PPARγ在缺血性脑血管疾病中保护作用的研究进展*

余 智 刘开祥 廖小明

过氧化物酶体增殖物激活受体 （peroxisome proliferator activated receptor,PPAR）γ是一种重要的核受体超家族中由配体激活的核转录因子之一，主要通过调节基因转录而发挥多种生物学效应。近年研究表明,PPARγ对于脑缺血再灌注损伤具有一定的神经保护作用[1]，已成为脑血管病研究的热点。本文就PPARγ在缺血性脑血管疾病中保护作用的研究进展做一综述。

1 PPARγ的分子生物学特性

PPARs是一类由配体激活的核转录因子,属于Ⅱ型核受体超家族成员[2]，包括 PPARα、PPARβ 和 PPARγ3种异构形式[3]。人类PPARα为468个氨基酸残基，PPARβ和PPARγ含有的氨基酸残基分别为441个及479个，其中PPARγ基因由9个外显子延伸至100 kb的DNA构成，定位于染色体3p25，与基因的遗传相连锁有关的是位于基因一侧的多形标志物D3S1259及D3S1286。由于启动子和剪接方式的差别，形成了 4 种 PPARγ mRNA 亚型:PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3和PPARγ4，但只翻译出2种不同的蛋白质。已证实PPARγ主要分布在脂肪组织，但在单核细胞/巨噬细胞、脾脏、肝脏、B细胞、T细胞及平滑肌细胞中也有少量的表达；正常成年大脑组织中PPARγ的表达水平相对较低，且主要位于海马齿状回（DG）的颗粒细胞中,而尾壳核和苍白球、丘脑和梨状皮质中的含量比较少[4]。PPARγ通过对基因转录的调节而影响脂代谢、糖代谢、炎症反应及细胞发育等，故与肥胖、糖尿病、胰岛素抵抗、缺血再灌注损伤、肿瘤及动脉粥样硬化等疾病的病理生理过程密切相关，其中脑内PPARγ的表达在抑制中枢神经系统（CNS）疾病的炎症反应方面发挥重要的生物学作用。

2 PPARγ的配体种类及特点

作为PPARγ的激活配体，过氧化物酶体增殖剂（peroxisome proliferator,PP）、脂肪酸及其代谢产物在结构上都含有羧基功能基团和一个疏水区。其中PPARγ与PP及脂肪酸结合后成为转录激活复合物,再与视黄酸受体α（retinoic X receptor α,RXRα）形成异构二聚体而发挥转录调控的作用。由于激动配体来源的差别，将其分为天然激动配体和合成激动配体。二者竞争性作用于PPARγ，提示它们的结合位点存在一定的相似性。天然激动配体主要包括花生四烯酸经环氧合酶及脂氧合酶作用后的代谢产物，如亚油酸、亚麻酸、前列腺素 D2衍生物、15d-脱氧前列腺素 J2（15d-PGJ2）等，其中15d-PGJ2对PPARγ具有高度的亲和性和明显的激动效应[5]，常被应用于对PPARγ的实验研究。合成激动配体包括：（1）新型胰岛素增敏剂噻唑烷二酮类（TZDs），如罗格列酮、曲格列酮、吡咯列酮等。（2）非甾体类抗炎药（NSAID），如吲哚美辛、消炎痛、布洛芬等。（3）含有酪氨酸结构的药物，如GI-262570、GW1929 等[6]。 （4）苯乙酸的衍生物，如 GW0207、L-796449。新型降血压药物替米沙坦除了是血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)受体拮抗剂外，也被证实对PPARγ具有激动效应[7]。目前研究发现，TZDs与PPARγ亲和力最大、特异性最强，相互结合后能抑制炎症反应、提高胰岛素敏感性、促进糖代谢、刺激脂肪细胞分化及代谢、减轻胰岛素抵抗等作用[8]，但苯乙酸的衍生物对其作用较弱。PPARγ的拮抗配体主要有GW9662、BADGE 和 T0070907[9]。

