外源性應(yīng)用多肽分子防治缺血性腦卒中損傷的研究進(jìn)展

尹賽格，孫 俊，楊新旺

（昆明醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖與組織胚胎系，云南 昆明 650500）

中風(fēng)，又稱腦卒中，是由于各種因素引起腦部血管突然破裂或因血管阻塞導(dǎo)致血液不能流入大腦而最終形成腦組織損傷的一組疾病，因其高發(fā)病率、高致殘率、高死亡率和高復(fù)發(fā)率的特點(diǎn)成為目前導(dǎo)致人類殘疾及因病死亡的主要原因之一[1]。中風(fēng)分為出血性中風(fēng)和缺血性中風(fēng)（ischemic stroke，IS），出血性中風(fēng)是由于腦內(nèi)血管破裂而引起的，缺血性中風(fēng)則是由于腦內(nèi)的動脈堵塞而發(fā)生。無論是缺血性還是出血性中風(fēng)，均會導(dǎo)致腦內(nèi)組織的局部缺氧，進(jìn)而損傷腦組織，并且，在目前來看，出血性中風(fēng)發(fā)生顯然更為普遍（IS發(fā)生率占中風(fēng)總數(shù)的87%）[2-3]。當(dāng)中風(fēng)發(fā)生時，患者會出現(xiàn)患側(cè)大腦半球的對側(cè)偏癱，并表現(xiàn)出如偏癱、唇眼歪斜、失語失認(rèn)等臨床表現(xiàn)，不僅嚴(yán)重影響生活質(zhì)量，對患者本身及其家庭也產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[4]。目前，在世界范圍內(nèi)唯一批準(zhǔn)用于IS的治療藥物為重組組織纖溶酶原激活劑（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA），但由于rt-PA 在臨床應(yīng)用時較窄的時間窗（IS患者須在中風(fēng)后4.5 h內(nèi)接受rt-PA 的治療），和其存在的多種禁忌癥及相對副作用如血糖和血壓的控制、年齡須≥18歲、CT或MRI提示大腦中動脈供血區(qū)梗死面積不能超過 1/3、易誘導(dǎo)出血等，再加上rt-PA造價昂貴，使得最終僅有約5%的患者真正受益于rt-PA[5]。所以，開發(fā)新型高效的IS神經(jīng)保護(hù)類藥物具有重要的臨床意義。

肽是由一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基縮合形成，廣泛存在于生物體內(nèi)并具有生物活性的化合物，被報(bào)道對機(jī)體內(nèi)系統(tǒng)，組織和細(xì)胞的調(diào)節(jié)起到重要作用[6]。多肽類藥物則是通常由100個以內(nèi)氨基酸分子脫水縮合而形成的一類化合物，因?qū)μ囟ǚ肿影悬c(diǎn)的高特異性和高效價，副作用低且不易在體內(nèi)蓄積等特點(diǎn)，其開發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個領(lǐng)域如抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、抗菌活性肽等[7]。目前，被被準(zhǔn)上市的多肽類藥物有近30種：美洲矛頭蝮蛇毒素來源的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑類藥物和從巴西毒蛇毒液中發(fā)現(xiàn)的緩激肽而發(fā)展的抗高血壓藥物卡托普利對幫助我們理解人類心血管系統(tǒng)的病理生理機(jī)制做出了突出貢獻(xiàn)，此外，還有著名的降血糖藥物胰島素、艾塞那肽；和用于治療骨質(zhì)疏松的阿巴帕肽等藥物逐漸進(jìn)入了人們的視野[7-8]。多肽類藥物由于其自身結(jié)構(gòu)的新穎性和功能的多樣性，使得它們有望在更領(lǐng)域開發(fā)為新型候選藥物。

