胱抑素C与缺血性脑血管病的研究进展

齐玉彦 张淑岩 沈鹏 杨冬雪 王建勋 武倩倩 桂可欣

胱抑素C(cystatin C，CysC)作为一项可信度极高的指标，临床用于肾功能损伤的评价，目前相关研究发现胱抑素C与炎症反应、自噬功能的调节、细胞外基质的产生及降解密切相关，并受转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的诱导，进而参与到动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)和缺血性脑血管病的病理发展过程中。AS是缺血性脑血管病的危险因素之一，亦是全面评估其病情严重程度、发生发展、预后和复发的核心。近年来的研究表示，CysC与AS、缺血性脑血管病相关，可作为缺血性脑血管病的一项评估指标，并且具有神经保护作用，探究相关机理有利于为缺血性脑血管病的诊治提供新思路和新靶点。

缺血性脑血管病是一种严重威害人们生命健康的疾病，不仅发病率逐年上升，而且发病年龄愈发年轻化，使亿万家庭丧失了主要的劳动力。目前诸多研究表明，传统脑血管病的危险因素已不能充分阐明和预测AS、缺血性脑血管病的发病机制、病情演变及转归情况。半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族成员很多，CysC便是其中一个。目前的研究发现，CysC作为评价肾功能的敏感指标，不仅被用以评价肾脏疾病，还参与了机体诸多疾病的发生发展,与脑血管疾病的病理过程显著相关[1-2]。CysC与AS、缺血性脑血管病相关，进一步探讨CysC与缺血性脑血管疾病的神经功能缺失程度、病情演变、预后及复发的相关性，有利于为其诊治提供新方案和新靶点。

1 CysC的概述

CysC是一种分子量为13359Da的碱性分泌性非糖化蛋白质，最早被认为是脑脊液内的γ-微量蛋白，随后研究者在肾小管坏死患者的尿液中发现了它的存在。人类CysC由120个氨基酸残基组成，其编码基因为“管家基因”,位于第20号染色体，在所有组织细胞中均可恒定地转录和表达。CysC是半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族的重要一员，被称为半胱氨酸蛋白酶抑制剂C,即胱抑素C。组织细胞产生CysC后恒定地分泌于各种体液中，CysC在体液中的最高与最低含量分别出现在脑脊液与尿液中，脑脊液中CysC含量是血液中的5.5倍。血中CysC浓度主要决定于肾小球滤过率，肾小管无分泌CysC功能，血中CysC均经肾小球滤过膜滤过，为近曲小管重吸收且分解，无法返回血液，因此CysC一直被作为一项良好的评价肾功能损伤的指标[3]。CysC抑制内源性组织蛋白酶的活性、调节细胞内蛋白质，尤其是胶原蛋白的水解，使组织细胞免遭损伤[4]。

2 CysC与动脉粥样硬化

作为半胱氨酸蛋白酶的强烈抑制剂，CysC除了参与炎性反应的调控及AS的发生发展，还参与细胞凋亡、抗原呈递、抵抗病原体入侵等多种生物学过程[5-6]。有研究表明，肾小球滤过率与冠心病患者的冠状动脉造影Genisi评分不具有相关性，而血清CysC水平却与之呈正相关[7]。作为组织蛋白酶的抑制剂,CysC参与机体各种炎症反应过程[2]。Longenecker等[8]认为,CysC具有炎症介质作用，其作用是通过激活中性粒细胞实现的。血管壁基质重构及AS的形成归因于CysC的分泌相对不足，此时组织蛋白酶则在炎症介质和炎性细胞因子的介导下被过度表达，酶的活性无法被充分有效地抑制，其弹性组织离解作用造成了动脉壁的损伤[9]。Helmersson-Karlqvist等[10]认为动脉壁CysC的缺乏，半胱氨酸蛋白酶与抑制剂的失衡可能参与了AS和动脉瘤的发生发展。有研究显示,自噬功能障碍出现于AS早期,小鼠AS模型的研究表明自噬功能障碍与CysC表达水平的下降、脂质积聚、细胞凋亡及炎症相关，在AS中CysC通过自噬途径对抗细胞凋亡，CysC的缺乏致使巨噬细胞和apoE缺陷小鼠的自噬功能障碍、细胞凋亡以及AS程度加重[11]。Staun-Ram等[12]研究发现人类单核细胞被激活后表达组织蛋白酶增加,TGF-β可阻断组织蛋白酶B表达增加，CysC则因TGF-β的存在而表达增加，增加的CysC可抑制单核细胞的浸润;CysC被抗体中和后单核细胞的浸润又重新出现,研究者发现TGF-β能诱导体外培养的大鼠胚胎细胞以时间和剂量依赖性的方式产生CysC。因此，可通过调节CysC的表达水平而减缓AS和心脑血管病的病理演变，这有望成为一种新的治疗手段。

