過氧化物酶體增殖物激活受體PPAR在缺血性腦卒中作用的研究進展

吳玉佳，高健美,2，龔其海,2

(遵義醫科大學1.基礎藥理教育部重點實驗室暨特色民族藥教育部國際合作聯合實驗室、2.藥學院，貴州 遵義 563000)

腦卒中是臨床上腦血管疾病中最常見的疾病之一，以猝然昏仆、口舌歪斜、半身不遂、語言不利為癥，是由于腦部血管突然阻塞或破裂，導致血液不能進入大腦相應組織而引起的因缺血、缺氧導致的一類腦部疾病。根據發病原因的不同，腦卒中又分為缺血性腦卒中(ischemia stroke，IS)和出血性腦卒中兩種，其中IS約占總發病人數的80%～85%[1]。IS具有高發病率、高致死率及高致殘率的特點，嚴重影響患者的生活質量，給患者的家庭和整個社會帶來了沉重的負擔[2]。我國在IS的發生率及其引發的疾病負擔方面位居全球第一位，其基本病理生理過程是腦缺血。目前治療IS最有效的措施是及時恢復缺血區域的血供。然而，臨床和實驗研究均發現，缺血區恢復血供后可繼發腦缺血/再灌注損傷、腦水腫和出血轉化等多種病理學表現[3]。IS作用機制復雜，主要涉及神經炎癥、細胞凋亡、氧化應激損傷等密切相關。因此，闡明IS的作用機制，尋找新的治療靶點和藥物對防治缺血性卒中具有重要意義。

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs)是核受體超家族中的配體激活轉錄因子，主要包括α、β、γ三種亞型，具有調節糖代謝和脂質代謝、抑制炎癥和氧化應激損傷的作用。PPARs是依賴配體的轉錄因子，可通過與調節基因增強子中的特定過氧化物酶體增殖物應答元件結合來調節靶基因的表達。在與激動劑結合時，PPAR的構象被改變，從而產生轉錄共激活因子的募集,導致基因轉錄的增加[4]。最近研究發現，PPARs不僅在糖尿病的病理發生發展中發揮重要作用，在缺血性腦卒中的發生發展中也發揮關鍵作用。因此，本文綜述國、內外關于PPARs在IS中的作用及其可能的神經保護作用機制，旨在為闡明缺血性腦卒中的病理機制，尋找防治缺血性腦卒中的作用新靶點提供線索和依據。

1 PPARs通過抑制神經炎癥發揮抗IS的作用

神經炎癥是IS的核心機制之一，主要表現為腦內的膠質細胞過度激活釋放大量促炎癥因子，從而產生細胞毒性[5]。因此，抑制神經炎癥反應是治療IS的重要策略之一。

體內實驗研究結果顯示，采用大腦中動脈閉塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)法導致的IS大鼠模型腦中小膠質細胞和星形膠質細胞被激活，導致促炎癥因子釋放增加，如白介素(interleukin，IL)-1β和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)；同時減少抗炎癥因子的釋放，如趨化因子(chemokine CXC ligand，CXCL)-9、CXCL-10、IL-4等[6]。此外，PPARα、PPARβ、PPARγ表達均明顯降低。PPARα激動劑油酸乙醇胺能夠明顯抑制星形膠質細胞激活和膠質瘢痕形成，進而發揮抗IS神經炎癥發揮的作用[7]。而PPARγ激動劑米非司酮、葉黃素苷、吡格列酮能夠明顯升高MCAO大鼠模型腦內PPARγ的蛋白表達，進而降低TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎因子的水平發揮抗IS的作用[8]。值得注意的是，PPARα/γ雙重激動劑GW0742明顯增加PPARα、PPARγ蛋白表達且減少促炎癥因子釋放，增加抗炎癥因子的水平發揮抗IS的作用，其作用機制可能與下調Toll樣受體/核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信號轉導通路、調節基質金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)和金屬蛋白酶的組織抑制劑-1蛋白之間的平衡有關[9]。有趣的是，PPARα激動劑非諾貝特預處理僅可改善MCAO雄性小鼠的神經功能并上調CD8+調節性T細胞，而對MCAO雌性小鼠的神經功能無改善作用，并下調CD4+調節性T細胞。PPARα基因敲除(knock out，KO)雄性小鼠較PPARα KO雌性小鼠促炎癥因子基因表達增加[10]。

