CD40/CD40L與缺血性腦卒中的關(guān)系

田祺 綜述 郝春艷，段虎斌 審校

1.山西醫(yī)科大學(xué)附屬呂梁醫(yī)院神經(jīng)外科，山西 呂梁 033000；2.山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，山西 太原 030001；3.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院神經(jīng)外科，山西 太原 030001

缺血性腦卒中(ischemic stroke)又稱腦梗死，是因大腦供血不足而引起局部腦組織缺血、缺氧甚至壞死，并導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙的一種腦血管疾病，是致患者死亡和殘疾的主要原因之一[1]。動(dòng)脈粥樣硬化是腦血管病常見的病理基礎(chǔ)，尤其是缺血性腦卒中主要的發(fā)病病因，局部血栓導(dǎo)致腦動(dòng)脈突然閉塞，從而導(dǎo)致腦缺血[2]。臨床實(shí)驗(yàn)表明，短暫性腦缺血發(fā)作或缺血性腦卒中后，單核細(xì)胞或血清中的CD40/CD40L水平較正常時(shí)有明顯升高[3]。CD40/CD40L 系統(tǒng)在動(dòng)脈粥樣硬化血栓形成初期、血栓穩(wěn)定、炎癥反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用[4]。本文將概述CD40/CD40L 系統(tǒng)通過(guò)促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的病理生理過(guò)程，以及在缺血性腦卒中發(fā)病機(jī)制中作用的生物學(xué)知識(shí)現(xiàn)狀。

1 CD40/CD40L系統(tǒng)

1.1 CD40/CD40L 分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)特性CD40是50 kDa大小的I型跨膜糖蛋白受體，結(jié)構(gòu)上可分為胞外區(qū)、跨膜區(qū)以及胞內(nèi)區(qū)，屬于腫瘤壞死因子(TNF)受體超家族[5]。CD40 在多種細(xì)胞類型中表達(dá)，在B細(xì)胞中主要表達(dá)[6]，也可在血小板、抗原呈遞細(xì)胞(APC)、樹突狀細(xì)胞(DC)、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞等中檢測(cè)到[7]。CD40的配體CD40L也稱為CD154，是一種具有三聚體結(jié)構(gòu)的Ⅱ型跨膜蛋白，分子量為32～33 kD，也屬于TNF 超家族，編碼它的基因位于染色體Xq26.3-q27.1上[8]。迄今為止，有研究已經(jīng)鑒定了四種CD40L受體，即經(jīng)典的CD40 受體和三種整聯(lián)蛋白：aIIbb3、a5b1 和aMb2 或Mac-1 基因的突變體[9]。它最初是在活化的CD4+T 細(xì)胞表面被發(fā)現(xiàn)，與B 細(xì)胞的CD40 相互作用[10]。隨后的研究證實(shí)了它明顯存在于所有表達(dá)CD40 的細(xì)胞類型上，故在活化的CD4+T 細(xì)胞和血小板、單核細(xì)胞、上皮細(xì)胞、B 細(xì)胞、天然殺傷細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞上都有該配體的表達(dá)[7]。

1.2 CD40 與CD40L 相互作用 CD40 和CD40L之間的接觸通過(guò)細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸殘基之間的連接，從而觸發(fā)CD40 結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變化，導(dǎo)致二聯(lián)體的產(chǎn)生[8]。經(jīng)典的CD40/CD40L信號(hào)通路由TRAFs募集和NFκB激活介導(dǎo)，并由PI3K/AKT、MAPK 和JAK3/STATs 等信號(hào)通路補(bǔ)充[11]。CD40/CD40L二聯(lián)體是最具特征的免疫檢查點(diǎn)蛋白對(duì)之一，在許多免疫過(guò)程的調(diào)節(jié)中具有重要作用，包括T細(xì)胞活化、免疫球蛋白同種型轉(zhuǎn)換和細(xì)胞因子產(chǎn)生[12]。CD40L 與CD40 的結(jié)合在B 細(xì)胞、T細(xì)胞和抗原呈遞細(xì)胞(APC)間發(fā)揮作用。CD40L與CD40的結(jié)合對(duì)B細(xì)胞增殖分化至關(guān)重要，T細(xì)胞和B細(xì)胞之間的CD40/CD40L相互作用促進(jìn)了B細(xì)胞的共刺激活性，然后B 細(xì)胞作為感受態(tài)APC 啟動(dòng)T 細(xì)胞，這一機(jī)制可能涉及Tfh 細(xì)胞表型的維持，CD40/CD40L 相互作用會(huì)調(diào)節(jié)Th1分化。T細(xì)胞和APC之間的CD40/CD40L相互作用觸發(fā)雙向信號(hào)傳導(dǎo)，包括正向和反向信號(hào)傳導(dǎo)，反向信號(hào)導(dǎo)致APCs的活化和分化，而正向信號(hào)會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞和B細(xì)胞的活化和分化[11]。

