Hcy、NF-κB、MCP-1与急性脑梗死关系的研究进展

王瑶 贺雯

1巴彦淖尔市医院神经内科，巴彦淖尔 015000；2内蒙古医科大学，呼和浩特 010000

急性脑梗死是最常见的卒中类型，约占卒中的70%［1］。同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）是动脉粥样硬化的独立危险因素［2］，影响缺血性卒中的发生发展。近年来，脑缺血再灌注损伤备受人们关注，炎症机制在其中起关键作用。研究发现，神经功能缺损程度重的急性脑梗死患者Hcy 水平显著升高，同时血清中炎症细胞因子表达水平也呈上升趋势［3］，这说明Hcy可能通过上调炎症因子表达参与脑缺血再灌注损伤，但该过程中Hcy 引起炎性致病作用的机制研究仍较少。核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路涉及了脑组织微循环障碍、炎性反应、细胞凋亡等病理生理过程，而单核细胞趋化蛋白-l（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）是主要的促炎因子，二者与脑缺血后炎症损伤密切相关。本文就Hcy、NF-κB、MCP-1 与急性脑梗死关系的研究进展予以综述。

Hcy与急性脑梗死的相关性研究

1、Hcy的特点

Hcy 是含-SH 氨基酸的重要中间产物。人体内的Hcy主要通过以下方式代谢［4］。转甲基途径：甲硫氨酸合酶与辅酶维生素B12结合，催化Hcy 接受N5-甲基四氢叶酸提供的甲基转化为甲硫氨酸；在甜菜碱-同型半胱氨酸S-甲基转移酶的作用下，Hcy 与甲基结合生成甲硫氨酸。转硫基途径：在胱硫醚β-合成酶和辅酶维生素B6的作用下，Hcy与β 羟基丙氨酸合成胱硫醚，部分胱硫醚进一步分解为半胱氨酸。目前Hcy 检测水平参考区间为0～15 μmol∕L，Hcy＞15 μmol∕L 为高同型半胱氨酸血症（hyperhomocysteinemia，HHcy）［5］。

2、Hcy代谢的影响因素

2.1、营养因素 叶酸、维生素B6、维生素B12为Hcy 代谢酶的辅因子或底物，故B 族维生素缺乏会影响代谢酶的活性及Hcy 转化障碍。此外，过量甲硫氨酸摄入亦可导致血浆Hcy 升高。Yahn 等［6］研究显示，低水平的维生素B12是缺血性卒中的危险因素，补充B 族维生素可以降低HHcy 患者脑梗死发病。

2.2、遗传因素 Hcy 的代谢相关酶，如甲硫氨酸合成酶、甲硫氨酸合成还原酶等存在遗传性缺陷，会致酶活性紊乱，引起HHcy。

2.3、疾病与药物的影响 当存在甲状腺功能减退、肾功能异常及慢性消耗性疾病等，Hcy 代谢会受到影响。服用药物如利尿剂、避孕药、免疫抑制剂、左旋多巴、甲氨蝶呤、抗癫痫药等均会对Hcy水平产生影响。

2.4、年龄与性别 研究显示，Hcy 水平和HHcy 患病率随年龄增长而增加，而且男性较女性表现出更高的Hcy 水平［7］。导致性别差异的原因可能是男性吸烟、饮酒等不良生活习惯影响B 族维生素的吸收，使Hcy 代谢酶活性降低；此外女性的叶酸摄入量比男性多，雌性激素可能有促进Hcy代谢的作用。

3、Hcy与急性脑梗死的相关性

3.1、Hcy 与急性脑梗死患者的相关性 早在1969年Hcy 与血管疾病的可能关系就被察觉，此后经过研究积累，目前大部分学者认为HHcy 是动脉粥样硬化和缺血性卒中的独立危险因素［2］。郭彩花等［8］和韩媛等［9］研究得出急性脑梗死患者血清Hcy 水平显著高于健康体检者，提示HHcy升高了急性脑梗死风险。急性脑梗死发病之所以与HHcy相关，可能与以下几方面有关：⑴血管内皮细胞损伤；⑵血管平滑肌细胞增殖；⑶凝血纤溶系统紊乱；⑷脂质代谢障碍；⑸蛋白Hcy化修饰作用［4］。急性脑梗死的主要病理基础为脑部供血动脉粥样硬化，已经有大量研究证明Hcy 影响颈动脉粥样硬化的发生与发展，进而引起脑梗死的发生。一项分析Hcy 水平与缺血性卒中TOAST 各亚型、预后的研究显示，Hcy 对急性脑梗死病因分析具有一定的指导能力，其在大动脉粥样硬化型患者血清中具有更高表达水平，神经功能缺损程度可能更重［10］。分析其原因可能为长期HHcy 刺激炎性反应，引起动脉内膜增厚、斑块的形成与破溃、局部血栓形成等病变，最终造成大脑动脉狭窄或闭塞。

