堿性成纖維生長因子治療缺血性腦卒中的研究進展

趙金苗，張 兵，楊 迪，張穎新

腦卒中具有高發病率、高致殘率、高死亡率的特點，嚴重威脅人類的健康與生命，其中約70%為缺血性腦卒中[1]。目前，缺血性腦卒中以早期靜脈溶栓、血管內介入治療為主[2]，但受到時間窗限制。因此，尋找新的治療靶點對治療缺血性腦卒中的臨床意義重大。堿性成纖維生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)是一種重要的神經營養因子，通過多種途徑保護血腦屏障、刺激血管新生、抑制細胞凋亡從而達到腦保護目的[3]，并可促進內源性神經祖細胞增殖和分化[4]，在缺血性腦卒中的防治中具有一定的治療前景，現將bFGF腦保護作用機制的研究進展綜述如下。

1 bFGF概述

成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，FGF)是一類由垂體中胚層和神經外胚層細胞產生的，具有廣泛生物學活性的細胞生長因子。FGF成員是核酸序列上具有一定同源性的一組蛋白，且對肝素具有高度親和性[5-6]。bFGF作為FGF超家族成員之一，既具有促進神經干細胞分化、刺激新生血管生成、修復創傷組織等重要作用[7-8]，也具有神經保護和抑制細胞凋亡等生物學功能[9]。bFGF作為一種神經細胞因子，表達特異性與功能多樣性為腦保護的實驗研究提供重要依據。

2 bFGF對缺血性腦卒中的腦保護作用

缺血性腦卒中引起腦缺氧缺糖(oxygen-glucose deprivation，OGD)環境可引發炎性損傷、組織壞死和細胞凋亡發生[10]。Issa等[11]研究發現，腦卒中受損腦組織新生血管生成與病人生存期較長有關，缺血性腦卒中后梗死半球與正常對側半球相比，其梗死核心區和半影區灰質白質中bFGF蛋白表達均增加，bFGF水平上調是導致受損區域血管新生和神經保護的機制之一。Ye等[12]將bFGF對OGD環境下的神經細胞進行干預，結果顯示基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)表達降低及caveolin-1和連接蛋白(包括occludin、claudin-5、p120-catenin、β-catenin)表達增加，而MMPs激活導致血腦屏障破壞，caveolin-1和連接蛋白對血腦屏障完整性和通透性起著重要的作用，因此，bFGF可發揮維持血腦屏障完整性和腦保護作用。

3 bFGF在缺血性腦卒中治療中的作用機制

3.1 bFGF對神經干細胞(neural stem cells，NSCs)的保護作用 神經干細胞移植是一種可行的腦卒中神經修復療法[13]，腦缺血的不利環境對NSCs的存活構成了威脅。Zhang等[14]應用bFGF基因修飾的NSCs對大鼠腦缺血模型進行處理，發現與單獨應用NSCs移植相比，實驗組大鼠梗死區域移植NSCs功能得到修復和改善，且bFGF增加了梗死區域NSCs的生長和存活及在梗死區域中分化為成熟的神經元。Ye等[15]研究證實，經鼻腔內給予表達bFGF的NSCs對腦缺血的恢復優于單獨NSCs移植療效。Zhao等[16]研究發現，全反式維A酸與bFGF和表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)聯合治療可促進NSCs分化，并增加神經突數量和長度以修復神經系統，從而發揮bFGF對NSCs的保護作用。

3.2 bFGF維持血腦屏障完整性 缺血性腦卒中導致血腦屏障完整性破壞，炎癥后氧化和代謝應激觸發繼發性損傷，引起血腦屏障通透性和緊密連接(tightjunctions，TJs)破壞[17]。Wang等[18]研究證實，bFGF通過抑制RhoA并上調緊密連接蛋白claudin-5、occludin、 zonula occludens-1、p120-catenin和 β-catenin等對血腦屏障的保護作用，從而維持血腦屏障完整性，其作用機制與下游信號通路PI3K/Akt/Rac-1激活有關。

