预示缺血性卒中侧支循环形成的血清标志物

张晓俊 武宁 贾帅 王炎强

缺血性卒中是由于颅脑血管狭窄、闭塞导致组织缺血梗死的一组疾病，主要病因为脑动脉粥样硬化性血管狭窄。缺血性卒中具有高发病率、高死亡率、高致残率的特性，因此卒中的防治是全球关注的热点。当缺血性卒中发生时，脑动脉侧支循环形成，血液通过开放或新生的微血管向缺血区供血，从而减小梗死核心区，降低术后出血率[1]。侧支循环的形成对缺血性卒中诊疗策略、病情评估、预后有着临床指导价值[2]。但目前侧支循环多以颅脑影像学如经颅多普勒超声(TCD)、CT血管造影(CTA)、数字减影血管成像(DSA)等评估为主，尚缺乏侧支循环全面客观的评价体系。研究发现，血清因子标志物对侧支循环形成具有提示意义。本文对预示缺血性卒中侧支循环形成的血清标志物的研究现状进行综述，为缺血性卒中病人的预后评估及治疗策略提供参考。

1 脑侧支循环血清标志物的研究

1.1 血管内皮生长因子(VEGF) VEGF是一种特异性肝素结合生长因子，能刺激内皮细胞增生、迁移，使血管再生。其家族包括VEGF-A、B、C、D和胎盘生长因子 (placental growth factor, PLGF)。大鼠模型研究发现，缺血性卒中后脑组织VEGF表达增强，与内皮细胞膜上VEGF受体结合，使受体磷酸化，通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)-脑外信号调节激酶(ERK)通路使PI3K-Akt和MAPK-ERK表达增加，促进内皮细胞增生[3]。Xue等[4]研究表明，缺血性卒中后的VEGF /内皮抑素比率与内皮祖细胞(EPCs)数量显著相关，VEGF可介导EPCs增生。

1.2 Apelin Apelin是人染色体上Xq25～26.1的APLN基因产生的多肽，包括Apelin-12、13、17、36等亚型，分布于心、脑、肺、胰腺等组织中，具有新生血管、调节葡萄糖稳态等功能[5]。Chen等[6]对小鼠脑梗死模型连续给予Apelin-13(4μg/kg)，结果3 d后小鼠体内Apelin受体(APLNR)及Bcl-2水平增加，而caspase-3等介导细胞凋亡的蛋白酶及小胶质细胞活性降低，Toll样受体4分泌减少。此外，Apelin-13上调VEGF和基质金属蛋白酶(MMP)-9的表达，促进新生血管形成。Jiang等[7]发现缺血性卒中病人侧支循环良好组Apelin-17表达水平明显增高，可能机制为Apelin-17诱导NO-cGMP途径，引起脑动脉扩张，侧支循环开放。

1.3 微小RNA(microRNAs,miRNAs) miRNAs是一种降解信使RNA或抑制特定蛋白质的内源性非编码 RNA，是调控血管新生的基因之一。部分miRNAs表现出双重性，如hsa-miR-21-5p在缺氧环境下表达上调，抑制血管生成，而在常氧环境下促进血管内皮增生，血管生成，但表达被抑制[8]。彭彬等[9]对急性脑梗死病人研究发现，侧支循环良好者miR-126、miR-132、miR-210表达水平高于健康者，侧支循环良好者及健康者miR-15b、miR-92a表达水平低于不良者。miR-126可促进VEGF的表达，使内皮细胞迁移、增生及血管新生，并下调spred-1和PIK3R2/p85β等Akt及ERK通路的负性调节因子的表达，增强VEGF的作用[10]。但miR-132、miR-210、miR-15b、miR-92a对脑侧支循环形成的作用机制尚无结论。

1.4 MMP MMP是一种炎症介质，其家族包括MMP-1、2、3、9、12以及Ⅰ类模型基质金属蛋白酶(MT1-MMP)等。当机体处于炎症、缺氧、氧化应激等状态时，MMP被激活，细胞外基质(ECM)降解、重塑，干细胞和祖细胞募集及VEGF表达增加，血管内皮细胞和平滑肌细胞增生、迁移，形成新生血管[11]。Haas等[12]发现肠系膜侧支动脉中MMP-2和MT1-MMP的表达上调，引起血管管腔扩张。叶祖森等[13]发现三级侧支循环开放的急性缺血性卒中病人血清MMP-9水平明显高于一级和二级开放病人。说明MMP-2、MT1-MMP及MMP-9通过血管管腔结构性扩张和血管新生两方面促进侧支循环的形成。