陈小冬等［11］的研究结果发现：急性脑梗死体积越大的患者，其血清Hcy 水平相对较高，且神经功能缺损越重，预后越差。这与郭彩花等［8］的研究结果大致相同。HHcy 影响急性脑梗死严重程度和患者预后恢复的毒性机制仍不完全了解。近年来急性脑梗死再灌注损伤成为广大研究人员关注的热点，其中炎症机制是脑组织缺血再灌注损伤的重要部分。程朝辉等［12］研究炎症因子与急性脑梗死患者的神经恢复情况得出其Hcy 显著高于健康对照组，且血清炎症因子水平越高，患者缺血性卒中体积越大，美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分越高，与王楠等［3］的研究结果大体一致，说明Hcy 可能通过上调炎症因子表达参与脑缺血再灌注损伤过程，然而对于该过程中Hcy 引起炎性致病作用的相关机制研究仍较少，需进一步研究。

3.2、Hcy 与大脑中动脉阻塞（MCAO）动物模型的相关性 目前已有动物实验表明：通过Hcy 干预会加剧脑缺血大鼠皮质区神经元死亡。我们推测Hcy 可能会促进脑缺血后小胶质细胞活化，诱导炎症因子分泌，从而加剧脑缺血损伤，但目前对于Hcy 引起缺血脑组织炎性反应改变及相关机制的研究尚少。陈爽［13］通过动物实验表明，Hcy 干预的MCAO 模型组大鼠具有更严重的神经功能损伤，与假手术组和MCAO 组相比，其缺血侧皮质区和海马区具有小胶质细胞活化增值并且炎症因子表达水平升高，但当给予JAK2∕STAT3 抑制剂后，Hcy 的干预作用降低，因此推测Hcy 加重缺血损伤的作用可能是通过该信号通路完成的。一些研究证明，NF-κB 可能是Hcy 介导炎症和自身免疫的信号通路。Zhao 等［14］研究得出，氧化损伤介导的神经元自噬可能是Hcy 水平升高引起神经元细胞毒性的分子机制。到目前为止，大多数学者认为HHcy与急性脑梗死后的神经毒性有关，但其信号传导的分子机制十分复杂，需要进一步研究。

NF-κB与急性脑梗死的相关性研究

1、NF-κB的特点

1986年，NF-κB 由Sen 和Baltimore 首次从B 淋巴细胞核提取物中检验出。后来的研究表明，NF-κB 是细胞内的一种转录因子，对于炎症、免疫、细胞增殖和凋亡等具有调节功能。在机体中，NF-κB通常以p50和p65结合形成的异二聚体发挥作用，静息状态下，常与细胞质中抑制因子IκB结合而呈无活性的状态存在。当存在一些刺激因子时，IκB激酶（IKK）会被NF-κB 诱导激酶磷酸化，并被泛素-蛋白酶途径降解，NF-κB 和IKK 复合物解聚后，暴露出其核定位序列并被转运至细胞核内与其相关的DNA 序列结合，启动基因转录并释放细胞因子［15］。

2、NF-κB与急性脑梗死的相关性

2.1、NF-κB 与急性脑梗死患者的相关性 急性脑梗死的病理过程十分复杂，动脉粥样硬化是缺血性卒中的首要病因，NF-κB 在动脉粥样硬化途径中有调控内皮细胞活化和介导炎性反应的重要功能，其作用贯穿动脉粥样硬化发生发展过程。张静雯等［16］经病例对照研究发现急性脑梗死患者血浆NF-κB 水平明显升高（P＜0.05），提示NF-κB 可能为缺血性卒中的危险因素。黄坚友等［17］对急性脑梗死炎症的发病机制进行探讨，在发病第1、3、7 天检测病例组NF-κB活性、炎症因子表达水平并进行NIHSS评分，同样得出病例组NF-κB 活性较对照组显著升高，并发现发病后第1 天NF-κB 蛋白表达水平达到高峰，随后逐渐下降，且NF-κB活性、炎症因子表达和NIHSS评分呈线性关系，故认为急性脑梗死后NF-κB信号通路的激活诱导炎症因子的表达，致使患者神经功能缺损程度加重。NF-κB 信号通路是多种因子表达的中间环节，因此，许多学者认为调控NF-κB是急性脑梗死再灌注损伤治疗的一个新思路。

