PAI-1與顱腦損傷相關(guān)性的研究進(jìn)展

王雅微 綜述 馮 杰 審校

顱腦損傷（traumatic brain injury，TBI）是導(dǎo)致青壯年死亡、殘疾的主要死因[1]。TBI 后繼發(fā)性損傷，包括炎癥、腦水腫、血腦屏障破壞和氧化應(yīng)激等，嚴(yán)重影響病人預(yù)后[2]。研究表明，纖溶酶原激活劑抑制劑-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）在TBI繼發(fā)性損傷中起重要作用，TBI 后腦組織或血清PAI-1 明顯升高，抑制PAI-1 活性可減輕繼發(fā)性損傷。本文就PAI-1與TBI相關(guān)性研究進(jìn)展做一綜述。

1 PAI-1

PAI-1 是絲氨酸蛋白酶抑制超家族成員，人類PAI-1 基因位于7 號(hào)染色體，由9 個(gè)外顯子和8 個(gè)內(nèi)含子組成[3]。PAI-1 是體內(nèi)組織型纖溶酶原激活劑（tPA）和尿激酶型纖溶酶原激活劑（uPA）的天然抑制劑，通過(guò)調(diào)節(jié)tPA 和uPA 的活性阻止纖維蛋白溶解的持續(xù)狀態(tài)。PAI-1在體內(nèi)以三種不同的形式存在：活性、非活性-潛伏和分裂，以活性形式發(fā)揮作用，但由于缺乏半胱氨酸，活性構(gòu)象不穩(wěn)定，在生理環(huán)境中，活性PAI-1 的功能半衰期在1～2 h，然后迅速轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)穩(wěn)定的潛在形式[4]。PAI-1 在體內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)自身調(diào)節(jié)，以降低血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)[5]。

1.1 PAI-1的合成及其影響因素 正常情況下，PAI-1由肝細(xì)胞、血小板、脂肪細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞產(chǎn)生；在病理?xiàng)l件下，腫瘤細(xì)胞和炎癥細(xì)胞也可成為PAI-1來(lái)源[6]。PAI-1的表達(dá)和釋放受到多種因素的調(diào)控，包括生長(zhǎng)因子（如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、表皮生長(zhǎng)因子）、炎性細(xì)胞因子（如腫瘤壞死因子-α和白細(xì)胞介素-1β）、激素（如胰島素、糖皮質(zhì)激素和血管緊張素Ⅱ）、葡萄糖、胰島素、血管緊張素和血管緊張素，革蘭氏陰性菌內(nèi)毒素[7]。研究表明，PAI-1 的表達(dá)受遺傳變異的影響，PAI-1 基因啟動(dòng)子區(qū)-675 位點(diǎn)的4G/5G 多態(tài)性（rs1799889）與血漿PAI-1水平升高有關(guān)[8]。

1.2 PAI-1的功能PAI-1與tPA和uPA形成共價(jià)鍵，并通過(guò)阻止非活性纖溶酶原轉(zhuǎn)變成纖溶酶，從而阻止活性纖維蛋白的降解[9]，因此PAI-1可直接影響血栓的形成和降解，是動(dòng)脈血栓形成的危險(xiǎn)因素。Chen等[4]研究表明動(dòng)脈粥樣硬化的主要事件是由于PAI-1 水平升高抑制纖溶，因纖溶無(wú)效而導(dǎo)致血栓形成增加。van de Craen 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，中年人PAI-1 水平升高與心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)增加存在很強(qiáng)的相關(guān)性。近年來(lái)研究表明，PAI-1 參與許多疾病和代謝紊亂有關(guān)，例如肥胖[4]、胰島素抵抗及代謝異常[11]、腎母細(xì)胞瘤[12]、骨骼肌再生過(guò)程[13，14]。另外，PAI-1不僅是細(xì)胞衰老和機(jī)體衰老的標(biāo)志物，而且是一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子[15]。

2 PAI-1與TBI

tPA 是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最具特征的絲氨酸蛋白酶之一，主要由神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生。TBI 后，小膠質(zhì)細(xì)胞過(guò)度激活及神經(jīng)元去極化導(dǎo)致tPA在細(xì)胞外積聚，加劇神經(jīng)退行性病變，破壞血腦屏障。PAI-1 通過(guò)與tPA 的催化殘基形成復(fù)合物，抑制tPA 活性，減少中樞神經(jīng)系統(tǒng)因絲氨酸蛋白酶活性過(guò)高而產(chǎn)生的有害影響[16]。PAI-1 主要由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，TBI 后PAI-1 的表達(dá)增加，機(jī)制是TBI 后損傷部位炎性因子的釋放及局部缺血缺氧會(huì)刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞PAI-1 表達(dá)增加，其中TGF-β是PAI-1 表達(dá)最重要的調(diào)節(jié)因子之一[17]。

腦血管通透性增加是導(dǎo)致TBI 后短期和長(zhǎng)期腦損傷的原因之一[18]。Maruyama 等[19]應(yīng)用小鼠TBI 模型研究發(fā)現(xiàn)，tPA與PAI-1復(fù)合物誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶-3表達(dá)，并和損傷嚴(yán)重程度成正比，MMP3是一種能有效降解神經(jīng)血管單位基膜的蛋白酶，因此MMP3升高增加神經(jīng)血管單位的通透性，使用MMP3抑制劑可顯著降低白蛋白外滲的程度，并改善急性期神經(jīng)功能。

PAI-1 是纖維蛋白溶解的關(guān)鍵內(nèi)源性抑制物，可促進(jìn)創(chuàng)傷后血栓的形成。TBI 后，纖溶失調(diào)可能導(dǎo)致持續(xù)的微血栓形成并加速病變擴(kuò)展。研究表明，腦損傷區(qū)域周圍微血栓最早于損傷后1 h 形成[20]。Griemert 等[21]研究顯示，小鼠TBI 后抑制PAI-1活性后，激活纖溶途徑，防止傷后早期向促凝血狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，降低腦微血管微血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)，減輕繼發(fā)性損傷。

TBI 后早期判定損傷程度并指導(dǎo)進(jìn)一步診療極為重要。Condron 等[22]研究顯示，孤立性腦損傷后（簡(jiǎn)明損傷量表頭部AIS≥2 分），入院8 h 內(nèi)血清PAI-1 水平顯著升高，并且與ISS 水平成正比，即損傷越重，PAI-1水平越高。

研究指出，輕型TBI 后常出現(xiàn)生長(zhǎng)激素缺乏和中樞性甲狀腺功能減退[23]。Frendl等[24]研究指出，與垂體功能正常的輕型TBI 相比，晚期垂體功能低下病人入院時(shí)PAI-1水平顯著降低，PAI-1有望作為輕型TBI 后晚期垂體功能障礙的生物標(biāo)志物，從而幫助識(shí)別隨后可能出現(xiàn)永久性垂體障礙的病人。

總之，TBI 導(dǎo)致腦實(shí)質(zhì)機(jī)械性損害，其中腦血管系統(tǒng)損傷引起一系列病理生理反應(yīng)，促使原發(fā)性病變擴(kuò)展到周圍的健康組織，血小板和白細(xì)胞的聚集范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，損害腦血流，導(dǎo)致腦缺血[25]。為了抑制血栓形成導(dǎo)致的血管閉塞，大量tPA 從受損的內(nèi)皮中釋放，內(nèi)源性抑制劑PAI-1，明顯降低tPA 的表達(dá)。這表明PAI-1有可能作為TBI的生物標(biāo)志物，并有望成為治療靶點(diǎn)減少繼發(fā)性損傷。