煙霧病組織中相關細胞因子的研究進展

楊中弘，馮 雷

（1. 濟寧醫(yī)學院臨床醫(yī)學院；2. 濟寧市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科，山東 濟寧 272000）

煙霧?。╩oyamoya disease，MMD）是一種病因不明的，以頸內動脈遠端以及大腦前動脈、大腦中動脈起始段進行性狹窄或閉塞和腦底異常血管網(wǎng)形成為特征的慢性腦血管病[1]。MMD多發(fā)現(xiàn)于亞洲人群，尤其是在東亞地區(qū)高發(fā)，其中在我國的患病率約為3.92/10萬[2]。因此MMD在我國的發(fā)生、發(fā)展需要關注。

多年來MMD的發(fā)病機制一直處在爭論之中，許多生物學標志物對其有重要的影響。MMD患者頸內動脈節(jié)段的內膜纖維細胞增厚，平滑肌細胞增生，內彈力板彎曲重復，同時無炎癥或動脈粥樣硬化受累[3]。以往的研究中，發(fā)現(xiàn)了血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、血小板衍生生長因子（plateletderived growth factor，PDGF）、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）等多種細胞因子與MMD的發(fā)生發(fā)展有著密切的關系。同時，最近的一些研究提供了通過干預細胞因子來治療MMD的前景。因此，本文就煙霧病相關因子對其發(fā)病的影響作一綜述。

1 血管內皮生長因子

VEGF是血管形成過程中一種關鍵的分子，同時參與了動脈形成的過程[4]。此外，在其他缺血性卒中疾病中，常常會通過增加體內VEGF的釋放來誘導新生血管的形成[5]。

Takekawa等[6]在MMD患者尸檢中發(fā)現(xiàn)了腦組織中VEGF的高表達，且主要集中在缺血位置的周邊區(qū)域。Sakamoto等[7]發(fā)現(xiàn)了MMD患者硬腦膜中的細胞數(shù)量和VEGF含量均有所增加。Dauser等[8]也提出在硬膜下的頸內、外系統(tǒng)直接有著天然的解剖屏障這一說法。而MMD的特點是大量煙霧狀血管形成的同時常伴有缺血灶，由此可推斷出在屏障的一側在VEGF的作用下促進大量側支血管形成，另一側則是缺血灶。

在VEGF家族蛋白中，VEGF-A是最有效的促進血管生成蛋白。較多研究表明，VEGF-A可以在不同的病理機制中調節(jié)缺血誘導的側支循環(huán)形成[9-10]。在其眾多亞型中VEGF-A165被認為是主要作用形式。以往認為VEGF-A都有促進血管生成的作用，后來發(fā)現(xiàn)VEGF-A165a有促進血管形成的作用，而VEGF-A165b則是前者的競爭抑制因子[11]。Rafat等[12]對比檢測了MMD和動脈粥樣硬化血清中VEGF的水平，結果顯示兩組水平均較健康人升高，但兩組之間無明顯差異。隨后，Jiang等[5]對MMD和動脈粥樣硬化患者血清中VEGF的不同亞型組分進行了分析，結果表明MMD組血清中的VEGF-A165a/b比例較高。根據(jù)上述研究可以看出，在動脈粥樣硬化組中VEGF-A165a和VEGF-A165b之間相互拮抗，進而抑制了血管的生成；而在MMD組中VEGF-A165a較多，進而刺激了內皮祖細胞誘導側支循環(huán)生成。在小鼠模型中VEGF聯(lián)合apelin改善了腦灌注不足[13]。這些研究可以在MMD的保守治療以及改善缺血狀態(tài)中提供新的思路。

此外，VEGF有VEGFR-1和VEGFR-2兩種受體。在血管生成過程中首先是VEGF和VEGFR-2結合，促進內皮細胞的增殖、遷移并抑制凋亡等[14]。而VEGFR-1則是拮抗上述作用。可溶性血管內皮生長因子受體-1、2（sVEGFR-1、2）分別是VEGFR-1、2的可溶性形式，其中sVEGFR-1可抑制血管形成。目前對sVEGFR-2的作用了解較少，猜測可能與sVEGFR-1的作用類似。He等[15]研究發(fā)現(xiàn)，與其他動脈閉塞性疾病不同，在MMD患者中sVEGFR-1和sVEGFR-2的水平均降低，VEGF水平升高，這也提示sVEGFR-1和sVEGFR-2可能在拮抗MMD側支循環(huán)中其重要作用。此外，Dixelius等[16]發(fā)現(xiàn)內皮抑素可以部分阻斷VEGFR-2的信號通路從而抑制VEGF的血管生成作用。

