炎癥因素在血管性癡呆中的作用

張紅 解忠祥 車峰遠 (濰坊醫學院，山東 濰坊 6000；臨沂市人民醫院)

血管性癡呆(VD)是由于腦血管疾病而引起認知功能障礙的一類臨床綜合征，患者多表現為記憶、執行能力等損害，發病率僅次于阿爾茨海默病(AD)，是各種癡呆類型中唯一可早期預防、治療的癡呆。現階段，除常見腦血管病危險因素，免疫與炎癥因素也逐漸受到研究者的關注。其中，一些炎癥標志物的改變，可作為VD發病早期的前哨因子，甚至可推動VD發生發展的病理損害進程，炎癥機制也被認為是治療VD的新突破點。近年來，國內外學者對于免疫及炎癥因素與癡呆(特別是AD及VD)的關系進行的大量研究表明一些因子可加重認知損害，而一些因子又可改善認知功能，不過多數因子與認知功能的關系尚不十分明確。本文著重闡述炎癥細胞因子等相關蛋白的變化及潛在作用機制，對炎癥因素在VD中的作用進行綜述。

1 VD定義及診斷

VD是一種慢性進行性疾病，是由腦缺血性疾病、腦出血性疾病或大腦低灌注等腦血管疾病，導致大腦高級功能區受累，致使患者出現認知功能嚴重受累，從而出現癡呆的表現，患者早期僅表現為輕度認知障礙，主要表現為記憶障礙，隨著病情進展、反復多次腦血管事件的發作，可逐漸進展為癡呆，表現為認知功能全面受損，其執行功能受損程度嚴重大于記憶功能障礙〔1〕。VD的診斷需滿足以下核心3因素：(1)存在腦血管疾病(2)存在認知功能減退的臨床癥狀，且達到癡呆的程度(3)腦血管疾病與癡呆之間具有因果關系〔2〕。

2 VD危險因素

老齡、體育活動缺乏、高脂飲食、吸煙、飲酒、心臟疾病、高血壓、糖尿病、高同型半胱氨酸血癥、多種維生素(如抗氧化劑、B組維生素、C組維生素)相對攝入不足等，這些常見的腦卒中相關危險因素，可通過損害腦血管導致腦卒中的發生，當影響認知相關腦區時，極易發生腦卒中后認知功能障礙。免疫及炎癥因素與腦卒中的發生密切相關，腦卒中可打破促炎與抗炎之間的平衡。一方面腦卒中發生后，炎癥介質的產生、血腦屏障的破壞、炎癥細胞的活化及浸潤等可誘發及加重炎癥反應，引發一系列復雜的病理生理過程，導致腦損傷〔3〕。另一方面炎癥反應可通過誘發級聯反應，釋放出各種炎癥介質〔4〕，通過破壞的血腦屏障〔5〕，直接對神經組織產生各自的作用并加重炎癥反應，形成惡性循環，促進神經元損傷〔6〕。

2.1白細胞介素(IL)-1 IL-1家族包括IL-1α、IL-1β、IL-1RN，IL-1細胞因子家族參與神經退行性變過程，影響神經元和神經膠質合成及淀粉樣前體蛋白形成過程〔7〕。IL-1β可激活凝血系統的成分及影響動脈粥樣硬化形成〔8〕，可增加星形膠質細胞中 S100B蛋白釋放，誘導tau 蛋白磷酸化，并通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)-P38 途徑介導神經元纖維結形成〔9，10〕。Liu等〔11〕觀察到AD患者及其他癡呆患者的血清、腦脊液中IL-1β均有不同程度的升高。Yucesoy等〔7〕研究發現IL-1β的多態性增加了癡呆的風險，擁有IL-1β的T/T基因型(-511)患者，VD的發病風險增加。Zhou等〔12〕研究提出，在慢性腦低灌注早期階段IL-1β上調表達，并且通過其1-型受體可阻止少突膠質細胞祖細胞的招募，進而影響腦白質損傷后的修復及其功能康復。因此IL-1受體阻滯劑對腦VD可能具有潛在的治療價值。

