缺血性脑卒中神经血管单元分子靶点的研究进展

梁萍，蒙兰青2，黄清，欧阳扬，林军3，刘蕾

(1. 右江民族医学院研究生学院， 广西 百色 533000；2. 右江民族医学院附属医院神经内科， 广西 百色 533000；3. 广东医科大学附属第二医院，广东 湛江 524003)

卒中已经成为中国第一致死原因，发病率占我国死亡总数的22.45%，其中缺血性脑卒中占整个卒中发病率的70%～80%，是卒中的主要类型[1]。缺血性脑卒中发生机制极其复杂，随着医学水平的不断提高，医学研究者意识到脑缺血后神经元、胶质细胞、血管内皮细胞均发生不同程度的损伤，单独针对神经元的保护治疗过于片面。为此，作为缺血性脑损伤新的保护靶点-神经血管单元的概念被提出。

1 基于神经血管单元理论分析缺血性脑卒中的治疗靶点

据Muoio V等[2]报道，神经血管单元(neurovascular unit，NVU)作为一个中风的整体治疗框架由美国国立神经病学与卒中研究所(NINDS) Lo等科学家首先提出。该理论强调脑缺血发生后神经元、胶质细胞、血管内皮细胞之间的重要联系，使我们认识到并非只是神经元，而是包括胶质细胞、血管内皮细胞及所有基质成分都参与脑缺血损伤的病理过程[3-4]。将单独针对神经元的神经保护治疗，转向为神经血管单元的全面治疗，可有效治疗缺血性脑卒中[5]。因此，挖掘NVU相关的靶点，可能会为开发新型多靶点缺血性脑卒中药物带来新的机遇。

2 神经血管单元的靶点研究进展

2.1兴奋性谷氨酸受体和离子通道相关靶点 脑缺血再灌注损伤后，细胞能量代谢障碍，质膜上钠泵、钙泵功能紊乱，促使突触前膜持续去极化释放兴奋性神经递质(主要是谷氨酸)。谷氨酸是一种兴奋性神经递质，脑缺血时大量积聚在细胞外间隙，激活兴奋性神经递质谷氨酸受体[主要是N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)]，其结果是：突触前膜Ca2+通道开放、细胞内储存的Ca2+释放，导致线粒体和胞浆内钙离子超载。细胞质内高水平钙离子是神经元损伤和死亡的直接事件。同时，其他引起胞质内高水平钙离子的途径也被陆续发现。包括同为谷氨酸受体的α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体(AMPAR)和海人藻酸受体(KAR)、钙泵、钠钙交换体(NCX)、酸敏感通道(ASICs)及瞬时受体电位M2(TRPM2)通道等等[6]。各个环节抑制谷氨酸释放可能是终止缺血性脑卒中诱导的兴奋性毒性损伤的有效靶点，如钠通道阻滞剂、钙依赖的钾通道阻滞剂和各种亚型的钙通道拮抗剂等可以减少脑缺血后谷氨酸释放。选择性抑制谷氨酸的逆向摄取而不是谷氨酸摄取的转运蛋白抑制剂，可能成为缺血性脑损伤的新靶点[7]。 NMDAR介导的神经毒性与突触后致密蛋白(PSD-95)相关。PSD-95含有三个PDZ结构域，用于结合PDZ 配体产生兴奋性神经毒性。抑制突触中的PSD-95表达可防止NMDAR介导的兴奋性毒性[8]。含有PDZ结构域的功能伴侣蛋白PICK1很有可能是治疗脑缺血损伤的一个新靶标。 由于信号级联的顺序性，抑制NMDAR下游的死亡信号蛋白比在受体水平终止NMDAR兴奋性毒性的常规治疗提供更广泛的治疗机会窗口，有可能开发出比NMDAR阻断剂更加有效且具有较少不良反应的治疗剂。下游转录因子和相关蛋白，包括 p38、JNK和 SREBP1，这些因子的抑制可能会影响大量兴奋性毒性相关基因的表达，而不需要单独靶向多个基因的治疗鸡尾酒，是特别有吸引力的治疗靶点[9]。

