急性腦梗死患者IL-12和HSP70表達

胡克誠 朱新慶 孫先義 李愛麗

(山東省立第三醫院急救中心，山東 濟南 250031)

我國每年新發腦卒中患者約200萬，每年死亡原因為腦卒中的患者約150萬，腦卒中在我國具有較高的發病率、死亡率〔1〕。其中急性腦梗死(ACI)是腦卒中一種重要的疾病類型，占腦血管疾病的60%～80%。腦梗死是由于局部腦組織血液供應出現障礙進而引起腦組織缺血、缺氧，導致腦組織出現壞死，影響腦部正常生理功能。腦梗死患者發病后具有較高的致殘率，患者易出現失語、偏癱等后遺癥。

炎癥在ACI患者疾病的發生發展中起著重要作用，提示神經系統與免疫系統之間存在重要的交互作用〔2〕。腦缺血引起的局部腦組織梗死灶會引起一種強烈的炎癥反應，涉及多種細胞類型〔3〕。ACI后繼發的炎癥反應是導致缺血再灌注損傷的主要原因，因此早期抑制梗死灶炎癥介質的釋放對延緩腦梗死進程、積極有效治療腦梗死有重要的作用〔4〕。此外，熱休克蛋白(HSP)作為細胞內一種重要的分子伴侶，在維持細胞內蛋白分子空間結構、生理功能上發揮了重要作用〔5〕。HSP高度表達可提高腦缺血灶處腦細胞的應激能力，維持細胞的正常生理功能〔6〕。本文對炎癥介質白細胞介素(IL)-12和HSP-70在ACI患者中的表達變化及與腦梗死疾病進展的關系做一綜述。

1 IL-12在ACI患者中的研究

ACI患者病情發生發展時血清炎癥因子顯著增加，其中IL家族中的促炎介質表達增高最為明顯〔7〕。炎癥因子對腦梗死病情的發生發展有重要的臨床研究價值，檢測血清炎癥因子的變化水平，可及時了解患者病情進展和治療療效。IL-12是一種重要的細胞內炎癥因子，能夠介導白細胞間及與其他細胞間的相互作用〔8〕。IL-12主要由單核-巨噬細胞、B細胞產生。其主要生理功能包括：①可刺激經抗原刺激后的活化T細胞增殖，并促進Th0細胞向Th1細胞分化；②可誘導和激活體內自然殺傷細胞殺傷活性，并促進其分泌干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)等細胞因子；③增強CD8+細胞毒性T淋巴細胞(CTL)殺傷活性〔9〕。

一項對60例ACI患者的研究發現，血清IL-12水平在腦梗死患者腦梗死發生1 d和10 d后顯著升高，而IL-10則與IL-12變化趨勢相反〔10〕。其研究結果表明，腦梗死患者在腦梗急性期血清IL-12水平顯著升高，而患者病情穩定后IL-12水平回落，與疾病恢復的趨勢相一致，提示IL-12分子參與腦梗死急性期炎癥反應；而IL-10作為參與腦缺血損傷、損傷修復過程相關的一種重要抗炎細胞因子，具有神經保護和神經營養作用，IL-10可調節IL-12產生，從而促進疾病康復。ACI患者發病急性期，血清中升高的炎癥因子IL-12可激活Th1淋巴細胞免疫應答，有效促進Th1類細胞因子的產生，繼而引起細胞外環境改變，導致腦缺血梗死灶周圍區域側支血管痙攣加重，最終加重梗死灶的缺血、缺氧狀態，形成惡性循環〔11〕。IL-12炎癥因子所介導的炎癥反應對腦梗死灶的損傷途徑包含：促進白細胞在腦缺血灶的聚集，白細胞可損傷血管內皮細胞，增加血腦屏障的通透性，繼而引起缺血、水腫等炎性反應；白細胞激活后產生大量氧自由基和膠原蛋白酶，可直接損傷大腦組織；炎癥反應可激活白三烯、血小板激活因子、前列腺素等生物活性物質，繼而引起血管收縮和血小板聚集，增加腦缺血狀態；IL-12誘導的炎癥反應可損傷神經細胞和神經膠質細胞，引起炎癥小體釋放，炎癥小體可與神經細胞結合激活凋亡信號通路，并產生促炎因子IL-1和IL-18，介導細胞的炎性壞死〔12～14〕。采用鹽酸法舒地爾對腦梗死患者治療可通過降低患者血清中IL-6、IL-12和IL-18水平，最終抑制腦梗死的病情進展，維持腦組織微環境平衡〔15〕。