體外研究實驗結果顯示，脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)明顯增加小鼠巨噬細胞RAW264.7炎癥因子表達并降低PPARα、PPARγ蛋白表達。PPARα激動劑WY14643能夠明顯增加PPARα并降低TNF-α、IL-1β、IL-6、CXCL-1和CXCL-10的水平發揮抑制炎癥反應的作用[11]。在氧糖剝奪再灌注(oxygen and glucose deprivation/reperfusion，OGD/R)模擬IS的小鼠巨噬細胞RAW264.7中，PPARα、PPARγ、促炎因子誘導性一氧化氮合酶、IL-6、TNF-α、γ-干擾素、高遷移率族蛋白B-1(high mobility group protein B-1，HMGB-1)的表達均升高。阿托伐他汀、羅格列酮作用后，PPARγ表達升高，抑制了OGD/R誘導促炎因子的表達[12]。PPARγ激動劑銀杏內酯B的衍生物作用后可以調節微膠質細胞從促炎表型分化為抗炎表型，發揮抗炎作用。PPARα/γ雙重激動劑阿格列扎能夠抑制小膠質細胞活化進而減少促炎性細胞因子的合成、釋放、遷移發揮抑制炎癥反應的作用[13]。

以上研究結果顯示，PPARs能夠減少促炎因子的釋放、增加抗炎因子的生成，發揮抗IS神經炎癥的作用。

2 PPARs通過抑制神經細胞凋亡發揮抗IS的作用

凋亡是機體自主程序性死亡主要方式之一，在機體發育過程中維持機體穩態。IS后，自由基的產生，線粒體損傷過程中細胞色素C的釋放以及胱天蛋白酶的激活等死亡信號均可觸發細胞凋亡[14]。抑制神經細胞凋亡是治療IS的重要策略之一。

體內研究實驗結果顯示，采用缺氧缺血性腦損傷(hypoxic-ischemic brain injury，HIE)誘導建立的大鼠IS模型大腦中，PPARβ/δ的表達明顯降低；而PPARβ/δ激動劑GW0742或腺病毒介導PPARβ/δ過表達能夠明顯增加HIE大鼠模型腦內PPARβ/δ蛋白表達，進而通過抑制凋亡信號調節激酶1/p38-絲裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)通路或NF-κB/MMP-9途徑，進而抑制了腦水腫的形成發揮抗凋亡作用，且改善了IS后大鼠的神經缺陷，降低了BBB的通透性[15]。在采用MCAO法誘導建立的IS大鼠模型大腦中，PPARγ蛋白表達明顯降低，而PPARγ激動劑羅格列酮能夠通過調控HMGB-1/晚期糖基化終產物受體信號通路抑制細胞凋亡，進而緩解了缺血/缺氧引起的細胞焦亡，發揮抗IS作用[16]。PPARγ KO小鼠IS損傷較野生型嚴重，其腦中內質網應激蛋白、凋亡相關蛋白明顯上調。而PPARα激動劑非諾貝特和和PPARγ激動劑吡格列酮聯合治療能夠明顯抑制凋亡發揮抗IS作用[17]。

體外研究實驗結果顯示，在OGD誘導建立的IS細胞模型中，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)-3，caspase-9等促凋亡蛋白明顯增加；而Bcl-2、Bcl-xL等抗凋亡蛋白明顯減少。同時，PPARγ表達明顯降低。而PPARγ激動劑羅格列酮預處理或者PPARγ過表達均可通過抑制抑制細胞凋亡途徑發揮抗IS作用[18]。

以上研究結果顯示，PPARs能夠通過調控caspase依賴的凋亡途徑和內質網應激而抑制細胞凋亡發揮抗IS作用。

3 PPARs通過抑制氧化應激損傷發揮抗IS的作用

氧化應激是指機體在遭受各種有害刺激時，體內或細胞內活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產生與抗氧化之間失衡，從而導致ROS在體內蓄積而引起細胞和組織的損傷。氧化應激與IS關系密切，減少神經細胞的氧化應激損傷亦是治療IS的重要策略之一[19]。

體內研究結果顯示，在MCAO誘導建立的IS大鼠模型腦中，ROS及產生ROS的NADPH氧化酶(NADPH oxidase, NOX)含量明顯增加，而PPARγ、PPARα表達明顯降低。PPARγ激動劑吡格列酮能夠降低NOX含量、上調PPARγ蛋白表達，進而抑制神經元死亡發揮抗IS作用，PPARα激動劑法舒地爾能夠升高過氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的含量和PPARα的蛋白表達，進而抑制氧化應激損傷發揮抗IS作用。在MCAO誘導建立的IS大鼠模型中，內源性抗氧化酶如SOD、過氧化氫酶(catalase, CAT)明顯減少，PPARγ表達明顯降低；而PPARγ激動劑人參皂苷作用能夠明顯降低髓過氧化物酶活性，并提高抗氧化酶SOD和CAT的活力，進而發揮抗IS的作用[20]。

體外研究結果顯示，在OGD誘導的神經細胞損傷中，ROS含量明顯增加，PPARγ蛋白表達明顯降低；而PPARγ過表達能夠降低ROS含量并增加PPARγ表達，其作用可能與調控核因子E2相關因子2/抗氧化反應元件途徑、NF-κB信號途徑有關。在PPARγ特異性敲除的體外轉染neuron 2a細胞系中，PPARγ基因敲除神經元損傷或缺失嚴重、內質網應激蛋白蛋白表達明顯上調[21]。