1.5 血管生成素 (Ang) Ang是由间充质细胞表达，维持血管稳定、促进血管新生的生长因子。由Ang-1、2、3、4等4种因子组成，其中Ang-1、Ang-2与血管新生密切相关，且Ang-2具有拮抗Ang-1，破坏血管内皮稳定的作用。研究认为，Ang-2与酪氨酸激酶受体(Tie-2)结合，使血管结构疏松、稳态破坏，而Ang-1与Tie-2结合，促进血管新生、成熟，并维持血管稳定；同时Ang-2增强了VEGF的作用，并使VEGF与Ang-1及Ang-2结合共同受体Tie-2相互作用，共同促进新生血管形成[14]。研究发现,急性脑梗死侧支循环形成良好者入院2 d内Ang-1的表达水平较不良者明显增高[15],但之后表达水平逐渐下降。此外,动物模型实验显示，Ang-2与受体结合后的信号通路能对急性缺血的脑组织提供保护，促进侧支循环的形成[16]。

1.6 血清转化生长因子β(TGF-β) TGF-β是一类能调节细胞生长、分化的细胞因子，包含TGF-β1、2、3及激活素 A等多个成员，结合并激活特定的Ⅰ型和Ⅱ型丝氨酸/苏氨酸激酶受体，促进血管内皮细胞和平滑肌细胞增殖、迁移和ECM的合成[17]。研究发现，烟雾病病人的平滑肌细胞及血清中TGF-β1水平明显升高[18]，提示新生血管形成与TGF-β1存在相关性。临床观察发现，急性脑梗死病人侧支循环开放者TGF-β1水平高于未开放者，提示TGF-β1水平对脑侧支循环形成有一定的预测作用[19]。

1.7 低氧诱导因子-1 (hypoxia inducible factor-1, HIF-1) HIF-1是一种仅在缺氧环境中稳定表达，调节哺乳动物细胞适应性反应的转录蛋白，由亚基HIF-1α和HIF-1β组成。Li等[20]的研究表明，长非编码RNA HIF1A-AS2 通过miR-153-3p可促进HIF-1α表达上调，增强内皮细胞活性，促进血管生成。临床研究认为，卒中病人HIF-1的表达增加以HIF-1α为主，通过增强VEGF启动子功能，使VEGF表达上调，促进侧支循环血管生成[21]。HIF-1可作为缺血性卒中病人预后情况的预测指标及治疗靶点。

1.8 基质细胞衍生因子-1a(SDF-1a) SDF-1a是分布于心、脑、肺、肾等器官的炎症趋化因子。半胱氨酸-X-半胱氨酸趋化因子受体4(CXCR4)是介导SDF-1a跨膜信号传导的G蛋白偶联受体。Huang等[22]发现急性缺血性卒中病人的SDF-1a表达及CXCR4抗体表达明显升高，与脑梗死体积呈负相关。证明SDF-1a及CXCR4促进梗死灶缺血半暗带区的侧支循环形成，减小梗死体积。其作用机制为SDF-1a与CXCR4结合，促进血管内皮修复；SDF-1a/CXCR4轴可促进平滑肌细胞祖细胞的增生、迁移[23]，共同促进缺血区侧支循环生成。

2 其余侧支循环相关血清标志物

研究发现，不同浓度的高迁移率族蛋白 B1(HMGB1)对脑组织的作用不同：缺血性卒中急性期受损的神经元细胞等分泌高浓度的HMGB1，导致内皮细胞的炎症反应；而恢复期星形胶质细胞等分泌低浓度HMGB1促进受损脑组织修复，血管新生[24]。肝细胞生长因子(HGF)转染可促进大脑中动脉闭塞(MCAO)模型大鼠新生血管形成以及神经功能恢复[25]。小型猪动物模型研究结果显示，新生的血管细胞中，单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)表达上调，可促进脑血管生成[26]。以上血清标志物基于动物模型证明可促进脑侧支循环形成，但未有临床研究明确。

3 总结

血清炎性因子、免疫细胞自身及其介导的信号通路从不同途径参与颅脑侧支循环的生成过程。然而，目前对其分子生物学功能的研究主要集中在临床病例、动物实验的观察及初步机制的探讨。因此，根据缺血性卒中不同致病阶段中各炎性细胞及因子生物学功能的差异，筛选特异的生物学标志物，明确其共同与特异性调节作用中的机制，将有助于侧支循环形成机制的明确，为针对侧支循环的生成寻找有效的诊疗靶点提供重要参考。