趋化因子RANTES在颅脑损伤的研究进展

2019-01-03刘娜娜冀兵

中华神经创伤外科电子杂志 2019年2期

刘娜娜冀兵

调节激活正常T细胞表达和分泌细胞因子（regulated upon activation normal T expressed and secreted，RANTES）是CC趋化性细胞因子家族成员之一，具有高效的趋化多种免疫细胞的活性，参与免疫炎症反应的发生。RANTES最早于1988年被发现，研究者通过减差cDNA基因库技术鉴定并依据特性将其命名。趋化因子RANTES对多种细胞有趋化作用，参与炎症反应，激活淋巴细胞，调节细胞的生长和分化，并参与中枢神经系统疾病的病理、生理过程。颅脑损伤是一种常见病，病情变化快，致死率及致残率较高[1]。急性脑损伤时原发性损伤可直接导致神经细胞功能受损、坏死细胞凋亡、血脑屏障破坏，随后引发级联反应以及各种炎症因子的释放，相互作用加重原来的损伤，监测和治疗早期炎症反应是十分必要的[2]。研究趋化因子RANTES与颅脑损伤的关系有利于评估和治疗颅脑疾病，本文现围绕趋化因子RANTES在颅脑损伤的研究进展报道如下。

一、趋化因子RANTES在神经系统中的作用

RANTES也被称为CCL5，是一种分子量为8000的小分子蛋白，人RANTES蛋白的基因定位于17q11-21。RANTES单体包含1个C端的螺旋、1个三股反向平行的片层和2个N端的短股，除单体外，还可以二聚体或多聚体的形式存在。RANTES来源广泛，由巨噬细胞、活化的T细胞、成纤维细胞、胶质细胞、上皮细胞、血小板等分泌，对多种白细胞如单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、T淋巴细胞、自然杀伤细胞等具有趋化或刺激作用。RANTES通过4种趋化因子受体进行信号传导，CCR1和CCR5是高亲和力受体，CCR3为中亲和力受体，CCR4是低亲和力受体，CCR5为主要受体。不同浓度的趋化因子RANTES与其受体结合通过不同的传导途径促进钙离子内流发挥作用。

趋化因子RANTES在大脑发育中起着重要作用。Bakhiet等[3]研究发现不同时期RANTES在胎儿星形胶质细胞增殖、存活和分化能力中的作用是不同的。RANTES被证明可诱导5周大胎儿中枢神经系统的星形胶质细胞祖细胞增殖，但抑制其分化；10周大胎儿RANTES抑制其增殖，促进细胞的生长和分化。

Ferrario等[4]利用cDNA基因芯片技术，发现趋化因子RANTES影响各种神经元基因的表达，可能在分化过程中的不同阶段和不同的生理条件下调节人类神经元的多种功能，还可能参与神经元迁移、神经元存活、神经突生长。Sanchez等[5]在神经系统发育和损伤后再生研究中发现，垂体腺苷酸环化酶激活多肽对神经元保护作用在一定程度上是通过RANTES释放介导的。

RANTES是趋化因子CC家族重要组成之一，其受体存在于大脑中，RANTES在炎症刺激下持续表达，参与炎症反应。Lane等[6]在研究C57BL/6小鼠感染鼠肝炎病毒导致脱髓鞘性脑脊髓炎时发现CD4+T细胞可通过调控RANTES的表达来影响感染小鼠体内的中枢神经系统炎症和脱髓鞘过程，同时RANTES可吸引巨噬细胞进入中枢神经系统加速髓鞘破坏，给予RANTES拮抗剂可减轻病毒诱导中枢神经系统的炎症反应和脱髓鞘的严重程度。小胶质细胞是中枢神经系统的单核巨噬细胞，在脑损伤的神经炎症反应中起关键作用[7]。Skuljec等[8]首次发现RANTES减少脂多糖诱导的抗炎因子白介素-10的产生，从而发挥对小胶质细胞的促炎作用。用延时共聚焦显微镜分析成年脑损伤小鼠急性分离活体切片，发现损伤后24 h周围小胶质细胞广泛迁移，3 d后达到峰值。CCR5的药物阻断剂降低了小胶质细胞的迁移速度和周围迁移细胞的数量，表明趋化因子RANTES在调节离散迁移参数方面发挥了新的作用[9]。

二、趋化因子RANTES在脑损伤时的变化

RANTES来源和分布广泛，许多不同类型的细胞在损伤后能够产生RANTES。Omari等[10]发现培养的人类大脑内皮细胞在生理状态下可以分泌低水平的RANTES，在接受活化T细胞产生的蛋白CD40L分子刺激后，RANTES的分泌明显增加，脑损伤后如肿瘤坏死因子-α 等炎症因子可刺激血管内皮细胞分泌大量RANTES。Li等[11]发现小鼠在脑刺伤后RANTES表达增加，小鼠在损伤后1 h内开始出现RANTES升高，第1天达到峰值，第7.6天恢复基线。Lumpkins等[12]对108例危重创伤患者进行前瞻性研究，分别在住院第1天和第7天评估血清中RANTES的水平，发现严重颅脑损伤患者血清RANTES在入院时明显高于非颅脑损伤和轻度颅脑损伤的患者。