2.1 CysC与动脉粥样硬化斑块

正常动脉的平滑肌细胞和内皮细胞能够丰富表达CysC，而斑块局部的CysC水平较低,组织蛋白酶却表达增强,推测在斑块局部为抑制组织蛋白酶对细胞外基质的降解，CysC被大量消耗,为补偿斑块中CysC的减少,细胞在细胞因子的作用下产生大量CysC并且进入血液循环，引起血清CysC的水平升高[13]。颈动脉斑块稳定性不同的患者在血清CysC水平上差异显著，不稳定斑块组与稳定斑块组比较，前者血清CysC水平显然更高[14]。在AS的局部氧化型低密度脂蛋白可促使血管平滑肌细胞的凋亡，CysC通过抑制这一过程降低了血管平滑肌细胞的凋亡率,起到稳定AS斑块的作用[15]。血清CysC有动态的变化，在易损斑块出现之前的炎症反应过程中及心血管事件风险增加时血清CysC水平升高，随着斑块稳定性增加和心血管事件的恢复，CysC将恢复到基线水平[16]。因此，CysC与AS的病理演变过程紧密相连。

2.2 CysC与颈动脉粥样硬化

临床医生常借颈动脉粥样硬化程度来估量颅内动脉粥样硬化状况，颈部AS为缺血性脑卒中病情演进及复发的重要因素。对346例急性脑梗死患者均行颈动脉彩超检查，依照Crouse积分法评估颈动脉粥样硬化程度并依据此法将其分为2组,即斑块组和无斑块组,与无斑块组比较，斑块组血清CysC水平较高，而且CysC水平与Crouse积分呈正相关，即其水平越高者颈动脉粥样硬化病变越重[17]。Longenecker等[8]发现高水平的血清CysC与人类免疫缺陷病毒感染者的颈总动脉内膜中层厚度具有相关性。一项研究发现血清CysC与颈动脉内中膜增厚及其斑块形成明显相关，然而反映肾功能的其它指标与之无关[18]。通过对非心源性栓塞性缺血性脑卒中患者的研究，Umemura等[19]发现高水平的血清CysC与颅外颈动脉狭窄相关，而与颅内颈动脉狭窄无明显的相关性，考虑是颅内、外动脉硬化的危险因子和发生机制不同所致，而且这一研究亦表明，与hs-CRP比较，CysC可能是日益增多的颅内外颈动脉狭窄病变更为有用的指标。

