自噬、高尿酸在出血性脑卒中发病中作用的研究进展

吴刚，宋星慧

(1柳州市人民医院，广西柳州 545006；2柳州市工人医院)

近年来，脑卒中发病人数逐年增加，已经成为全球致死、致残的主要疾病之一[1,2]。在中国，脑卒中分别是女性的第2位死因和男性的第3位死因，每年大约有100多万人死于脑卒中[3]。脑卒中分为出血性脑卒中和缺血性脑卒中，与缺血性脑卒中不同，出血性脑卒中患者以45岁以下人群为主，占脑卒中的10%～30%，3天病死率高达50%，而80%的幸存患者遗有严重的神经功能缺失。由出血性脑卒中治疗效果差异大，研究出血性脑卒中的发病机制，探索、识别新型治疗靶点成为减少发病和复发的首要措施。自噬是在真核细胞中广泛存在的降解-再循环系统。自噬对蛋白质等大分子和细胞器进行降解，并作为再度合成新蛋白和细胞器的原料，与调亡一起参与与维持细胞肌体的自稳态。自噬与多种疾病的发生发展有密切关系，现有研究[4～8]证明自噬可影响血管功能，并参与了脑血管疾病，特别是出血性脑卒中的发生发展。关于脑卒中危险因素的各类研究国内外已有大量报道，其中高尿酸血症作为脑血管病的独立危险因素[9]，也越来越受到人们的重视。现就自噬、高尿酸在出血性脑卒中发病中的作用研究进展综述如下。

1 自噬在出血性脑卒中发病中的作用

1.1 细胞自噬的机制 自噬是一种在健康或疾病状态下，细胞将受损的蛋白和细胞器(如线粒体)运输至溶酶体进行降解的高度保守平衡机制，在胚胎发育、细胞自我保护和生存等过程中发挥关键作用。自噬通过以下3个途径维持细胞平衡：①提供可替代的代谢燃料；②清除受损的对细胞有毒害的细胞成分，如失去功能的线粒体、聚合蛋白等；③促进细胞死亡[10]。自噬的发生过程包括4个步骤：①形成一个隔离膜；②吞噬细胞成分形成自噬小体；③自噬小体与溶酶体相融合；④溶酶体酶降解细胞成分，并重新合成为代谢前体分子进入合成代谢途径[11]。自噬的分子调控机制相当的复杂，主要受自噬相关基因(Atg)的调控，目前已观察到并成功克隆的参与自噬的Atg大约有30 多种[12]。自噬体的形成主要由磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、Atg6(Beclin-1)或雷帕霉素靶蛋白(mTOR)启动，通过将自由形式的Atg8(LC3)转化为脂质膜结合形式的LC3-Ⅱ来实现自噬体膜结构的延展[13]，而这一转变过程可被Western blotting和荧光显微镜检测到，现已成为监测自噬体形成的主要方法。

1.2 细胞自噬在出血性脑卒中的作用 自噬作为一个细胞内降解机制，被普遍认为具有神经保护作用。因为自噬可以在不同的病理环境下清除沉积的蛋白和受损的细胞器[14]。由于自噬可以及时提供能量和改善神经营养不足，所以广泛存在于缺血脑组织中[15]，并且很多研究也表明发生出血性脑卒中后的脑组织也存在自噬[16]。然而，自噬在出血性脑卒中的作用尚未达成共识[17]。Hu等[18]学者在体外培养中星形胶质细胞给予大剂量凝血酶(5 U/mL)干预，发现自噬被显著激活，给予3-MA阻断自噬后，细胞死亡显著增多，研究提示在凝血酶诱导的自噬对于出血性脑卒中起到了保护作用。Liu等[19]在研究高血糖对大鼠脑出血自噬现象的影响时发现在高血糖大鼠在脑内注射自体血，与对照组(注射正常血糖自体血及假手术组)相比，出血灶周受高血糖影响，自噬受到抑制，神经功能缺损加重，支持自噬对出血后脑组织的保护性作用。而在另一项研究中，雌激素通过雌激素受体α(ERα)能够抑制自噬反应，减轻铁诱导的脑损伤，而体现了自噬对脑组织的损伤作用[20]。所以自噬在出血性脑卒中的作用需要更多的研究去阐明。