三、趋化因子RANTES与继发性脑损伤的关系

颅脑损伤后常引起神经细胞死亡和脑组织慢性退化，导致继发性脑损伤的发生和发展，出现脑缺血、脑灌注损伤、癫痫、疼痛等并发症。在中枢神经系统中，小胶质细胞、星形胶质细胞、内皮细胞和神经元都可产生RANTES。RANTES参与细胞间信息传递、引导神经元在胚胎发育过程中分化迁移及趋化炎症细胞等。颅脑损伤时，趋化因子RANRES直接或间接参与炎症细胞的活化和浸润，调节免疫反应，介导炎症损伤。

（一）趋化因子RANTES在脑缺血、脑缺血再灌注中的变化

趋化因子RANTES在脑缺血和再灌注综合征中得到广泛研究。Terao等[13]制造不同种类的缺血性卒中的模型，观察白细胞和血小板的变化、判断血脑屏障的透通性、梗死面积的大小及监测不同细胞的血液和组织趋化因子RANTES浓度，发现RANTES调节脑缺血再灌注引起的微血管功能障碍、炎症和组织损伤。在脑微血管中，RANTES诱导白细胞的招募和血小板的黏附。血细胞释放的RANTES是缺血再灌注的重要中介因子。脑损伤后，实质细胞来源的RANTES可以通过胞外作用转移到内皮细胞表面，但从血中释放RANTES反应迅速，对发病机制的启动更为有效。

此外，RANTES和CCR5的一些基因多态性与心脑血管疾病风险的关系已经被研究，颅脑损伤后RANTES、CCR5在中枢神经系统中上调，同时可能影响星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元中的RANTES信号传递[14]。RANTES基因启动子区域的A-403等位基因变异导致基因表达较G-403增加，与脑缺血风险有显著相关性[15]。在脑缺血中，抑制RANTES介导的活性可能是治疗缺血性脑损伤的一种有效途径，在小鼠局灶性缺血模型中，RANTES敲除小鼠与野生型小鼠相比，梗死面积明显减少，血脑屏障通透性明显降低[14]。但是Sorce等[16]在小鼠缺血性卒中模型中发现相反的结果，与野生型小鼠相比，CCR5缺陷小鼠脑梗死面积更大，神经元死亡和中性粒细胞浸润增加，研究提示CCR5在缺血性脑卒中潜在的和意想不到的神经保护作用，同时也表明RANTES和其配体在炎症细胞上和神经元上发挥关键作用。另外，Zaremba等[17]在卒中24 h内对23例缺血性脑卒中和15例紧张性头痛患者行血清、脑脊液RANTES检测和脑CT检查，发现缺血性卒中患者脑脊液RANTES水平与紧张性头痛患者相比显著升高，血清RANTES无显著差异，脑脊液RANTES水平与早期CT低密度容量呈正相关，提示RANTES可能在缺血性卒中早期炎症反应中发挥作用。

（二）趋化因子RANTES在癫痫时的变化

癫痫是一种慢性神经系统疾病。颅脑损伤后容易引起癫痫，受损早期，血脑屏障的破坏、兴奋性递质和氧自由基释放的异常造成细胞代谢紊乱容易引起癫痫，后期脑组织愈合和修复易引起晚期癫痫，颞叶是外伤后晚期癫痫常见的病灶[18]。研究表明趋化因子及其受体（包括RANTES）在癫痫中起重要作用，可能是癫痫控制的新治疗靶点。Fiala等[19]为了确定难治性颞叶癫痫患者神经细胞凋亡的上游信号，用免疫组织化学和共聚焦显微镜对13例颞叶癫痫患者和5例对照组脑组织中趋化因子的表达进行研究，发现趋化因子RANTES存在于难治性颞叶癫痫患者颞叶皮层和海马的神经元核中，趋化因子RANTES的核效应在难治性癫痫的神经细胞凋亡中起新的作用，因此趋化因子RANTES阻断剂可能对于难治性癫痫患者具有神经保护作用。许君[20]通过实验研究表明趋化因子RANTES在癫痫初期表达上调，参与癫痫持续状态初期的病理过程，与癫痫的发生、发展有关。刘倩等[21]也证明了大鼠海马组织趋化因子RANTES参与癫痫疾病的发生和发展的过程。Louboutin等[22]用海人酸腹腔内给药诱发癫痫大鼠模型中发现抑制血液循环的CCR5减少其与内皮细胞的相互作用，减少白细胞在血脑屏障的迁移，可以有效保护大鼠免于癫痫发作、血脑屏障渗漏、中枢神经系统损伤和炎症反应进展，促进神经源性修复。

（三）趋化因子RANTES在疼痛方面的作用

神经性疼痛是神经系统功能障碍所导致的一种常见病理症状。神经损伤可引起炎症和免疫反应，引发细胞因子和趋化因子上调，从而导致神经性疼痛的发展。Liou等[23]证明了不同趋化因子和趋化因子受体（如RANTES/CCR5）可以作为神经元、神经胶质细胞通信的介质，对伤害性信号的传导有明显调节作用。Benamar等[24]研究发现RANTES能够在导水管周围灰度水平上调控制痛觉过敏的通路，同时RANTES诱导的痛觉过敏可通过RANTES阻断剂预处理逆转。