗凋亡因子如Bcl.2、 PKC-δ及低濃度的神經(jīng)酰胺，促凋亡因子Bax、p53、細(xì)胞色素C及高濃度的神經(jīng)酰胺等也參與腦缺血損傷的細(xì)胞凋亡調(diào)控[13-15]。

2.3抗腦神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激相關(guān)靶點(diǎn) 自由基是指在電子軌道上不配對(duì)電子的原子、分子或基因，包括超氧自由基、超氧化物自由基、脂自由基和羥自由基等。生物體內(nèi)產(chǎn)生和清除自由基的體系在正常情況下處于動(dòng)態(tài)平衡。但當(dāng)腦缺血后機(jī)體在代謝過程中自由基產(chǎn)生過多或者清除自由基能力下降，體內(nèi)自由基累積啟動(dòng)自由基連鎖反應(yīng)，攻擊細(xì)胞膜誘導(dǎo)氧化應(yīng)激損傷。氧化應(yīng)激反應(yīng)可以激活炎癥信號(hào)如核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)[16]，還可以通過線粒體通路、DNA修復(fù)酶和轉(zhuǎn)錄因子等介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[17]。HO-1、NQO-1、NF-κB、PGC1α、FOXO3a及HIF-2α等因子參與腦缺血損傷后的炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生。具有多重藥理作用的APC蛋白，不僅在抑制缺血后的氧自由基的生成和炎癥反應(yīng)方面有重要作用，而且能夠阻止細(xì)胞凋亡，被認(rèn)為是神經(jīng)血管單元的潛在保護(hù)靶點(diǎn)[18]。另外，針對(duì)氧化應(yīng)激的下游介質(zhì)如抑制多聚(ADP核糖)聚合酶-1有助于保護(hù)神經(jīng)血管單元，進(jìn)一步研究氧化應(yīng)激后的生物學(xué)后果，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多減少缺血性損傷的新興療法。

2.4神經(jīng)血管單元跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的潛在靶點(diǎn) 磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide-3 kinase，PI-3K) /絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶(serine/threonine kinase，Akt)(PI-3K/Akt)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[19]；蛋白激酶A[20]；Janus 激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化子(Janus kinase-signal transducer and activator transcription，JAK/STAT) 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[21]；Notch通路[22]；Toll樣受體信號(hào)通路等[23]；大多數(shù)神經(jīng)血管單元內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路均被激活，相互作用，相互影響。其中的環(huán)節(jié)蛋白成為探索的靶點(diǎn)。

2.5神經(jīng)元的保護(hù)靶點(diǎn) 腦缺血病理損傷條件下維持TRPC6通道蛋白水平可減輕神經(jīng)毒性[24]；抑制鈣依賴的鉀通道(BKCA)離子活動(dòng)對(duì)神經(jīng)元具有保護(hù)作用[25]；神經(jīng)調(diào)節(jié)素-1(NRG-1)通過作用于突觸前ERBB4 受體促進(jìn) GABA的釋放抑制興奮性毒性損傷[26]。胰島素樣生長因子1(IGF-1) 、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)可通過神經(jīng)元自身存活通路PI-3K/Akt信號(hào)途徑減少神經(jīng)前體細(xì)胞的死亡[26]。增加內(nèi)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和生長因子(GDNF、NT-3、BDNF)的表達(dá)能促使內(nèi)源性干細(xì)胞的繁殖、存活、遷移和分化[27-29]。多種趨化因子(如基質(zhì)細(xì)胞衍生因子和整合素β1)可以增加內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的遷移[30-31]。相關(guān)靶點(diǎn)可能是比抑制NMDAR活性更好的卒中神經(jīng)保護(hù)策略。