2 堿性成纖維細胞生長因子

最初bFGF是由Gospodarowicz發(fā)現(xiàn)，其對成纖維細胞有明顯的促有絲細胞分裂活性的作用，故命名為堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）[17]。通常bFGF存在于神經(jīng)元、膠質細胞、內皮細胞和血管平滑肌細胞中[18]。以往研究證實，在MMD患者的腦脊液中bFGF表達明顯增加[19]。但在MMD的發(fā)病過程中，bFGF屬于一個系統(tǒng)性的因素，Suzui等[20]發(fā)現(xiàn)了在MMD患者的顳淺動脈及硬腦膜中bFGF及其受體的高表達，認為bFGF會刺激平滑肌細胞遷移到特定部位使管壁增厚。過去認為bFGF具有抑制細胞凋亡的作用[21]，而MMD的特征之一是內膜平滑肌細胞特異度的增厚，因此bFGF可能通過抑制血管內膜平滑肌細胞的凋亡過程來促進MMD的發(fā)生。此外，在MMD患者中頸內動脈末端狹窄處和基底動脈環(huán)平滑肌細胞的細胞外基質中也有bFGF的高表達[22]，而考慮到MMD的特點包括頸內動脈末端狹窄和顱底異常血管網(wǎng)形成，這或許是bFGF的濃度分布不同的結果。

3 血小板衍生生長因子

Daniel和Elaine兩人在研究動脈粥樣硬化病變形成的細胞和分子機制的同時，發(fā)現(xiàn)了一種從活化的血小板釋放的具有促生長活性因子，即血小板衍生生長因子（PDGF）[23]。PDGF家族中有PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C和PDGF-D，分別與不同的受體結合并發(fā)揮作用。PDGF受體（PDGFRs）有受體α和受體β兩種類型，在多種細胞中承擔著重疊但不同的信號轉導作用。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，PDGF-A能促進表達PDGFR-α的少突膠質前體細胞的增殖[24]。而Horikawa等[25]在敲除了PDGFR-α基因后發(fā)現(xiàn)結締組織重塑過程中的新生血管化區(qū)域減少了，抑制了膠原的沉積。此外，VEGF是促進內皮細胞生長的關鍵因子，而PDGF-BB通過募集周細胞來調節(jié)血管直徑和血流，對穩(wěn)定血管至關重要。Marushima等[26]將小鼠的PDGF-BB基因轉染，觀察到硬腦膜反轉貼敷術（Encephalomyosynangiosis，EMS）后側支血管的形成的增加，因此認為聯(lián)合應用VEGF和PDGF-BB可能使EMS比單獨使用時獲得更好的側支循環(huán)和血流動力學補償，并增強缺血保護作用。Hayashi等[27]發(fā)現(xiàn)在雙側頸動脈狹窄的小鼠性EMS后顳肌和大腦皮質之間的膠原沉積增加，而在失活PDGFR-α基因的小鼠中沒有增加，同時腦血流灌注也沒有改善，這也意味著PDGF對MMD患者行EMS術后的新生血管形成有著重要作用，可作為促進作用或是一種評估指標。

4 基質金屬蛋白酶

基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族是一個鈣依賴性鋅內肽酶家族，能夠在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各種條件下降解細胞外基質的所有成分，在調節(jié)免疫反應以及組織重塑中也發(fā)揮重要作用[28]。其中明膠酶A（MMP-2）和明膠酶B（MMP-9）能夠降解內皮基底膜，而內皮基底膜在影響血腦屏障通透性方面起著重要作用[29]。