2 HSP70在ACI患者中的研究

2.1HSP70的生物學特性 HSPs是一種在哺乳動物體內廣泛存在的熱應激蛋白，是人體細胞在高溫環境應激原刺激下所產生的一組蛋白質。目前，HSP主要包括HSP60、70、90、110及小分子HSPs。HSPs氨基酸序列具有高度的保守性，其氨基酸序列在不同種屬體內具有高達80%的相似性，提示HSPs在維持細胞和組織生理功能上發揮了重要的作用。HSPs最早于果蠅體內發現，HSPs是一種分子伴侶的理論即特異性識別新生肽鏈或部分折疊的肽鏈，幫助氨基酸鏈進行正確折疊。目前關于HSPs的蛋白質結構和功能受到了全世界學者的廣泛關注，其中HSP70的研究最為深入。HSP70是分子量約為70 kD的HSPs，在生物界內普遍存在，從原核生物到真核生物及在個體不同組織上均普遍表達，被稱為主要HSPs，包含分子量為68、73、75 kD等20多種蛋白〔16〕。HSP70蛋白分子氨基酸序列具有高度的保守性，不同生物來源的HSP70氨基酸序列有50%～90%的同源性，且其N端保守性較C端高。HSP70蛋白家族具有相同的等電點和相似的胰蛋白酶肽譜，在應激刺激條件下高度誘導，屬于保護細胞正常生理功能的重要蛋白質分子。正常情況下，HSP70在細胞內主要位于細胞質內，且呈基礎表達，表達水平較低，當細胞受到外界應激原刺激時，如高溫或各種有害應激刺激，HSP70合成速度顯著提高，并且迅速轉移進入細胞核內并包圍核仁，細胞質內只有少量存在。在應激因素刺激下，細胞質內部分蛋白質結構發生改變，繼而引起細胞內HSPs因子(HSF)發生磷酸化，并聚集為三聚體，繼而激活HSP70基因的表達和轉錄。HSP70的氨基酸一級結構可分為3個功能域：近N端為45 kD大小結構上高度保守的氨基酸序列，具有三磷酸腺苷酶(ATPase)活性，比羧基端部分具有更高的保守性；緊接N端的為18 kD大小相對保守的氨基酸序列，是多肽的結合部位；近C端有約10 kD結構上多變的氨基酸序列，其結構尚不明確，可能與特定的一組蛋白底物相互作用有關。細胞外應激原包括缺血、熱休克、重金屬、低血糖、低pH等都會引起HSP70蛋白分子的表達。應激原刺激誘導的細胞內變性蛋白質的高表達是HSP70基因轉錄激活的主要因子。因此HSP70分子表達聚集的組織區域即為損傷導致的變形蛋白聚集的局域，而HSP70分子的主要作用是促進變性蛋白的復性。

