正五聚蛋白3與急性腦梗死發(fā)生發(fā)展的關(guān)系概述

楊 渺綜述，酈憶文審校

腦梗死，又稱(chēng)缺血性腦卒中，是指腦局部供血障礙導(dǎo)致的腦組織缺血缺氧，進(jìn)而產(chǎn)生局灶性腦功能障礙的臨床表現(xiàn)。目前已知的危險(xiǎn)因素為：高血壓、糖尿病、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、高脂血癥、高同型半胱氨酸血癥、吸煙、酗酒、年齡、肥胖等，與此同時(shí)，炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)在腦梗死的發(fā)生發(fā)展中也起到重要的作用。其中急性期蛋白PTX3屬于正五聚蛋白家族，被認(rèn)為是一種新的炎癥介質(zhì)，參與急性缺血性腦卒中后血腦屏障滲透性的調(diào)節(jié)、血管生成及神經(jīng)再生，而且PTX3在致動(dòng)脈粥樣硬化的不同方面均發(fā)揮重要作用，也可能是評(píng)價(jià)缺血性腦卒中嚴(yán)重程度及預(yù)后的一種新的指標(biāo)[1]。現(xiàn)就近年來(lái) PTX3 在急性缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展過(guò)程中可能起到的作用進(jìn)行總結(jié)，為急性缺血性腦卒中的深入研究提供參考。

1 PTX3家族

1.1 PTX3家族成員 PTX3與C反應(yīng)蛋白(C reactive protein，CRP)同屬于五聚蛋白超家族[2]。正五聚蛋白依據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可分為兩支：短正五聚蛋白和長(zhǎng)正五聚蛋白[3]。經(jīng)典的短正五聚蛋白包括CRP和血清淀粉樣蛋白 P(Serum amyloid A，SAP)，其中CRP為人類(lèi)的急性期蛋白，SAP為小鼠的急性期蛋白。CRP 和 SAP是在肝臟中產(chǎn)生的非特異性炎癥因子，最顯著的刺激因子為白介素-6(interleukin-6，IL-6)。長(zhǎng)正五聚蛋白家族除了PTX3，還包括豚鼠精子中的頂體蛋白、神經(jīng)元正五聚蛋白 1(neuronal pentraxin 1，NPTX1)、神經(jīng)元正五聚蛋白 2(neuronal pentraxin 2，NPTX2)、神經(jīng)元正五聚蛋白受體(neuronal pentraxin receptor，NPR)即神經(jīng)元的跨膜蛋白[4]以及正五聚蛋白4(pentraxin 4，PTX4)[5]。

1.2 PTX3的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生 人PTX3基因定位于第3條染色體q25帶上，由3個(gè)外顯子組成，分別編碼先導(dǎo)肽、氨基末端及羧基末端[6]。該家族為進(jìn)化偏保守的蛋白家族，其特征為環(huán)狀多聚體結(jié)構(gòu)及羧基末端200個(gè)氨基酸組成的結(jié)構(gòu)域。長(zhǎng)正五聚蛋白可由單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等產(chǎn)生，且不同的信號(hào)通路均可影響PTX3的產(chǎn)生，取決于細(xì)胞類(lèi)型及刺激因子[3]。PTX3作為人類(lèi)急性期蛋白，正常情況下水平較低(約2 ng/ml)，在接受炎癥刺激后會(huì)迅速增加(峰值在6～8 h)，可多至數(shù)百納克[7]。PTX3還可以儲(chǔ)存在中性粒細(xì)胞的特定顆粒中，識(shí)別一部分微生物和炎癥信號(hào)時(shí)被釋放入血[8]。

