Fas/FasL系統與腦缺血再灌注損傷相關性的研究進展

左艷麗　于凌志　賈孟輝　蘇丹　李占濤

摘要：Fas/FasL系統在中樞神經系統中具有雙向調節性：在未損傷的大腦內處于免疫抑制狀態；在腦缺血再灌注發生后，以介導細胞凋亡、引發炎性反應的形式，致使腦組織壞死，因此，對Fas/FasL系統的進一步研究對治療缺血性腦病有重要意義。

關鍵詞：Fas/FasL；腦缺血再灌注；細胞凋亡；炎性反應

Fsa/FasL系統是人體自身耐受的參與者、細胞凋亡的誘導者、免疫應答的控制者[1-2]。已有大量的證據證實Fas/FasL系統在大腦的發育、神經系統疾病的發病機制中扮演著重要的角色。近年來，開展對腦缺血再灌注模型Fas/FasL系統介導細胞凋亡信號轉導途徑及促進炎癥反應的研究取得了不少新進展，現綜述如下。

1 Fas/FasL的分布及結構

Fas是腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor，TNF）/神經生長因子（Nerve growth factor，NGF）受體家族中的重要成員。1989年，由日本Yonehara等科學家發現，一個未知分子表達于髓樣細胞、T淋巴細胞和成纖維細胞表面并可以被單克隆抗體所識別，誘導人類的多種細胞系發生凋亡，這種未知分子被命名為Fas[3]。在體內散布于各種組織細胞中，主要有胸腺細胞、外周活化T、B淋巴細胞、自然殺傷細胞、單核細胞、成纖維細胞等。其由319個氨基酸殘基組合而成為相對分子質量約45kd的受體，分為胞漿區、胞外區和穿膜區三個區域。在胞漿區內有一段氨基酸序列，高度同源于腫瘤壞死因子受體的胞漿區，誘發程序性細胞死亡，名為死亡域（death domain，DD），是Fas的天然配體與Fas抗原結合并介導細胞凋亡的部位。

在體內作為Fas的天然配體的FasL（Fas ligand）屬于TNF家族[4]，與Fas特異性結合。1993年，由Suda等科學家從CTL雜交瘤衍生的細胞系PC60-d10S細胞系中成功克隆。主要表達于眼、大腦、睪丸、胎盤等組織。由278個氨基酸殘基構成的相對分子量為40kd的配體，分為胞胞漿區、膜外區和跨膜區。FasL可分為3種，即膜結合性、可溶性和微管相關性，可溶性FasL 具有炎癥趨化因子的特性直接募集炎性細胞，與 FasL 競爭性結合Fas，拮抗FasL的凋亡作用。

2 Fas/FasL系統與腦缺血再灌注

缺血性腦血管病是一種多發性和常見性疾病，缺血再灌注損傷是缺血性腦血管病的重要病理生理學機制，病理過程中包括氧自由基和興奮性氨基酸的過量釋放、鈣離子失衡、炎性反應、細胞壞死及凋亡等多方面因素[5]。Matsuyama T 采用Western Blot和PCR法分析發現，在全腦缺血30min后，神經細胞、膠質細胞及腦室旁細胞中Fas mRNA的檢測結果為陽性，以此證實了腦缺血誘發的腦組織損傷與Fas/FasL 的表達具有相關性[6]。Fas/FasL在腦缺血再灌注損傷中的作用機制主要通過介導細胞凋亡、增強炎性反應來實現。

2.1 Fas/FasL系統與細胞凋亡及參與機制 Fas/FasL系統是重要的促凋亡基因，在正常大腦中少量表達，在病變的神經系統中其表達增加[7]。當缺血性腦血管疾病發生時，參與并促進腦組織的損傷[8]。楊曉霞[9]等通過動物實驗研究發現，假手術組僅有微量Fas 及 FasL表達，而在腦缺血再灌注損傷模型組Fas 及 FasL表達均顯著升高，表明缺血性腦損傷可能誘導Fas 及 FasL的表達，從而誘導凋亡的發生；Zhang 等[10]發現Fas的高度表達部位與細胞凋亡的分布一致，并且有明顯的正相關性。這些結果均說明腦缺血再灌注誘導Fas、FasL高表達，并參與神經細胞凋亡的調節。