2.2抗脑神经细胞凋亡相关靶点 脑缺血后细胞凋亡包括死亡受体通路和线粒体通路两条途径。线粒体通路是目前已知的最重要机制之一。 缺血缺氧本身、胞内Ca2+积聚、兴奋性毒性损伤、氧化应激往往是脑缺血发生后诱发线粒体凋亡的关键因素[10]。线粒体通路被激活后释放一系列凋亡因子，包括细胞色素C(cyt-C)、凋亡诱导因子(AIF)、凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)、内切核酸酶G等物质[11-12]。线粒体凋亡前相关蛋白可通过半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)和非caspase途径致细胞凋亡。保护线粒体免受能量衰竭和氧化/亚硝化应激导致的缺血细胞凋亡，可能为开发更有效的神经保护策略，以对抗缺血引起的脑损伤开辟了新的前景。同时，降低和阻止脑缺血后细胞凋亡各环节的措施均可能发挥神经保护作用。钙离子通道阻滞剂、选择性抑制NMDAR亚型剂、caspase抑制剂及高压氧等均为目前抗凋亡治疗非常重要的靶向治疗措施。抗凋亡因子如Bcl.2、 PKC-δ及低浓度的神经酰胺，促凋亡因子Bax、p53、细胞色素C及高浓度的神经酰胺等也参与脑缺血损伤的细胞凋亡调控[13-15]。

2.3抗脑神经细胞氧化应激相关靶点 自由基是指在电子轨道上不配对电子的原子、分子或基因，包括超氧自由基、超氧化物自由基、脂自由基和羟自由基等。生物体内产生和清除自由基的体系在正常情况下处于动态平衡。但当脑缺血后机体在代谢过程中自由基产生过多或者清除自由基能力下降，体内自由基累积启动自由基连锁反应，攻击细胞膜诱导氧化应激损伤。氧化应激反应可以激活炎症信号如核转录因子κB(NF-κB)[16]，还可以通过线粒体通路、DNA修复酶和转录因子等介导内皮细胞凋亡[17]。HO-1、NQO-1、NF-κB、PGC1α、FOXO3a及HIF-2α等因子参与脑缺血损伤后的炎症和氧化应激反应的发生。具有多重药理作用的APC蛋白，不仅在抑制缺血后的氧自由基的生成和炎症反应方面有重要作用，而且能够阻止细胞凋亡，被认为是神经血管单元的潜在保护靶点[18]。另外，针对氧化应激的下游介质如抑制多聚(ADP核糖)聚合酶-1有助于保护神经血管单元，进一步研究氧化应激后的生物学后果，可能会发现更多减少缺血性损伤的新兴疗法。

2.4神经血管单元跨膜信号转导通路中的潜在靶点 磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide-3 kinase，PI-3K) /丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine kinase，Akt)(PI-3K/Akt)信号转导通路[19]；蛋白激酶A[20]；Janus 激酶-信号转导和转录活化子(Janus kinase-signal transducer and activator transcription，JAK/STAT) 信号转导通路[21]；Notch通路[22]；Toll样受体信号通路等[23]；大多数神经血管单元内信号转导通路均被激活，相互作用，相互影响。其中的环节蛋白成为探索的靶点。

2.5神经元的保护靶点 脑缺血病理损伤条件下维持TRPC6通道蛋白水平可减轻神经毒性[24]；抑制钙依赖的钾通道(BKCA)离子活动对神经元具有保护作用[25]；神经调节素-1(NRG-1)通过作用于突触前ERBB4 受体促进 GABA的释放抑制兴奋性毒性损伤[26]。胰岛素样生长因子1(IGF-1) 、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)可通过神经元自身存活通路PI-3K/Akt信号途径减少神经前体细胞的死亡[26]。增加内源性神经营养因子和生长因子(GDNF、NT-3、BDNF)的表达能促使内源性干细胞的繁殖、存活、迁移和分化[27-29]。多种趋化因子(如基质细胞衍生因子和整合素β1)可以增加内源性神经干细胞的迁移[30-31]。相关靶点可能是比抑制NMDAR活性更好的卒中神经保护策略。