1 降血糖類多肽分子與IS

高血糖是增加中風(fēng)發(fā)生率重要的危險(xiǎn)因素之一，血糖的升高會導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)代謝紊亂，并可以引起包括神經(jīng)炎癥、神經(jīng)遞質(zhì)改變、線粒體功能障礙等相關(guān)導(dǎo)致腦損傷的機(jī)制。目前，已有多種降血糖類多肽藥物被報(bào)道對IS有神經(jīng)保護(hù)作用。

1.1 胰高血糖素樣肽1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）與IS

GLP-1是一種腸道釋放的激素，在糖尿病大鼠腦缺血再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）模型中通過抑制氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡最終改善大鼠神經(jīng)功能缺損，減少腦梗死區(qū)域。

1.2 艾塞那肽（Exenatide）與IS

Exenatide是由39個氨基酸組成的GLP-1類似物的多肽藥物，也是GLP-1R的激動劑。Yilong Shan等發(fā)現(xiàn)，Exendin-4可以通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、基質(zhì)金屬蛋白酶9、趨化因子單核細(xì)胞趨化蛋白1和趨化因子C-X-C基序配體1，激活Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子信號通路對缺氧葡萄糖剝奪/復(fù)氧（oxygen-glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R）條件下的星形膠質(zhì)細(xì)胞有保護(hù)作用，并且，在大鼠腦I/R模型中也展示出了改善神經(jīng)功能缺損評分與血腦屏障破壞的神經(jīng)保護(hù)作用[9]。此外，F(xiàn)angzhe Chen等發(fā)現(xiàn)，Exenatide還對小鼠腦IS后的華法林相關(guān)出血性轉(zhuǎn)化有重要的降低作用，這種作用可能通過激活PI3K/Akt途徑而使糖原合成酶激酶-3β失活，最終減輕腦內(nèi)神經(jīng)炎癥與血腦屏障的破壞而進(jìn)行[10]。在沙鼠腦IS模型中，Exenatide同樣可以保護(hù)減少腦內(nèi)神經(jīng)元的損傷，并且可以以劑量依賴性的方式減少由IS造成的海馬CA1區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[11]。Shinichiro Teramoto等發(fā)現(xiàn)，在小鼠IS后60 min內(nèi)接受靜脈注射Exenatide可以通過增加細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）水平抑制由再灌注引起的氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡，說明其對急性缺血性中風(fēng)的治療有潛在的應(yīng)用價值[12]。

1.3 利拉魯肽（Liraglutide）與IS

作為艾塞那肽的衍生物，Liraglutide同樣也被報(bào)道對IS有重要的神經(jīng)保護(hù)作用：在小鼠局灶性IS模型后連續(xù)腹腔注射14 d的 Liraglutide可以顯著增加缺血區(qū)微血管密度與內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，同時上調(diào)VEGF的表達(dá)，有助于促進(jìn)腦IS的長期恢復(fù)[13]。

1.4 胰島素與IS

胰島素是含有51個氨基酸的小分子降糖多肽，已被證明可以改善全腦或局灶性腦缺血引起的腦損傷：在沙鼠腦I/R模型中，術(shù)后與術(shù)后應(yīng)用0.1 IU胰島素可以改善沙鼠神經(jīng)功能缺損，減少腦梗死區(qū)域；在大鼠腦I/R模型中12 U/kg 的胰島素則可以顯著降低細(xì)胞凋亡水平[14-15]。

2 植物來源多肽分子與IS

2.1 多糖肽與IS

海藻是中國傳統(tǒng)中藥最豐富的多糖來源之一，來源于海藻的多種多肽被認(rèn)為有神經(jīng)保護(hù)作用。50 mg/ml多糖肽被報(bào)道在大鼠I/R損傷模型中通過上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)蛋白1、過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α和凋亡調(diào)節(jié)因子B細(xì)胞淋巴瘤2（B-cell leukemia/lymphoma 2，BCL2）的表達(dá)，并減少Caspase-3和乳酸脫氫酶的水平，最終提高神經(jīng)細(xì)胞活力，改善腦I/R引起的腦損傷[16]。