以上研究結果顯示，PPARs通過調控氧化應激通路抗發揮抗IS的作用。

4 PPARs通過抑制神經細胞自噬發揮抗IS的作用

自噬是指膜吞噬或包裹小膠質細胞和胞質大分子以形成自噬體的過程，吞噬的物質被送至溶酶體進行降解。自噬在大腦輕度缺氧或缺血激活時具有保護作用，對神經元發育至關重要。然而，嚴重缺氧或缺血引起的自噬過度激活會加重IS損傷[22]。因此，抑制腦缺血引起的過度自噬是治療IS的重要策略之一。

體內研究結果顯示，MCAO誘導建立的IS小鼠模型大腦中自噬相關蛋白微管相關蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)和Beclin-1表達明顯增加，同時PPARγ表達降低。而PPARγ激動劑羅格列酮能夠抑制神經元自噬，減少IS小鼠腦梗死體積和腦水腫，增加神經元存活率并促進其神經功能恢復[23]。體外研究結果顯示，采用OGD/R導致的IS細胞模型中，可見自噬小體明顯增加，LC3、Beclin-1表達明顯增加，PPARγ表達明顯降低；而PPARγ激動劑15d-PGJ2可以通過促進PPARγ的表達，抑制自噬相關蛋白的表達而抑制細胞過度自噬，發揮抗IS作用[24]。

Fig 1 The protective mechanism diagram of PPARs in IS

以上研究結果表明，PPARs能夠通過調控自噬信號轉導通路抑制神經元過度自噬發揮抗IS的作用。

5 其他作用

此外，最近研究發現LPS能夠明顯減少PPARγ的表達，抑制脫髓鞘和再髓鞘化過程，進而抑制少突膠質祖細胞(oligodendrocyte progenitor cells，OPC)分化和成熟。而PPARγ激動劑丙戊酸鈉、姜黃素等可通過升高PPARγ的表達，誘導OPC的增殖和分化，進而促進髓鞘再生和神經功能恢復發揮抗IS的作用[25-26]。在MCAO誘導建立的IS小鼠模型大腦中，PPARα、PPARγ表達明顯降低，血腦屏障(brain blood barrier，BBB)損傷明顯。而PPARα/γ雙重激動劑GW0742和PPARγ激動劑重組成纖維細胞生長因子、虎杖苷等通過上調PPARα、PPARγ的表達，減少血腦屏障損傷進而發揮抗IS的作用[27]。同時，PPARγ激動劑ISO-α酸通過激活PPARγ，增加M2小膠質/巨噬細胞CD36的表達減輕腦水腫[28]。PPARγ激動劑格列衛通過結合珠蛋白-血紅蛋白-CD163促進血腫清除，明顯降低血腫體積、腦水腫和血紅蛋白[29]。此外，有文獻報道OGD/R導致的體外IS細胞模型中，乳酸代謝障礙可加速大鼠星形膠質細胞死亡，而PPARγ激動劑吡格列酮能夠通過上調PPARγ，誘導星形膠質細胞乳酸釋放進而發揮抗IS的作用[30]。

以上研究結果表明，PPARs還可通過調控脫髓鞘、保護BBB損傷、減輕腦水腫及調節乳酸代謝發揮抗IS的作用。

6 總結與展望

IS病理過程復雜，闡明其病理學機制對明確IS的治療靶點具有重要意義。本文綜述了PPARs在IS的保護作用，其機制與調控神經炎癥、細胞凋亡、氧化應激、細胞自噬、調控脫髓鞘、保護BBB損傷、減輕腦水腫及調節乳酸代謝相關途徑有關(Fig 1)。值得注意的是，炎癥、氧化應激、凋亡、自噬和BBB損傷等之間關系密切。炎癥與自噬的相互調節涉及多種信號轉導途徑。炎癥反應可誘導IS過度自噬的發生，而自噬也可通過mTOR、AMPK、NF-κB等途徑促進IS炎癥反應加重。此外，炎癥反應可通過調控凋亡途徑誘導IS神經元死亡。最近研究發現，氧化應激損傷與炎癥、凋亡和自噬間存在相互作用，IS后ROS大量產生，可促進炎癥因子的釋放、誘導神經元凋亡或自噬進而損傷BBB并加重IS損傷。因此，進一步研究炎癥、氧化應激、凋亡、自噬和BBB之間的關系對闡明IS的病理機制并尋找有效的治療IS的PPARs激動劑具有重要意義。

此外，目前針對PPARs與IS的相關研究尚處于初步研究階段，關于PPARs對IS后血腦屏障的影響及其在IS的急性期、亞急性期、恢復期不同階段的變化尚不清楚。因此，仍需系統研究PPARs在IS不同時間段的變化規律及其可能的作用機制。通過對PPAR在缺血性腦卒中作用的深入研究，后續必將為探索新的PPAR亞型激動劑或者PPAR多重激動劑用于IS的治療奠定堅實的基礎。