肿瘤坏死因子-α对缺血性脑卒中的作用

姚立岩 杨晓炜

牡丹江医学院公共卫生学院，黑龙江 牡丹江 157011

随着社会的发展，我国正在步入老龄化社会，中老年人是缺血性脑卒中(cerebral ischemic stroke，CIS)的高危人群，该病致残、致死率高，严重威胁中老年人的生活质量及生命安全[1]。因此，研究和防治缺血性脑卒中是基础和临床医学的重要课题。缺血性脑卒中病理生理机制极为复杂，且临床症状和体征常发生变化，临床治疗效果目前仍不理想。近年来，有关缺血性脑卒中的发病机制方面的探究已经获得一定突破，缺血性脑卒中最基础的病理改变为动脉粥样硬化(atherosclerotic，AS)，当血管再通，恢复供血后又可能产生缺血再灌注(IR)损伤，不利于疾病的恢复。克服脑缺血再灌注损伤是影响预后的关键因素。在动脉粥样硬化形成的过程中及脑缺血再灌注损伤过程中炎症均发挥了重要作用[2]，肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)作为具有代表性的炎症因子在动脉粥样硬化斑块的形成、破裂过程中起到至关重要的作用，并且参与到脑缺血再灌注损伤的急性炎症反应中，对缺血性脑卒中的发生、进展及预后都有重要影响[3]，然而，以往针对TNF-α的直接或间接抗炎干预在缺血性脑卒中的临床治疗中并没有取得理想的效果，究其原因可能是对TNF-α在缺血性脑卒中进展过程中的作用效果及动态规律没有全面的了解，干预的方式及时机等选择不当。因此，本文对TNF-α在缺血性脑卒中致病机制中的作用及规律进行如下综述。

1 TNF-α的生物特性及生理功能

TNF-α是免疫调节网中的重要的多效性炎症因子，在免疫炎症反应过程中发挥着重要作用。TNF-α主要由已激活的单核/巨噬细胞产生，也可以由T细胞、自然杀伤细胞以及肥大细胞所产生。高浓度的TNF-α也可以激活单核/巨噬细胞、中性粒细胞等，使其释放更多的炎性介质，共同参与到炎症过程中，促进炎症进展[4]。这对脑缺血、脑梗死的形成有着重要作用。除此之外，TNF-α也具有抗炎、组织修复等保护作用，从而参与疾病的恢复过程。

2 TNF-α与缺血性脑卒中的发病风险

缺血性脑卒中是一种多病因疾病，公认的危险因素包括动脉粥样硬化、高血压、糖尿病、吸烟及心脏病等。19世纪时急性感染开始被认为与儿童及青年人脑卒中的发生有关[5]。

当然，动脉粥样硬化是导致缺血性脑卒中的最主要、最常见的病因，动脉粥样硬化是血管内膜对长期炎症刺激作出的纤维增生性反应，是缺血性脑卒中的重要病理、生理基础。动脉粥样硬化致脑梗死的可能机制为：一方面，因动脉斑块破裂直接脱落，形成血栓，堵塞血管；另一方面，破裂的斑块促使凝血因子的释放，形成血栓。炎性反应参与动脉粥样硬化过程，是血栓性疾病发作的基础[6]。TNF-α是炎性组织中数量较大的早期介质之一，也是炎症因子的重要启动因子，可上调其他炎症因子(如IL-l、IL-6、IL-8 等)的产生，促进脑组织的炎性反应及血管斑块的形成。其机制为：(1)TNF-α调节细胞间黏附因子-1(ICAM-1)的表达，使血管出现炎症反应，并将炎性细胞转移至神经组织中。(2)TNF-α改变血管的内皮细胞，使血管的通透性增加。(3)TNF-α可促进激活凝血系统的相关因子增加，加速凝血过程，最终导致血栓及出血的发生。(4)TNF-α也可干扰脂质代谢，间接促进动脉粥样硬化的进展[7]。(5)TNF-α可促成血管舒缩因子的下降和内皮素(ET)的增加引发血管收缩，增加局部卒中的危险性。另外，TNF-α可促进稳定斑块转变为易损斑块，易损斑块破裂致，侧支循环失代偿，脑梗死的速度加快。TNF-α通过许多途径促使动脉粥样硬化斑块呈现不稳定性，是反映硬化斑块稳定性的主要候选炎性相关标志物之一[8]。

动物实验显示，给以大鼠腹腔或脑内注射TNF-α 24 h，即可发现大量的白细胞附着于脑局部毛细血管内壁，并且有许多细胞已经侵入至内皮下层，表明TNF-α可在急性期转移炎性细胞进入缺血损伤的脑组织，引起脑组织的炎症损伤。而脑缺血前5 h腹腔注射TNF-α单克隆抗体或可溶性TNF-αⅠ型受体，拮抗TNF-α，能减轻脑损伤[9-10]。可见，TNF-α是进展性脑卒中的独立危险因素，在缺血性脑卒中发生过程中起到非常重要的作用。

