劉小慧，王寶軍

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

急性一氧化碳中毒遲發(fā)性腦?。╠elayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning,DEACMP）是一氧化碳（CO）中毒后嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，CO 中毒后經(jīng)治療，部分患者意識(shí)有所恢復(fù)，但約1/3 急性CO 中毒存活患者經(jīng)過(guò)2～60 d 不等的“假愈期”后逐漸發(fā)展為DEACMP，后表現(xiàn)出以認(rèn)知、記憶功能障礙等為主的神經(jīng)精神癥狀[1]。該疾病具體發(fā)病機(jī)制多樣且復(fù)雜，當(dāng)前臨床尚無(wú)有效治療方式。目前認(rèn)為其發(fā)生機(jī)制大致分為缺血缺氧、免疫炎癥損傷、再灌注及自由基損傷幾種類型[2]。近些年也有研究不斷證實(shí)多條信號(hào)通路的激活及炎癥因子釋放參與DEACMP 的發(fā)病過(guò)程，常見(jiàn)的信號(hào)通路包括核轉(zhuǎn)錄因子-κB-基質(zhì)金屬蛋白酶-9（NF-κB-MMP-9）信號(hào)通路、核因子-κB/神經(jīng)型一氧化氮合酶（NF-κB/nNOS）信號(hào)通路、絲裂原活化蛋白激酶-c-Jun 氨基末端激酶（MAPKs-JNK）通路、受體酪氨酸激酶家族TAM-Toll-1ike 受體（TAM-TLRs）信號(hào)通路[3]。本文對(duì)參與DEACMP 發(fā)病機(jī)制中一些信號(hào)通路進(jìn)行以下綜述。

1 NF-κB-MMP-9 信號(hào)通路

NF-κB 是指P50/P65 組成的異源二聚體，此類異源二聚體可與κB 家族中起抑制作用的κB 抑制蛋白（IκB）結(jié)合并轉(zhuǎn)換為三聚體，轉(zhuǎn)換后的三聚體會(huì)以無(wú)活性的復(fù)合物形式存在于胞漿中。當(dāng)細(xì)胞遭受炎癥刺激時(shí)，胞漿中細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子κB 抑制蛋白（NF-κB-IκB）三聚體解離成二聚體形式，從而暴露P50、P65 兩個(gè)基因結(jié)合位點(diǎn)并表現(xiàn)為激活狀態(tài)，活化后的NF-κB 可從胞漿進(jìn)入胞核內(nèi)，與相應(yīng)靶位基因結(jié)合，參與下游一系列轉(zhuǎn)錄調(diào)控，如多種炎癥基因的表達(dá)，而這些隨之產(chǎn)生的炎性因子，又會(huì)以正反饋的形式上調(diào)NF-κB，并加重機(jī)體炎癥損傷[4]?；|(zhì)金屬蛋白酶系（MMPs）是鋅鈣依賴性蛋白酶的一個(gè)家族，主要以蛋白酶分解激活的非活性原酶的形式分泌神經(jīng)元表達(dá)的，在突觸中產(chǎn)生，以非活性的酶原形式釋放于細(xì)胞外，其最具特征性表達(dá)為MMP-9，它是由成年腦神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的，在生理和病理?xiàng)l件下隨著神經(jīng)元活性的增強(qiáng)而釋放[5]。有研究表明，MMPs家族中MMP-9 為NF-κB 二聚體下游重要的炎癥因子，其基因中啟動(dòng)含有一段與NF-κB/P65 位點(diǎn)結(jié)合的基因序列，其與位點(diǎn)結(jié)合后，MMP-9 轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)，可通過(guò)降解細(xì)胞外基質(zhì)引起突觸重塑，通過(guò)改變突觸可塑性影響學(xué)習(xí)記憶力，過(guò)度表達(dá)時(shí)即可引起一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如卒中、癲癇等[6]。在一項(xiàng)DEACMP動(dòng)物研究中也證實(shí)，使用NF-κB 特異性抑制劑吡咯烷二硫代氨基甲酸鹽（PDTC）阻斷此信號(hào)通路時(shí)，海馬區(qū)域內(nèi)NF-κB、MMP-9 顯著減少，神經(jīng)凋亡減少、突觸重塑現(xiàn)象減輕，同對(duì)照組比，動(dòng)物水迷宮實(shí)驗(yàn)平均潛伏期縮短、穿越平臺(tái)次數(shù)增加，學(xué)習(xí)記憶能力較之前有較大改善[7]。當(dāng)然，此保護(hù)作用僅在持續(xù)應(yīng)用此阻滯劑時(shí)間有明顯效果，并不能夠阻止遲發(fā)性腦病的發(fā)生，由此可見(jiàn)NF-κB-MMP-9 信號(hào)通路，僅是DEACMP 認(rèn)知功能障礙中發(fā)揮重要作用的通路之一。

