腦梗死患者神經細胞凋亡研究進展

杜衍捷　金醒昉

(昆明市延安醫院老年病科，云南　昆明　650000)

?

腦梗死患者神經細胞凋亡研究進展

杜衍捷金醒昉

(昆明市延安醫院老年病科，云南昆明650000)

腦梗死；神經細胞凋亡；傳導通路；抑制凋亡；治療機制

腦梗死(CI)，又稱缺血性腦卒中，主要由腦部動脈粥樣硬化斑塊形成，造成動脈管腔狹窄或閉塞，引發腦組織缺血缺氧發生壞死。多見于60歲以上人群，65歲以上老年人發病率最高，約占75%左右，每年病死率平均為10%～15%，嚴重者可造成患者失語偏癱，該病極易復發，復發性卒中的死亡率大幅度增加，極大危害人類生存與健康。

1　腦梗死與神經細胞凋亡

細胞凋亡的概念是勞克士和威廉姆斯在1964年提出的。神經細胞凋亡是指大部分神經細胞在某一特定時期受生理或病理因素影響，在凋亡基因調控下出現的自主、有序的死亡，是一種程序化的細胞死亡過程(PCD)，目前認為 Bcl-2和Bax是腦供血不足導致神經元凋亡過程中最重要的調控基因。神經細胞凋亡與許多因素有關，有細胞外調控因素如腦缺血、谷氨酸興奮毒性、細胞毒素、自由基及應激炎性反應等；而細胞內調控因素中研究最多是Caspase酶與Bcl-2蛋白家族〔1～3〕。

近幾年研究發現，神經細胞凋亡與腦梗死的發生及發展有著非常密切的關系。王賢軍等〔4〕對60只大鼠進行光誘導處理制作腦梗死動物模型，發現局灶性腦梗死后半暗帶區皮層血流量的恢復與遲發性神經細胞凋亡有直接聯系，其引起的缺血再灌注損傷最終導致了大鼠遲發性神經細胞凋亡。Yu等〔5〕選擇腦血管病引起的腦梗死的大鼠，經促紅細胞生成素和粒細胞集落刺激因子注射處理后，發現通過提高神經細胞氧攝入和利用水平，可以增強神經細胞的抗凋亡能力，對缺血缺氧性腦病的治療發揮輔助作用。Wang等〔6〕對66只大鼠進行光誘導處理誘發腦梗死，采用細胞凋亡檢測技術(TUNEL)及蘇木精-伊紅染色技術(HE)，選取發生局灶性腦梗死6～48 h的大鼠進行研究,于4～7 d后觀察神經元凋亡與壞死的分布，研究發現凋亡小體主要存在于半暗帶區，壞死細胞主要集中于梗死灶區，兩者呈半球形向周圍輻射性擴散〔7〕。腦細胞缺血幾個小時后，大部分局灶分布的核心細胞發生了壞死，出現了細胞能量的衰減及亞細胞器的凸起，主要是凋亡性壞死，神經細胞的凋亡強度影響再灌注治療的療效。因此探索神經細胞凋亡傳導通路，進行有效的抗凋亡治療成為現今熱門的研究課題。

2　神經細胞凋亡通路

2.1死亡受體傳導通路死亡受體是腫瘤壞死因子受體(TNFR)家族成員，主要包括Fas(CD95)，TNFR-1，DR3，DR4等。宋修云等〔8〕研究了比較典型的死亡受體-Fas受體，它在有活性的B細胞和T細胞中分布廣泛，尤其對Fas-Fas-L傳導通路的研究具有重要意義。

2.2線粒體傳導通路線粒體是細胞能量的來源，線粒體通路在神經細胞凋亡過程中起著舉足輕重的作用。凋亡誘導因子(AIF)、核酸內切酶 G(endonuclease G)、細胞色素 C(Cyt C)、B 細胞淋巴瘤蛋白 -2(Bcl-2)家族促凋亡蛋白增多〔9,10〕、procaspase-2、-3、-8、-9〔11〕等在線粒體通路引發的細胞凋亡中發揮著協調控制作用。在此凋亡途徑中，細胞色素C的釋放是最初步驟。細胞色素C釋放入胞質中，與凋亡蛋白酶活化因子結合，形成細胞色素C/凋亡蛋白酶活化因子凋亡體，此凋亡體可促進半胱天冬酶-9前體的自身激活，自身激活后的半胱天冬酶-9前體進一步激活半胱天冬酶-3前體，引發細胞壞死，此復合物還能使質膜發生對稱性變化，造成核質皺裂、萎縮導致DNA片段化和細胞壞死〔12〕。

