缺血性卒中后神經(jīng)再生潛在靶點(diǎn)的研究進(jìn)展

馮瑞雪，王天赟，禹云玲，劉瑞珍

（1. 贛南醫(yī)學(xué)院2019級(jí)臨床專(zhuān)業(yè)本科生；2. 贛南醫(yī)學(xué)院2020級(jí)臨床專(zhuān)業(yè)本科生；3. 贛南醫(yī)學(xué)院2021級(jí)碩士研究生；4. 贛南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖教研室，江西 贛州 341000）

腦卒中（cerebral stroke）又稱(chēng)“中風(fēng)”“腦血管意外”（cerebralvascular accident，CVA），是由于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引起腦組織損傷的一組神經(jīng)疾病，是目前位列全球第二大死亡因素。在所有腦卒中中，87% 為缺血性，10% 為腦出血，3% 為蛛網(wǎng)膜下腔出血［1］。因此，缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制及干預(yù)是目前腦卒中研究的重點(diǎn)。

“成體神經(jīng)元不可再生”是20 年前教科書(shū)的概念，哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)發(fā)生被普遍認(rèn)為在出生后不久就結(jié)束了。然而，REYNOLDS B A等［2］通過(guò)誘導(dǎo)成年小鼠紋狀體細(xì)胞增殖，證明了該細(xì)胞可分裂和分化為神經(jīng)元細(xì)胞，即神經(jīng)可以再生。有研究表明，位于海馬室下區(qū)和顆粒下區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cell，NSC）具有自我更新能力，能夠分化為神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞，從而產(chǎn)生大量腦組織［3］。

腦卒中后的治療一方面可以通過(guò)抑制神經(jīng)元的過(guò)度凋亡維持細(xì)胞數(shù)量；另一方面可以通過(guò)產(chǎn)生更多的新生神經(jīng)元替代凋亡的神經(jīng)元加速神經(jīng)發(fā)生的過(guò)程［4］。然而，神經(jīng)發(fā)生并不能長(zhǎng)期維持，且過(guò)程復(fù)雜。在腦缺血損傷后，多種生長(zhǎng)因子在神經(jīng)細(xì)胞增殖和遷移、神經(jīng)元的存活和凋亡以及血管生成過(guò)程中得到越來(lái)越多的表達(dá)［5］，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生。有研究顯示，microRNAs是改善缺血性卒中發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵介質(zhì)［6］。同時(shí)，多種蛋白參與軸突再生過(guò)程，有望為臨床治療提供新的靶點(diǎn)。綜上，調(diào)控?fù)p傷區(qū)域的神經(jīng)再生和軸突再生過(guò)程對(duì)缺血性卒中后神經(jīng)恢復(fù)至關(guān)重要。

1 生長(zhǎng)因子靶向治療缺血性卒中的研究進(jìn)展

生長(zhǎng)因子在正常的中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中非常重要，許多生長(zhǎng)因子已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)可以保護(hù)神經(jīng)干細(xì)胞，促進(jìn)中風(fēng)后的神經(jīng)發(fā)生。如神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素-3（neurotrophin-3，NT-3）、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）和NT-4/5。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）誘導(dǎo)神經(jīng)生成和血管生成［7］。膠質(zhì)細(xì)胞系源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（glial cell derived neurotrophie factor，GDNF）、BDNF 或神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve growth factor，NGF）可增強(qiáng)神經(jīng)元的可塑性。 因此，以NGF、BDNF 以及GDNF 為靶點(diǎn)的神經(jīng)再生和突起再生過(guò)程是促進(jìn)腦缺血后神經(jīng)康復(fù)的重要措施。

