缺血性腦卒中氧化應激生物標志物的研究現狀

張祥云 李紅枝

廣東藥學院基礎學院，廣州 510006

人腦僅占體重的2%，但需20%的總氧氣消耗量，抗氧化能力也只及肝臟的10%。研究已證明少量的氧化劑是必要的，可作為信號分子參與調節各種功能，如調節血管緊張度、監測氧張力和促紅細胞生成素產生，但過量的氧化劑能不可逆地氧化DNA、脂質、蛋白質等大分子，導致細胞損傷，還參與細胞凋亡的信號通路并引起線粒體功能障礙。氧化應激由機體內產生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）介導，導致氧化與抗氧化失衡，從而引起組織、細胞的氧化損傷[1]。大量證據表明，氧化應激在多種神經變性、失常疾病的發病機制中具有很大的作用，包括阿爾茨海默病、帕金森病和急性中樞神經系統（CNS）損傷所致的缺血性腦卒中等[2]。腦缺血后誘導活性氧等自由基產生，造成氧化應激性損傷。因此尋找合適的氧化應激生物標志物對缺血性腦卒中的診斷、治療、預后評估都具有非常重大的意義。本文主要概述氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）、8-異前列腺素F2α（8-iso-PGF2α）、γ-谷氨酰轉移酶（GGT）、對氧磷酶（PON）、硫氧還蛋白-1（Trx-1）五種氧化應激生物標志物與缺血性腦卒中相關性的研究現狀。

1 氧化型低密度脂蛋白

ox-LDL 是導致血管損傷的重要起始因子，研究發現，氧化應激會加重ox-LDL 的致病作用[3]，通過ELISA 檢測，缺血性腦卒中患者組血漿ox-LDL 水平明顯高于健康對照組[3-5]；腦卒中患者急性期與恢復期的ox-LDL 水平比較差異有統計學意義[4]；輕型腦梗死組、中型腦梗死組與重型腦梗死組血清ox-LDL 水平比較差異有統計學意義（P＜0.05）[5]。Tsai 等[6]采用多因素logistic 回歸分析方法對隨訪中缺血性腦卒中患者的冠狀動脈史、NIHSS 評分、他汀類藥物治療、血小板計數、LDL-膽固醇、hs-CRP、ox-LDL 等因素的結果進行分析，發現只有NIHSS 評分和ox-LDL 與3 個月預后獨立相關，提示ox-LDL 水平升高與缺血性腦卒中的發生、進展密切相關，ox-LDL 可作為缺血性腦卒中發生、發展及治療效果評估的重要檢測因子。

2 8-異前列腺素F2α

8-iso-PGF2α在所有異前列腺素中最主要、最穩定，具有收縮血管，促血小板黏附、聚集和變形的作用，通過直接消耗NO、改變NO 合酶的活性而減弱NO 的保護性生物學效應，使內皮損傷加重[7]。8-iso-PGF2α作為一種氧化應激損傷標志物，廣泛應用于腦缺血再灌注損傷和腦外傷等疾病的診斷和評估[8]，且被認為是評估對DNA、脂質的氧化損傷中最完善最可靠的生物標志物[9]，是測定體內氧化應激的金標準[10]。用ELISA 檢測血漿8-i so-PGF2α水平發現，急性缺血性腦卒中（ACI）患者組明顯高于健康對照組；ACI患者組中年齡＞45 歲者高于年齡＜45 歲者；伴高血壓ACI 者高于無高血壓ACI 者；且ACI 患者梗死灶體積大、中、小與神經功能缺損程度輕、中、重同組內的8-iso-PGF2α水平兩兩比較均有顯著性差異[11]。8-iso-PGF2α在人體體液中即可檢測，且不易受脂類飲食的影響，具有特異性、穩定性，被認為是目前反映體內脂質過氧化損傷程度和評估人類動脈粥樣硬化、心血管等疾病發生、發展及其預后效果的最理想生物學指標[12]。可以預見8-iso-PGF2α將是一個在臨床上被廣泛用于檢測、評估缺血性腦卒中的不可或缺的生物標志物。

3 γ-谷氨酰轉移酶

GGT 是一種可分解體內抗氧化劑谷胱甘肽（GSH）的糖蛋白。黃榮寧等[13]用酶速率法對96例腦梗死、59例短暫性腦卒中（TIA）、60例健康體檢者進行GGT 檢測，發現缺血性腦血管病組明顯高于健康對照組，并且急性腦梗死組明顯高于TIA 組；有研究發現男性腦卒中患者大多數血脂指標隨GGT 水平的升高而改變，提示血清GGT 活性升高可能是男性腦卒中患者的一個危險因素[14]；Shimizu 等[15]對日本年齡在40～69 歲的6281例女性和3471例男性進行前瞻性研究，在18年的隨訪中，發現有202（3.2%）例女性與230（6.6%）例男性腦卒中，提示血清GGT 水平與女性而非男性腦卒中風險呈正相關，尤其是不飲酒的女性；Weikert等[16]在歐洲一項大型前瞻性研究中通過測試血漿GGT 水平評估腦卒中的發生風險，結果顯示GGT 每改變1 個單位，對應的腦卒中風險就會增加1.20。GGT 水平與缺血性腦卒中的發生風險率是否密切相關，有待進一步研究，這對臨床上預測不同性別腦卒中的發生具有重要意義。