3 PPARγ及其激动配体在缺血性脑血管疾病中的研究

缺血性脑血管疾病是各种原因导致大脑有效循环血量减少引起相应脑组织缺血坏死及脑功能障碍的一类中枢神经系统疾病，其缺血再灌注损伤的病理生理过程十分复杂，主要涉及炎症反应、能量代谢紊乱、神经细胞内钙离子（Ca2+）超载、酸中毒及单胺类神经递质的毒性作用、氧自由基的过度形成及“瀑布式”自由基连锁反应等多个环节，且彼此互为因果、相互重叠，形成恶性循环最终导致细胞凋亡或坏死[10]。有研究表明，PPARγ被激活后可增加脑缺血动物模型体内对抗自由基所需要的酶类[11]。近年研究也发现，PPARγ是细胞炎症及缺血反应过程中重要的调控因子，在缺血再灌注损伤方面起着重要的保护作用[12-13]。

3.1 PPARγ及其激动配体抑制炎症反应的机制 PPARγ被配体激活后和靶基因启动子上游的过氧化物酶体增殖物反应元件（peroxisome proliferator response element，PPRE）结合而进行基因的转录和表达,使组织内多种黏附分子的表达增加，进而减轻白细胞的炎性浸润，降低炎性细胞的毒性效应。最近已有实验证实PPARγ激动配体可以在一定程度上减轻缺血组织的炎性反应[14]。目前已知，脑缺血后即早基因（immediate early genes,IEG）的表达能力显著增强，其主动表达在细胞凋亡的发生过程中起着重要的作用[15]。持续活化垂死神经元中的核因子（NF）-κB可诱导细胞凋亡，包括重新进入细胞循环失败和生成死亡蛋白[16]。炎症反应过程中释放一系列细胞因子信号，降解IκB激酶（IKK），活化并磷酸化IκB的2个Ser残基，释放出与IκB相结合的NF-κB并转移到细胞核，使目的基因的表达增加,从而产生大量的炎症介质参与病理生理过程[12,17]。研究表明,活化后的PPARγ主要通过3种途径参与抑制炎症反应的进程：降低IκB的激酶的活性使结合于NF-κB的p50/p65烷基化二聚体的水平降低而直接抑制NF-κB DNA的合成，抑制NF-κB基因的表达及干预信号转导转录激活蛋白（JAK-STAT）[18]。此外，PPARγ及其激动配体抑制炎症反应的机制还可能与抑制组织细胞内活性氧族（ROS）有关[19]。

3.2 PPARγ及其激动配体在缺血性脑血管疾病中的神经保护作用 研究表明，PPARγ及其激动配体具有保护缺血再灌注损伤的作用，主要与PPARγ降低缺血再灌注诱导的白细胞介素 （IL）-1β、 细胞间黏附因子 （ICAM）-1、 环氧化酶（COX）-2等炎性介质的表达水平，减少自由基的产生，减少谷胱甘肽（GSH）的消耗，增加超氧化物歧化酶（SOD）-1的含量而发挥抑制炎症反应和氧化应激的作用有关[20]。Ou等[21]的研究表明脑室内注射PPARγ激动配体与全身给药所产生的保护作用相似，提示其保护作用是通过选择性激活脑组织内PPARγ实现的。脑缺血后数小时PPARγ mRNA的表达增加，同时PPARγ在细胞核的免疫反应性增强，提示PPARγ活性的增强[22]。研究表明，PPARγ激动配体干预后22 d仍可以缩小梗死面积和恢复部分神经功能，表明缺血前进行PPARγ激动配体的干预，其保护作用可持续较长时间[23]，提示PPARγ是一种内源性保护因子。