2.3PARP-1/AIF傳導通路PARP-1/AIF通路〔13〕介導的非半胱天冬酶依賴性細胞凋亡常見于腦細胞缺血再灌注損傷，也可見于藥物副作用產生的神經細胞死亡。PARP-1位于胞核內，參與細胞內多種生理調節機制。DNA廣泛性損傷可引起PARP-1過度活化，促使線粒體蛋白AIF轉移至胞核參與構成DNA內切酶,引發染色質聚集、DNA片段化和細胞壞死。

2.4內質網傳導通路內質網通路是新發現的一種重要的凋亡信號通路，目前其介導的凋亡信號傳導途徑還未能被人類完全精確描述。內質網是一種帶有膜結構的細胞器,廣泛分布于真核細胞中，主要功能是維持胞內Ca2+的穩定及折疊合成氨基酸構成蛋白質〔14〕。缺血后的腦細胞內質網功能異常,發生應激反應，導致內質網外膜的半胱天冬酶-12激活,此酶激活后又進一步激活半胱天冬酶-9 和半胱天冬酶-3,這可能是內質網調控凋亡的根本途徑。

2.5PI3K/AKT傳導通路PI3K/AKT通路是一類重要的凋亡傳導通路，可滅活多個促凋亡因子，在細胞內發揮促進增殖、分化、抗凋亡等重要作用，尤其在熱休克蛋白(Hsp)70介導的抗神經細胞凋亡領域具有重要的價值。對Hsp70轉基因鼠進行大腦中動脈結扎處理造成供血中斷，Hsp70能激活這一途徑來抑制供血不足造成的細胞凋亡〔15〕。PI3K/AKT通路抗凋亡的作用機制主要有兩個:①AKT激酶促使Bad蛋白磷酸化，Bad蛋白產生三個磷酸化位點與Bcl-xL相結合，Bcl-xL因子活性位點被掩蓋，抑制其促凋亡活性〔16〕；②AKT激酶使Caspase-9 Ser-196 位點磷酸化，激活Caspase-3級聯反應的活性，起到間接保護神經元作用〔17〕。

3　藥物抑制神經細胞凋亡的作用機制

3.1線粒體毒素3- 硝基丙酸(3-NPA)研究表明，腦缺血2 h后經再灌注治療24 h后的凋亡神經元，在使用3-NPA后可使壞死部分的體積縮小。3-NPA通過增強Bcl-2的表達，降低Bax的表達，誘導對腦供血障礙耐受，從而阻遏神經元凋亡。預處理的3-NPA可導致抗凋亡的基因調控反應占主導地位,有利于維持神經細胞的結構和功能〔18〕。

3.2神經生長因子(NGF)在腦梗死大鼠中，腦部Caspase- 3的表達顯著提高。腹腔注NGF能顯著降低Caspase- 3的表達，抑制神經元的壞死，充分發揮保護腦梗死大鼠神經細胞的作用〔19〕。

3.3褪黑素(MT)MT清除自由基的能力很強，脂溶性高，易透過血腦屏障和胞膜，具有很好的中樞神經系統親和力〔20〕。MT能抑制人視網膜色素上皮細胞缺血誘發的凋亡〔21〕，能抑制小量6-羥多巴胺誘發的凋亡和再灌注治療后Caspase-3的再次激活〔22〕。

3.4腦源性神經生長因子(BDNF)BDNF能使Bax蛋白表達受抑制，增強Bcl-2 蛋白合成，有效縮小梗死面積〔23〕，短時間內恢復神經功能。有研究顯示BDNF可調控Bax和Bcl-2表達,改善腦梗死大鼠的神經功能〔24〕。

3.5賽庚啶(CYP)辛洪波等〔25〕研究發現，CYP具有降血脂、清除氧游離基的作用，是一種強效的Ca2+通道阻滯劑。譚婷等〔26〕研究出CYP能抑制Caspase-3的表達，從而抑制神經細胞凋亡。

3.6Bcl-2基因Bcl-2基因是一類新型原癌基因，可抑制多種毒素誘發的細胞凋亡而不縮短細胞壽命，也不影響正常的細胞周期，是非常重要的抑癌基因。隨著研究的深入，Bcl-2基因抑制細胞凋亡的機制將被最終闡明。Lam等〔27〕發現Bcl-2可與Bax蛋白組合成Bcl-2/Bcl-2、Bcl-2/Bax、Bax/Bax形式的二聚體，通過調節二聚體間不同的比例來抑制氧自由基的生成，減輕谷氨酸興奮毒性增加造成的細胞內Ca2+超載，最重要是減少脂質過氧化物的生成，發揮抗NGF缺乏造成的細胞凋亡和p53蛋白的作用〔28〕。