2 NF-κB/nNOS 信號(hào)通路

NF-κB 是一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)，靜息狀態(tài)與其抑制蛋白結(jié)合，停留于胞漿中，受到刺激時(shí)被磷酸化隨之進(jìn)入胞核，調(diào)控并產(chǎn)生多種不同的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物如細(xì)胞因子、黏附因子、一氧化氮合酶等。而這些復(fù)合物的形成和穩(wěn)定性又受到多種蛋白修飾調(diào)節(jié)，包括磷酸化、泛素化、谷胱甘肽化及活性氧和氮物種的修飾，被修飾后的物質(zhì)進(jìn)一步參與神經(jīng)系統(tǒng)中的炎癥損傷過(guò)程[8]。而一氧化氮（NO）在神經(jīng)系統(tǒng)中，作為神經(jīng)傳遞、突觸可塑性和大腦發(fā)育的調(diào)節(jié)因子，在神經(jīng)毒性和神經(jīng)變性的神經(jīng)細(xì)胞死亡事件中起著非常重要的作用，它是由L-精氨酸通過(guò)3 種一氧化氮合酶亞型合成的：神經(jīng)型一氧化氮合酶（nNOS 或1 型）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS或2 型)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS 或3 型），其中nNOS 在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用較為突出[9]。NO 本身具有神經(jīng)毒性及神經(jīng)保護(hù)的雙重作用，這種雙重作用也取決于炎癥損傷的程度及NO 的來(lái)源，生理情況下來(lái)源于eNO 所產(chǎn)生的NO 通過(guò)一系列的反饋調(diào)節(jié)，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有著積極作用；但當(dāng)損傷加重時(shí)來(lái)源于nNOS的NO 積聚卻可出現(xiàn)細(xì)胞死亡、潛在的神經(jīng)毒性和神經(jīng)變性的病理事件。有研究證實(shí)，NO 對(duì)NF-κB 介導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子在巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄中起著關(guān)鍵作用，兩者之間存在較為密切的聯(lián)系并成為影響發(fā)病機(jī)制的相關(guān)傳導(dǎo)通路[10]。這條信號(hào)通路雖在多種細(xì)胞中有所表達(dá)，但在海馬組織中表達(dá)甚多，尤以小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)更為明顯。在一項(xiàng)CO 中毒腦損傷動(dòng)物模型研究中顯示，當(dāng)遭受氧化應(yīng)激、炎癥因子等刺激時(shí)，胞內(nèi)的NF-κB 蛋白活化，細(xì)胞中NF-κB/nNOS 信號(hào)通路激活，誘導(dǎo)nNOS 表達(dá)增多，產(chǎn)生大量NO 并進(jìn)一步積聚，從而誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，之后的動(dòng)物行為學(xué)研究，也均顯示動(dòng)物存在較為明顯的認(rèn)知功能障礙[11]?？梢?jiàn)NF-κB/nNOS 信號(hào)通路參與DEACMP 疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。

3 MAPKs-JNK 通路

絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）是一種絲氨酸蘇氨酸激酶，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛存在，受多種因素調(diào)控，介導(dǎo)與細(xì)胞增殖、分化、存活、死亡、轉(zhuǎn)化等多種細(xì)胞活動(dòng)相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)[12]。哺乳動(dòng)物MAPK 家族由細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）、p38 和JNKs 組成。有研究表明其中JNK 是一種應(yīng)激激活激酶，是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路中最重要的MAPK 之一，由JNK1/2/3 組成，JNK1/2在機(jī)體中存在廣泛表達(dá)，而JNK3 于神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)更為明顯，是介導(dǎo)真核細(xì)胞對(duì)外部細(xì)胞微環(huán)境中多種不同類型刺激的細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)的重要分子，且是維持機(jī)體健康及疾病狀態(tài)的重要靶點(diǎn)之一；同時(shí)這些信號(hào)分子又可通過(guò)一連串磷酸化事件將細(xì)胞外信號(hào)從細(xì)胞膜傳遞到細(xì)胞核中，當(dāng)細(xì)胞遭受炎癥、滲透壓改變、輻射、缺血缺氧刺激時(shí)，JNK 可由其上游雙特異性激酶MKK4/MKK7 經(jīng)雙磷酸化激活[13-14]。活化后的磷酸化應(yīng)激活化蛋白激酶（p-JNK）蛋白可從胞質(zhì)移入胞核內(nèi)，激活與細(xì)胞凋亡有關(guān)的靶向因子如轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1（AP-1）、p53、c-Myc 及其他相關(guān)凋亡因子，并誘發(fā)其表達(dá)增強(qiáng)，發(fā)揮其生物學(xué)作用。在一項(xiàng)DEACMP 動(dòng)物研究中顯示，中毒后動(dòng)物海馬組織CA1 區(qū)中1/3 段磷酸化JNK（p-JNK）明顯增強(qiáng)，且凋亡細(xì)胞也增多，后期動(dòng)物行為學(xué)研究提示動(dòng)物有明顯的學(xué)習(xí)、認(rèn)知功能障礙；當(dāng)使用特異性抑制劑SP60012 抑制通路中JNK 磷酸化后，發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)p-JNK 表達(dá)明顯減弱，對(duì)應(yīng)神經(jīng)元凋亡相應(yīng)也減少；Morri 水迷宮實(shí)驗(yàn)也顯示動(dòng)物平均潛伏期縮短、穿越平臺(tái)次數(shù)增加，提示其學(xué)習(xí)記憶功能有所改善[15]。而此實(shí)驗(yàn)僅表明MAPKs-JNK 通路為DEACMP 發(fā)病機(jī)制中較為重要的一條通路，其他信號(hào)通路也可能參與DEACMP 的發(fā)生，此疾病的病理生理過(guò)程仍需不斷探討研究。