Fas和FasL主要通過三個途徑交聯誘發細胞凋亡：神經鞘磷脂途徑、蛋白酶途徑、Daxx（死亡結構域關聯蛋白）途徑，以上幾個途徑彼此交聯，互相影響，推進著腦缺血再灌注損傷的進程。①神經鞘磷脂途徑：缺血再灌注損傷的外源性刺激后，Fas死亡域與FasL相關的死亡域結合，激活酸性神經鞘磷脂酶，隨之水解神經鞘磷脂而產生神經酰胺，通過應激反應，激活蛋白激酶（SAPK）和Jun N末端激酶，活化細胞色素C相關蛋白酶而啟動凋亡的發生[11]；②細胞接受凋亡的信號刺激，FasL與Fas結合并誘導Fas三聚化，其中的死亡域與死亡結構域相關蛋白（Fas associated death domain，FADD）結合，并將凋亡信號傳遞給胱冬酶8（caspase-8），促使Fas、FADD和 Caspase-8形成死亡誘導信號復合體（DISC），Caspase-8進行自我剪切[12]，激活下游的Caspase-3、6和7，導致細胞凋亡[13]；③Daxx途徑：細胞接受凋亡信號刺激后，Fas的死亡域與Daxx的C末端一個功能區結合，通過激活Jun N末端激酶（JNK）途徑而啟動凋亡的發生。在多種應激情況下，Daxx可以誘導Fas表達，引起細胞凋亡[14]。

2.2 Fas/FasL系統與炎癥反應及參與機制 缺血性腦血管疾病發生后，炎性反應貫穿其病理過程的始終，是影響缺血性腦血管疾病轉歸和預后的重要因素之一[16]。炎性因子可以直接導致腦組織損傷、刺激氧自由基釋放[17]、引起周圍的中性粒細胞和 T 淋巴細胞向中心浸潤[18]。這些周圍和中心的免疫炎癥細胞分泌炎癥細胞因子和化學趨化因子，產生炎癥信號級聯擴大反應，釋放各種細胞毒性成分，進一步加重免疫損傷和神經元死亡[19]。

在正常的大腦中Fas/FasL系統維持免疫抑制狀態，但是缺血缺氧發生后，大量表達于星形膠質細胞、小膠質細胞、中性粒細胞、T 細胞以及神經元等多種免疫細胞的表面 [20，21]，從而破壞了原有的免疫平衡狀態，腦組織內神經炎癥反應被啟動，致使腦組織損傷。Niu等，Zhang等研究發現[22，23]：突變的FasL能夠抑制缺血引起的腦組織細胞免疫因子的激活，從而減輕腦組織損傷；牛豐南[24]制備小鼠腦炎模型，采用免疫熒光技術觀察到FasL 突變組小鼠的炎癥因子 IL-1β，TNF-α 和趨化因子 MCP-1，MIP-1α，MIP-2 的mRNA 含量和炎性細胞浸潤都較其他組明顯減少，證明了FasL 突變可直接抑制腦缺血損傷后的免疫炎癥反應，而非繼發于腦梗死體積減小或是細胞凋亡減少的結果。

Fas/FasL系統引起腦缺血再灌注后炎癥反應的機制可能為：①可溶性 FasL作為趨化因子直接募集中性粒細胞或 T 細胞，并與 FasL 競爭性結合 Fas，拮抗 FasL 介導的細胞凋亡作用[25]；②FasL 的反向信號傳導作用，抗原遞呈細胞表達的 Fas 同 T 淋巴細胞表達的 FasL 結合后，Fas 也能向 FasL傳遞促炎信號，使 FasL 作為協同刺激分子，促進 T 細胞的增殖活化。

3 總結與展望

綜上所述，腦缺血再灌注發生后，Fas和FasL在神經系統中大量表達，繼而增加腦組織的損傷。在介導神經系統細胞凋亡過程中起信號傳遞作用，促進腦細胞發生凋亡；在介導免疫炎癥反應過程中起反向信號傳導作用，促進腦組織中炎癥反應的發生。因此，研究Fas/FasL系統，揭示其調控細胞凋亡、介導炎性反應的作用機制，進而干預Fas/FasL細胞受體系統，阻斷信號轉導通路，保護所需的細胞，對腦血管疾病的診治或許具有重要理論和實踐意義。

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編輯/哈濤