血清內(nèi)皮素1與降鈣素基因相關(guān)肽在腦卒中發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展▲

劉黎敏 盧昌均 周哲屹 甘艷艷 李苑碩 王廣亮

(1 廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生學(xué)院，廣西南寧市 530000； 2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院暨柳州市中醫(yī)院，廣西柳州市 545000)

【提要】 腦卒中是由于腦血管痙攣缺血引起的腦功能障礙,其發(fā)生與腦血管舒縮功能失調(diào)、受損的內(nèi)皮細(xì)胞增殖重構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致腦部再灌注損傷有關(guān)。血清內(nèi)皮素1是血管活性收縮因子，降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)是血管活性舒張因子，兩者共同作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞。內(nèi)皮素1與CGRP釋放平衡失調(diào)是導(dǎo)致腦卒中的重要原因。本文就內(nèi)皮素1與CGRP在腦卒中發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展做一綜述。

腦卒中可分為缺血性腦卒中與出血性腦卒中，主要由于腦部血管血流供應(yīng)障礙或腦實(shí)質(zhì)內(nèi)出血導(dǎo)致腦損傷及神經(jīng)壞死，其患病率高，發(fā)病后易致殘、致死[1]，給個(gè)人、家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。腦卒中的發(fā)病機(jī)制主要涉及血流動(dòng)力學(xué)、血管內(nèi)皮損傷、生化免疫因素、炎癥反應(yīng)，神經(jīng)生理等。血清內(nèi)皮素1是負(fù)責(zé)收縮血管的活性多肽，降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)是內(nèi)源活性最強(qiáng)的血管舒張肽，二者均作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞,可作為評(píng)估血管內(nèi)皮損傷的兩個(gè)代表性因子。CGRP作為血管活性舒張因子，能對(duì)抗內(nèi)皮素1的收縮血管作用，使血管微循環(huán)及調(diào)節(jié)功能穩(wěn)定；血管內(nèi)皮功能損傷后，內(nèi)源性CGRP表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致內(nèi)皮素1水平升高，使血管內(nèi)皮功能失調(diào)，加速血管組織細(xì)胞缺血壞死[2]。研究表明，內(nèi)皮素1與CGRP之間的失衡可引起血管的舒縮功能障礙，是腦卒中發(fā)病機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)。本文從血管內(nèi)皮細(xì)胞的角度對(duì)內(nèi)皮素1與CGRP在腦卒中發(fā)病機(jī)制中的作用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 腦卒中與血管內(nèi)皮細(xì)胞的關(guān)系

血管內(nèi)皮細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管舒張功能、抑制炎癥細(xì)胞及動(dòng)脈粥樣硬化等方面起著重要作用。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的促血管生長(zhǎng)活性最強(qiáng)的細(xì)胞因子之一，其具有減緩神經(jīng)細(xì)胞凋亡速度、加快血管微循環(huán)生成等作用，可縮小腦梗死面積[3]。VEGF在正常腦組織內(nèi)僅有少量分泌，當(dāng)腦血管痙攣或腦組織缺血水腫壞死時(shí)，體內(nèi)VEGF及其受體含量會(huì)應(yīng)激性升高，通過(guò)直接參與血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及分化、增加血管內(nèi)皮通透性等環(huán)節(jié)，起到促血管新生和減輕腦卒中內(nèi)皮損傷的作用[4]。