3 TNF-α在缺血性脑卒中过程中的变化规律及临床意义

动态研究发现，TNF-α于脑缺血后3 h即可升高，缺血后12 h到达峰值，增加的TNF-α可迅速活化小胶质细胞分泌出更多的炎症因子，加剧炎症反应，促成缺血再灌注损伤。且在梗死部位可检测到TNF-α阳性神经元，说明TNF-α参与神经元的凋亡[11]，有体外实验与此研究结果一致[12]。LIU等[13]研究发现，早期TNF-α表达增加在神经元，5 d后主要在星形胶质细胞。说明不同时程TNF-α的来源可能不同。有研究发现，小鼠全脑缺血再灌注1.5 h在缺血侧海马区TNF-α升高，6～24 h略降低，3 d后再度升高，5 d后TNF-α在海马区消失[14]。SAITO等[15]研究显示，短暂全脑缺血(5～10 min)再灌注早期，TNF-α在海马和纹状体的表达有所增加，而小脑和丘脑则未见表达，也有临床实验发现，脑缺血出现48 h内，血浆和脑脊液TNF-α浓度明显升高[16]，说明不同区域TNF-α表达不同。有研究对梗死灶大小加以分析，发现梗死灶越大TNF-α峰值出现的越早。因此，缺血性脑卒中后TNF-α的变化可能与检测部位、模型制备方式、再灌注时间、病灶大小等多种因素有关。要想科学准确把握TNF-α的变化规律，指导临床干预时机，要综合考虑以上因素，谨慎得出结论。

4 TNF-α与缺血性脑卒中的预测

研究表明，炎症标志物TNF-α、CRP均可反应缺血性脑卒中发生早期的炎性状态，CRP可作为脑血管事件的预测因子之一此前早有报道[17]，而TNF-α预告性则更强于CRP，因为TNF-α水平升高早于CRP，在发病当日有患者头部CT尚未显示异常，TNF-α即已升高。即发病当天测定血清TNF-α的值可有效预测脑梗死的发生，为脑梗死的早期诊断和治疗提供依据。

在神经系统中，脑细胞缺血损伤时，神经元、小胶质细胞、血管内皮细胞均可产生TNF-α，致其水平上升，血清TNF-α浓度越高，提示可能患者脑梗死体积越大，病情越重。因而TNF-α是缺血后神经细胞损伤的临床检验标志物[18]。早期动态检测TNF-α有助于判断病灶大小、病情轻重及估计预后。

然而，单独检测TNF-α不足以准确地预测缺血性脑卒中，由于大脑是神经中枢，当急性脑梗死后，可出现全身的应激反应，外周血清中炎性因子的增高不能完全反应脑内情况，如果将TNF-α联合CRP、凝血指标、甲状腺功能等其他指标检测对急性缺血性脑卒中的严重程度预测具有更重要价值。然而，联合指标的选择还需要进一步作细致的研究。

5 TNF-α在脑损伤过程中的作用

许多证据表明，TNF-α作为一种促炎因子，可加重脑缺血后的炎性反应，造成血管内皮细胞损伤，使得血管损伤加重并促使血栓的生成。TNF-α还可以通过增加氧自由基、兴奋性氨基酸、钙超载、破坏血脑屏障等机制产生神经毒性，加重脑缺血再灌注损伤。有实验证明，注射TNF-α可以增加局灶性脑缺血后半球梗死体积，用TNF-α结合蛋白或单克隆抗体抑制外源性和内源性TNF-α则能显著减小梗死体积[19-20]。

然而，关于TNF-α是保护还是加重缺血神经元损伤，目前还存在争论。GARY等[21]研究发现，缺乏Ⅰ型TNF受体的小鼠在实施局灶性脑缺血再灌注后神经损伤较野生型小鼠更为严重，说明基础释放量的TNF-α在缺血初期具有保护作用。有研究发现，TNF-α预处理可诱导脑缺血耐受，对缺血后脑损伤有一定神经保护作用。研究[22-23]证明了TNF-α不仅在炎症的发生和发展中起到重要作用，在炎症的终止方面也起到一定作用。TNF-α在脑缺血恢复期即缺血7～30 d可促进神经胶质细胞释放丝氨酸激酶、微管蛋白-2激酶等物质从而促进组织修复[24]。因此，TNF-α对中枢神经系统的功能效应可能具有双向性，既有保护作用又有损伤作用，在急性期和缺血再灌注损伤期抑制其含量可能减轻损伤程度，在缺血性脑卒中发生前给予预注射，或在恢复期提高其含量也可能有助于疾病的恢复，WILDE等[25]的研究证明了上述结论。因此，在缺血性脑卒中的不同时程把握适宜的时机阻断或提高TNF-α表达，有望成为缺血性脑卒中治疗的新的途径。