1. 1 神經(jīng)生長(zhǎng)因子NGF 是一種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，在組織中主要以前體的形式存在，能促進(jìn)周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)發(fā)育中神經(jīng)元的存活和分化。NGF 具有促進(jìn)成年哺乳動(dòng)物神經(jīng)發(fā)生的潛力，一方面可以通過(guò)激活酪氨酸激酶A受體，增加祖細(xì)胞存活率，進(jìn)而產(chǎn)生抗凋亡作用［8］；另一方面，為了讓新生成的神經(jīng)元在中風(fēng)后存活，血管生成必須與神經(jīng)發(fā)生同時(shí)發(fā)生。ZHAO H T 等［9］發(fā)現(xiàn)NGF/黏著斑激酶（focl adhesion kinase，F(xiàn)AK）信號(hào)通路參與大鼠急性腦卒中后血管生成，證明NGF 參與神經(jīng)發(fā)生中的多個(gè)過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)較好的卒中后康復(fù)。有研究表明，采用NGF聯(lián)合脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（human adipose-derived mesenchymal stem cells，hAMSCs）等細(xì)胞移植，可增加受損區(qū)的神經(jīng)生長(zhǎng)因子［10］，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生。因此，發(fā)展攜帶NGF 基因的載體可能是神經(jīng)保護(hù)作用的一種很有前途的方法。

1. 2 腦源性神經(jīng)因子BDNF 是腦內(nèi)含量最多的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子。BDNF 通過(guò)與原肌球蛋白相關(guān)激酶B（tropomyosin receptor kinase B，TrkB）和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素受體p75相互作用，激活三種信號(hào)蛋白：絲裂原活化 蛋 白 激 酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）、磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）和磷脂酶C（phospholipase C，PLC）。其中，PI3K 在腦卒中后神經(jīng)再生過(guò)程中發(fā)揮重要作用［11］。有研究表明，BDNF 過(guò)表達(dá)對(duì)缺氧缺糖條件所致海馬神經(jīng)元損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用［12］。一方面，BDNF 具有促進(jìn)神經(jīng)元存活作用；另一方面BDNF 在神經(jīng)再生過(guò)程中起著重要作用。LIN G T等［13］發(fā)現(xiàn)BDNF 通過(guò)激活施旺細(xì)胞JAK/STAT 通路促進(jìn)神經(jīng)再生。體外研究表明，BDNF 通路的激活可促進(jìn)缺血性卒中后突起生長(zhǎng)［14］。 因此，調(diào)控BDNF 的表達(dá)對(duì)卒中后受損區(qū)域神經(jīng)再生和突起生成具有較大前景。

1. 3 膠質(zhì)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在眾多的內(nèi)源性調(diào)節(jié)分子中，GDNF尤為引人注目。GDNF由膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元產(chǎn)生，是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β超家族成員，在正常發(fā)育過(guò)程中對(duì)神經(jīng)元分化起重要作用。BECK K D等［15］發(fā)現(xiàn)新生大鼠在缺氧缺血性腦損傷后，GDNF的水平高于正常發(fā)育的新生大鼠。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，GDNF 還促進(jìn)幾種類(lèi)型的成熟神經(jīng)元的存活和恢復(fù)。LIU Y N 等［16］通過(guò)將一種融合蛋白PEP-1-GDNF 靜脈注射到腦卒中的大鼠中發(fā)現(xiàn)GDNF 可明顯縮小腦梗死體積，促進(jìn)海馬齒狀回細(xì)胞增殖和分化，改善行為功能。BEKER M 等［17］證明GDNF 可有效誘導(dǎo)長(zhǎng)期的神經(jīng)恢復(fù)、梗死周?chē)X重塑和對(duì)側(cè)神經(jīng)可塑性。另外，GDNF 通路的激活可能增強(qiáng)海馬神經(jīng)生成從而促進(jìn)神經(jīng)元生存［18］?？梢?jiàn)，GDNF是調(diào)控腦缺血后神經(jīng)元再生的重要靶點(diǎn)。