1.3 自噬对血-脑屏障(BBB)的保护作用 BBB功能紊乱是脑血管疾病，特别是疾病早期最常见的病理机制之一[21]。BBB由血管内皮细胞组成，与星型细胞的终末足突、血管周神经元及周细胞紧密相连。脑微血管内皮细胞(BMVECs)通过高选择性渗透屏障相互连接，在BBB中发挥重要作用。由于内皮细胞位于血管内表面，所以它最先收到来自血液的刺激。现有的证据表明，自噬是BMVECs受到刺激后的主要反应，在缺血灶中内皮细胞的自噬的激活已经被观察到[22]。在受到氧-糖缺乏/再氧化(OGD/R)刺激后，可见BMVECs自噬水平升高，而经过雷帕霉素治疗，这种情况可以改善[23]。雷帕霉素干预可以防止BMVECs受到OGD/R刺激后出现死亡，而3-MA干预后出现了相反的作用[21]。维甲酸也被报道可以通过激活BMVECs的自噬改善脊髓损伤导致的血-脊髓屏障功能紊乱，而氯喹可通过减少BMVECs的自噬起到相反作用[23]。而当BMVECs暴露于一种具有成瘾性和严重神经毒性的中枢兴奋剂甲基苯丙胺时，自噬也作为一种保护机制出现在BMVECs中[24]。此外，自噬也被证实为BMVECs防御B组链球菌的重要机制。以上研究均证明，自噬作为BBB的重要保护机制，在维持BBB正常功能中发挥着重要重要。

1.4 自噬影响出血性脑卒中发病机制 关于出血性脑卒中的发病原因的研究表明，高血压和脑血管淀粉样变是导致原发性自发性脑出血的主要原因，颅内动脉瘤、脑动静脉畸形、动脉硬化等也是导致出血性脑卒中的原因之一。自噬在脑血管病发生机制的研究目前还是很少，但已经有很多研究证明，自噬在血管功能损害过程中发挥了重要作用。血管内皮细胞自噬调控了血管的发生，并参与了血管炎症及血管钙化的过程。研究[5]发现，在药物手段诱导的动脉粥样硬化斑块中巨噬细胞的自噬发生可促进IL-6、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、TNF-α等促炎细胞因子的释放。另有研究发现，在敲除atg16L1或者atg7基因的巨噬细胞中，给予脂多糖(LPS)刺激后，能增加IL-1β和IL-18的分泌，却不影响TNF和IFN-β的产生[6]。而在敲除Beclin-1和LC3B的单核细胞和巨噬细胞中，也可观察到IL-1β和IL-18分泌的增加，且其过程与NOD样受体(NLR)家族的NLRP3炎症复合物途径有关[7]。由此我们可以提出推论，自噬参与的血管功能损害，也是出血性脑卒中发病机制中重要的环节。当然，这些推论也需要更多的试验及研究去阐明。

2 高尿酸在出血性脑卒中发病中的作用

随着我国人们生活水平的逐渐提高和生活方式的改变，高尿酸血症和人数呈逐年上升趋势。高尿酸血症作为诸多代谢紊乱因素之一，常与代谢综合征的其他表现，如高血压、2型糖尿病或胰岛素抵抗、脂代谢紊乱、肥胖等伴发，构成心脑血管疾病的危险因素。高尿酸血症可以独立或与传统的心脑血管危险因素相互作用，参与出血性脑卒中的发生、发展和转归。血管的损伤是导致原发性自发性出血性脑卒中的主要原因，而尿酸对血管的损害主要是通过损伤其内皮细胞功能来实现的。内皮细胞为衬于血管平滑肌表面的单层扁平细胞，参与很多重要的机体病理生理过程，在介导炎症、白细胞募集黏附、血栓形成等起着重要的作用[25]。高尿酸引起的内皮细胞功能损伤与以下机制有关。

2.1 高尿酸对血管内皮细胞的直接损伤作用 当血尿酸浓度到达阈值，即可析出结晶状态的尿酸盐沉积到各个部位，直接损伤血管内膜，引起内膜的炎症反应，并可以上调树突状细胞和T细胞活性导致固有免疫的激活，进一步引发内皮损伤和内皮功能不全。