2 CD40/CD40L與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是一種脂質(zhì)驅(qū)動(dòng)的大中型動(dòng)脈慢性炎癥性疾病[5]，大多數(shù)急性冠脈綜合征是由不穩(wěn)定和脆弱的斑塊破裂或侵蝕引起的，當(dāng)脆弱的斑塊破裂時(shí)，壞死核心暴露出來(lái)，從而刺激隨后的血栓形成，導(dǎo)致急性心腦血管事件[13]。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂導(dǎo)致的血栓形成被認(rèn)為是缺血性卒中的最常見原因[14]。血小板在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮主要作用，主要是在將免疫細(xì)胞募集到動(dòng)脈壁和動(dòng)脈粥樣硬化病變中發(fā)揮作用。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂引起的血管內(nèi)損傷，導(dǎo)致大量閉塞性血小板聚集，從而導(dǎo)致組織缺血，臨床表現(xiàn)為心肌梗死或缺血性腦卒中[15]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，小鼠內(nèi)皮細(xì)胞中CD40缺乏，減少了炎癥細(xì)胞向斑塊的募集，并發(fā)展出更穩(wěn)定的斑塊，所以高表達(dá)的CD40有可能作為檢測(cè)脆弱斑塊的成像靶標(biāo)[13]。有研究表明，抑制共刺激的CD40/CD40L 信號(hào)軸可深刻減弱動(dòng)脈粥樣硬化[16]。有研究證實(shí)，CD40/CD40L 通路通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子、基質(zhì)金屬蛋白酶和促凝血因子的表達(dá)，參與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的生成和不穩(wěn)定[17]。

2.1 促進(jìn)炎癥介質(zhì)的表達(dá) 缺血性腦卒中是心腦血管疾病的一種，心腦血管疾病的主要驅(qū)動(dòng)因素是動(dòng)脈粥樣硬化，而炎癥是目前大量研究所證實(shí)的動(dòng)脈粥樣硬化的驅(qū)動(dòng)因素。從巨噬細(xì)胞釋放細(xì)胞因子引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊開始，促使血管內(nèi)皮細(xì)胞吸引白細(xì)胞，驅(qū)動(dòng)動(dòng)脈粥樣硬化病變的成熟和不穩(wěn)定，炎癥推動(dòng)了心腦血管疾病臨床表現(xiàn)的每一步[18]。CD40/CD40L 通過(guò)誘導(dǎo)免疫細(xì)胞活化在動(dòng)脈粥樣硬化中起關(guān)鍵作用，從而形成斑塊發(fā)展和破裂的炎癥反應(yīng)[19]。CD40和CD40L在T細(xì)胞和其他非免疫細(xì)胞上短暫表達(dá)[20]，在巨噬細(xì)胞中觸發(fā)，通過(guò)釋放趨化因子，如單核細(xì)胞化學(xué)引誘蛋白-1、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白(MIP)-1α、MIP-1β等刺激白細(xì)胞募集，并在激活時(shí)調(diào)節(jié)，通過(guò)釋放細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-12、TNF-α、干擾素(IFN)-γ等加重炎癥，驅(qū)動(dòng)T細(xì)胞增殖和TH1分化。遺傳缺陷以及抗體介導(dǎo)的CD40/CD40L抑制可以降低血管炎癥反應(yīng)，從而減少鼠動(dòng)脈粥樣硬化，并誘導(dǎo)臨床上有利的穩(wěn)定斑塊表型，其特征是膠原蛋白含量增加和壞死核心形成減少[19]。

2.2 促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)高表達(dá) MMPs是蛋白水解酶家族，在心肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等心腦血管細(xì)胞中表達(dá)[21]，其被炎癥信號(hào)修飾以介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)的改變。MMPs家族的成員在炎癥過(guò)程中發(fā)揮作用，并長(zhǎng)期介導(dǎo)組織重塑，MMPs在血管重塑中至關(guān)重要，最重要的是促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成[22]。CD40L可以激活血小板的巨噬細(xì)胞，被激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的分解，從而導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定，導(dǎo)致致命的心血管疾病[23]。研究表明，MMPs 可導(dǎo)致血管膠原和彈性蛋白組成改變、動(dòng)脈粥樣硬化負(fù)荷增加和斑塊易損性增加。MMPs 也是參與炎癥反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，與細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和可溶性黏附分子一起在斑塊破裂后觸發(fā)血栓形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用[14]。

