Eph/Ephrin家族蛋白在脑血管病中作用的研究进展

姜 芮，范瑞明

(遵义医科大学附属医院脑血管科，贵州 遵义 563000)

脑血管病在全球范围内具有发病率高、死亡率高、致残率高的特点，仅在2016年就导致550余万人死亡，是目前我国成年人的首要致死、致残病原因，是造成人均寿命缩短的第一因素[1]。基于社会人口学的研究表明，我国脑血管病的发病率将继续上升，至2030年发病率将较2010年升高50%[1]，并呈年轻化趋势，给家庭、社会带来沉重的负担。因此，寻找治疗脑血管病的有效方案已成为研究的热点。促红细胞生成素产生肝细胞受体(erythropoietin-producing hepatocellular receptor，Eph)/肝配蛋白(Ephrin)家族蛋白参与了机体炎症、肿瘤、损伤、血管生成、细胞生长、凋亡[2-7]等多种病理及生理过程，近年来越来越受到研究者的广泛关注，关于Eph/Ephrin家族蛋白与脑血管病的相关性研究也逐渐增多。Eph/Ephrin家族蛋白在脑血管病的多种病理过程起关键作用，其有可能成为诊断、治疗以及预测脑血管病预后的有效靶点。现就Eph/Ephrin家族蛋白在脑血管病中作用的研究进展进行综述。

1 Eph受体和Ephrin配体

Eph及其配体——Ephrin是酪氨酸激酶家族的最大成员[8]，统称Eph家族蛋白。Eph家族蛋白由不少于15个Eph受体和9个Ephrin配体组成，根据序列的同源性及各自结合的配体可分为EphA和EphB两类。一般来说，Eph与Ephrin在同类之间发生结合，如EphAs (EphA1-A8、A10)通过糖基磷脂酰肌醇与EphrinsA1-A6结合，EphBs (EphB1-B4、B6)则是与EphrinsB1-B3跨膜结合[9]，但也存在交叉结合的现象，如EphB2可以与EphrinA5结合[10-11]。Eph与其配体Ephrin结合后才能被激活并产生作用。Eph/Ephrin的信号转导通路是双向信号通路，其中正向转导信号是Eph与其配体Ephrin结合发生Eph自身激活，再激活下游的信号分子；而反向转导信号是Eph与Ephrin结合后，通过Ephrin的激活发挥效应[12]。需要强调的是，虽然Eph和Ephrin通过结合发挥作用，但无论是Eph还是Ephrin都可独立参与细胞表面其他信号系统，如表皮生长因子受体促进细胞迁移及增殖的过程有EphA2的参与，但这一过程未必有Ephrin参与[13]。

Eph/Ephrin在各个系统中均有作用，但在神经系统中的作用最为显著。目前认为Eph/Ephrin在神经系统的发育中扮演了重要角色，如神经元细胞迁移、轴突导向、自动调节细胞接触等[14]，Eph/Ephrin还可以调节大脑细胞凋亡、调节脑血管生成[15]，甚至对皮质脊髓束功能的正常发育也不可或缺[16]。Eph/Ephrin家族蛋白在脑血管病中发挥着重要作用。

2 Eph/Ephrin家族蛋白与缺血性脑血管病

2.1脑梗死 脑梗死又称缺血性卒中，是指脑血管突然堵塞或大脑血流量突然减少导致的脑细胞缺血、缺氧[17]，其约占脑血管意外事件的88%[18]。脑梗死的病理生理机制十分复杂，梗死发生后，初期病理生理改变是脑细胞能量衰竭和离子平衡紊乱，随后氧化应激损伤、兴奋性氨基酸毒性、炎症反应及血脑屏障功能受损等共同作用导致神经元、胶质细胞以及内皮细胞进行性死亡[19]。神经功能保护与溶栓是目前治疗脑梗死的主要措施[20]。截至目前，美国食品药品管理局只批准了一种用于治疗急性缺血性卒中的手段，即静脉注射重组组织型纤溶酶原激活剂[21]，但治疗的时间窗非常有限，且不良反应较多，有出血风险。因此，迫切需要寻找更多有效治疗脑梗死的药物。

2.1.1EphA/EphrinA Eph/Ephrin家族的许多成员在缺血性脑血管病发生后都有所改变。研究表明，EphrinA5可在梗死周围皮质的反应性星形胶质细胞中被诱导激活，从而抑制轴突发芽，但与此机制相关的EphrinA5的EphA受体尚不明确[22]。用EphA4和EphA5分别阻断EphrinA5发现，EphA4阻断后产生最强的发芽反应，提示此机制中EphrinA5的受体可能是EphA4[22]。另一项研究证实，脑梗死后大鼠星形胶质细胞中EphrinA1和EphrinA5的表达增高，而任务特异性训练可降低EphrinA1和EphrinA5的表达[23]。综上所述，降低EphrinA1和EphrinA5的表达及任务特异性训练可能是促进脑卒中患者功能恢复的有效手段。