2 PTX3的相關(guān)作用

2.1 PTX3可維持卒中后血腦屏障的完整性 血腦屏障(Blood-brain barrier，BBB)是一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)邊界，限制并調(diào)節(jié)血液和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的物質(zhì)交換，是維護(hù)大腦內(nèi)部環(huán)境平衡的重要條件[9]。BBB的一級(jí)結(jié)構(gòu)中含有腦內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞、神經(jīng)元、支持結(jié)構(gòu)(小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞)和細(xì)胞外基質(zhì)[10]，其中，相鄰內(nèi)皮細(xì)胞之間由緊密連接蛋白claudins和occluddin以及其他輔助細(xì)胞溶質(zhì)蛋白如胞質(zhì)緊密粘連蛋白1、2，極性蛋白AF6等與細(xì)胞骨架相連，在維持血腦屏障中起重要作用[9]。缺血條件下，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor VEGF)表達(dá)同樣增加，VEGF能對(duì)claudin 5蛋白和其mRNA進(jìn)行下調(diào)，增加腦內(nèi)皮細(xì)胞的通透性[11]，卒中患者血管炎性水腫、出血性轉(zhuǎn)化和死亡率也同樣增加[9]。

在Shindo等的研究中，發(fā)現(xiàn)梗死周?chē)鷧^(qū)域BBB的滲漏主要發(fā)生在PTX3含量低的區(qū)域，而PTX3含量高的區(qū)域則相反，這種負(fù)相關(guān)(R=0.7123，P<0.05)提示星形膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的PTX3可能在急性腦卒中時(shí)調(diào)節(jié)BBB通透性中起關(guān)鍵作用，其機(jī)制可能與PTX3能夠增加ZO-1和claudin 5水平相關(guān)。在體外試驗(yàn)時(shí)證實(shí)，PTX3通過(guò)與VEGF強(qiáng)結(jié)合，抵消VEGF對(duì)BBB的負(fù)性影響，從而保護(hù)血腦屏障[11]。

2.2 PTX3對(duì)血管、神經(jīng)的影響 卒中后，血管生成依賴(lài)于血管生成因子和抑制劑相互協(xié)調(diào)[12]。新血管的形成是增加受影響組織供氧的潛在機(jī)制，VEGF是最有效的血管生成因子[9]。血管生成因子誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖遷移，在缺血邊界區(qū)進(jìn)行血管生成[13]。缺血邊緣區(qū)的血管生成可能通過(guò)恢復(fù)存活神經(jīng)元的細(xì)胞代謝而有助于危險(xiǎn)組織的恢復(fù)，并為新產(chǎn)生的神經(jīng)元提供必要的營(yíng)養(yǎng)支持。缺血半暗帶神經(jīng)元的存活和功能保存是臨床治療的最終目標(biāo)。目前基本認(rèn)為PTX3在缺血性腦損傷血管生成方面起促進(jìn)作用。在小鼠大腦中動(dòng)脈栓塞模型中，PTX3基因缺乏的小鼠缺血14 d和28 d后腦血流量的恢復(fù)明顯低于野生型小鼠，且血管直徑、血管增殖、血管密度和反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞明顯減少，因此可認(rèn)為PTX3能夠促進(jìn)腦缺血后腦血流量、血管生成的修復(fù)[14]。Rodriguez-Grande等的研究中也同樣證實(shí)了PTX3的血管生成作用[15]。

神經(jīng)發(fā)生是從神經(jīng)干/祖細(xì)胞(neural sten cells，NSCs)中產(chǎn)生新功能神經(jīng)元的過(guò)程，包括內(nèi)源性NSCs的增殖、遷移和向成熟功能神經(jīng)元的分化[13]。目前認(rèn)為血管生成與神經(jīng)發(fā)生是相耦合的，且這種耦合介質(zhì)為VEGF。生長(zhǎng)因子如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF-2)、VEGF等誘導(dǎo)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞增殖、側(cè)腦室腦室下區(qū)(sub-ventricular zone，SVZ)神經(jīng)母細(xì)通過(guò)吻側(cè)遷移流向嗅球遷移、而SVZ血管內(nèi)皮細(xì)胞缺乏緊密連接，中風(fēng)會(huì)增加腦干龕中BBB的通透性，VEGF表達(dá)升高，VEGFR-2通過(guò)Delta樣配體(deltalike 4，DLL4)激活下游Notch信號(hào)，進(jìn)而誘導(dǎo)干細(xì)胞的顯著增殖及神經(jīng)發(fā)生[16]。PTX3基因敲除的小鼠缺血損傷后海馬體齒狀回的神經(jīng)發(fā)生明顯減少，表現(xiàn)在巢蛋白陽(yáng)性的神經(jīng)干細(xì)胞明顯減少，BrdU-NeuN雙標(biāo)記陽(yáng)性的成熟神經(jīng)元同樣缺乏。而在體外試驗(yàn)，將重組PTX3加入含有白介素1β(interleukin 1β，IL-1β)的神經(jīng)球，可具有神經(jīng)源性[15]。因此可以認(rèn)為PTX3有望成為腦缺血后血管修復(fù)和神經(jīng)發(fā)生的關(guān)鍵靶點(diǎn)。盡管目前研究認(rèn)為PTX3對(duì)卒中后神經(jīng)發(fā)生起重要作用，但大多都是從側(cè)面證實(shí)的，PTX3參與神經(jīng)發(fā)生的機(jī)制還暫未得到明確闡述。