2.2IL-6 生理狀態下血清IL-6水平相對較低，老齡、肥胖等在內的各種因素均可引起IL-6水平增高，疾病環境中會迅速升高。一方面，IL-6所引起的炎癥反應可導致不穩定動脈粥樣硬化斑塊發生，最終可導致動脈硬化性疾病發生〔13〕。另一方面，IL-6可刺激星形膠質細胞分裂增殖并促進神經生長因子的分泌，維持神經元的生存、發育、再生及分化〔14,15〕，而且IL-6可抑制IL-1合成并刺激內源性受體對抗劑產生，這些行為可能產生神經保護作用〔16〕。盡管有研究表明〔17〕IL-6與腦VD不存在相關性，但仍有大量研究表明IL-6可作為智力改變的一個生物標志物。在Zuliani等〔18〕的一項橫貫性研究中，通過檢測140例(60例遲發型AD和80例VD)患者體內的IL-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-6、IL-8、轉化生長因子(TGF)-β，僅能得到高水平的IL-6與VD患者病情嚴重程度具有正相關性。Wada-Isoe等〔19〕研究發現，VD 患者腦脊液中IL-6水平高于AD和腦血管病患者，且IL-6濃度增高不僅出現在VD患者中，也表現在非癡呆狀態的早期血管認知障礙(VCI)類型中。Androsova等〔20〕研究表明，IL-6水平隨癡呆的嚴重程度而增加，而且IL-6水平與簡易智力狀態檢查量表(MMSE)評分呈負相關。Silbert等〔21〕研究發現IL-6水平增高與顳葉皮質橫向性或縱向性萎縮密切相關，而顳葉萎縮代表AD病理改變的早期積累。

2.3TNF-α TNF-α是一種單核細胞因子，主要由單核細胞和巨噬細胞產生，是激活細胞因子級聯反應的主要物質，較早產生于大量感染或非感染性炎癥性疾病中并誘發“次級”細胞因子如IL-1、IL-6、IL-8等的產生，由此誘發炎癥連鎖反應〔22〕。TNF-α與 IL-6協同作用，參與缺血性腦卒中的發展。Vila等〔23〕研究發現，TNF-α、IL-6與急性腦梗死的早期神經功能惡化有關。在一項關于AD的研究中發現〔24〕，輕度至中度AD患者TNF-α水平明顯低于重度AD患者。Gezen-Ak等〔25〕研究發現在腦小血管病性認知障礙患者中TNF-α水平升高。嚴鐳等〔26〕研究指出，VD高危人群血清TNF-α含量與腦梗死面積有正相關性，梗死灶面積越大，TNF-α含量越高。Belkhelfa等〔27〕通過研究VD患者大腦海馬組織，發現VD大腦海馬組織中TNF-α、IL-1β水平明顯高于健康對照組，而且這些促炎因子的產生是由β-淀粉樣蛋白與小膠質細胞表面的Toll-樣受體4結合所觸發。這些細胞因子又會反過來作用于小膠質細胞，使其具有細胞毒性，誘導神經退行性改變〔28〕。Toyama等〔29〕研究發現TNFα-miR-501-3p-ZO-1軸通過破壞緊密連接，損傷血腦屏障，在大腦低灌注誘發的記憶缺陷和白質病變中發揮著重要作用，將該軸作為治療靶點，或許可有效抑制血管性認知功能損害進展。

2.4TGF-β TGF-β是一種多功能蛋白質，在哺乳動物中有3個亞型(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3)，可影響多種細胞的生長、分化、細胞凋亡及免疫調節〔22〕。TGF-β在人體內可起到雙重作用。一方面，TGF-β可通過可抑制星形膠質細胞谷氨酰胺合成酶的活性，增加外源性谷氨酸，造成神經元損傷〔30〕。而且腦內小膠質細胞的慢性激活也可能通過釋放潛在的細胞毒性分子，如促炎細胞因子、活性氧中間體、蛋白酶和補體，進而引起神經損傷〔31〕。Ongali等〔32〕研究提出，TGF-β1通過血管緊張素Ⅱ-1型受體介導的信號通路，可誘發腦血管功能障礙及星形膠質細胞增多癥，從而損害認知功能，而血管緊張素轉換酶抑制劑可能對TGF-β1增高相關的認知損害具有改善作用。Belkhelfa等〔27〕研究發現VD海馬組織較健康腦海馬組織TGF-β 水平明顯升高，TGF-β作為炎癥因子參與了VD的神經炎癥過程，而且TGF-β 增加的水平與β-淀粉樣蛋白沉積的程度具有一致性。另一方面，缺血性腦損傷時，星形膠質細胞分泌的TGF-β對缺血等造成的腦損傷有營養、修復等保護作用〔33，34〕；可抑制小膠質細胞及星形膠質細胞的增殖及活化，從而發揮抗炎作用〔35,36〕。Pang等〔37〕研究發現TGF-β1可下調一些炎性蛋白的表達，TGF-β1可能在腦缺血再灌注損傷時通過抑制趨化蛋白(單核細胞趨化蛋白-1、巨噬細胞炎性蛋白-1α)，發揮神經保護作用。Tarkowski等〔38〕研究發現，與健康對照組相比，在AD及VD患者中TGF-β 水平明顯升高，且腦脊液中TNF-α和TGF-β水平顯著相關，表明TGF-β的產生可能在某種程度上是由TNF-α引發的，TGF-β可能發揮抗炎作用。Chen等〔39〕研究表明，TGF-β1可抑制神經膠質細胞和T細胞介導神經炎癥反應，從而減輕AD相關的神經退化程度。

