皮質抑素藥理活性研究概況

孫丹丹 戴 岳

中國藥科大學中藥學院，江蘇南京 210009

皮質抑素（cortistatin， CST）是一種含 Cys-Cys環(huán)的環(huán)狀肽，1996 年首次在大鼠大腦皮層和海馬中發(fā)現。在不同物種體內其活性形式呈現多樣化，人體內為17 和19 肽（CST-17 和CST-19），小鼠體內為14 肽（CST-14），大 鼠 體 內 為29 肽（CST-29）。皮質抑素是生長抑素（somatostatin， SST）的類似物，二者是不同基因編碼的產物，但在結構和氨基酸排列順序上具有高度的同源性，如CST-14 和SST-14共享11 個氨基酸殘基。CST 在中樞主要存在于皮層、海馬、下丘腦、嗅球、脊髓等組織，在外周則分布于心、肝、脾、腎、胃腸道等組織。

CST 最初在中樞神經系統的γ-氨基丁酸能中間神經元中被發(fā)現，現已發(fā)現，CST 在多種細胞中均有表達，如內皮細胞、內分泌細胞、外周傷害性神經元、肌肉平滑肌細胞、免疫細胞等[1-4]。CST 在人類免疫器官（胸腺和脾臟）及免疫細胞（T、B 淋巴細胞和單核/巨噬細胞）中均有表達。缺乏CST的淋巴細胞和巨噬細胞，在受到T 細胞抗原（anti-CD3/CD28）和脂多糖（LPS）激活后，會導致增殖反應加劇和促炎因子分泌增多[5]。淋巴細胞、巨噬細胞和單核細胞表達CST 受體SSTRs 和GHSR1，且受體表達水平與細胞的活化和分化程度正相關[6]。

CST 可與所有的SST 受體（sstr1-sstr5）結合，呈現與SST 相似的藥理活性，如抑制細胞增殖、調節(jié)神經元電生理和內外分泌腺分泌激素等[7]。由于CST 結構中 Cys-Cys 環(huán)旁的脯氨酸殘基和賴氨酸殘基可與生長激素促分泌素受體1（GHSR1），Mas相關基因X2（MrgX2）結合，CST 尚能調節(jié)慢波睡眠、降低運動活性、抑制血管鈣化、調節(jié)平滑肌功能和免疫應答[8-9]。最新研究發(fā)現CST 可以競爭性結合TNF-α 受 體TNFR1 和TNFR2，拮 抗TNF-α/TNFR 信號，發(fā)揮抗炎作用[10]。本研究綜述CST 對免疫系統、心血管系統、神經系統和內分泌系統疾病的改善作用。

1 對免疫系統疾病的影響

1.1 類風濕性關節(jié)炎

類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis， RA）是慢性系統性自身免疫性疾病，主要表現為滑膜增生、血管翳形成、關節(jié)軟骨和骨破壞。環(huán)境因素、遺傳因素、免疫應答異常、腸道菌群失調參與RA 的發(fā)生發(fā)展。其中，免疫應答（Th1 和Th17 細胞介導的免疫應答）異常占據重要地位[11]。膠原誘導的關節(jié)炎（collagen-induced arthritis， CIA）大鼠關節(jié)滑膜中CST mRNA 表達顯著低于正常大鼠，TNF-α 刺激的滑膜成纖維細胞和軟骨細胞中CST mRNA 表達也顯著降低[10，12]，提示CST 可能參與RA 的發(fā)生發(fā)展。CST 可降低CIA 小鼠血清二型膠原特異抗體IgG2a 和促炎因子水平，促進IL-10 產生，減輕關節(jié)腫脹度，抑制炎細胞浸潤，改善軟骨和骨損傷。其作用可能與抑制Th1 細胞介導的炎癥反應，及抑制外周Th1 細胞向CIA 小鼠膝關節(jié)遷移和浸潤相關[13]。體外研究發(fā)現，CST 可通過SSTRs和GHSR1 受體抑制關節(jié)滑膜成纖維細胞和巨噬細胞釋放炎癥因子（TNF-α、IL-6、IL-1β、IFN-γ、MIP-2、Rantes）[13-14]。本室前期研究發(fā)現，腸道產生的CST 可通過GHSR1 受體抑制CIA 大鼠的Th17 細胞反應，發(fā)揮抗關節(jié)炎效應[15]。

此外，CST 可改善完全弗氏佐劑和TNF-α 誘導的小鼠機械疼痛和熱痛過敏，改善關節(jié)痛，其機制可能與抑制PKA 信號介導的傷害性肽（如鈣調基因相關肽）釋放，進而減輕炎性疼痛有關，也可能與GHSR1 受體結合，改善疼痛引發(fā)的脊髓繼發(fā)神經元敏化有關[3，16]。骨關節(jié)炎患者軟骨組織中CST mRNA 和蛋白水平降低，敲除CST 則加劇骨關節(jié)炎進程，而補充CST 可治療小鼠骨關節(jié)炎，其機制主要通過與TNFR 受體競爭性結合，阻遏TNF-α 炎癥信號[10]。