2.3 PTX3可促進(jìn)卒中后膠質(zhì)瘢痕形成及水腫消退 缺氧引起腦組織損傷后，纖維性星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，形成膠質(zhì)瘢痕，膠質(zhì)纖維酸性蛋白染色呈強(qiáng)陽(yáng)性。膠質(zhì)瘢痕是限制損傷擴(kuò)散的基礎(chǔ)。研究表明，PTX3缺乏會(huì)減少腦損傷后膠質(zhì)瘢痕的形成。PTX3基因敲除小鼠中，膠質(zhì)纖維酸性蛋白陽(yáng)性細(xì)胞明顯較少，瘢痕形成也顯著減少，梗死周邊只有52%的區(qū)域被瘢痕覆蓋，而野生型小鼠的覆蓋率則能達(dá)到87%。而兩組小鼠同側(cè)半球星形膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量和增殖能力并無(wú)明顯差別，分析兩組之間瘢痕形成的差異，考慮PTX3促進(jìn)瘢痕形成的機(jī)制可能在于：(1)PTX3基因缺乏的小鼠瘢痕間隙中層黏連蛋白a-4明顯減少，損害了腦損傷后的膠質(zhì)反應(yīng)和細(xì)胞外基質(zhì)沉積；(2)PTX3基因缺乏的小鼠梗死周?chē)：酆图y狀體梗死中心的小膠質(zhì)細(xì)胞增殖明顯減少，這對(duì)膠質(zhì)瘢痕的形成也很重要。PTX3的缺乏嚴(yán)重?fù)p害了缺血性損傷后恢復(fù)期血腦屏障的完整性和腦水腫的消退，可認(rèn)為PTX3在腦內(nèi)介導(dǎo)膠質(zhì)瘢痕的形成和腦水腫的消退方面有獨(dú)特的作用[17]。

2.4 PTX3與動(dòng)脈粥樣硬化及缺血性腦卒中之間的關(guān)系 機(jī)體中促炎介質(zhì)的表達(dá)在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中起到重要的作用。研究表明，對(duì)206例缺血性腦卒中患者進(jìn)行頭部CTA檢查，其中頸動(dòng)脈狹窄組患者血漿PTX3水平明顯高于無(wú)頸動(dòng)脈狹窄組(P值=0.000)。在頸動(dòng)脈狹窄組中，狹窄≥50%組PTX3顯著高于<50%組(P值=0.001)，PTX3水平升高是頸動(dòng)脈狹窄發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且PTX3水平與頸動(dòng)脈狹窄程度相關(guān)[18]。易立等認(rèn)為其促進(jìn)頸動(dòng)脈狹窄的機(jī)制可能與動(dòng)脈粥樣硬化脂質(zhì)代謝有關(guān)[19]。