2 MicroRNAs 靶向治療缺血性卒中的研究進(jìn)展

MicroRNAs（miRNAs）是一個(gè)由20～25個(gè)核苷酸組成的非編碼RNA 家族。在眾多的分子靶點(diǎn)中，microRNAs 在卒中的發(fā)病過(guò)程中起著重要的作用，如miRNA181、miRNA9、miRNA124 等。這些分子可以通過(guò)靶向一系列細(xì)胞、分子靶點(diǎn)、多個(gè)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)百種蛋白質(zhì)，影響與卒中相關(guān)的多種生物學(xué)過(guò)程。故調(diào)控microRNAs的表達(dá)是腦卒中發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一［19］。一部分miRNAs 可作為卒中預(yù)后、診斷和治療的生物標(biāo)志物，如miR-210水平可作為急性腦卒中的一項(xiàng)新的診斷和預(yù)后指標(biāo)。miR-320 是另一種可作為卒中患者候選生物標(biāo)志物的miRNA。同時(shí)，腦卒中發(fā)生后，microRNAs參與多個(gè)神經(jīng)再生過(guò)程。瞬時(shí)轉(zhuǎn)染miR-9促進(jìn)SH-SY5Y細(xì)胞增殖和軸突延長(zhǎng)，證實(shí)了miR-9 在缺血后的神經(jīng)保護(hù)和再生效果［20］。此外，miR-124 可通過(guò)靶向DACT1 激活Wnt/β-catenin 通路，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元分化［21］。有研究表明miR-124 可通過(guò)STAT3 信號(hào)，減少腦卒中后小鼠M2型小膠質(zhì)細(xì)胞膠質(zhì)疤痕形成，促進(jìn)神經(jīng)元再生［22］。因此，miRNAs 可能作為創(chuàng)新的基因治療候選基因，有助于神經(jīng)發(fā)生、血管形成和神經(jīng)可塑性［23］。

3 蛋白靶向治療缺血性卒中的研究進(jìn)展

在神經(jīng)元分化和軸突生長(zhǎng)過(guò)程中許多蛋白起著關(guān)鍵作用，如朊病毒蛋白（prion protein，PrP）的構(gòu)象變化促進(jìn)了信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和軸突生長(zhǎng)；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子1495BMP、前腎素受體ATP6AP2 在神經(jīng)可塑性方面具有重要作用；特異性生長(zhǎng)抑制因子的高表達(dá)限制了神經(jīng)可塑性，故克服內(nèi)在生長(zhǎng)抑制信號(hào)的策略可能會(huì)改善腦卒中患者的功能。

3. 1 神經(jīng)球蛋白2000 年，BURMESTER T 等［24］發(fā)現(xiàn)神經(jīng)球蛋白（neuroglobin，NGB）是一種氧結(jié)合珠蛋白，主要在腦神經(jīng)元中表達(dá)。不久后，NGB 被證明在局灶性腦缺血中起著內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)因子的作用，可能作為開(kāi)發(fā)腦卒中新療法的目標(biāo)［25］。多個(gè)研究表明，增加NGB 可以顯著保護(hù)大腦免受缺氧/缺血和氧化應(yīng)激相關(guān)的傷害。更重要的是，NGB 可以在腦卒中等病理?xiàng)l件下誘導(dǎo)成人神經(jīng)發(fā)生［26］。此外，研究發(fā)現(xiàn)，NGB 可通過(guò)激活p38MAPK 信號(hào)通路促進(jìn)缺血后再灌注后軸突再生［27］，表明哺乳動(dòng)物NGB 在腦卒中后具有神經(jīng)保護(hù)和促進(jìn)神經(jīng)再生的特性。

3. 2 生長(zhǎng)抑制蛋白一些內(nèi)在的生長(zhǎng)抑制分子，如Nogo-A、NGR、RhoA和ROCK等，可以限制軸突的生長(zhǎng)和可塑性，對(duì)腦卒中后功能恢復(fù)起抑制作用。其中，Nogo-A 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)軸突再生中起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，自發(fā)的軸突可塑性和卒中后的功能恢復(fù)可能受到Nogo-A 的限制［28］。腦卒中后RhoA/ROCK 通路被激活，而抑制此通路可對(duì)抗抑制作用，促進(jìn)行為恢復(fù)［29］。此外，有研究表明，通過(guò)阻斷Nogo-A 信號(hào)的靶向治療方式可促進(jìn)腦卒中后血管修復(fù)和功能恢復(fù)，減少神經(jīng)功能障礙和病理?yè)p傷，促進(jìn)突觸再生［30］。暗示Nogo-A基因缺失，Nogo-A受體組分1- 磷酸鞘氨醇受體2（sphingosine 1-phosphate receptor 2，S1PR2）的敲除，以及抗Nogo-A抗體的應(yīng)用可為新生成的神經(jīng)元在卒中后存活提供良好條件。因此，抑制生長(zhǎng)抑制信號(hào)可能為腦卒中后神經(jīng)再生提供新思路。