2.2、NF-κB 与MCAO 动物模型的相关性 脑组织缺血后炎性反应是一个级联放大过程，NF-κB 信号转导通路在此过程中扮演着重要角色；NF-κB 能结合到参与炎性反应的基因启动子上，如白细胞介素（IL）-1、IL-8、MCP-1、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等。Stephenson 等［18］建立大鼠MCAO模型，在再灌注2、6、12 h 后经免疫组化和蛋白印迹法检测发现缺血侧大脑皮质和纹状体神经元胞核可见p60 和p65 免疫反应阳性，提示脑缺血损伤激活NF-κB，继而激活其调控的细胞因子并共同参与炎性反应和细胞凋亡过程。因此，阻断NF-κB 信号通路减轻脑缺血再灌注损伤发挥脑保护作用成为了研究的热点。已有研究表明：抑制TLR∕NF-κB p65 信号通路可以减少脑水肿，降低趋化因子、黏附分子和炎症细胞因子的水平从而减轻MCAO 后的脑损伤［19］。相关文献报道缺血性卒中发病后24～72 h炎性反应及组织损伤最为严重。刘莹等［20］发现：缺血脑组织中NF-κB mRNA 和蛋白的表达在6 h 明显上升，48 h 达高峰，72 h 逐渐下降，这与急性脑缺血后神经功能损害的时间规律相吻合，研究同时发现抑制NF-κB 激活可降低氧化应激并减少神经细胞死亡。因此，根据NF-κB 表达规律从分子水平阻断其损伤作用，有望成为临床上治疗脑缺血损伤的新思路。

MCP-1与急性脑梗死的相关性研究

1、MCP-1的特点

1983年，MCP-1 最初由Cochran 等发现，其研究主要涉及外周器官的炎性反应和过敏反应。MCP-1是C-C趋化因子家族的成员，是单核细胞趋化和T 淋巴细胞分化的关键中介，在炎性疾病、动脉粥样硬化和癌症等的发病机制中起着至关重要的作用［21］。近年来较多研究认为MCP-1 与中枢神经系统疾病密切相关，其在正常脑组织中表达水平极低，在病理状态下，MCP-1的表达上调并结合其受体CCR2，发挥特征性趋化和激活单核细胞∕巨噬细胞的功效，释放细胞毒性物质，加重组织损害。

2、MCP-1与急性脑梗死的相关性

2.1、MCP-1 与急性脑梗死患者的相关性 目前研究发现，急性脑梗死患者的血清MCP-1 呈高表达水平，且MCP-1 在缺血再灌注炎性反应损伤中扮演重要角色。He等［22］研究发现：血清MCP-1 水平与缺血性卒中的临床类型和动脉粥样硬化疾病的严重程度密切相关。在损伤、缺血缺氧等情况下，小胶质细胞等可以诱导MCP-1 基因的表达，MCP-1 表达上调后吸引单核细胞∕巨噬细胞浸润脑缺血部位，并引发炎性反应加重组织损害。此外，MCP-1的分泌刺激黏附分子表达，影响脑组织的血供。Bonifačić 等［23］认为MCP-1 可能对评估缺血性卒中患者神经功能缺损程度和早期预后具有价值，其可以潜在地预测疾病进展和治疗效果。已有研究发现：尤瑞克林联合rt-PA静脉溶栓治疗急性脑梗死可减轻患者神经功能缺损程度，且治疗1 个月后MCP-1显著降低，故认为尤瑞克林具有改善血管功能、抑制血管炎症因子释放的作用，该作用可能与其抑制血清MCP-1表达水平有关［24］。