4 對氧磷酶

PON 基因家族中有PON1、PON2 和PON3 三個成員，PON1 具有抗氧化抗炎癥反應、抑制LDL 氧化、逆轉ox-LDL的生物學活性、保護卵磷脂膽固醇酰基轉移酶（LCAT）的活性、抑制HDL 脂質過氧化并增加其抗氧化能力的作用，對缺血性腦卒中和心血管等疾病有很大的保護作用[17-18]。宋云等[19]用紫外分光光度法檢測中國漢族人血清PON1 活性，發現動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死（ATCI）組明顯低于健康對照組；Zhang 等[20]對中國漢族508例健康者、328例缺血性腦卒中患者與170例出血性腦卒中患者的PON1基因多態性進行分型統計分析，發現不同基因型的PON1與不同類型卒中的發生有關，提示PON1 基因多態性可能是腦卒中的一個危險因素；Michalak 等[21]研究發現血清PON 與腦卒中后3 個月的觀察結果直接相關，PON 與芳基酯酶（ARE）的比值與腦卒中的良好預后相關性最強；Liu等[22]通過系統性回顧和meta 分析，發現PON1Q192R 基因的多態性與缺血性腦卒中發生風險密切相關；Lazaros 等[23]在研究中發現PON2S311C 等位基因在嚴重缺血性腦卒中患者中表達顯著，提示PON2S311C 等位基因可能是嚴重缺血性卒中病例的誘發因素。以上研究結果提示，PON 作為缺血性腦卒中的危險因素之一，對研究以人群為單位的腦卒中以及腦卒中的預后發展有很大作用，但缺血性腦卒中與其基因的相關性仍需近一步研究確定。

5 硫氧還蛋白-1

Trx 是一種廣泛存在于細胞的熱穩定蛋白（約12 kDa），作為一種強大的抗氧化劑，Trx 是核苷二磷酸變成相應脫氧產物反應中的氫供體，已被證明能夠清除活性氧、抗氧化應激以及抗細胞凋亡。周小爽等[24]研究發現燈盞花和三七提取物可明顯恢復腦缺血再灌注所致的Trx-1 降低，提示Trx-1在缺血性腦卒中再灌注過程中是一個重要因子；有研究發現，Trx-1 可以保護局灶性缺血的神經元，缺血再灌注后Trx轉基因小鼠比野生型小鼠檢測到的caspase-3 和TUNEL 陽性細胞少，提示Trx-1 過表達對缺血再灌注所導致的神經元損傷具有保護作用[25]；最新研究顯示，重組人Trx-1 通過ERK 信號通路可促進神經元再生，并有效改善了腦缺血成年小鼠的空間學習和記憶能力[26]。目前對Trx 研究不多，但是Trx 可作為評估治療腦缺血再灌注藥物療效的檢測指標，并且將會成為缺血性腦卒中重要的生物標志物之一。

6 展望

目前對缺血性腦卒中相關生物標志物的研究有很多，但仍未找到公認、可靠、特異性的生物標志物作為其早期診斷、風險預測和預后的評價指標。缺血性腦損傷為一種瀑布式級聯反應，病程復雜，加上腦組織結構特殊，單一生物學標志物有一定局限性，只能反映缺血損傷的某一環節，因此在臨床上應該建立不同的生物標志物診斷組，以縮短臨床使用周期，盡快做出診斷治療。相信隨著科學技術的不斷發展，大量準確性高、敏感性強、特異性好的生物標志物將被發現，并為疾病的預防和治療提供更好的指導。

[1]Ock CY，Kim EH，Choi DJ，et al.8-Hydroxydeoxyguanosine：not mere biomarker for oxidative stress，but remedy for oxidative stress-implicated gastrointestinal diseases[J].World J Gastroenterol，2012，18（4）：302-308.

[2]Smith JA，Park S，Krause JS，et al.Oxidative stress，DNA damage，and the telomeric complex as therapeutic targets in acute neurodegeneration[J].Neurochem Int，2013，62（5）：764-775.