4　中醫抑制神經細胞凋亡的作用機制

4.1菟絲子黃酮有研究表明，菟絲子黃酮可增強腦組織中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性，對小鼠腦缺血再灌注損傷有保護作用〔29〕。張曼等〔30〕發現菟絲子黃酮能抑制 Bax蛋白和 Caspase-3的活性，可通過提高Bcl-2 蛋白的表達來抑制細胞凋亡，對大鼠腦缺血再灌注損傷具有一定的保護作用。

4.2疏血通注射液疏血通注射液是動物類中藥復方制劑，主要作用為抗凝、抗栓、保護細胞等，主要用于腦梗死疾病的防治〔31〕。疏血通注射液能下調Bax蛋白、Caspase-3的表達，通過明顯上調Bcl-2基因的表達來抑制神經細胞凋亡。

5　問題與展望

綜上所述，神經細胞凋亡是一個多通道的病理過程，在腦梗死的病程發展中起重要作用，因其發病機制較為復雜，目前尚不完全清楚。在神經細胞凋亡進程中，凋亡傳導通路激活是神經細胞發生凋亡的重要因素。通過對死亡受體傳導通路、線粒體傳導通路、PARP1/AIF傳導通路、內質網傳導通路、PI3K/AKT傳導通路的研究可更深一步的探討神經細胞凋亡的發生機制，從而為進一步治療腦梗死提供科學依據。近年來研究發現，HSP70可以激活PI3K/AKT傳導通路來抑制細胞凋亡，從而保護腦梗死后的神經細胞，提示我們可以檢測腦梗死易感人群中Hsp70-1+190位點和Hsp70-hom+2437等位點基因型，來研究Hsp70-hom基因+2437位點基因的多態性在腦梗死患者發病過程中的分子機制，以及是否對HSP70的神經保護作用及PI3K/AKT傳導通路產生影響，但目前這類研究的分子機制還沒有定論，就需要我們不斷去探索和發掘Hsp70-hom基因多態性在腦梗死患者神經細胞凋亡病程中的作用及發病機制，吸收前人研究成果中的精髓進行技術創新，在基因水平上更好的治療腦部缺血性疾病，提升腦梗死患者的治療水平。

1鄒榮軍，梁祖鳳，馬騰飛，等.線粒體通路與缺血性腦血管病中神經細胞凋亡的關系〔J〕.吉林醫藥學院學報，2014;10(5):375-7.

2趙彥超,顧耘.細胞凋亡通路研究進展〔J〕.現代醫學,2013;41(4):285-8.

3楊彥玲,陳雅慧.缺血性腦損傷與細胞凋亡〔J〕.軍醫進修學院學報，2008;29(2):144-6.

4王賢軍，夏青，蔡洪信，等.局灶性腦梗死后半暗帶區皮層血流量與神經細胞凋亡的實驗研究〔J〕中國病理生理雜志，2006;22(5)：968-71.

5Yu JH,Se JH,Lee JE,etal.Time-dependent effect of combination therapy with erythropoietin and granulocyte colony-stimulating factor in a mouse model of hypoxic-ischemic brain injury〔J〕.Neurosis Bull,2014;30(1):107-17.

6Wang XJ,Xia Q,Yang L,Cai ZL.Dynamical progression of the temporalprofile of neuronal apoptosis and necrosis in rats following focal cerebral infarction〔J〕.Chin J Clin Rahabilitation,2004:8(34):7702-4.

7Zheng Z,Zhao H,Steinberg GK,etal.Cellular and molecular events Underlying ischemia-induced neuronal apoptosis〔J〕.Drug News Perspect,2013;16(8):497-503.

8宋修云，胡金鳳，陳乃宏.神經細胞凋亡與腦缺血疾病〔J〕.中國藥理學通報，2012;28(3):307-10.

9Bazan N G.Neuroprotectin D1(NPD1):a DHA-derived mediator that protects brain and retina against cell injury-induced oxidative stress〔J〕.Brain Pathol,2005;15(2):159-66.

10徐忠祥，張俊，范瑞明.銀丹心腦通對腦缺血再灌注大鼠海馬區Bcl-2表達的影響〔J〕.中華老年心腦血管病雜志,2013;15(9):973-5.

11Nicholson DW,Thornberry NA.Apoptosis life and death decisions〔J〕.Science,2013;299(5604):214-5.