1.2 多發(fā)性硬化癥

多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis， MS）是中樞神經系統的自身免疫性脫髓鞘疾病。多發(fā)性硬化癥普遍認為是由Th1 / Th17 細胞介導的自身性免疫性疾病，與Th1 和Th17 細胞滲入中樞神經系統實質、釋放促炎因子和趨化因子、并促進炎細胞的浸潤和活化緊密相關。在實驗性腦脊髓炎模型和復發(fā)緩解型多發(fā)性硬化癥模型中，隨著疾病評分的升高，CST 在小鼠大腦中表達顯著降低。CST 腹腔注射能夠減輕小鼠脊髓角的炎細胞（CD4+T 細胞和Iba-1+巨噬細胞）浸潤和脫髓鞘反應，降低疾病評分[5]。CST 尚能降低小鼠外周和中樞神經系統中Th1 和Th17 細胞介導的炎癥反應，降低IFN-γ和IL-17 促炎因子分泌，促進IL-4 和IL-10 分泌，上調Treg 細胞數目，恢復Th17/Treg 細胞平衡，維持機體免疫耐受；亦能抑制巨噬細胞釋放趨化因子（CXCL10、 CCL2），減少Th1 和Th17 細胞向中樞的遷移和浸潤，減弱自身免疫應答[5]。然而，CST 敲除小鼠實驗性腦脊髓炎的疾病評分降低，癥狀明顯改善[5]。對這種似乎矛盾的現象，目前尚無合理的解釋。在體外，CST 可以調節(jié)神經膠質細胞活性，促進膠質細胞腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）和活性依賴神經保護因子（ADNP）的表達，增強神經保護/再生程序的活化；亦可抑制活化的小膠質細胞和星形膠質細胞產生PGE2 和NO[4-5]。

1.3 潰瘍性結腸炎

潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis， UC）是一類病因尚不明確的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，主要病理特征為結腸黏膜層和黏膜下層的連續(xù)性炎癥。UC 病理機制尚未完全闡明，但腸道免疫應答異常，尤其是 CD4+T 細胞功能紊亂發(fā)揮重要作用[17]。結腸炎小鼠結腸組織中CST 表達降低，而CST 顯著改善2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS） 誘導的小鼠結腸炎，改善體重減輕、腹瀉和炎癥狀態(tài)，降低組織病理學評分，提高小鼠的存活率，其作用與抑制炎癥反應和Th1 細胞驅動的自身免疫應答相關，如抑制結腸組織促炎因子TNF-α、IFN-γ和趨化因子受體CCR1、CCR2 表達，促進IL-10 及CCR4、CCR8 表達。此外，CST 能上調Treg 細胞數目，改善小鼠結腸炎癥[18-19]。體外研究發(fā)現，CST 可通過SSTRs 和GHSR1 受體抑制巨噬細胞活化及促炎因子（TNF-α、IL-2、IFN-γ）和趨化因子（CXCL2、CCL5）分泌，減輕其對淋巴細胞的激活；亦可直接抑制T 淋巴細胞活化和增殖，減少IL-2 和IFN-γ產生，降低Th1 細胞數，促進IL-4 和IL-10 分泌，恢復Th1/Th2 細胞平衡[18]。

1.4 其他疾病

白塞病又稱貝赫切特綜合征，是一種全身性免疫性血管炎。Balbaba M 等[20]研究發(fā)現，活動性白塞病患者與非活動性患者及健康人群比較，血清CST 水平明顯降低，而C 反應蛋白水平、紅細胞沉降率和中性粒細胞與淋巴細胞比值顯著升高，提示CST 可能在白塞病發(fā)病中起重要作用。另一方面，銀屑病是由免疫異常介導的炎性皮膚病，銀屑病患者血清和皮膚CST 水平明顯低于健康人群。體外研究發(fā)現，CST 可以抑制角質形成細胞增殖，并降低其中cAMP 含量，提示CST 可能對銀屑病具有治療前景[21]。CST 還可以升高同種異體皮膚移植小鼠的存活率，增加Treg 細胞數目和IL-10 水平，減輕免疫排斥反應[22]。

2 對心血管系統疾病的影響

2.1 心肌炎

心肌炎（myocarditis）是由感染和理化因素引起的自身免疫性和炎癥性心肌病。對心肌的特異性免疫反應是心肌炎發(fā)病機制的關鍵，主要由自身抗體和T 細胞介導[23]。在實驗性自身免疫性心肌炎模型中，CST 可降低小鼠心臟組織的病理評分，降低B 型利鈉肽（BNP）含量，減少炎細胞（CD4+、CD45+和CD11b+細胞）浸潤，降低發(fā)病率。CST的作用主要通過激活SSTRs 和GHSR1 受體，抑制Th1 和Th17 細胞介導的炎性反應，減少促炎因子IFN-γ 和IL-17 分泌，上調Treg 細胞數目，減弱自身免疫反應[24]。此外，CST 可以抑制環(huán)孢霉素誘導的心肌細胞凋亡，降低caspase-3、Bax 蛋白表達，促進Bcl-2 蛋白表達；尚能通過降低內質網應激，改善心肌梗死[25-26]。CST 尚可通過激活GHSR1 受體抑制由敗血癥引發(fā)的心肌細胞凋亡，這與降低內質網應激及抑制NLRP3 炎癥小體活化相關[27-28]。