2.2 冬蟲夏草多肽與IS

藥用菌冬蟲夏草是傳統(tǒng)中藥中重要的物質(zhì)，被報(bào)道有強(qiáng)身健體，延年益壽等藥效。在大鼠I/R模型中，口服冬蟲夏草提取物來源的冬蟲夏草素多肽被發(fā)現(xiàn)通過增加抗氧化劑谷胱甘肽和過氧化氫酶活性，抑制白介素1β和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）的上調(diào)而抑制神經(jīng)炎癥，對腦損傷起到預(yù)防作用[17-18]。

2.3 牛膝多肽（achyranthes bidentata polypepitides，ABPP）與IS

牛膝是莧科牛膝屬植物，也是祖國傳統(tǒng)植物藥中具有活血化瘀和強(qiáng)筋健骨的重要的一味中藥。從牛膝中提出的多肽類藥物ABPP被發(fā)現(xiàn)可以在促進(jìn)大鼠海馬神經(jīng)元和背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的突起生長。ABPP主要活性成為ABPPk，何春嬌等報(bào)道，ABPPk對OGD誘導(dǎo)的皮質(zhì)神經(jīng)元損傷有保護(hù)細(xì)胞活力，減少促凋亡蛋白（BCL2-Associated X，BAX）、Caspase 3和提高BCL2水平的作用；在大鼠短暫性I/R模型中，1.0 mg/kg ABPPk的治療可以有效改善大鼠行為缺陷，減少腦梗死體積，保護(hù)缺血半影區(qū)神經(jīng)元的凋亡情況[19]。

3 動物來源多肽分子與IS

動物來源，尤其是動物毒素來源的多肽類藥物由于對特定的分子靶點(diǎn)有較高的特異性與效力，在近年來其相關(guān)性研究成為了科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。

3.1 鹿茸肽（pilose antler peptide，PSP）與IS

PSP是由68個氨基酸殘基組成的來源于鹿角（軟組織）的多肽類藥物，被廣泛用于中醫(yī)治療神經(jīng)癥、補(bǔ)腎養(yǎng)血等方面，具有抗炎、抗應(yīng)激和抗衰老等多種功效。Luning Bai等觀察到，100 mg/kg的PSP可以顯著降低I/R大鼠腦梗死面積，抑制腦水腫形成并減少泌尿系統(tǒng)功能缺損。這種神經(jīng)保護(hù)作用可能是通過激活Nrf2/HO-1/NFκB信號通路來實(shí)現(xiàn)的[20]。

3.2 鰓鰻肽rLj-RGD3，rLj-RGD4與IS

整合素在人類發(fā)育和疾病中發(fā)揮重要作用的一種異二聚體，對神經(jīng)突起生長、突觸形成和維持突觸可塑性方面起到重要作用。當(dāng)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）配體與整合素進(jìn)行結(jié)合時，RGD基序則起到了重要作用，所以，目前含有RGD基序的肽類因?yàn)槟軌驇椭鶨CM集合整合素而受到了越來越多的關(guān)注[21]。rLj-RGD3是日本七鰓鰻（Lampetra japonica）口腔腺中含有3個Arg-Gly-Asp（RGD）基序的188個氨基酸的重組蛋白，其突變體rLj-RGD4具有更短的序列和分子量。在Qilan Lu等的研究中，rLj-rRGD3和rLj-RGD4均對大鼠I/R模型有保護(hù)作用。研究表明在I/R后10 min內(nèi)應(yīng)用 100 μg/kg的rLj-rRGD3和rLj-RGD4均可以提高大鼠存活率，改善其運(yùn)動功能，并通過激活FAK/PI3K/Akt信號通路抑制細(xì)胞凋亡[22]。