MMP在體內有特異的拮抗劑金屬蛋白酶組織抑制劑（tissue inhibitors of metalloproteinase，TIMP）。Li等[30]首次對我國漢族人群的研究揭示了MMPs和TIMP之間的動態(tài)平衡影響著MMD的發(fā)生。一項關于家族性MMD的TIMP-2基因單核苷酸多態(tài)性的研究表明，TIMP-2啟動子的-418片段處存在G/C雜合基因型，這可能是家族性MMD的致病基因[31]。這表明TIMP-2基因可能通過影響MMPs和TIMP之間的動態(tài)平衡導致MMD患者血清中的MMP-9增加。此外，Kang等[32]也證實在MMD患者血清中MMP-9水平明顯增高，同時MMP-3、TIMP-1和TIMP-2水平卻顯著降低，這與上述推斷是相吻合的。前不久，Blecharz-Lang等[33]的研究提示，MMD血管標本中的明膠酶活性明顯增強，且MMP-9的主要底物明顯受到影響。

Lu等[34]對出血型及缺血型兩種MMD患者進行了MMP-9的檢測，發(fā)現(xiàn)在出血型MMD患者中MMP-9的水平要更高，認為MMP-9的高活性可能是這種現(xiàn)象的原因。此外，而血清中MMP-9的濃度大于1011 ng/mL可以看作是MMD出血性腦卒中的獨立危險因素。這或許可以作為治療MMD并促進手術療效的切入點。之前有研究表明，在新生血管的形成早期時，在VEGF的作用下使MMP-9表達增加，而活化的MMP-9具有水解腦血管管壁的作用[35]，導致內皮連接破裂并釋放隱藏的VEGF結合位點，促進基因的修剪[36]，在晚期MMP-9的過度活化則表現(xiàn)出抗血管生成的作用，并通過破壞細胞連接的穩(wěn)定性和上調血管抑素和內皮抑素而導致新生血管的破壞[37-38]。

MMP-3啟動子的1171位含有一個的變異體，其特征是存在5個或6個腺嘌呤殘基（即5A或6A）。MMP-3表達降低與MMD風險增加有關，MMP-3的5A/6A變異可能導致MMD的發(fā)生[30,39]。

5 肝細胞生長因子

肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）是一種間質來源的細胞因子，可以調節(jié)細胞的生長及發(fā)育，并且對血管的生成有誘導作用[40]。Nanba等[41]發(fā)現(xiàn)MMD患者腦脊液及頸內動脈分叉處HGF的高表達，認為HGF可促進血管平滑肌細胞的內膜增厚以及向內遷移，有較強的誘導血管生成的能力。但側支循環(huán)較豐富的患者HGF水平略高于其他患者，這或許可以作為預測血運重建術療效的指標。

6 其他

Masuda等曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)在MMD患者中炎癥細胞、巨噬細胞和增殖細胞核抗原陽性細胞共存，考慮炎癥刺激可能是MMD的致病因素之一[42]。MMD患者血漿IL-1β水平明顯高于健康對照組。這可能與平滑肌細胞的動員、遷移和增殖有關，從而發(fā)生了動脈閉塞性病變的發(fā)展[32]。

Narducci等人[43]通過血管造影發(fā)現(xiàn)MMD患者的血腦屏障受損。而血腦屏障的破壞常導致?lián)p傷部位釋放的腫瘤壞死因子-α、IL-1β和IL-6等促炎細胞因子顯著上調[44]。

Han等采用酶聯(lián)免疫吸附試驗（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）測定了MMD患者血清及腦脊液中的血管活性腸肽（VIP）、膽囊收縮素（CCK）和生長抑素（SST）三種腦腸肽與相關炎癥因子的關系，發(fā)現(xiàn)MMD患者的腦腸肽較正常人顯著降低且與炎癥因子呈現(xiàn)負相關[45]。而后又測定出山梨素在MMD患者體內的高表達，且與炎癥因子呈現(xiàn)正相關[46]。可以認為山梨素和腦腸肽通過受損的血腦屏障與炎癥因子相互作用來促進MMD的形成[43]。因此恢復血腦屏障以及減輕炎癥反應在保守治療MMD方面可能有效果。

7 展望

MMD的治療一直受到爭議，通常以外科血管搭橋為主要手段，但其技術難度較高，同時易伴隨各種并發(fā)癥。許多細胞因子參與MMD的發(fā)生發(fā)展，可以揭示其部分發(fā)病機制，但仍需進一步研究來挖掘其病因。相關細胞因子的研究可以為MMD的藥物治療以及輔助其手術治療建立新的思路。在未來的研究中或許可以干預MMD的發(fā)生發(fā)展，起到預防疾病的作用。