3.2.1 增加caveolin-1的表達 Pang等[19]研究證實，bFGF通過調節caveolin-1/VEGF途徑從而發揮血腦屏障保護作用。星形膠質細胞是維持血腦屏障完整性不可缺少的組成部分。Liu等[20]使用bFGF對氧葡萄糖剝奪/復氧(oxygen glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R)星形膠質細胞進行治療，采用CCK-8測定法測量細胞活力，通過蛋白質印跡、免疫熒光染色和逆轉錄定量聚合酶鏈反應測定bFGF、caveolin-1和VEGF的蛋白質和mRNA表達。結果表明，OGD/R星形膠質細胞bFGF mRNA、bFGF蛋白、caveolin-1 mRNA、caveolin-1蛋白和VEGF蛋白表達水平較高。bFGF敲低明顯降低了caveolin-1 mRNA、caveolin-1蛋白和VEGF蛋白表達水平，通過外源性bFGF處理可有效逆轉上述指標表達水平。上述研究結果表明bFGF可能通過上調caveolin-1/VEGF信號通路保護星形膠質細胞免受缺血/再灌注損傷，從而維持血腦屏障完整性。

3.2.2 降低血腦屏障的通透性 Chen等[21]將bFGF作用于體外OGD/R的人腦微血管內皮細胞(human brain microvascular endothelial cells，HBMEC)，利用免疫細胞化學、蛋白質印跡和定量逆轉錄聚合酶鏈反應測定bFGF，緊密連接、黏附連接，凋亡蛋白和MMPs蛋白質及mRNA表達水平，結果證明bFGF可顯著降低細胞通透性和減少細胞凋亡，并明顯抑制了緊密連接、黏附連接，細胞凋亡和MMPs相關的蛋白質表達下調，其對血腦屏障的保護機制可能與激活FGFR1和ERK途徑有關。Lin等[22]研究證實，bFGF可減少OGD/R導致ZO-1、occludin和VE-cadherin下調從而降低細胞通透性。結果發現bFGF可減少鞘氨醇-1-磷酸受體1蛋白下調從而發揮對血腦屏障的保護作用。

3.2.3 上調血小板衍生生長因子受體β 周細胞是血腦屏障不可或缺的組成部分。Nakamura等[23]利用bFGF處理大腦中動脈閉塞中風模型后，血小板衍生生長因子受體β(platelet-derived growth factor receptor β，PDGFRβ)表達明顯增加。Arimura等[24]研究證實，大鼠中動脈閉塞模型PDGFRβ水平明顯增高引起梗死區域周細胞被PDGFRβ特異性誘導而表達增多，且PDGFRβ明顯增加了周細胞中神經生長因子(nerve growth factor，NGF)和Neurotrophin-3的表達，因此，bFGF通過上調PDGFRβ使周細胞表達增加從而維持血腦屏障完整性，其機制可能與PDGFRβ-Akt信號傳導通路有關。

3.3 抑制神經細胞凋亡 腦缺血后導致神經細胞凋亡。Wang等[25]研究發現，腦梗死后神經干細胞中MAPK途徑中ERK1和ERK2的mRNA表達呈時間依賴性增加，經ERK抑制劑處理后，神經干細胞中ERK1、ERK2、cyclin D1、Nestin、NSE和膠質原纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic-protein，GFAP)表達顯著降低，細胞活性、增殖和分化受到明顯抑制。然而，cleaved-caspase 3蛋白質和細胞凋亡率顯著增加；結果表明MAPK/ERK通路嚴重影響大鼠腦梗死后神經細胞凋亡。MAPK/ERK通路受到抑制，大鼠腦梗死后神經細胞凋亡明顯增加，bFGF/VEGF通過激活此途徑顯著誘導NSCs增殖分化，減少神經細胞凋亡[9]。

3.4 給藥途徑 由于bFGF經靜脈給藥在臨床試驗無效且產生嚴重不良反應。Ma等[26]研究證實，經鼻飼給予bFGF可減少腦缺血/再灌注梗死面積并改善神經功能，因此，經鼻腔給藥可能成為bFGF防治腦缺血的有效給藥途徑。Zhao等[27]研究證實，經鼻內bFGF納米脂質體可顯著減少腦缺血梗死面積，因此，鼻腔內給藥可作為一種有效的、非侵入性的方式治療缺血性腦卒中。

4 小 結

bFGF通過促進神經干細胞分化增殖、維持血腦屏障完整性、抑制神經細胞凋亡、刺激新生血管再生等多種途徑發揮對缺血性腦卒中的腦保護作用，可能為今后防治腦缺血提供新方向，關于其作用機制及臨床療效有待進一步深入研究。