2.6星形胶质细胞的保护靶点 星形胶质细胞释放神经营养因子，是神经元存活、血管再生的基础，是缺血后神经保护和神经调节的极好备用资源。促进侧支循环再生、改善缺血灶周边血流是脑缺血后修复神经的一个关键机制，星形胶质细胞提供血管生成的介质可为脑卒中后神经修复提供治疗靶点。以星形胶质细胞为靶点可有效改善缺血环境。脑缺血发生后，脑细胞能量供应不足，钠泵、钙泵功能失调，加上星形胶质细胞中广泛存在缝隙连接、半通道， Na+和 Ca2+持续流入细胞。星形胶质细胞中迅速增加的 Ca2+诱发了含有谷氨酸的囊泡的释放[32]。谷氨酸转运体激动剂通过上调其活性降低谷氨酸堆积；脑缺血后星形胶质细胞转运体(GLAST、GLT-1)下降与NF-κB信号通路相关。因此，ATP的产生、选择性缝隙连接和半通道拮抗剂，抑制星形胶质细胞中囊泡的释放、增加星形胶质细胞谷氨酸转运体的转运如谷氨酸转运体激动剂、NF-κB信号通路抑制剂，可能是脑缺血后神经保护的潜在靶点。脑缺血急性期星形胶质细胞活化在缺血灶大量聚集形成胶质瘢痕，其可以妨碍毒性物质扩散，是有利的。胶质瘢痕在脑缺血恢复期与纤维瘢痕形成胶质屏障，阻碍神经修复，是有害的。深入了解脑缺血后星形胶质细胞的双重影响对临床治疗至关重要[33]。研究证实，CD36作为脑缺血损伤后星形胶质细胞瘢痕形成的一种新的介质，参与缺血性脑卒中后梗死区域附近自由基的产生和组织损伤，以CD36为靶点可作为减少脑卒中后胶质瘢痕形成的潜在策略[34]。另外，在体内直接将反应性星形胶质细胞重新编程成神经元，可以为缺血后脑组织提供另一种修复方法[35]。目前广泛认为脑缺血后星形胶质细胞启动了p38信号通路、Notch 信号通路、STAT3信号通路、AQP4 和Kir4.1通道，但尚无确切依据明确其在 CNS 中的作用，相关蛋白是否可能成为新的治疗靶点有待深入研究。新兴起的细胞疗法同时也为治疗脑缺血开辟一条新途径。

2.7内皮细胞的保护靶点 缺血性脑卒中急性期脑血管血液流变学和组织代谢发生改变，血脑屏障破坏和血管收缩不协调。氧自由基和内皮素ET-1是急性期脑梗死血管损伤因素。应用AMPA受体阻断剂减少过多的超氧化物生成、应用ETA受体阻断剂均可能是治疗急性缺血性脑卒中新的靶点[36]。脑缺血亚急性期，血管内皮细胞不仅产生IL-1β和TNF-α，还可激活缺氧诱导因子1(HIF-1)、NF-κB和IFN-1 等转录因子[37-38]。同时引起血管损伤的金属蛋白酶MMP-2和MMP-9的表达上调[39]。同时具有保护功能的蛋白质VEGF、血管生成素和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)也被诱导产生。抑制有害靶点，提高血管保护靶点表达，可保护脑血管内皮细胞。缺血性脑卒中的慢性期，细胞凋亡级联反应被激活，蛋白水解酶caspase和其它蛋白Bax、Trp53以及抗凋亡蛋白Bcl2和Iap相继被诱导产生。抑制凋亡基因的表达和激活抗凋亡蛋白可能会成为血管保护的一个靶点。

神经血管单元作为一个动态的功能复合模型，既往神经保护剂主要致力于脑缺血急性期神经元的保护治疗。将神经保护的目标扩展为对神经血管单元各组分的全面保护，同时药物保护的靶点也针对脑梗死后神经血管单元的各种靶点，将可能更加有效治疗缺血性脑损伤。目前致力于探索多靶点药物的道路任重道远。