2.5單核細胞趨化因子(MCP)-1 MCP-1屬于趨化因子家族的一個小細胞因子，是重要的促炎因子，對單核細胞、巨噬細胞具有特異性趨化激活作用。血管內皮細胞受損后MCP-1大量分泌，對血管內皮細胞的修復及血管再生起主要作用，從而對血栓的再通及機化發揮重要作用〔40〕。正常時腦組織幾乎不表達MCP-1，腦組織缺血損傷后，隨著單核細胞集聚和神經膠質細胞活化，MCP-1表達增加，活化的神經膠質細胞可產生大量的神經毒性因子，導致神經細胞變性和壞死〔41〕。多種原因引起的長期腦血流低灌注所致慢性腦缺血是VD形成的重要因素之一。對新生小鼠腦缺血缺氧模型的研究發現腦組織 MCP-1 表達水平明顯增高〔42〕。MCP-1在VD患者血清、腦組織中水平的變化、在VD患者中的相關作用還有待進一步研究。研究發現〔43〕AD患者血漿MCP-1水平高于輕度認知功能障礙患者和健康對照組，AD越嚴重血漿MCP-1水平越高。因此，血漿MCP-1可能反映AD的風險和病程。血漿MCP-1水平越高代表更嚴重、更快的認知能力下降。

血清IL-1β、IL-6、TNF-α、TGF-β、MCP-1等炎癥因子水平在認知障礙患者中高表達，表明炎癥因素對認知下降起到一定推動作用，不過腦血管病后出現認知改變的機制錯綜復雜，有一些研究也提示免疫衰老促進癡呆進展。Mulugeta等〔44〕通過研究額葉的灰質和白質中炎癥因子及趨化因子的水平，發現VD及混合性癡呆疾病晚期的患者神經炎癥反應明顯減弱，MCP-1水平在灰質中的表達也顯著降低，灰質及白質的IL-6水平都有所下降。Chen等〔45〕分析了5個大腦區域，包括額葉和顳葉的灰質和白質，用于細胞因子和趨化因子分析。在各個區域，癡呆患者的IL-6和IL-8明顯低于非癡呆患者，尤其是腦卒中后癡呆患者中IL-6和IL-8水平較腦卒中后非癡呆組明顯降低。以上研究可能更加反映老年腦卒中后癡呆患者的免疫衰老和腦萎縮，老年人由于免疫力低下會使機體形成慢性亞臨床炎癥狀態，增強抗炎細胞因子和增強大腦免疫系統的策略可能有助于預防認知功能障礙。

2.6高密度脂蛋白(HDL) HDL參與體內膽固醇的逆轉運可將外周細胞內堆積的膽固醇轉運至肝臟內轉化清除，因而具有抗動脈粥樣硬化的重要作用，此外HDL具有廣泛的抗氧化、促內皮功能、抗血栓形成、調節免疫功能等功能〔46〕。最近的一些證據表明HDL可作為抗炎介質，抑制免疫性炎癥(慢性炎癥)的發生〔47〕,并在AD和VD的進展過程中起到神經保護作用〔48,49〕。