2.6星形膠質(zhì)細(xì)胞的保護(hù)靶點(diǎn) 星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子，是神經(jīng)元存活、血管再生的基礎(chǔ)，是缺血后神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)調(diào)節(jié)的極好備用資源。促進(jìn)側(cè)支循環(huán)再生、改善缺血灶周邊血流是腦缺血后修復(fù)神經(jīng)的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制，星形膠質(zhì)細(xì)胞提供血管生成的介質(zhì)可為腦卒中后神經(jīng)修復(fù)提供治療靶點(diǎn)。以星形膠質(zhì)細(xì)胞為靶點(diǎn)可有效改善缺血環(huán)境。腦缺血發(fā)生后，腦細(xì)胞能量供應(yīng)不足，鈉泵、鈣泵功能失調(diào)，加上星形膠質(zhì)細(xì)胞中廣泛存在縫隙連接、半通道， Na+和 Ca2+持續(xù)流入細(xì)胞。星形膠質(zhì)細(xì)胞中迅速增加的 Ca2+誘發(fā)了含有谷氨酸的囊泡的釋放[32]。谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體激動(dòng)劑通過上調(diào)其活性降低谷氨酸堆積；腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)體(GLAST、GLT-1)下降與NF-κB信號(hào)通路相關(guān)。因此，ATP的產(chǎn)生、選擇性縫隙連接和半通道拮抗劑，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞中囊泡的釋放、增加星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的轉(zhuǎn)運(yùn)如谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體激動(dòng)劑、NF-κB信號(hào)通路抑制劑，可能是腦缺血后神經(jīng)保護(hù)的潛在靶點(diǎn)。腦缺血急性期星形膠質(zhì)細(xì)胞活化在缺血灶大量聚集形成膠質(zhì)瘢痕，其可以妨礙毒性物質(zhì)擴(kuò)散，是有利的。膠質(zhì)瘢痕在腦缺血恢復(fù)期與纖維瘢痕形成膠質(zhì)屏障，阻礙神經(jīng)修復(fù)，是有害的。深入了解腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞的雙重影響對(duì)臨床治療至關(guān)重要[33]。研究證實(shí)，CD36作為腦缺血損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞瘢痕形成的一種新的介質(zhì)，參與缺血性腦卒中后梗死區(qū)域附近自由基的產(chǎn)生和組織損傷，以CD36為靶點(diǎn)可作為減少腦卒中后膠質(zhì)瘢痕形成的潛在策略[34]。另外，在體內(nèi)直接將反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞重新編程成神經(jīng)元，可以為缺血后腦組織提供另一種修復(fù)方法[35]。目前廣泛認(rèn)為腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞啟動(dòng)了p38信號(hào)通路、Notch 信號(hào)通路、STAT3信號(hào)通路、AQP4 和Kir4.1通道，但尚無確切依據(jù)明確其在 CNS 中的作用，相關(guān)蛋白是否可能成為新的治療靶點(diǎn)有待深入研究。新興起的細(xì)胞療法同時(shí)也為治療腦缺血開辟一條新途徑。

2.7內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)靶點(diǎn) 缺血性腦卒中急性期腦血管血液流變學(xué)和組織代謝發(fā)生改變，血腦屏障破壞和血管收縮不協(xié)調(diào)。氧自由基和內(nèi)皮素ET-1是急性期腦梗死血管損傷因素。應(yīng)用AMPA受體阻斷劑減少過多的超氧化物生成、應(yīng)用ETA受體阻斷劑均可能是治療急性缺血性腦卒中新的靶點(diǎn)[36]。腦缺血亞急性期，血管內(nèi)皮細(xì)胞不僅產(chǎn)生IL-1β和TNF-α，還可激活缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)、NF-κB和IFN-1 等轉(zhuǎn)錄因子[37-38]。同時(shí)引起血管損傷的金屬蛋白酶MMP-2和MMP-9的表達(dá)上調(diào)[39]。同時(shí)具有保護(hù)功能的蛋白質(zhì)VEGF、血管生成素和堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)也被誘導(dǎo)產(chǎn)生。抑制有害靶點(diǎn)，提高血管保護(hù)靶點(diǎn)表達(dá)，可保護(hù)腦血管內(nèi)皮細(xì)胞。缺血性腦卒中的慢性期，細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)被激活，蛋白水解酶caspase和其它蛋白Bax、Trp53以及抗凋亡蛋白Bcl2和Iap相繼被誘導(dǎo)產(chǎn)生。抑制凋亡基因的表達(dá)和激活抗凋亡蛋白可能會(huì)成為血管保護(hù)的一個(gè)靶點(diǎn)。

神經(jīng)血管單元作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的功能復(fù)合模型，既往神經(jīng)保護(hù)劑主要致力于腦缺血急性期神經(jīng)元的保護(hù)治療。將神經(jīng)保護(hù)的目標(biāo)擴(kuò)展為對(duì)神經(jīng)血管單元各組分的全面保護(hù)，同時(shí)藥物保護(hù)的靶點(diǎn)也針對(duì)腦梗死后神經(jīng)血管單元的各種靶點(diǎn)，將可能更加有效治療缺血性腦損傷。目前致力于探索多靶點(diǎn)藥物的道路任重道遠(yuǎn)。