4 神經(jīng)再生靶向治療缺血性卒中的策略

4. 1 移植外源性細(xì)胞由于內(nèi)源性干細(xì)胞在數(shù)量上有很大的限制，人們的注意力逐漸轉(zhuǎn)向了移植外源性干細(xì)胞。眾所周知，外源性干細(xì)胞治療腦卒中主要想達(dá)到的目的有：⑴修復(fù)因中風(fēng)而丟失的細(xì)胞類(lèi)型；⑵分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子以保護(hù)大腦；⑶促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)發(fā)生；⑷將治療藥物特異性地輸送到受損區(qū)域［31］。研究表明，在卒中動(dòng)物模型中，脂肪干細(xì)胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）通過(guò)增加神經(jīng)發(fā)生、髓鞘再生、突觸發(fā)生和血管生成等腦可塑性促進(jìn)卒中的恢復(fù)。研究發(fā)現(xiàn)，靜脈注射ADSCs 可促進(jìn)缺血性卒中后神經(jīng)功能恢復(fù)，增強(qiáng)神經(jīng)生成，抑制神經(jīng)炎癥［32］。同時(shí)，由于ADSCs 相對(duì)容易獲得，自體移植的可能性更大，故移植ADSCs 被認(rèn)為是一種潛在可行的治療方法。其次，間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）可減少急性腦卒中大鼠腦梗死體積，改善行為功能，對(duì)腦卒中后的恢復(fù)起重要作用［33］。研究發(fā)現(xiàn)，MSCs治療可抑制促炎表型（M1 型）小膠質(zhì)細(xì)胞活化，促進(jìn)修復(fù)［34］。另外，MSCs可通過(guò)刺激神經(jīng)發(fā)生、膠質(zhì)形成和軸突重塑改善運(yùn)動(dòng)功能和認(rèn)知行為，增加血管生成，促進(jìn)神經(jīng)血管修復(fù)和改善腦血流量，這一作用在新生鼠中特別明顯［3］。因此，移植MSC 細(xì)胞可能成為臨床促進(jìn)腦卒中患者康復(fù)的有效途徑之一。為了更好地移植干細(xì)胞，合成水凝膠等生物材料的使用也極大地幫助了外源性干細(xì)胞在卒中腔內(nèi)的移植和隨后的存活［35］。

4. 2 電針電針（electroacupuncture，EA）是腦卒中后神經(jīng)功能康復(fù)的有效療法。研究發(fā)現(xiàn)，定期的EA干預(yù)可促進(jìn)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素的分泌、神經(jīng)干細(xì)胞的再生、增殖和分化［36］。電針治療可調(diào)節(jié)腦缺血再灌注損傷大鼠自噬過(guò)程，從而減少腦梗塞的體積，改善學(xué)習(xí)和記憶等神經(jīng)功能障礙［37］。此外，此療法可增加大鼠缺血半球中VEGF、bFGF 和CD34 的表達(dá)，促進(jìn)腦卒中大鼠毛細(xì)血管再生，從而促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)［38］。有研究發(fā)現(xiàn)，電針可下調(diào)RhoA/ROCK 通路促進(jìn)軸突再生［39］。雖然電針是一種安全且無(wú)不良反應(yīng)的治療腦卒中的方法，但目前電針具體治療作用機(jī)制有待探究。

5 小結(jié)與展望

腦血管疾病是我國(guó)中老年人的常見(jiàn)病和多發(fā)病，且呈現(xiàn)“老年病”年輕化的趨勢(shì)，其中缺血性卒中嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康，造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。溶栓是目前臨床上治療缺血性卒中的主要方法，但由于溶栓治療時(shí)間窗有限，很大一部分患者由于不能及時(shí)治療而導(dǎo)致長(zhǎng)期的神經(jīng)功能缺陷。然而，在恢復(fù)過(guò)程中，多種生長(zhǎng)因子、microRNA 及蛋白對(duì)腦卒中后神經(jīng)細(xì)胞的恢復(fù)和再生起著極其重要的作用。因此，深入研究神經(jīng)再生和突起再生過(guò)程中的治療靶點(diǎn)是腦卒中后促進(jìn)神經(jīng)功能康復(fù)的重要研究方向。移植外源性細(xì)胞可通過(guò)多種機(jī)制促進(jìn)再生，改善腦卒中后神經(jīng)功能缺陷。同時(shí)，電針治療具有良好的治療前景。這兩種治療途徑可能為卒中患者提供了更多治療方向，有力促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展。