縫隙連接在腦損傷中作用的研究進展

摘 要 人體組織細胞間普遍存在縫隙連接(GJ)，將神經細胞連接成為功能性合胞體，維持細胞內外環境穩定及功能。GJ對神經細胞的生長、分化及其生理功能的調節亦具有重要作用。腦組織缺氧、缺血，以及其他損傷等異常情況下，細胞間GJ、Cx43及耦聯被打破，導致神經元功能失常及死亡。

關鍵詞 腦損傷 縫隙連接 連接蛋白43(Cx43)

GJ的基本結構及縫隙連接蛋白的分布

GJ是由2個位于相鄰細胞膜上互相對應的半通道組成，間隔約2nm，每個半通道由縫隙連接蛋白(Cx)六聚體結構圍繞1個水相通道排列構成1個連接小體。連接小體中間管道對接聯通相鄰細胞胞漿形成GJ通道［1］。

Cx 基因家族編碼一大類膜蛋白，其中Cx43蛋白主要在中樞神經系統星形膠質細胞表達。免疫組化方法顯示的成年小鼠腦細胞Cx表達類型見表1［2］。

GJ的基本功能

縫隙連接通道直接連接相互耦聯細胞的胞漿，允許<1.2kD和直徑<1.5 nm的小分子物質通過，為細胞間傳遞物質和信息提供了直接通路。在神經細胞的分化、發育和生理功能的調節中起重要作用。

對于調節細胞內外離子平衡、提供能量底物、調節細胞體積及傳播細胞間鈣波等具有重要意義。

此外，近年研究發現，星形膠質細胞能通過GJ向神經元傳遞信息。有實驗證明，電刺激星形膠質細胞，發現靶細胞內Ca2+迅速升高，之后，周圍的神經元和星形膠質細胞內Ca2+也相繼升高。若用GJ阻滯劑辛醇，則周圍細胞內的這種Ca2+升高受到抑制［3］。

GJ在腦損傷中的作用

（1）GJ在外傷性腦損傷中的作用：GJ在腦損傷中所起的作用尚存在爭議。一方面，膠質細胞可以有效地移除K⁺，避免神經元在大規模去極化過程中死亡。另一方面，GJ作為代謝性應激因子傳播的通路，產生更廣泛的細胞毒性。

Marina等（2002年）將一重物墜落在海馬CA1區域，引發谷氨酸依賴的細胞死亡，使用Cx43缺失的小鼠，觀察損傷后的組織學變化，提示某些特殊的GJ阻斷劑可用來治療腦損傷和繼發性腦損傷。

（2）GJ在缺血缺氧性腦損傷中的作用：Taizan等（2004年）觀察了缺血缺氧狀態下小鼠大腦星形膠質細胞縫隙連接的功能，提示在缺血性腦損傷中GJ起到保護神經元的作用，Cx43的表達變化直接影響GJ功能的正常運行。

腦損傷發生后，活化的星形膠質細胞對受損神經元所起的作用：一方面，缺血缺氧性腦損傷不僅導致神經元死亡，還能引起膠質細胞增生和周圍組織的炎癥反應。另一方面，缺血性腦損傷后，星形膠質細胞間的GJ可以將梗死區腦組織與周圍正常組織聯系起來，對腦缺血區的K⁺和神經遞質進行緩沖和調節，減輕缺血區的損傷，起到保護神經元的作用［4］。

將大腦中動脈結扎2小時后，再進行24小時的再灌注，觀察到缺血再灌注性腦損傷導致小鼠的缺血大腦半球皮質和海馬結構中Cx43mRNA和Cx43表達水平都顯著下降，GJIC明顯減少。

新近研究表明，盡管缺血缺氧損傷后胞間耦聯減弱，但是細胞間的聯系還是存在的，并沒有完全中斷。通過調節離子及代謝分子的流動和再塑造損害后縫隙連接網絡，可能有利于組織細胞存活。

（3）GJ在炎癥性腦損傷中的作用：在大腦炎癥反應中，活化的星形膠質細胞和小膠質細胞的反應性增生是特征性普遍表現。由縫隙連接介導的高水平胞間通訊是星形膠質細胞表型改變的特征之一。

在小膠質細胞——星形膠質細胞聯合培養中，星形膠質細胞的胞間縫隙連接通訊和Cx43合成受到抑制。其機理是小膠質細胞細菌脂多糖的活化，增強了對星形膠質細胞間縫隙連接通訊和Cx43合成的抑制性。體外實驗，在活化的小膠質細胞處理過的培養基中，培養星形膠質細胞，模擬出了這種抑制作用。

細胞因子在中樞神經系統的調節、疾病發病、免疫和炎癥應答中起重要作用。在中樞神經系統中細胞因子的來源主要是小膠質細胞。在炎癥環境下，小膠質細胞能夠產生致炎細胞因子和抗炎細胞因子，可以對膠質細胞和神經元環境產生一定的影響。在星型膠質細胞——小膠質細胞炎癥模式中，用濃度30%的小膠質細胞與新生小鼠初期星型膠質細胞，以及致炎細胞因子共同培養。致炎細胞因子有腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）、IL-6和干擾素-γ(IFN-γ)。在培養基中加入致炎細胞因子，小膠質細胞活化的圓形吞噬細胞顯著增加，由膜靜息電位(MRP)去極化導致的功能性耦聯減少和星型膠質細胞Cx43表達下降。若在炎癥反應發生前，將抗炎介質轉化生長因子-β1 (TGF-β1)加入培養基中，星型膠質細胞膜靜息電位恢復、功能性耦聯重建，小膠質細胞活化亦完成。

小 結

關于GJ在腦損傷中所起的作用，目前仍有爭議。在腦組織損傷中，一方面，GJ對神經元起到保護的作用；另一方面，致病因子通過GJ擴散而引起細胞間擴散。究竟是哪種力量占優勢，需要進一步的研究證實。縫隙連接及其連接蛋白43在不同類型腦損傷后神經元、神經膠質細胞中的表達變化具有一定的時間、程度規律性，有望為腦損傷形成時間及損傷程度的判定提供新的指標。

參考文獻

1 肖波，蘇曼.中樞神經系統縫隙連接研究進展.國外醫學·生理、病理科學與臨床分冊，2002，22(3)：205-208.2 楊曉霞，鄒曉毅.縫隙連接與神經系統疾病.華西醫學，2005，20(1)：195-196.

3 黃建敏.縫隙連接與癲癇的關系.國外醫學·神經病學神經外科學分冊，2004，31(3)：270-273.

4 王芳.星形膠質細胞對腦損傷后神經元的作用.中華實用醫學，2005，7(1)：4-6.