HDL參與AD和VD的確切機制尚未闡明，一些學者認為血漿HDL的升高可能在AD和VD患者中通過調節血管舒張、抗炎和抗氧化應激保護血管，促進血管內皮細胞存活和完整性，從而發揮血管保護作用〔49〕。Wang等〔48〕研究表明HDL作為抗炎因子，其水平降低時發生AD及VD風險升高。載脂蛋白(apoA)-I是血漿HDL的主要蛋白質成分，它決定了HDL的大部分功能，基礎性研究發現，apoA-I模擬肽可抑制小鼠大腦內炎癥，提高小鼠認知能力〔50，51〕。Lewis等〔52〕研究發現高表達apoA-I小鼠海馬組織切片中MCP-1及IL-6的水平顯著降低，由于MCP-1和IL-6都是由星形膠質細胞和小膠質細胞產生，所以可推測人類apoA-I可抑制兩種細胞類型的激活，從而影響炎癥因子的釋放，發揮抗炎作用，減少認知損害。因此，HDL升高不僅可減少心腦血管意外的發生，作為抗炎蛋白時，其濃度升高也可能提示有較輕的認知損害。

2.7α1-抗胰蛋白酶(AT) α1-AT是一種糖蛋白、一種廣譜蛋白酶抑制劑，也是一種急性時相反應蛋白。在炎癥性疾患時，α1-AT可透過毛細血管進入組織液，在炎癥局部往往濃度很高，對急性炎性疾病有一定限制作用。

目前關于α1-AT與AD關系的研究較多，但與VD相關性的研究較少。已有AD的轉基因小鼠模型研究表明〔53〕α1-AT對其腦內淀粉樣蛋白的沉積及淀粉樣蛋白沉積相關的認知下降及記憶缺損起到促進作用。DeKosky等〔54〕研究發現AD患者血清中α1-AT水平較對照組明顯增多，而且通過MMSE評分發現其高水平與AD嚴重程度具有正相關。在一項關于α1-AT單肽多態性是否為腦卒中后癡呆的一個潛在危險因素的研究〔55〕中，通過檢測142例缺血性腦卒中和188例對照者的α1-AT基因多態性，發現腦卒中后癡呆患者的α1-AT-TT基因型和T-等位基因出現率均較非癡呆型腦卒中患者、對照者明顯增多。來自荷蘭的一項研究〔56〕提出α1-AT可增加罹患AD或VD的風險。不過，一項為期4年的針對意大利老年人群的跟蹤研究〔57〕中并未得出α1-AT水平與癡呆(AD或VD)發病之間有何相關性。所以，關于α1-AT是否可作為癡呆診斷的前哨因子尚需進一步研究，且其與VD是否存在相關性也需要大量的研究探討。

2.8S100B蛋白 S100B蛋白為神經膠質源性蛋白，但含量過高可能具有直接神經毒性作用。高表達的S100B蛋白會同糖基化終末產物受體結合，激活MAPK和核因子-κB，由此繼發并促進前炎性細胞因子轉錄、誘導一氧化氮合成酶，從而干擾細胞周期，引起細胞程序化死亡、細胞凋亡等病理效應〔58〕。在由缺血、出血及外傷引起的腦組織損傷時，血清中 S100B 蛋白水平就會升高，其血清濃度可作為判斷腦組織損傷嚴重程度及預后的生物標志物〔59〕。高水平S100B蛋白在AD形成過程中起了重要作用。持續性的膠質細胞的增生、激活，誘發S100B蛋白的高水平表達，同時高水平S100B蛋白正反饋刺激膠質細胞增生、加重大腦的淀粉樣變性〔60～62〕。有研究表明〔63〕，S100B蛋白在糖耐量減低并VD高、中、低組與正常對照組比較差異有統計學意義(P<0.01)，S100B蛋白水平與 MMSE評分呈負相關。Shi等〔64〕研究發現，在基底節腦出血后VD患者中，血清S100B蛋白的表達水平明顯高于健康對照組，早期發現顯著增加的S100B蛋白對AD及VD的早期診斷可能具有潛在價值。

綜上，早期篩查、及早識別VD，對該病的早期診斷、干預及治療具有重要臨床意義。VD在一定程度上體現出神經炎癥推動認知障礙進展，促炎因子與抗炎因子表達失衡與血管性認知障礙的發生發展密切相關。但具體機制尚需要進一步研究，而且是否可將一些炎性蛋白作為反映認知障礙嚴重程度甚至是推測腦卒中后認知下降風險的評估指標尚缺乏有力證據。未來需對VD炎癥機制作進一步研究，為臨床防治VD提供新的方向。