3.3 蝸牛肽CGX-1 007與IS

CGX-1007是來源于marine snailConus geographus的一種多肽，可以特異性結(jié)合大鼠丘腦和皮層的NMDA受體位點(diǎn)，為NMDA受體NR2B亞單位的特異性拮抗劑。在體外原代神經(jīng)元OGD/R、谷氨酸、藜蘆堿引起的損傷實(shí)驗(yàn)中，被報(bào)道可以完全（100%）減輕神經(jīng)元損傷。在體內(nèi)大鼠局灶性I/R實(shí)驗(yàn)中，CGX-1007可以至少延長8 h治療窗口的時間，并可以使整個腦梗死區(qū)域的c-fos表達(dá)降低50%，有效的減弱與延遲性細(xì)胞死亡相關(guān)基因的表達(dá)，緩解腦I/R導(dǎo)致的神經(jīng)損傷[23]。GVIA是同樣來源于Conus geographus的一種多肽，被報(bào)道在大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元OGD/R的模型中通過減少谷氨酸釋放而起到神經(jīng)保護(hù)作用[24]。來源于Conus magus的多肽MVIIA/SNX-111被發(fā)現(xiàn)在多種腦I/R模型（大鼠局灶性I/R模型、大鼠全腦缺血模型和兔局灶性I/R模型）中都可以減少谷氨酸釋放，減少神經(jīng)元損傷減少腦梗死區(qū)域進(jìn)行神經(jīng)保護(hù)作用[25-27]。

3.4 蝎毒多肽與IS

蝎子毒素作為一種具有活性的化合物被廣泛報(bào)道具有抗癲癇、鎮(zhèn)痛和解痙的作用。蝎子（Heterometrus spinifer）毒素來源的活性多肽HsTx2可以通過調(diào)節(jié)大鼠腦組織和激活的小膠質(zhì)細(xì)胞中的絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路來減少大鼠腦梗死面積，改善其神經(jīng)行為缺損發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[28]；SVHRP是從Buthus martensii Karsch scorpion毒素中提取的一種多肽，在Xugang Wang等的研究報(bào)道了SVHRP在小鼠I/R和原代神經(jīng)元OGD/R模型中均展示了神經(jīng)保護(hù)作用。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，SVHRP對小鼠神經(jīng)功能缺損的改善、腦水腫和梗死體積的形成和神經(jīng)元丟失方面有顯著的作用，這些神經(jīng)保護(hù)作用可能是通過抑制N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）-MAPK介導(dǎo)的興奮毒性相關(guān)，被認(rèn)為幫助抑制了組織和細(xì)胞水平的中NMDARs和磷酸化p38 MAPK蛋白水平[29]。

3.5 蛇毒多肽與IS

研究報(bào)道，從五步蛇毒中提取出的一種分子量約為7 200 Da的小分子多肽可以顯著降低大鼠I/R后的TNF水平，此作用可能與抑制微血管內(nèi)的中性粒細(xì)胞聚集與附壁和減少白細(xì)胞的浸潤相關(guān)，最終以減輕神經(jīng)功能損傷[30]。在IS中，血小板粘附是腦內(nèi)血栓形成的最初始環(huán)節(jié)之一，所以通過阻斷血小板膜GPIIb/IIIα來抑制血小板活化最終防止血小板聚集被認(rèn)為是對IS有效的干預(yù)措施之一；安非巴肽（anfibatide，ANF）是一種來源蛇毒的新型GPIb拮抗劑，在Tingting Li等的研究中發(fā)現(xiàn)，在小鼠腦I/R模型后靜脈注射4 μg/kg的ANF可以明顯改善缺血損傷，減少腦梗死體積和抵抗由I/R造成的腦組織病理學(xué)改變[31]。另外，ANF還可以降低缺血腦血管的GPIbα、血管性血友病因子（willebrand factor，vWF）的豐度和纖維蛋白原的積累。ANF治療的小鼠后續(xù)腦出血的發(fā)生率和尾部出血時間也明顯降低。