2.2 動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）主要表現為動脈壁增厚變硬、血管腔狹窄。脂質代謝異常是其病變基礎，而慢性炎癥和自身免疫應答異常在其病理機制中發(fā)揮重要作用。CST 可改善小鼠急、慢性動脈粥樣硬化，減少中動脈段粥樣硬化病變面積以及頸動脈中CD68+巨噬細胞、CD11b+單核細胞和CD4+淋巴細胞浸潤，其機制可能與降低的Th1 和Th17 細胞炎癥反應，增加Treg 細胞數目，以及降低內皮細胞與免疫細胞結合并將后者募集至斑塊區(qū)域的能力，從而減少泡沫細胞形成有關[29]。CST 尚可抑制由β-甘油磷酸（β-GP）和維生素D3誘導的血管平滑肌細胞鈣化，其機制主要是通過激活GHSR1 受體降低骨鈣素蛋白水平，降低內質網應激，增加肌動蛋白水平，從而抑制血管平滑肌細胞向成骨細胞的表型轉化；亦可激活GSK3β/β-catenin 和p-PKC 信號抑制血管平滑肌細胞鈣化[30-31]。此外，CST 可通過SSTR2、SSTR5和GHSR1 受體激活p38-MAPK、cAMP、ERK1/2、JNK 和ERK5 信號，抑制Akt 信號，進而抑制血管平滑肌細胞增殖和遷移[9，32]。

2.3 其他疾病

Rauca 等[33]報道，大鼠大腦中動脈閉塞引起的腦梗死模型中，腦室內注射CST 可顯著減少腦梗死面積，此作用可能是由SSTR2 受體介導。CST 可降低Apo-/-小鼠腹主動脈瘤發(fā)生率和嚴重程度，減少主動脈壁中巨噬細胞浸潤，抑制炎性細胞因子分泌、MMP2 和MMP9 表達，降低活性氧水平并促進巨噬細胞凋亡，這些效應可能通過ERK1/2 信號介導[34]。

3 對神經系統疾病的影響

CST 在大腦皮層和海馬廣泛表達，對神經系統具有調節(jié)作用。CST 可抑制神經元的電生理活性，促進慢波睡眠；抑制紅藻氨酸的神經毒性，降低葡萄糖誘發(fā)的動作電位，抑制驚厥，發(fā)揮抗癲癇作用[35-37]。正常小鼠大腦皮層和海馬富集了CST 陽性的中間神經元，這些神經元缺乏BDNF-TrkB 信號，會導致興奮性/抑制性平衡改變，最終誘發(fā)小鼠行為亢奮和自發(fā)性癲癇發(fā)作[38]。在小鼠嗅球中亦富集了CST 陽性的中間神經元，這些神經元幾乎對嗅球中的外層顆粒細胞具有完全選擇性，這可能是CST 在中樞發(fā)揮重要功能的原因之一[39]。重度抑郁癥患者大腦杏仁核區(qū)域CST 表達明顯降低，且CST 缺陷可加重小鼠焦慮行為，給予CST 后可改善小鼠的抑郁樣行為，而阻斷GSHR1 受體可逆轉CST 的抗抑郁作用[5，40]。此外，CST 在阿茨海默癥患者顳葉區(qū)表達也明顯降低[41]。CST 可通過SSTR2 受體降低原代皮質神經元中的β 淀粉樣蛋白水平，抑制神經干細胞的內質網應激并恢復其增殖能力[41-43]。

4 對內分泌系統疾病的影響

CST 缺陷的雌性小鼠生長激素、皮質酮、促腎上腺皮質激素分泌增加，而雄性小鼠僅生長激素、皮質酮分泌增加，促腎上腺皮質激素基本不變，提示CST 對內分泌系統的調節(jié)有一定的性別依賴性[44]。此外，CST 缺陷小鼠血漿糖皮質激素水平升高[5]。臨床研究發(fā)現，CST-17 可抑制肢端肥大癥和庫欣病患者生長激素、胰島素、皮質醇和促腎上腺皮質激素分泌[45]。CST 尚能抑制胎兒垂體細胞分泌生長激素和小鼠胰腺β 細胞分泌胰島素[36]。糖尿病患者血清和視網膜CST 水平降低，這可能與視網膜神經變性相關[46]。

綜上所述，CST 可抑制中樞和外周炎癥反應，調節(jié)Th1/Th17/Treg 細胞介導的免疫應答，抑制血管鈣化和心肌細胞凋亡，調節(jié)神經系統功能和內外分泌腺激素分泌，故對自身免疫性疾病、心血管系統疾病、神經系統疾病和內分泌系統疾病具有潛在的治療價值。但是，作為內源性活性肽，其多效性帶來的不良反應及需要注射給藥限制其作為藥物進一步研究與開發(fā)。改進CST 多肽結構，增強其作用選擇性和生物利用度，改善其藥代動力學特征（尤其是增長其半衰期）和給藥方式（設計新劑型以口服給藥）可能是今后研究的方向。