2 內(nèi)皮素1

2.1 內(nèi)皮素1與血管內(nèi)皮細(xì)胞的關(guān)系 內(nèi)皮素主要分布在血管內(nèi)皮細(xì)胞中，包括內(nèi)皮素1、內(nèi)皮素2和內(nèi)皮素3等亞型，具有強(qiáng)大的血管收縮功能[5]。其中，內(nèi)皮素1收縮血管的作用最強(qiáng)，血管內(nèi)皮細(xì)胞功能受損可能與體液因子內(nèi)皮素1合成及釋放障礙相關(guān)，內(nèi)皮素1在血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)具有一定的特異性，其含量水平的變化是血管內(nèi)皮功能障礙的標(biāo)志[6]。有研究表明，內(nèi)皮素1對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖及遷移的影響是通過(guò)其正面調(diào)節(jié)的作用來(lái)完成[7]，主要機(jī)制可能是內(nèi)皮素1激活細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2)-E26轉(zhuǎn)錄因子1(E26 transcription factor 1，ETS1)通路誘導(dǎo)人腹膜內(nèi)皮細(xì)胞增殖，并促進(jìn)VEGF的釋放，故內(nèi)皮素1可作為誘導(dǎo)血管新生的活性肽因子[8]。內(nèi)皮素1通過(guò)內(nèi)皮素A受體(endothelin subtype A receptor,ETAR)和內(nèi)皮素B受體(endothelin subtype B receptor，ETBR)發(fā)揮促血管生成及收縮平滑肌的作用。腦血流的改變影響內(nèi)皮素1的分泌釋放，而內(nèi)皮素1的合成與釋放又對(duì)腦血流產(chǎn)生重要影響。當(dāng)血管功能障礙時(shí)，內(nèi)皮素1分別與ETAR、ETBR結(jié)合誘導(dǎo)相互對(duì)立的反應(yīng)(內(nèi)皮素1結(jié)合ETAR使血管平滑肌發(fā)生收縮，而結(jié)合ETBR則引起血管舒張)，使其功能處于失衡狀態(tài)[9-10]。有研究證實(shí)，血管平滑肌ETBR在正常情況下有助于血管收縮，但血管內(nèi)皮細(xì)胞上，內(nèi)皮素1通過(guò)介導(dǎo)ETBR發(fā)揮舒張血管的作用[11-12]。內(nèi)皮素1可促進(jìn)VEGF釋放、增加血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖活力等，對(duì)血管功能的調(diào)節(jié)與修復(fù)均有重要作用。因此，內(nèi)皮素1在腦血管疾病發(fā)病機(jī)制中的作用逐漸引起研究者的關(guān)注。

2.2 內(nèi)皮素1與缺血性腦卒中的關(guān)系 動(dòng)脈粥樣硬化在腦卒中的發(fā)病機(jī)制中占主導(dǎo)地位，血管內(nèi)皮功能受損使血管舒縮功能失調(diào),導(dǎo)致血管收縮痙攣、血管脆性增加及血流障礙，促進(jìn)動(dòng)脈血管粥樣硬化的發(fā)生。缺血性腦卒中發(fā)生后，內(nèi)皮素1通過(guò)激活ETBR發(fā)揮著舒張血管作用而改善腦循環(huán)，又可激活ETAR使血管收縮，促進(jìn)腦組織興奮性氨基酸的分泌；二者失衡時(shí)，可促使缺血區(qū)血流障礙，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡壞死[13]。內(nèi)皮素1可通過(guò)反向激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體，上調(diào)軟骨蛋白合成酶-1蛋白的表達(dá)，加速動(dòng)脈粥樣硬化的病變進(jìn)程[14]。龐睿娟[15]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮素1直接或間接參與動(dòng)脈粥樣硬化性血栓的形成，導(dǎo)致腦血管內(nèi)皮損傷，從而加重腦梗死病情的進(jìn)展。有研究表明，內(nèi)皮素1水平變化是一種機(jī)體自身調(diào)節(jié)的反應(yīng)性保護(hù)機(jī)制，其機(jī)制可能是由于腦梗死后血管活性因子表達(dá)增加，腦組織再灌注后內(nèi)皮素1分泌減少，進(jìn)而有助于穩(wěn)定腦血流量，減輕腦血管缺血程度，減少繼發(fā)性腦損害[13]。隨著大腦動(dòng)脈血管缺血時(shí)間的延長(zhǎng)，血漿內(nèi)皮素1過(guò)度表達(dá)可導(dǎo)致大鼠腦缺血損傷后血管通透性加強(qiáng)，血腦屏障被破壞從而加速腦梗死的進(jìn)程[16]。缺血性腦卒中后局部血管供血障礙或血栓形成,血管閉塞區(qū)神經(jīng)元或膠質(zhì)細(xì)胞缺血壞死，導(dǎo)致壞死區(qū)血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放的內(nèi)皮素1增多，而且在血栓形成急性期間，機(jī)體自身應(yīng)激反應(yīng)使去甲腎上腺素及腎上腺素表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)皮素1釋放增多。內(nèi)皮素1大量釋放可導(dǎo)致腦血管舒縮功能失調(diào)，腦組織進(jìn)一步缺血缺氧，進(jìn)而誘發(fā)腦神經(jīng)元廣泛壞死。李素萍等[17]研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死患者的血漿內(nèi)皮素1水平明顯高于健康對(duì)照組,表明內(nèi)皮素1與腦血管受損程度相關(guān)。腦梗死后患者血液循環(huán)系統(tǒng)中內(nèi)皮素1含量呈進(jìn)行性增高，并刺激炎癥因子的分泌，誘發(fā)全身炎癥反應(yīng)等綜合征。王德林等[18]發(fā)現(xiàn)，腦梗死患者易發(fā)生全身炎癥反應(yīng)綜合征與應(yīng)激綜合征，導(dǎo)致腎上腺素增加，致使內(nèi)皮素1生成及釋放增多；腦梗死患者顱內(nèi)壓升高，腦組織局部缺血缺氧加重，促進(jìn)內(nèi)皮素1的產(chǎn)生，同時(shí)凝血酶原激活亦促進(jìn)內(nèi)皮素1的生成。綜上所述，缺血性腦卒中后，血管內(nèi)皮受損可導(dǎo)致內(nèi)皮素1釋放增多，引起血管強(qiáng)烈收縮、血管內(nèi)皮功能紊亂，進(jìn)而影響動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程，使缺血腦細(xì)胞神經(jīng)損傷程度加重，最終導(dǎo)致梗死區(qū)血管及神經(jīng)壞死程度進(jìn)一步加重。