3.6 蜘蛛多肽與IS

蜘蛛物種資源豐富，其來源的多肽類毒素藥物也展示出多種分子多樣性，對多種人類疾病有一定的治療和改善作用。來源于北美狼蛛毒素的活性多肽PcTx1（單劑量1 ng/kg）被報(bào)道可以有效減少70%由I/R引起的腦皮質(zhì)梗死區(qū)域并抵抗神經(jīng)元的死亡[32]；從澳大利亞漏斗網(wǎng)蜘蛛毒素中提取的多肽Hila（2 ng/kg）則在IS形成后8 h依舊可以減少腦梗死體積[33]；巴西流浪蜘蛛毒素來源的Tx3-3與Tx3-4被報(bào)道可以通過抑制神經(jīng)元Ca2+內(nèi)流而挽救神經(jīng)細(xì)胞的死亡率，從而對缺血損傷起到保護(hù)作用[34-36]；來源于中國忽聞捕鳥蛛的多肽HWTX-1作為一種選擇性N型Ca2+通道阻滯劑也在大鼠全腦I/R模型中通過降低相關(guān)神經(jīng)炎癥因子，提高體內(nèi)抗氧化劑水平來改善神經(jīng)元的凋亡情況[37]。

3.7 兩棲動物多肽與IS

OM-LV20是從綠臭蛙皮膚分泌物中鑒定出的一種小分子活性短肽（20個氨基酸序列），被報(bào)道在大鼠腦I/R模型中對改善大鼠神經(jīng)行為缺損、減少腦梗死區(qū)域和維持皮質(zhì)及海馬區(qū)神經(jīng)元的存活起到重要的保護(hù)作用。其潛在的機(jī)制可能通過抑制MAPK信號通路磷酸化，激活BDNF/AKT信號通路及調(diào)節(jié)垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽受體和cAMP水平而實(shí)現(xiàn)的[38]。

3.8 扇貝多肽與IS

扇貝多肽（polypeptides from chlamys farreri，PCF）是從自櫛孔扇貝中提取的分子量約800～1 000的活性肽，在Wistar大鼠腦I/R模型中對神經(jīng)元的缺血樣變性有重要的保護(hù)作用，并且PCF的神經(jīng)保護(hù)作用可能與上調(diào)半影區(qū)腦組織中的BAX/BCL-2蛋白水平，提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽的活性、降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量相關(guān)[39]。

3.9 水蛭多肽與IS

水蛭是中國傳統(tǒng)醫(yī)藥中重要活血化瘀一味中藥，在《本草綱目》中記載具有活血化瘀、通經(jīng)活絡(luò)等藥效，抗凝血效果確切。從日本醫(yī)蛭來源額水蛭多肽被報(bào)道可以通過提高SOD水平、降低MDA水平來顯著減少腦梗死體積、異常腦水腫和大鼠異常神經(jīng)評分、改善大鼠進(jìn)食量和保護(hù)血腦屏障功能[40-41]。

4 小結(jié)

從1902年兩位英國的生理學(xué)家Bayliss和Starling在動物胃腸里發(fā)現(xiàn)了促胰液素（第一種發(fā)現(xiàn)的多肽類物質(zhì)）開始，到1948年桿菌肽的批準(zhǔn)正式打開了多肽藥物在臨床應(yīng)用的大門，人們對肽類的探索從未止步。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，小分子類藥物的開發(fā)日趨成熟，多肽類藥物的關(guān)注的也逐漸升高。多肽藥物以其顯著的優(yōu)點(diǎn)包括低毒性、高靶向性和特異性等被認(rèn)為具有較為廣闊的臨床應(yīng)用前景。本文綜述了多種從動植物來源及人工合成可以外源性應(yīng)用的多肽類藥物，從腦缺血神經(jīng)保護(hù)機(jī)制角度闡述他們的療效，為腦IS的進(jìn)一步深入研究和新型外源性多肽類藥物的開發(fā)和臨床應(yīng)用提供參考。