最近，Loane等[24]发现,罗格列酮可使大鼠脑组织中抗炎细胞因子IL-4水平升高。郭金涛等[25]实验研究也发现在大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤模型（MCAO）中PPARγ激动配体预先处理后 IL-6、肿瘤坏死因子（TNF）-α、IL-1β 的表达明显降低。同样PPARγ激动配体给药组的组织经TTC染色后脑片全红，局灶梗死面积明显减小，且大鼠神经功能缺损症状均有不同程度改善，肌力明显好转，对照组大鼠则出现明显神经运动功能障碍。

Ou等[21]采用PPARγ识别探针在大脑中动脉缺血再灌注后缺血侧发现PPARγ阳性细胞,经天然激动配体15d-PGJ2处理后能减少梗死面积、降低caspase-3活性、减少坏死级联反应及细胞凋亡的发生。脑组织缺血使PPARγ结合于缺血侧大脑靶基因,而PPARγ及其激动配体则提高这种结合的可能性,并在损伤脑半球中显著增加。

为进一步证实PPARγ激动配体在相关方面的保护作用，Romera等[26]采用细胞培养模型显示缺血预处理增加PPARγ的表达，用其激动配体来处理则提高细胞GLT1/EAAT2 mRNA和蛋白的表达，同时也增强谷氨酸盐的上调和减少神经细胞的凋亡。由此推测PPARγ及其激动配体有利于缺血性脑血管疾病的临床治疗。

综上所述，激活组织内PPARγ的表达与减轻脑缺血再灌注损伤密切相关。PPARγ激动配体可促进PPARγ活化表达,进而提高其对炎性反应相关目的基因的调控能力,笔者认为这可能是其发挥减轻脑缺血再灌注炎性反应,从而达到神经保护作用的重要机制之一。因此,积极探讨PPARγ的激活方法,对于寻求治疗缺血性脑血管病的新靶点具有重要的现实意义[2,12-13]。目前对PPARγ在缺血性脑血管疾病的保护作用方面的研究取得了积极进展，但其确切神经保护机制仍不完全清楚；且研究对象多为动物或离体细胞，缺乏大规模的临床试验研究。但随着分子生物学等相关学科的发展,从新的药理靶点深入探讨PPARγ激动配体的神经保护作用机制,有望成为治疗缺血性脑血管疾病的新途径,对于防治脑血管病具有十分重要的意义。

[1]Allahtavakoli M,Shabanzadeh A,Roohbakhsh A,et al.Combination theapy ofrosiglitazone,a peroxisome proliferators-activated receptor-gamma ligand,and NMDA receptor antagonist(MK-801)on experimental embolic stroke in rats [J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2007,101(5):309-314.

[2]Heneka MT,Landreth GE.PPARs in the brain[J].Biochim Biophys Acta,2007,1771(8):1031-1045.

[3]Han SW,Roman J.Ant icancer actions of PPARγ ligands current state and future perspectives in human lung cancer[J].World J BiolChem,2010,1(3):31-40.

[4]Moreno S,Farioli-Vecchioli S,Ceru MP.Immunolocalization of peroxisome proliferator-activated receptors and retinoid X receptors in the adult rat CNS[J].Neuroscience,2004,123(1):131-145.

[5]Martinez N,Capobianco E,Wllite V,et al.Peroxisome proliferatoractivated receptor alpha activation regulates lipid metabolism in the feto-placental unit from diabetic rats[J].Reproduction,2008,136(1):95-103.

[6]Moore-Carrasco R,Figueras M,Ametller E,et al.Effects of the PPARgamma agonist GW1929 on muscle wasting in tumor-bearing mice[J].Oncol Rep,2008,19(1):253-256.

[7]Honda A,Matsuura K,Fukushima N,et al.Telmisartan induces proliferation of human endothelial progenitor cells via PPARγdependent PI3K/Akt pathway[J].Atherosclerosis,2009,205(2):376.

[8]Kota BP,Huang TH,Roufogalis BD.An overview on biological Mechanisms of PPARs[J].Pharmacol Res,2005,51(2):85-94.