目前認(rèn)為PTX3可能從以下幾個(gè)方面參與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展：(1)頸總動(dòng)脈分叉血管的存在，導(dǎo)致復(fù)雜的血管內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括流動(dòng)分離和再循環(huán)，從而導(dǎo)致低剪切應(yīng)力[20]。PTX3處理的單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞(monocyte-derived dendritic cells，moDCs)在低切條件下組織因子活性顯著增加，表明PTX3在一定程度上參與了炎癥條件下moDCs 組織因子表達(dá)的增加，且血栓彈性分析顯示，即使沒(méi)有moDCs的補(bǔ)充，PTX3也能引起全血的高凝狀態(tài)。組織因子是外源性凝血途徑的開(kāi)始，因此可以認(rèn)為PTX3從此方面廣泛參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展和斑塊形成[21]；(2)PTX3可能通過(guò)影響巨噬細(xì)胞脂質(zhì)的積累參與動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展。增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(enhancer-binding protein delta，CEBPD)在人動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的巨噬細(xì)胞中表達(dá)，能夠上調(diào)PTX3，通過(guò)對(duì)低密度脂蛋白巨胞飲促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞的脂質(zhì)沉積，還可以通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activatedreceptor，PPARγ)下調(diào)三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1(ABCA1)的表達(dá)，降低M1巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇的流出，從而參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[22]；(3)PTX3可能與頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度及斑塊穩(wěn)定性相關(guān)[22]。研究表明[23]，頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度與血清 PTX3 呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，且頸動(dòng)脈斑塊易損組的血漿PTX3水平均高于斑塊穩(wěn)定組，是急性腦梗死患者頸動(dòng)脈粥樣斑塊穩(wěn)定性的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[24]，曹端華[23]、王金成等[25]的試驗(yàn)中也證實(shí)了這一點(diǎn)。而Tazaki等則應(yīng)用光層相干斷層掃描技術(shù)(OCT)直接評(píng)估冠狀動(dòng)脈斑塊易損性，與纖維斑塊或厚帽纖維粥樣瘤等表型更穩(wěn)定的患者相比，在薄帽纖維粥樣瘤患者中檢測(cè)到高水平的PTX3[26]；(4)缺血性腦卒中發(fā)生后，PTX3的水平升高，大劑量PTX3可能在人體具有促凝血活性，從而加重缺血性腦卒中的發(fā)生發(fā)展[21]。

但Baragetti等的前瞻性研究試驗(yàn)則認(rèn)為血漿PTX3水平不能作為評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的因子[27]。盡管目前PTX3能否作為評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的因子仍有爭(zhēng)議，但國(guó)際上多數(shù)研究更傾向于承認(rèn)PTX3在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成及發(fā)展中的作用。

缺血性腦卒中發(fā)生后，PTX3處于高表達(dá)狀態(tài)，進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)，基本認(rèn)定大鼠急性缺血性卒中后PTX3的來(lái)源為反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞[11]。研究表明[1]，老年急性腦梗死患者PTX3的高水平與神經(jīng)缺損程度(依據(jù)NIHSS評(píng)分獲得)嚴(yán)重、預(yù)后(出院90 d后依據(jù)改良Rankin量表評(píng)分獲得)不良相關(guān)，且PTX3對(duì)預(yù)后的預(yù)測(cè)價(jià)值優(yōu)于CRP。在Ryu等的研究中，納入了376名缺血性腦卒中患者，依據(jù)三分位數(shù)將血漿PTX3水平分為3組進(jìn)行隨訪觀察，平均隨訪時(shí)間為1574 d，PTX3水平最高的分組患者的死亡率比PTX3水平最低的分組患者死亡率高2.6倍，證實(shí)了高水平的PTX3與缺血性腦卒中后患者死亡率的增加獨(dú)立相關(guān)[2]。

盡管針對(duì)PTX3關(guān)于缺血性腦卒中的研究日益增加，但我們對(duì)PTX3在缺血性腦卒中的發(fā)生的作用及其機(jī)制仍然知之甚少。例如，PTX3是從哪幾個(gè)方面來(lái)對(duì)缺血后腦組織進(jìn)行保護(hù)與傷害等，在急性期和非急性期的作用是否不同，不同點(diǎn)在哪里等。目前關(guān)于PTX3對(duì)缺血腦組織前后的作用及作用機(jī)制大多是通過(guò)側(cè)面加以驗(yàn)證的，具有的機(jī)制還未經(jīng)直接明確闡述，因此尚需進(jìn)一步的研究與探索，完善對(duì)PTX3作用的了解。此外，現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外各項(xiàng)研究中針對(duì)PTX3對(duì)急性腦梗死的發(fā)生發(fā)展研究樣本量均較少，有可能造成數(shù)據(jù)的偏倚，后續(xù)仍需擴(kuò)大樣本量進(jìn)行進(jìn)一步的完善和驗(yàn)證。