2.3 促凝 血栓形成導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂是造成危及生命的臨床事件的主要原因。血栓形成的主要原因是由于血小板黏附在病變部位，會(huì)吸引更多的血小板和其他炎癥細(xì)胞。隨著病變的進(jìn)展，血管平滑肌細(xì)胞從介質(zhì)遷移到內(nèi)膜并增殖，合成包含有彈性蛋白、膠原蛋白和蛋白聚糖的細(xì)胞外基質(zhì)，從而產(chǎn)生纖維帽。同時(shí)，含脂巨噬細(xì)胞的凋亡和壞死會(huì)導(dǎo)致斑塊內(nèi)富含脂質(zhì)的核心變軟且不穩(wěn)定，進(jìn)而造成動(dòng)脈斑塊的破裂[24]。CD40L 激活平滑肌細(xì)胞表面受體，導(dǎo)致黏附分子的表達(dá)，CD40/CD40L 信號(hào)是血小板活化和下游血栓形成和凝血途徑的關(guān)鍵機(jī)制[12]。CD40L 經(jīng)過(guò)激活會(huì)促進(jìn)血小板中由外而內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)、血小板微粒的形成和纖維蛋白原結(jié)合的增強(qiáng)，還可以與αIIbβ3 結(jié)合來(lái)增強(qiáng)血小板中活性氧和氮物質(zhì)的產(chǎn)生[25]。CD40/CD40L 相互作用調(diào)節(jié)血小板活化，多種血小板激活劑如凝血酶、膠原蛋白和二磷酸腺苷(ADP)誘導(dǎo)血小板聚集體形成并促進(jìn)血小板聚集[11]。

3 sCD40L與缺血性腦卒中的關(guān)系

CD40 配體的可溶性形式(sCD40L)是血管炎癥的介質(zhì)，sCD40L在機(jī)制上被廣泛研究，可作為心血管疾病患者的潛在診斷和預(yù)后標(biāo)志物[26]。sCD40L 的血清水平升高與高膽固醇血癥、中風(fēng)、糖尿病和急性冠脈綜合征(ACS)有關(guān)，并可以預(yù)測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病復(fù)發(fā)[15]。sCD40L 是糖蛋白Ⅱb～Ⅲa 受體的配體，主要由活化的血小板產(chǎn)生，sCD40L 屬于腫瘤壞死因子，在造血細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞表面表達(dá)[27]。有調(diào)查顯示，血漿sCD40L 水平在缺血性腦卒中和急性心肌梗死的個(gè)體中水平較高。斑塊內(nèi)sCD40L 富含脂質(zhì)，MMPs 和促炎細(xì)胞因子和趨化因子，可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定[28]。有報(bào)道稱sCD40L 在腦血管病患者中升高，并被認(rèn)為參與了動(dòng)脈粥樣硬化的形成和延長(zhǎng)過(guò)程，包括加劇動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的破裂。缺血性腦卒中患者頸動(dòng)脈斑塊的血漿sCD40L 水平明顯高于無(wú)癥狀患者，提示血漿sCD40L水平升高可能在促進(jìn)血小板活化和動(dòng)脈硬化血栓形成中起重要作用。進(jìn)一步研究證明，sCD40L水平與急性腦梗死患者的神經(jīng)功能障礙和腦梗死的嚴(yán)重程度相關(guān)，與依據(jù)格拉斯哥昏迷評(píng)分評(píng)估的卒中嚴(yán)重程度有關(guān)[29]。

4 治療

CD40/CD40L靶向治療取得了顯著進(jìn)展。已經(jīng)開發(fā)了多種類型的藥物，包括激動(dòng)性/拮抗性單克隆抗體、細(xì)胞疫苗、腺病毒載體和蛋白質(zhì)拮抗劑，并在治療惡性腫瘤、自身免疫性疾病和同種異體移植排斥的早期臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了評(píng)估。CD40和CD40L已被充分證明是刺激性免疫檢查點(diǎn)，并在各種免疫過(guò)程中發(fā)揮廣泛作用，有助于體液和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答[11]。但長(zhǎng)期抑制CD40 或CD40L 會(huì)導(dǎo)致免疫抑制和/或血栓栓塞事件，因此作為一種治療方法不可行[30]。缺血性腦卒中的治療開始集中于針對(duì)缺血半暗帶，如果神經(jīng)炎癥減少并建立再灌注，該區(qū)域仍然是可挽救的。一些實(shí)驗(yàn)證明，由于CD40 和CD40L 缺陷小鼠的梗死體積減少，因此有機(jī)會(huì)探索CD40 信號(hào)傳導(dǎo)抑制以挽救缺血半暗帶[31]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CD40/CD40L 的相互作用促進(jìn)炎癥介質(zhì)表達(dá)，誘導(dǎo)基質(zhì)蛋白酶釋放，具有促凝作用，是作為動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂的重要的危險(xiǎn)因素。而阻斷CD40/CD40L 使其表達(dá)降低，將有可能減少動(dòng)脈粥樣硬化，穩(wěn)定斑塊。隨著對(duì)于CD40/CD40L 作用機(jī)制更深一步的研究，可能為預(yù)防和治療缺血性腦血管病提供新思路。