EphA4主要在神经系统表达，并且也是神经系统中最丰富的Eph受体。一项针对EphA4的研究表明，与脑梗死后EphA4信号通路正常的小鼠相比，抑制EphA4信号通路的小鼠运动功能恢复得更好，但两者的梗死面积相似。说明抑制EphA4提高脑梗死后运动功能恢复的机制不是神经保护性的，而是通过恢复神经功能，其机制可是EphA4抑制通过增加兴奋性氨基酸转运蛋白2的水平、降低谷氨酸毒性，改善脑卒中后小鼠神经功能的恢复[24]。

脑梗死后，敲除EphA2的小鼠脑梗死体积显著缩小、神经功能明显改善[25]，其机制可能是脑梗死后EphA2受体的失活促进了脑内皮细胞紧密连接的形成，降低了脑血管内皮细胞的通透性。因此，EphA2缺乏小鼠脑内炎症细胞浸润明显减少，这对脑梗死的预后是有益的。此外，脑梗死后EphA2受体可能还直接促进了凋亡介导的细胞死亡，且EphA2受体及其高亲和力配体EphrinA1-A3直接参与了血脑屏障的破坏和缺血损伤后神经元的丢失[25]。

2.1.2EphB/EphrinB EphB/EphrinB也在脑梗死中扮演了重要角色，脑缺血后会刺激内源性神经发生，但这一现象未必有助于神经功能恢复，因为新生神经元的存活率和分化率较低。研究证实，EphrinB3调节了内源性神经发生。在EphrinB3敲除小鼠中，脑缺血后神经发生强烈增强，但由于胱天蛋白酶3介导的缺血性损伤也会加重，因此总体来看并不能促进功能恢复；而在抑制EphrinB3和胱天蛋白酶3的小鼠中，脑梗死面积明显缩小，说明EphrinB3可能是治疗脑梗死的有效靶点[26]。血脑屏障破坏后引起的脑水肿是脑梗死后的主要并发症，脑梗死后的脑组织中也存在血管新生现象，促进血管新生可促进神经修复、清除坏死组织、改善脑组织血流供应。EphrinB2/EphB4在脑梗死后的神经血管保护和血脑屏障恢复中起着关键性作用。大脑中动脉闭塞后，抑制EphrinB2/EphB4信号通路会抑制神经血管修复，导致脑细胞肿胀加重；相反，脑缺血后EphB4的局部过表达可激活EphrinB2，EphrinB2的激活导致周细胞募集以及内皮周细胞相互作用增加，加速缺血后神经血管修复，同时内皮周细胞还可通过增加紧密连接蛋白的表达以修复紧密连接，从而促进轻度缺血后早期血脑屏障的恢复[27]。在大鼠脑梗死模型中，采用双重免疫荧光标记法对EphrinB2进行染色，在缺血半暗带扩展的血管周围中观察到EphrinB2有浓聚现象[28]。因此认为，大鼠脑梗死后血管新生的调控过程中可能有EphrinB2的参与，并很可能通过增强血管生成和神经发生改善梗死预后。之后的研究进一步阐释了EphrinB2增强血管生成的具体通路，即通过调控促血管生成素(angiopoietin，Ang)增强脑梗死后血管生成，在缺血再灌注早期，EphrinB2可抑制Ang-1的表达，促进Ang-2的表达，从而促进血管内皮细胞的萌芽生长，形成新生血管；在缺血亚急性期，EphrinB2可同时促进Ang-1和Ang-2的表达，从而有利于内皮细胞增殖和神经血管成熟[29]。

EphB2在脑梗死中也发挥着重要作用。最新研究表明，在大脑中动脉闭塞的小鼠脑梗死模型中，EphB2敲除小鼠的脑梗死面积、脑细胞肿胀程度及神经功能损害程度均低于EphB2未敲除小鼠，其机制是敲除EphB2后，与小鼠脑梗死后急性炎症反应相关的基因表达降低、脑细胞对谷氨酸兴奋毒性的易感性降低，从而改善脑梗死的预后[30]。

以上研究证明，Eph/Ephrin家族在脑梗死的病理生理机制中扮演了重要角色，为开发有效治疗脑梗死的药物提供了理论基础。

2.2短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA) TIA是各种原因导致的局灶性脑细胞缺血引起的可逆性的、短暂的神经功能缺损，通常持续时间短，且不遗留影像学证据，易被医师和患者所忽略。TIA后第1日导致缺血性卒中的概率最大，因此早期治疗对于预防缺血性卒中很有必要[31]。在大鼠TIA模型中，抑制EphA4介导的EphrinA3反向信号转导可增加星形胶质细胞谷氨酸转运体的表达，降低星形胶质细胞谷氨酸摄取能力，并保护海马神经元免受缺血条件下谷氨酸兴奋毒性的影响[32]。另一项针对大鼠全脑TIA模型的究显示，TIA后海马CA1区EphrinA3和EphA4的表达增加，阻断EphrinA3/EphA4的相互作用可通过抑制胱天蛋白酶3活化减少海马神经元的凋亡，提示EphrinA3/EphA4信号通路在缺血诱导的海马神经元凋亡中的重要作用[33]，可能是TIA患者潜在的治疗靶点。