2.2 高尿酸参与血管微炎症状态形成 动物实验[26]表明，高尿酸血症可诱导TNF-α和IL-1产生。人体实验也表明，高尿酸血症可引起肿瘤坏死因子超家族配体、白介素1受体等炎症相关基因上调。以上实验表明，尿酸可能通过激活炎症参与机体血管微炎症状态的形成，破坏血管内皮细胞功能。同时炎症因子TNF-α、IL-1等可通过影响黄嘌呤氧化酶活性，促使尿酸生成增多，形成恶性循环，加重内皮细胞损伤甚至凋亡。

2.3 高尿酸可抑制一氧化氮(NO)产生 NO是调节血管张力重要的气体因子，它通过上调血管平滑肌鸟苷酸环化酶、增加cGMP浓度从而舒张血管。同时还有抗血小板聚集、抑制白细胞黏附和抗血管平滑肌细胞增殖等作用。研究表明，在高尿酸血症动物模型中使用尿酸酶抑制剂可抑制NO产生，引起大鼠高血压及肾损伤。而使用NO的前体物质L-精氨酸治疗后，高血压和肾损伤可以得到抑制[27]。

2.4 高尿酸对氧化应激的双向调节 尿酸在抗氧化方面发挥着双重机制，细胞内尿酸一般起促氧化作用导致细胞功能障碍，而在亲水的环境中可起到抗氧化作用，所以高尿酸的作用是由体内微环境决定的[28]。内皮细胞、脂肪细胞、干细胞等在高尿酸血症环境中最早期氧化应激作用是增加的，尿酸可刺激NADPH氧化酶依赖的活性氧生成、NO生物利用度降低和脂质氧化增加对机体造成危害[29]。

2.5 高尿酸上调细胞黏附分子(ICAM)表达 ICAM存在于内皮细胞表面，炎症刺激后内皮细胞表达ICAM-I水平上调，介导炎症细胞黏附、聚集和迁移，作为内皮细胞激活的标志物，参与动脉粥样硬化的始动环节。体外细胞实验表明，高浓度的尿酸单独作用于人脐静脉内皮细胞引起eNOS表达下降、NO产生减少及ICAM-I表达增高，从而损伤内皮功能。

2.6 高尿酸对细胞自噬的影响 研究[30]表明，固有免疫参与了尿酸盐晶体诱发的炎症反应，尿酸盐结晶可作为内源性危险信号相关分子模式(DAMP)被TLR识别，其中NOD样受体家族中的核苷酸结合寡聚化结构样受体3能识别尿酸盐结晶，激活NLRP3炎性信号通路，诱导IL-1β、IL-18的成熟和分泌，引起炎症反应。体外细胞[31]实验研究发现，单核细胞经过尿酸刺激后NF-κB及mTOR表达水平明显增加，且尿酸主要通过诱导AKT及PRAS40的磷酸化激活mTOR通道，下调自噬。经过尿酸刺激后的细胞相较与未刺激组，自噬表达水平明显下降。提示尿酸可能通过激活mTOR通道下调自噬，诱发炎症反应。另有研究报道，MSU减少自噬体的形成，并诱导蛋白降解受损，导致P62异常聚集增多，过表达的P62可上调炎性体成分Caspase-1的活性，增加IL-1β表达，IL-1β也可以诱导p62蛋白，因为尿酸盐结晶在阻断IL-1β条件下刺激THP1细胞后p62蛋白水平显著降低[32]。检测尿酸盐结晶刺激THP1细胞的上清液，3-MA阻断自噬后IL-1β水平显著高于雷帕霉素增强自噬后IL-1β水平。自噬又可以通过直接或间接作用负调控炎性体限制炎症因子IL-1β的产生，提示自噬在控制尿酸盐结晶相关炎症反应过程中具有重要意义。

综上所述，高尿酸血症患者出血性脑卒中的发病与尿酸盐结晶导致的免疫反应、内皮细胞功能损伤有很大的关系，其病理基础即为高尿酸环境及尿酸盐结晶导致的内皮细胞功能损害。而自噬现象在免疫调节和心脑血管疾病的发生发展中发挥重要作用，自噬是尿酸晶体启动炎症反应的重要环节之一，参与并调节了尿酸盐晶体对脑血管内皮细胞功能损伤的整个过程。自噬和炎症反应具有相互调控作用，自噬在晶体诱导等无菌性组织损伤诱发的炎症反应中发挥了抗炎效应，深入研究自噬的调控机制对高尿酸导致的出血性脑卒中发病机制提供新的理论依据，并为出血性脑卒中的治疗提供新思路及开辟新方向。