[3]Ishiqaki Y，Oka Y，Kataqiri H.Circulating oxidized LDL：a biomarker and a pathogenic factor[J].Curr Opin Lipidol，2009，20（5）：363-369.

[4]許貴剛，朱在卿，劉洋，等.缺血性腦卒中患者血漿氧化低密度脂蛋白與預后的相關性研究[J].中國全科醫學，2011，14（17）：1882-1883.

[5]吳金輝.氧化型低密度脂蛋白與進展性缺血性腦卒中的關系研究[J].醫藥前沿，2012，2（11）：142-143.

[6]Tsai NW，Lee LH，Huang CR，et al.Statin therapy reduces oxidized low density lipoprotein level，a risk factor for stroke outcome[J].Crit Care，2014，18（2）：R16.

[7]徐敏，任雨笙.動脈粥樣硬化的氧化應激生物標記物研究進展[J].心臟雜志，2012，24（1）：114-116.

[8]Clausen F，Marklund N，Lewén A，et al.Interstitial F（2）-isoprostane 8-iso-PGF（2α）as a biomarker of oxidative stress after severe human traumatic brain injury[J].J Neurotrauma，2012，29（5）：766-775.

[9]Guo H，Huang K，Zhang X，et al.Women are more susceptible than men to oxidative stress and chromosome damage caused by polycyclic aromatic hydrocarbons exposure[J].Environ Mol Mutagen，2014，55（6）：472-481.

[10]Yu GF，Jie YQ，Wu A，et al.Increased plasma 8-iso-prostaglandin F2α concentration in severe human traumatic brain injury[J].Clin Chim Acta.2013，421：7-11.

[11]趙明明，徐忠信，王宇，等.急性腦梗死患者血漿8-異前列腺素F2α 測定及其臨床意義[J].中國老年學雜志，2011，31（14）：2657-2659.

[12]管莉萍，劉存志.氧化損傷標志物與中樞神經系統疾病[J].國際老年醫學雜志，2011，32（3）：107-112.

[13]黃榮寧，譚曉明，劉一爾，等.血清γ-谷氨酰轉移酶與缺血性腦血管病的關系[J].廣西醫學，2012，34（5）：590-591.

[14]朱青川，侯麗華.腦卒中患者血清γ-谷氨酰轉移酶水平變化及其與血脂的關系探討[J].檢驗醫學與臨床，2011，8（13）：1611，1616.

[15]Shimizu Y，Imano H，Ohira T，et al.gamma-Glutanspeptidase and incident stroke among Japanese men and women：the Circulatory Risk in Communities Study（CIRCS）[J].Stroke，2010，41（2）：385-388.

[16]Weikert C，Droqan D，Fritsche A，et al.Liver enzymes and stroke risk in middle-aged German adults[J].Atherosclerosis，2013，228（2）：508-514.

[17]Litvinov D，Mahini H，Garelnabi M.Antioxidant and anti-inflammatory role of paraoxonase 1：implication in arteriosclerosis diseases[J].N Am J Med Sci，2012，4（11）：523-532.

[18]王尚君，杜鑫，柳華，等.PON1 基因L55M 多態性和缺血性腦卒中關系的系統評價和Meta 分析[J].西部 醫學，2012，24（6）：1078-1081.

[19]宋云，田桂玲，王彤宇，等.血清對氧磷酯酶-1 活性及其基因多態性與動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死關系的研究[J].臨床神經病學雜志，2007，20（3）：170-172.

[20]Zhang G，Li W，Li Z，et al.Association between paraoxonase gene and stroke in the Han Chinese population[J].BMC Med Genet，2013，14：16.

[21]Michalak S，Kazmierski R，Hellmann A，et al.Serum paraoxonase/arylesterase activity affects outcome in ischemic stroke patients[J].Cerebrovasc Dis，2011，32（2）：124-132.

[22]Liu H，Xia P，Liu M，et al.PON gene polymorphisms and ischemic stroke：a systematic review and meta analysis[J].Stroke，2013，8（2）：111-123.

[23]Lazaros L，Markoula S，Kyritsis A，et al.Paraoxonase gene polymorphisms and stroke severity[J].Eur J Neurol，2010，17（5）：757-759.

[24]周小爽.燈盞花和三七提取物對腦缺血再灌注損傷的保護作用機制[D].昆明：昆明理工大學，2013：4-12.

[25]Zhou F，Gomi M，Fujimoto M，et al.Attenuation of neuronal degeneration in thioredoxin-1 over expressing mice after mild focal ischemia[J].Brain Res，2009，1272（5）：62-70.

[26]Tian L，Nie H，Zhang Y，et al.Recombinant human thioredoxin-1 promotes neurogenesis and facilitates cognitive recovery following cerebral ischemia in mice[J].Neuropharmacology，2014，77：453-464.