6 TNF-α与缺血性脑卒中的抗炎治疗

目前，缺血性脑卒中治疗的最基本措施还是通过溶栓、取栓、扩张血管等尽早使血管再通，使缺血脑组织实现血流再灌注。但是在实现脑缺血再灌注的过程中，机体处于应激状态，导致钙超载，大量自由基生成，往往出现比缺血本身更为严重的不可逆性损伤，即缺血再灌注损伤，减轻缺血再灌注损伤是确保治疗效果的关键[26-27]。脑缺血再灌注损伤机制复杂，包括能量代谢障碍、炎症反应、细胞凋亡等，其中再灌注后的急性炎症反应是其主要机制[28-29]。如果能在缺血再灌注过程中有效地降低TNF-α等炎症因子含量，可能减轻对神经组织的损伤。现阶段临床常用的治疗药物有阿司匹林、阿托伐他汀、转换酶抑制剂、TNF-α抑制剂等。这些药物均可直接或间接降低TNF-α，起到抗炎作用。

阿司匹林(aspirin，ASA)除抗血栓作用外，还可通过抑制脑缺血再灌注损伤过程中的炎性反应而发挥神经保护作用[30]。

他汀类药物(statins) 是调脂治疗的一线药物。它除具有明确的调节血脂作用外，还具有抗炎、调节细胞因子生成的作用，可稳定粥样硬化斑块、保护脑组织[31]。对于高危患者，如及时地给予针对性的他汀类药物干预，可有效降低缺血性血管事件的发生率[32]。国内研究显示，阿托伐他汀钙联合阿司匹林可提高急性缺血性脑卒中临床疗效，减轻炎症反应，改善神经功能，且不良反应少，安全性高。

转换酶抑制剂(angiotension converting enzyme inhibition，ACEI)主要具有改善血流、扩张血管、降低血压的作用，且其保护作用也与抗炎效应有关。HEMANDEZ-PRESAT等[33]将奎拉普利(quinapril)应用于兔动脉粥样硬化模型中，有效抑制了单核趋化因子-I(MCP-1)的表达，从而减少了炎性细胞向斑块中的聚集，缓解了斑块炎症，抑制了缺血性脑卒中的进展。

有报道显示，中药大黄总蒽醌、青蒿素、芦荟素等对脑缺血再灌注损伤也有一定的保护作用，也与抑制炎症反应相关。此外，远程缺血后处理(RIPC) 实验发现，RIPC也可通过减缓炎性因子的释放、减轻炎性反应程度等途径发挥了在脑缺血再灌注损伤中的神经保护作用[34]。

TNF-α抗体可通过抗原抗体反应阻断内毒素所致的TNF-α的产生和作用，减少TNF-α的病理性产生和释放，阻断TNF-α及其引发的炎症因子的级联反应。近年来，用抗TNF-α治疗Crohn’s病、类风湿性关节炎等疾病取得了良好效果，同时也为我们治疗缺血性脑卒中提供了新思路。动物实验显示，缺血后3～6 h内注射TNF-α单克隆抗体，能减轻脑损伤[35]。TNF-α抗体很多，较易在临床推广应用的是注射用重组人Ⅱ型肿瘤坏死因子受体-抗体融合蛋白(rhTNFR：Fc)[36]，rhTNFR：Fc在国内已有商品化制剂益赛普。因其安全性在临床应用中已有保障，值得在缺血性脑卒中治疗中加以尝试和推广。

7 小结

减轻炎症反应是治疗缺血性脑卒中的关键，缺血性脑卒中的抗炎治疗虽已逐渐受到重视，但在临床上的应用还存在一些困难。如在动物模型中有效的抗炎治疗却在临床实践中达不到预期效果。究其原因，可能是由于对炎症因子时向变化规律及其与证候表现的关联性了解不够深入，干预的方法及时机的选择不尽合理。脑缺血早期是疾病治疗的最佳时期，如果能在脑缺血再灌注前或再灌注早期给予脑保护剂，降低TNF-α等炎症因子含量，有助于在脑缺血早期抑制炎症反应，减轻脑组织炎症损伤，减少神经元的凋亡，在脑缺血再灌注的恢复期TNF-α则可以促进组织的修复，不宜继续采取减少其含量的抗炎治疗，临床如果能把握以上规律，或许可对缺血性脑卒中的防治提供一定的帮助。