4 TAM-TLRs 信號(hào)通路

TLRs 是一類較為重要的模式識(shí)別受體，這類受體在天然免疫中發(fā)揮重要作用，同時(shí)也參與宿主的免疫識(shí)別和免疫反應(yīng)調(diào)控。不僅表達(dá)于多種免疫細(xì)胞，如小膠質(zhì)細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞中，且表達(dá)于多種組織黏膜上皮細(xì)胞，如肺、腎、小腸和生殖管道。當(dāng)機(jī)體組織遭受損傷時(shí)，TLRs 被激活并產(chǎn)生多種宿主防御因子，從而引起局部炎癥。小膠質(zhì)細(xì)胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的免疫細(xì)胞，被證實(shí)TLR 受體中Toll 樣受體2/4（TLR2/4）參與了其調(diào)控，此受體是小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)外來(lái)刺激產(chǎn)生信號(hào)傳導(dǎo)的一類很關(guān)鍵的受體蛋白[16]。而TAM-RTKs 也是調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞的受體之一，亞家族在多種組織中，如免疫、神經(jīng)、生殖系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，主要由Tyro3、mer、Axl 構(gòu)成，它們擁有相同配體：生長(zhǎng)停滯特異性基因產(chǎn)物6（Gas6）和ProteinS；這類受體具有重要生理學(xué)效應(yīng)，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、受體或TLR 介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路中重要的靶基因[17-18]。有研究顯示，當(dāng)機(jī)體受到外來(lái)病原體入侵時(shí)，樹突狀細(xì)胞表面的TLR 受體被激活，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，此時(shí)異源二聚體受體-信號(hào)傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子（IFNAR-STAT1）通路被生產(chǎn)的α-干擾素（IFN-α）等炎癥因子激活，促使TAM 受體表達(dá)上調(diào)并激活Gas6/ProS-TAM 信號(hào)系統(tǒng)，后者誘導(dǎo)產(chǎn)生TLR 通路的抑制物，最終對(duì)炎癥反應(yīng)過(guò)程起到負(fù)調(diào)控作用[19-20]?？梢?jiàn)TAM-TLRs 信號(hào)通路通過(guò)免疫細(xì)胞介導(dǎo)的一系列免疫炎癥反應(yīng)參與神經(jīng)損傷過(guò)程。DEACMP 發(fā)病機(jī)制中免疫炎癥損傷占重要比重，這促使我們猜想，TAM、TLR信號(hào)通路可能參與DEACMP 的發(fā)病機(jī)制，目前關(guān)于此類型的研究證據(jù)尚不足，所以仍需對(duì)TAM、TLRs 通路進(jìn)行更深層次的研究，或許可為DEACMP 發(fā)病機(jī)制的研究提供更多的證據(jù)及思路。

5 小結(jié)與展望

DEACMP 發(fā)病過(guò)程十分復(fù)雜，發(fā)病過(guò)程中涉及較多信號(hào)分子及信號(hào)通路的參與，而這些信號(hào)通路相互交錯(cuò)，共同參與DEACMP 的發(fā)生。NF-κB-MMP-9 信號(hào)通路通過(guò)促進(jìn)海馬區(qū)域內(nèi)NF-κB、MMP-9 表達(dá)，誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡及突觸重塑現(xiàn)象，進(jìn)而參與疾病的發(fā)病過(guò)程；正常生理情況下，神經(jīng)系統(tǒng)遭受損傷刺激時(shí)eNOS 合成的微量NO 雖可發(fā)揮保護(hù)作用，但當(dāng)損傷加重時(shí)，伴隨NF-κB/nNOS 信號(hào)通路的激活，大量NO 的堆集，即可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，造成腦細(xì)胞的損傷及一系列神經(jīng)精神癥狀；而MAPKs-JNK 通路通過(guò)一系列磷酸活化后，激活與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因，誘發(fā)其表達(dá)增強(qiáng)并加重神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，參與疾病的病理生理過(guò)程。當(dāng)疾病發(fā)生時(shí)，使用其通路的特異性抑制劑后發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡程度、相關(guān)動(dòng)物行為學(xué)較之前均有較大改善。今后有望通過(guò)免疫炎癥將疾病的發(fā)生與TAM、TLRs 通路聯(lián)系起來(lái)，這也可能為DEACMP 發(fā)病機(jī)制的研究提供更多的證據(jù)及思路。隨著對(duì)這些信號(hào)通路的不斷深入研究及闡明，將為DEACMP 的發(fā)生機(jī)制提供新的認(rèn)知，進(jìn)而研發(fā)出有效控制DEACMP 的途徑及方法。