2.3 內(nèi)皮素1與出血性腦卒中的關(guān)系 高血壓腦出血(hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH)與蛛網(wǎng)膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)是出血性腦卒中的常見(jiàn)類型，在我國(guó)其占腦卒中的20%～30%[19]。內(nèi)皮素1在HICH發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用，其表達(dá)水平與神經(jīng)損傷程度及患者預(yù)后相關(guān)[20]。血壓升高及血管破裂出血的雙重刺激可引起血清內(nèi)皮素1合成及釋放增多,神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣超載刺激血管內(nèi)皮炎性反應(yīng)，促進(jìn)出血后腦水腫的形成，或?qū)е履X出血加劇，進(jìn)一步加重出血性腦卒中的繼發(fā)性損害。劉思洋等[21]研究發(fā)現(xiàn)，HICH患者格拉斯哥昏迷評(píng)分與血清內(nèi)皮素1水平呈負(fù)相關(guān)。Edvinsson等[22]的研究表明，抑制內(nèi)皮素1分泌可改善SAH患者的血管收縮程度，減輕患者神經(jīng)功能受損程度。內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞是腦血管細(xì)胞組織的重要組成部分，對(duì)血管功能的調(diào)控起著至關(guān)重要作用[23]。血管內(nèi)皮細(xì)胞的完整性和血管平滑肌細(xì)胞收縮表型是維持血管張力和調(diào)節(jié)血流量的重要因素[24]。Zhang等[25]發(fā)現(xiàn)，SAH大鼠模型的腦組織內(nèi)皮素1含量與血管平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化呈正相關(guān)，通過(guò)降低ETAR含量可抑制血管平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化及降低血管平滑肌細(xì)胞的體外遷移能力，從而起到改善SAH大鼠腦循環(huán)、減輕腦水腫程度及改善神經(jīng)功能的作用?？梢?jiàn)，血清內(nèi)皮素1的分泌情況與出血性腦卒中的腦水腫程度及神經(jīng)功能受損情況呈負(fù)相關(guān)，對(duì)出血性腦卒中患者的病情進(jìn)展及預(yù)后有一定的影響。