3 CysC与缺血性脑血管病

CysC作为临床评价肾功能损伤的内源性指标，不仅与AS的形成相关，还可能是缺血性脑血管病发生发展的预测因子[2，20]。有研究表明，CysC参与炎症反应、AS的产生、斑块及血管狭窄的形成，并且与心脑血管病的病理发展过程明显相关[1-2]。对缺血性脑卒中患者行脑血管造影发现随着CysC水平升高，脑动脉狭窄程度加重，二者具有相关性[21]。Yang等[2]发现缺血性脑卒中患者外周血中CysC水平升高，认为CysC参与缺血性脑卒中的病理发展过程，是缺血性脑卒中发病的独立预测因子，通过实验性脑卒中模型小鼠的系列研究发现，在小鼠受损脑组织中CysC的表达亦有动态变化，其表达在缺血/再灌注损伤后6 h明显增加，24 h CysC的表达水平处于高峰，1周后CysC的表达水平下降，这与缺血性脑卒中患者血清CysC水平先上升后下降的动态变化相合，考虑脑卒中患者在发生缺血性损伤后为减轻脑组织受损，神经元释放较高水平的CysC，抑制组织蛋白酶，引起了血中CysC含量的升高。有学者研究表明，缺血性脑卒中患者常因脑水肿与颅内压增高的发生，致使机体出现应激反应，肾小球滤过率因肾素-血管紧张素系统的激活而下降，CysC随尿排出减少，血中CysC水平增高。另外，脑脊液中CysC经脑卒中患者病变的血脑屏障进入循环血液，也使血中CysC浓度增高[2]。CysC并非与所有缺血性卒中亚型相关,一项研究发现相比于TOAST分型的其它类型患者,大动脉粥样硬化型脑梗死患者的血清CysC水平升高更明显[20],因此为明确CysC对不同病因亚型缺血性脑卒中的价值，我们应该对不同病因分型的脑卒中进一步地深入研究。

4 CysC在缺血性脑血管病中的神经保护作用

近年来的研究发现，CysC作为一项神经保护因子参与缺血性脑血管病的发生演变过程。外源性CysC可通过减少梗死体积来减轻神经元的损伤[2]。自噬是细胞内的溶酶体降解吞噬物的生理过程,细胞通过这一过程而保持内环境相对稳定[22]。自噬作用发生于所有正常的神经细胞，以保证细胞的不断更新，它对保持神经突触的可塑性、神经胶质细胞的抗炎功能及神经细胞髓鞘的形成至关重要，自噬作用还可通过清除自由基而减少神经细胞损伤[23-24]。在病理情况下(如负氮平衡、缺血、缺氧、循环障碍)自噬作用则显著增强[22]，神经元通过CysC诱导的自噬作用可抵抗各种应激损伤。经活化自噬通路，外源性CysC可减轻蛛网膜下腔出血大鼠的早期脑损伤[25]。学者认为CysC具有神经保护功能，通过抑制组织蛋白酶实现其这一功能，在缺血性脑卒中发生时CysC通过病变的血脑屏障进入血液循环，导致脑脊液中CysC水平下降，组织蛋白酶对脑细胞的损伤进一步加重[26]。缺血性脑血管病发生时坏死和炎细胞释放组织蛋白酶，其活性可被大量释放的CysC所抑制[27]。因此，CysC神经保护功能的实现可能有赖于其对组织蛋白酶活性的抑制作用和自噬途径。

5 CysC与缺血性脑血管病的预后及复发

Yang等[2]的研究表明随着血清CysC水平升高，缺血性脑卒中不仅发病率随之上升，而且脑卒中患者的预后愈差。一些学者认为血清CysC与缺血性脑卒中的发生和演变具有独立相关性[28]。Zeng等[20]表明血清CysC水平较高者，缺血性脑卒中复发风险亦较高，认为CysC水平对缺血性脑卒中的复发风险具有一定预测价值。Hojs Fabjan等[29]的前瞻性研究表明，血清CysC水平升高，则缺血性脑卒中患者的病死率和长期病死率的风险比亦随之而上升，血清CysC水平最高组患者病死率与长期病死率的风险比显然比血清CysC水平最低组高。因此，血清CysC水平较高的脑卒中人群较其较低者的预后可能更差，脑卒中的复发风险可能亦较高。

6 展 望

近年来，研究发现CysC参与了缺血性脑血管病的发生发展，但具体作用机制还缺乏相关的基础和临床研究。因目前多数研究为横断面研究，还需要研究以进一步阐明CysC在缺血性脑血管病中的作用，并明确同一位缺血性脑血管病患者的血清CysC水平随着病变进展的动态变化以及二者间的因果关系。血清CysC与缺血性脑血管病的病理发展过程紧密相关，探究相关机理有利于为缺血性脑血管病的诊治提供新思路和新靶点。

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