2.2腦梗死與HSP70蛋白分子基因多態性、表達水平 人類編碼HSP70蛋白分子的基因序列主要位于1、5、6、9、11、14號染色體上，其中HSP70-1、HSP70-2和HSP70-hom(2437 T/C)基因編碼產物氨基酸序列約91%具有同源性〔17〕。HSP70-1蛋白分子在正常細胞低水平表達，主要被熱損傷、腦缺血誘導；HSP70-2僅在熱刺激原誘導下表達；HSP70-hom在正常和應激條件下均表達，但表達均處于較低水平。一項在漢族ACI患者的臨床研究發現，HSP70-1分子在研究人群中存在3種基因型，分別為b1b1、b1b2和b2b2，其中ACI組b2等位基因的頻率(36.6%)顯著高于正常人群(21.9%)，研究結果提示HSP70分子b2b2基因型和b1b2基因型是腦梗死發病的獨立危險因素〔18〕。多因素logistic回歸分析結果表明，HSP70基因變異性是缺血性腦卒中發病的獨立危險因素。近年來隨著對HSP70蛋白分子在腦梗死患者的研究逐漸深入，腦梗死發生后，HSP70在腦梗死灶的表達具有區域性、時相性。一項對大鼠急性腦缺血模型進行的研究結果提示，大鼠腦組織在缺血7 h后，HSP70分子在整個腦組織均有較高表達，HSP70分子主要分布在腦邊緣系統，包括齒狀回、海馬體、扣帶回以及杏仁核，其次出現在腦皮質和紋狀體區域，提示HSP70分子主要功能是保護腦組織神經細胞，增加神經細胞對缺氧環境的耐受〔19〕。有研究表明HSP70分子主要在血管區域表達，其中在損傷區域的小膠質細胞和星形膠質細胞內也有表達。HSP70分子在腦組織不同區域表達差異的原因與不同腦細胞對缺血缺氧的敏感性不同、不同區域腦細胞損傷程度不同密切相關〔20〕。HSP70分子的表達主要是保護神經細胞，降低外界刺激對細胞的損傷。HSP70分子的過表達可保護缺血引起的心臟和海馬組織的損傷。此外，研究〔20〕表明在HSP70分子過表達大鼠可保護宿主在長期缺血環境下導致的腦部損傷程度。ACI患者血漿HSP70分子表達水平與腦梗死程度密切相關，呈平行關系，腦梗死灶程度越嚴重，HSP70分子表達水平越高。

2.3HSP70蛋白分子在腦梗死患者中的保護機制 研究表明〔21，22〕，腦缺血患者及動物模型中，腦組織HSP70分子高度表達，提示HSP70分子是腦損傷后腦組織自我修復的一種重要的內源性保護因子。HSP70分子的生成增加具有保護神經細胞免受缺血損傷的作用，是腦組織修復和神經重建的一項重要指標。腦梗死患者局部腦組織細胞在應激原刺激情況下，蛋白石變形出現三維結構紊亂，如肽鏈失去折疊、盤旋狀態，空間分子構型改變，產生不溶性蛋白沉淀物等，繼而引起正常生理功能蛋白質失去原有功能。HSP70分子可與變形蛋白質結合，幫助蛋白質正確折疊，維持細胞內蛋白質天然構象的復原。此外，HSP70分子可穩定細胞內骨架蛋白，如肌動蛋白，維持細胞的正常形態；作為細胞內清道夫，清除細胞內變性蛋白質。腦組織在經過長期缺血處理后，可對長時間缺血產生耐受，而細胞內保護性基因和蛋白的表達，如HSP70分子，是腦組織缺血耐受的主要機制。另一方面，HSP70分子參與細胞的抗氧化應激反應和抑制細胞凋亡。HSP70分子可對抗H2O2對細胞膜的損傷，減少細胞內高鈣水平引起的細胞凋亡，并且HSP70分子與超氧化物歧化酶RNA水平的表達相一致〔22〕。

3 展 望

ACI的病理生理進程復雜，包括細胞外環境紊亂、神經膠質細胞激活、白細胞浸潤、酸中毒及細胞能量代謝紊亂等。ACI疾病的發生發展過程中，促炎癥因子和抗炎癥因子的動態變化對疾病的轉歸有重要影響〔21〕。腦梗死疾病的發生、發展和預后是多種因素作用的結果。IL-12作為一種促炎癥介質，在腦梗死缺血灶炎性損傷中扮演了重要的角色。研究表明〔22〕，腦梗死發生后，腦缺血部位組織細胞內HSP70分子表達增高，可降低腦缺血引起的多種應激原對神經細胞的損傷，保護神經元細胞。因此，臨床上促進缺血灶腦組織HSP70分子表達和抑制炎癥因子IL-12的分泌對ACI患者的病情進展和預后有積極的意義。