2.3缺血缺氧性脑损伤(hypoxic-ischemic brain damage，HIBD) HIBD在临床上较为常见，主要由新生儿缺氧、窒息导致[34]。围生期缺氧、缺血常导致新生儿认知功能障碍和慢性脑损伤，目前治疗方案有限。虽然近年来关于新生儿窒息恢复的研究取得了一些进展，但HIBD的预后仍未得到明显改善[35]。EphrinB2/EphB4在新生血管成熟中起着重要作用[36]。一项研究测定了正常早产大鼠和缺氧缺血损伤早产大鼠脑组织中EphrinB2和EphB4的表达水平发现，正常早产大鼠的脑组织中EphrinB2和EphB4呈正常表达，而缺氧缺血损伤早产大鼠中，EphrinB2和EphB4的表达明显上调，EphrinB2在新生血管的动脉表达，而EphB4在新生血管的静脉表达，缺氧缺血诱导的脑白质损伤的动脉是产生新生血管生成现象的主要场所[37]。EphrinB2和EphB4为开发抗血管新生因子或促血管新生因子药物提供了可能，并可根据新生血管生成的特异性，开发出特异性地选择动脉通过的药物。

2.4慢性脑缺血 慢性脑缺血是临床上常见的脑损伤，是各种类型脑血管病的主因，是多种因素引起的长期脑组织低灌注状态，进而引起神经功能减退，导致认识功能障碍。慢性脑缺血参与了多种神经系统疾病的病理过程，如阿尔茨海默病、脑梗死、血管性痴呆等，慢性脑缺血的病理损伤机制十分复杂，近年来的研究表明，慢性脑缺血通过引发神经炎症反应、参与细胞凋亡、氧化应激、葡萄糖代谢、调节突触结构、调节神经递质功能等导致认知功能障碍[38]。EphA4是神经系统中最丰富的Ephrin受体，其在不同的神经系统疾病中发挥着不同的作用。在大鼠慢性脑缺血模型中，慢性脑缺血大鼠中的海马区及皮质区EphA4的表达持续升高[39]，提示EphA4可能是通过抑制海马环路重组与突触发生阻止认识功能的恢复，这可能是慢性脑缺血导致神经再生障碍的重要原因之一。一项关于慢性脑缺血大鼠的研究证实，骨髓间充质干细胞移植后，大鼠海马CA1区EphB2的表达上调，且认识功能明显改善，说明EphB2可能参与了脑供血不足导致的认识功能改变，但具体机制尚不明确，仍需进一步研究[40]。以上研究为开发改善慢性脑缺血患者认知功能的靶向药物提供了理论基础。

3 Eph/Ephrin家族蛋白与出血性脑血管病

Eph/Ephrin在出血性脑血管病中同样发挥着重要作用。蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)是一种严重且不常见的中风亚型，是指脑血管破裂血液直接进入蛛网膜下腔。近年来由于诊断更及时、动脉瘤的早期修复、重症监护技术及尼莫地平的应用，SAH患者的生存率增加了17%，但病死率仍高[41]。早期脑损伤是导致SAH患者死亡的主要原因。研究发现，EphA4可通过Ephexin-1/Rock2途径加重血脑屏障破坏及神经元死亡，使SAH后的早期脑损伤加重，这项发现为治疗人类SAH提供了线索[42]。另一项研究发现，成年大鼠脑出血6、24、48、72 h后，EphrinB3的表达均增加，提示EphrinB3在脑出血发生、发展和转归过程中均发挥一定的作用，有可能成为早期反映脑出血后白质损伤程度的血清指标之一，同时也为脑出血的治疗提供了实验依据[43]。一项关于脑动静脉畸形的研究显示，EphB4可能在维持血管壁完整性方面起调节作用，EphB4功能失调可能会导致血管不稳定性，使患者脑出血风险增加，这为降低脑动静脉畸形患者脑出血风险提供了可能[44]。虽然目前关于Eph/Ephrin在出血性脑血管病中的作用的研究较少，但鉴于Eph/Ephrin在神经系统中的重要作用，相信还有更多的Eph/Ephrin成员影响着出血性脑血管病，其在出血性脑血管病的治疗中仍有广阔的前景，但还需后续的实验研究来验证。

4 小 结

近年来，关于Eph/Ephrin信号通路的病理学意义已被研究所揭示，尤其是在肿瘤领域[45]，关于Eph受体的肿瘤靶向药物正在临床试验中[46]，但其生殖和发育毒性仍是一个有待解决的问题[45]。Eph/Ephrin信号通路在脑血管病的多种病理生理过程发挥着重要作用，如轴突发芽、血管新生、谷氨酸转运、脑血管内皮细胞通透性、血脑屏障修复、调控Ang以及抑制胱天蛋白酶3活化等。随着对该信号的进一步认识及其在脑血管病中研究的深入，Eph/Ephrin信号通路作为生物学指标诊断脑血管病、作为有效的治疗靶点开发脑血管病治疗药物、判断脑血管病患者的预后方面会有新的发现。