12鄭天勝，李翔.線粒體凋亡通路的研究進展〔J〕.醫學綜述，2013;19(18)：3282-5.

13趙增強，徐勤枝.PARP-1/AIF介導的細胞凋亡〔J〕.醫學分子生物學雜志，2007;4(2)：140-2.

14顧昊，張穎東.腦梗死中神經細胞凋亡的分子機制與治療展望〔J/CD〕.中華臨床醫師雜志:電子版,2011;5(18):5397-9.

15Ma Y,Lu C,Li C,etal.Overexpression of HSPA12B protects against cerebral ischemia/reperfusion injury via a PI3K/Akt-dependent mechanism〔J〕.Biochim Biophys Acta,2013;1832(1):57-66.

16Lin WJ,Zhu SY,Chen YL,etal.The effects of leptin on apoptois of airway smooth muscle cells via the PI3K/Akt signaling pathway〔J〕.Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi,2012;35(12):915-8.

17Guo S,Som AT,Waeber C,etal.Vascular neuroprotection via TrKB and Akt-dependent cell survival signaling〔J〕.Neurochem,2012;123(2):58-64.

18朱紅燦，孫圣剛，李紅戈，等.3-硝基丙酸預處理對大鼠局灶性腦缺血神經元凋亡的抑制作用〔J〕.中國急診醫學雜志，2004;7(13)：457-9.

19呂昀，郭建新，李學玲，等.神經生長因子對實驗性腦梗死大鼠神經細胞凋亡的影響〔J〕.中國實用神經疾病雜志，2009；7(12)：5-6.

20Skaper SD,Floreani M,Ceccon M,etal.Excitotoxicity,oxidative stress,and the neuroproteive potential of melatanin〔J〕.Ann N Y Acad Sci,2009;890:107- 18.

21Osborne NN,Nash MS,Wood JP,etal.Melatonin counteracts ischemia-induced apoptosis in human retinal pigment epithelial cells〔J〕.Invest Opthalmol Vis Sic,2008;39(12):2374-83.

22Kunduzova OR,Escourrou G,Seguelas MH,etal.Prevention of apoptotic and necrotic cell death,Caspase-3 activation,and dysfunction by melatonin after ischemia reperfusion〔J〕.FASEB J,2013;17(8):872-4.

23Schabitz WR,Sommer C,Zoder W,etal.Intravenous brainderived neurotrophic factor reduces infarct size and counterregulates Bax and Bcl-2 expression after temporary focal cerebral ischemia〔J〕.Stroke,2010;31(9):2212-7.

24關健，戴建武，佟偉民，等.腦源性神經營養因子對腦梗死大鼠神經細胞凋亡及Bcl-2 Bax蛋白表達的影響〔J〕.中國微侵襲神經外科雜志2012;17(11)：514-7.

25辛洪波,張寶恒,沈華杰,等.賽庚啶對離體大鼠心肌再灌注損傷的保護作用〔J〕.中國藥理學通報,2004;15(3):253-7.

26譚婷，王美納，馬小亞.賽庚啶對大鼠腦缺血再灌注損傷的保護作用及對神經細胞凋亡的影響〔J〕.中國臨床藥理學及治療學，2011;16(10)：1096-100.

27Lam M,Dubyak G,Chen L,etal.Evidence that Bcl-2 represses apoptosis by regulating endoplasmic reticulum-associated Ca2+fluxes〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,1994;91(14):6569-73.

28Ryan JJ,Prochownik E,Gottlieb CA,etal.C-myc and Bcl-2 modulate P53 function by altering P53 subcelluar trafficking during the cell cycle〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A,2011;91(13):5878-82.

29王嘉毅,楊 柳,鄭維兵,等.菟絲子醇提液對小鼠腦缺血再灌注損傷的保護作用〔J〕.食品與藥品,2013;15(4):242-4.

30張曼，王桂敏.菟子絲黃酮對大鼠腦缺血再灌注損傷后細胞凋亡及Bcl-2、Bax、Caspase-3表達的影響〔J〕.中藥藥理與臨床，2014;30(5):78-81.

31Salzet M.Theromin,a novel leechth rombin inhibitor〔J〕.J Niological Chemistry,2010;275:30 774.

〔2016-03-07修回〕

(編輯郭菁)

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.14.117

國家自然科學基金項目資助(No.81460209)

金醒昉(1962-)，女，碩士生導師，主要從事老年病學研究。

杜衍捷(1986-)，男，醫師，在讀碩士，主要從事老年病學研究。

R743

A

1005-9202(2016)14-3600-03；