[9]Mo C,Chearwae W,Bright JJ.PPARgamma regulates LIF-induced growth and self-renewal of mouse ES cells TykZ2-Stat3 pathway[J].Cell Signal,2010,22(3):495-500.

[10]Hazell AS.Excitotoxic mechanisms in stroke:an update of concepts and treament strategies[J].Neuro Inter,2007,50(7-8):941-953.

[11]Culman J,Zhao Y,Gohlke P,et al.PPAR-γ:therapeutic target for ischemic stroke[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(5):244-249.

[12]Kapadia R,Yi JH,Vemuganti R.Mechanisms of anti-inflammatory and neuroprotective actions of PPAR-gamma agonists[J].Front Biosci,2008,13:1813-1826.

[13]Culman J,Zhao Y,Gohlke P,et al.PPAR-gamma：therapeutic target for ischemic stroke[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(5):244-249.

[14]Garcia-Bueno B,Madrigal JL,Lizasoain I,et al.Peroxisome proliferator-activated receptor gamma activation decreases neuroiniflammation in brain after stress in rats[J].Biol Psychiatry,2005,57(8):885-894.

[15]Lindwall C,Kanje M.The Janus role of c-Jun:cell death versus survival and regeneration of neonatal sympathetic and sensory neurons[J].Exp Neurol,2005,196(1):184-194.

[16]Collion M，Aragno M，Castiglia S，et al.Insulin reduces cerebral isehemia/reperfusion in jury in the hippocampus of diabetic rats:a role for glycogen synthase kinase-3beta[J].Diabetes,2009,58(1):235-242.

[17]Culman J,Zhao Y,Gohlke P,et al.PPAR-gamma:therapeutic target for ischemic stroke[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(5):244-249.

[18]Straus DS,Pascual G,Li M,et al.15-deoxy-delta 12,14-prostaglandin J2 inhibits multiple steps in the NF-kappa B signaling pathway[J].Proc Natl Acad Sci USA,2000,97(9):4844-4849.

[19]Jung Y,Song S,Choi C.Peroxisome proliferator activated receptor gamma agonists suppress TNFalpha-induced ICAM-1 expression by endothelialcellsin a mannerpotentially dependenton inhibition of reactive oxygen species[J].Immunol Lett,2008,117(1):63-69.

[20]Allahtavakoli M,Shabanzadeh A,Roohbakhsh A,et al.Combination therapy ofrosiglitazone,a peroxi some proliferator-activated receptor-gamma ligand,and NMDA receptor antagonist(MK-801)on experimental embolic stroke in rats[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2007,101(5):309-314.

[21]Ou Z,Zhao X,Labiche LA,et al.Neuronal expression of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPARgamma)and 15dprostaglandin J2-mediated protection of brain after experimental cerebral ischemia in rat[J].Brain Res,2006,1096(1):196-203.

[22]Xu YW,Sun L,Liang H.12/15-Lipoxygenase inhibitor baicalein suppresses PPARγ expression and nuclear translocation induced by cerebral ischemia/reperfusion[J].Brain Res,2010,1307:149-157.

[23]Sundararajan S,Gamboa JL,Victor NA,et al.Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma ligands reduce inflammation and infarction size in transient focal ischemia[J].Neuroscience,2005,130(3):685-696.

[24]Loane DJ,Deighan BF,Clarke RM,et al.Interleuk in-4 mediates the neuroprotective effects of rosiglitazone in the aged brain[J].Neurobiol Aging,2009,30(6):920-931.

[25]郭金涛,高坦,宋一凤.过氧化物酶体增殖物激活受体γ对大鼠实验性局灶性脑缺血再灌注损伤中IL-β、IL-6和TNF-α表达水平的影响[J].实用神经病学,2008,111(2):76-79.

[26]Romera C,Hurtado O,Mallolas J,et al.Ischemic preconditioning reveals that GLT1/EAAT 2 glutamate transporter is a novel PPARγ target gene involved in neuroprotection[J].J Cereb Blood Flow Metabol,2007,27(7):1327-1338.