3 CGRP

3.1 CGRP與血管內(nèi)皮細(xì)胞的關(guān)系 CGRP是一種血管活性多肽，在心腦血管和神經(jīng)系統(tǒng)等組織中分布較多，主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞與血管平滑肌細(xì)胞中發(fā)揮舒張血管的作用[26]。CGRP通過(guò)激活降鈣素受體樣受體和受體活性修飾蛋白1，使血管內(nèi)皮細(xì)胞分化、增殖并刺激環(huán)鳥(niǎo)苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase，CGAS)-環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，CAMP)-蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)相關(guān)通路，從而達(dá)到舒張血管的作用[27]。有研究表明，外源性CGRP可促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cell，HUVEC)分泌VEGF,而內(nèi)源性CGRP可促血管活性生成及促進(jìn)VEGF的增殖、遷移[28]。缺血性腦卒中小鼠模型腦組織中CGRP含量下降，可使VEGF受體與堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)水平降低；而CGRP激動(dòng)劑可使HUVEC及VEGF受體水平升高[29]。一氧化氮是血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌的活性物質(zhì)之一，與CGRP同為血管舒張因子[30]。CGRP的舒張血管作用與一氧化氮兩條通路相關(guān)：一是CGRP與一氧化氮-平滑肌細(xì)胞通路中的CGRP1受體結(jié)合，使細(xì)胞組織CAMP和蛋白激酶A含量增加；二是通過(guò)一氧化氮-血管內(nèi)皮細(xì)胞通路使一氧化氮合成酶生成一氧化氮，導(dǎo)致一氧化氮釋放增多使血管舒張[31]。綜上所述，CGRP作為強(qiáng)血管活性肽，可通過(guò)激動(dòng)其受體促進(jìn)VEGF及一氧化氮的釋放，發(fā)揮舒張血管與促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用。

3.2 CGRP與缺血性腦卒中的關(guān)系 CGRP是調(diào)節(jié)腦血管循環(huán)的重要組成部分，其主要通過(guò)抑制動(dòng)脈粥樣硬化與抑制血管炎癥反應(yīng)發(fā)揮腦保護(hù)作用，急性缺血性腦卒中患者腦損傷嚴(yán)重程度與CGRP表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)[32]。CGRP與動(dòng)脈血管粥樣硬化緊密相關(guān)，動(dòng)脈血管粥樣硬化及斑塊形成可使周?chē)蹸GRP受體減少，血管舒張功能障礙，導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈痙攣或促進(jìn)血栓形成，加重腦血流循環(huán)障礙。缺血性腦卒中會(huì)引起機(jī)體炎癥因子水平急速上升，加重腦血管缺血缺氧及神經(jīng)系統(tǒng)損傷程度。CGRP可通過(guò)直接擴(kuò)張血管，并抑制白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6、腫瘤壞死因子α、IL-1等促炎因子的釋放以促進(jìn)新生血管形成[33]。CGRP還可通過(guò)核因子κB通路降低壞死的血管內(nèi)皮細(xì)胞中趨化因子C-C基序配體2和C-X-C基序配體1等炎性因子的含量，減輕血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)程度，從而促進(jìn)腦血管內(nèi)皮損傷的修復(fù)再生，對(duì)腦細(xì)胞的新陳代謝起到保護(hù)作用[34]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，CGRP可通過(guò)Ca2+通道、蛋白激酶C和PKA途徑抑制小鼠巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞去極化，從而誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞松弛，使血管保持舒張狀態(tài)[35]。總之，CGRP可擴(kuò)張血管，其血清含量增高可起到抑制促炎因子的釋放、抗氧自由基損傷、抗動(dòng)脈粥樣硬化等作用，進(jìn)而改善缺血性腦卒中后的腦部缺血程度。