2.2、MCP-1 与MCAO 动物模型的相关性 MCP-1 缺陷小鼠（MCP-1-∕-）在MCAO 后出现更小的梗死面积（减少29%），缺血皮质中IL-1β 蛋白水平显著降低（34%），这为MCP-1 在局灶性脑缺血后的致病作用提供了直接证据［25］。Schilling 等［26］得出类似结果，并发现MCP-1-∕-在实验性脑缺血中单核细胞∕巨噬细胞的减少是由缺血后血行细胞募集减少引起的。MCP-1表达的时间规律和解剖特征与缺血性脑损伤一致，然而其表达的时间历程仍未完全阐明，且存在争议。有研究表明：MCP-1 mRNA 表达在再灌注开始后2 h开始升高，24 h 出现高峰，而有研究得出再灌注6 h 后MCP-1 表达明显上升，2 d 达高峰，然后逐渐下降［27］。在适当时间段从分子水平上抑制MCP-1 表达，减小脑缺血再灌注后脑组织损伤，有望成为急性脑梗死临床治疗的一个新思路。

Hcy、NF-κB、MCP-1之间关系及与急性脑梗死关系

目前，HHcy 提高缺血性卒中风险、加重脑缺血进展和影响患者预后的作用已经被广泛证实，然而对于HHcy加重急性脑梗死患者神经损伤的机制仍不完全了解。研究报道，内源性硫化氢（H2S）的生成与Hcy 的转硫途径有关，细胞内H2S 通过氧化代谢而保持在低水平，当机体缺氧时H2S代谢失衡而浓度增加，生理浓度H2S 发挥细胞保护作用，当其浓度过高时会不可逆地抑制线粒体功能，影响ATP 合成并进一步导致缺血再灌注损伤。Ji等［28］在探索H2S和HHcy参与急性缺血性脑损伤的可能机制时发现，HHcy 脑缺血再灌注大鼠模型组（HI∕R）脑水肿程度、脑梗死体积和炎症因子水平这3 个指标与其他分组相比均为最高，而分别给予了Hcy抑制剂和NF-κB抑制剂的两个HI∕R 组大鼠3个指标均显著降低，故认为在缺血再灌注情况下，脑组织中的H2S浓度增加，尤其是当Hcy水平高时，H2S浓度明显增加，过高的H2S 使脑组织缺血进一步恶化。Zeng 等［29］研究HHcy 诱导趋化因子产生的机制发现，Hcy 水平的升高促进了人全血培养中MCP-1和IL-8的产生，而蛋白激酶C（PKC）、钙调蛋白（CAM）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和NF-κB 等参与介导Hcy 诱导的MCP-1 和IL-8 产生。这进一步提示由Hcy引起的信号通路异常激活可能是Hcy介导的炎症、自身免疫的重要机制，而MCP-1 被认为是NF-κB 下游炎症因子之一，可发挥特征性趋化和激活单核细胞∕巨噬细胞的功效，并启动嗜碱性粒细胞参与免疫调节，加重脑缺血组织损伤。Wang 等［30］的研究同样提示NF-κB 的激活是Hcy 诱导MCP-1表达所必需的途径。然而目前Hcy通过NF-κB信号通路诱导MCP-1 产生的研究较少，Hcy 是如何激活NF-κB信号通路的，其具体机制仍不清楚，需要进一步研究阐述。

结语

综上所述，HHcy 为动脉粥样硬化和缺血性卒中的独立危险因素，Hcy 水平对于缺血性卒中患者神经功能缺损程度及预后的影响已经被广泛证实，但对于HHcy加重急性脑梗死患者神经损伤的具体机制仍不完全了解，是近年来学者们关注的热点。NF-κB 与其调控的细胞因子、炎症因子在脑缺血再灌注损伤过程中扮演着重要角色，是Hcy 介导炎症和自身免疫必需的途径之一。NF-κB 亚基结合于MCP-1 基因启动子片段，启动了相应基因的转录与表达过程。因此，Hcy、NF-κB 和MCP-1 与急性脑梗死密切相关，Hcy 可经NF-κB 通路诱导MCP-1 表达，促进炎症介质的表达和加重组织损伤，然而其具体机制研究极少，并且可能存在信号传导途径交汇作用，未来需进一步研究。如何通过干预措施控制脑缺血再灌注后炎性反应、减轻脑损伤程度并发挥其保护作用，这为急性脑梗死早期治疗提供了新思路，有待于深入研究探讨。