3.3 CGRP與出血性腦卒中的關(guān)系 HICH或SAH患者因腦血流動(dòng)力學(xué)改變、血管內(nèi)皮細(xì)胞功能受損、血管壁變性壞死，引起腦實(shí)質(zhì)內(nèi)出血，主要表現(xiàn)為腦組織水腫、顱內(nèi)壓增高或腦疝形成。HICH可使內(nèi)源性CGRP生成增多，破裂血管保持持續(xù)舒張狀態(tài)，使腦出血程度進(jìn)一步加重[36]。SAH可導(dǎo)致顱內(nèi)壓升高、腦組織破壞、神經(jīng)內(nèi)分泌功能異常等，SAH患者血液和腦脊液中CGRP釋放減少，使鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶及Ca2+通道被激活，環(huán)鳥(niǎo)苷酸可降低Ca2+含量，使CGRP的舒張血管作用減弱，增強(qiáng)血管收縮能力,進(jìn)而導(dǎo)致腦血管痙攣[37]。此外，腦出血后機(jī)體血液中內(nèi)皮素含量升高，抑制CGRP生成，腦血流量及腦血管收縮調(diào)節(jié)狀態(tài)失衡,腦組織血流量及供氧減少,致使出血區(qū)神經(jīng)細(xì)胞水腫、壞死程度加深[38]。張碧波等[39]研究發(fā)現(xiàn)，腦出血后患者不僅血液循環(huán)中炎癥因子水平相應(yīng)升高，而且CGRP釋放減少，導(dǎo)致舒張血管作用減弱而發(fā)生血管痙攣。綜上所述，腦出血后機(jī)體顱內(nèi)壓升高、腦周?chē)M織水腫及神經(jīng)炎性刺激可使CGRP含量降低，導(dǎo)致血管舒張功能失調(diào)而引起血管痙攣，造成腦出血量加重或神經(jīng)缺血壞死等，對(duì)出血性腦卒中患者疾病進(jìn)展及預(yù)后產(chǎn)生一定的影響。

4 內(nèi)皮素1、CGRP與腦卒中的關(guān)系

在腦卒中發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中，CGRP一方面可通過(guò)拮抗內(nèi)皮素1的縮血管反應(yīng)改善腦血管狹窄、缺血及梗死情況；另一方面，神經(jīng)細(xì)胞損傷壞死后釋放內(nèi)皮素1等血管收縮因子，導(dǎo)致CGRP等血管舒張因子分泌功能減弱，使CGRP在血液循環(huán)中的分泌量減少，血管內(nèi)皮細(xì)胞中內(nèi)皮素1與CGRP的表達(dá)水平呈反比，二者無(wú)法維持動(dòng)態(tài)平衡，最終導(dǎo)致腦血管損傷程度進(jìn)一步加重[40]。急性腦卒中時(shí),腦部缺血缺氧打破CGRP和內(nèi)皮素1之間的平衡狀態(tài),血管內(nèi)皮細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞等組織水腫壞死，壞死的神經(jīng)細(xì)胞穿過(guò)血腦屏障，使腦血管中內(nèi)皮素1分泌增多,內(nèi)皮素1與ETAR結(jié)合后激活磷脂酶C，使細(xì)胞壁鈣通道內(nèi)Ca2+內(nèi)流，血管收縮加劇，腦血管痙攣致使腦組織缺血壞死而加重腦損傷[41]；CGRP通過(guò)與其受體結(jié)合使細(xì)胞膜上Ca2+流動(dòng)減少而發(fā)揮血管舒張效應(yīng)，緩解腦血管的攣縮狀態(tài)，使顱腦內(nèi)血流情況改善，從而減輕腦損傷[42]。文龍龍等[43]研究發(fā)現(xiàn)，腦卒中后內(nèi)皮素1生成增多，加劇血管收縮,使腦血流動(dòng)力減弱，此時(shí)機(jī)體不能產(chǎn)生足夠CGRP，導(dǎo)致血液循環(huán)中CGRP含量下降，進(jìn)一步加重腦組織的損傷程度；急性腦卒中后血清內(nèi)皮素1釋放增多，加劇血管收縮，而CGRP含量減少無(wú)法抑制血管收縮，導(dǎo)致血管舒縮功能障礙，血管內(nèi)皮受損加重，腦血管痙攣缺血缺氧，形成惡性循環(huán)。

5 小 結(jié)

血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是腦血管疾病發(fā)病的重要環(huán)節(jié)。近年來(lái)有關(guān)血管新生因子在腦卒中發(fā)病機(jī)制中的作用已成為研究熱點(diǎn)，內(nèi)皮素1與CGRP具有舒縮血管的作用，二者均可促進(jìn)VEGF釋放，與VEGF同為促進(jìn)血管新生的活性因子，在血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移中起到關(guān)鍵作用。內(nèi)皮素1與CGRP可通過(guò)影響促炎細(xì)胞釋放、興奮性氨基酸釋放、神經(jīng)損傷及動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展，參與腦卒中發(fā)生、發(fā)展的各個(gè)階段。進(jìn)一步探討內(nèi)皮素1與CGRP在腦卒中發(fā)病機(jī)制中的作用，可為腦卒中診療提供新的思路。