PPAR-γ/Nrf2和米諾環(huán)素對(duì)腦出血保護(hù)作用的研究進(jìn)展

【關(guān)鍵詞】" PPAR-γ；Nrf2；米諾環(huán)素；腦出血；抗氧化；炎癥

中圖分類號(hào)" R741.02" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼" A" " 文章編號(hào)" 1671-0223（2023）08--04

腦出血是致殘、致死的重要原因，在中國發(fā)病率很高，家庭、社會(huì)負(fù)擔(dān)都很沉重。腦出血是腦實(shí)質(zhì)的原發(fā)非外傷性出血，因出血部位的不同，致殘、致死率也不盡相同，最常見的出血部位在腦深部，其次是腦葉。腦出血的常見原因有動(dòng)脈瘤、血管畸形、血液系統(tǒng)疾病及凝血、抗凝機(jī)制障礙等，其中以高血壓腦出血最為常見[1]。腦出血的一系列臨床表現(xiàn)包括：偏癱失語、意識(shí)障礙、吞咽困難、嘔吐等，給患者的生活質(zhì)量帶來極大的困擾。迄今為止，針對(duì)腦出血仍然缺乏有效的治療方法，手術(shù)和保守治療未見明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[2-6]。現(xiàn)將近年來PPAR-γ/Nrf2和米諾環(huán)素對(duì)腦出血保護(hù)作用研究進(jìn)行綜述，歸納如下。

1" 腦出血引發(fā)的腦細(xì)胞死亡的機(jī)制

腦出血引發(fā)的腦細(xì)胞死亡主要有以下幾方面的機(jī)制：腦出血的血腫周圍出現(xiàn)大量的細(xì)胞壞死，凋亡和自噬。主要原因是腦出血以后血液成分產(chǎn)生大量的毒性因子。大量研究證實(shí)氧化應(yīng)激參與了腦細(xì)胞壞死和凋亡的主要病理生理過程。線粒體、溶酶體、膜脂質(zhì)以及胞質(zhì)當(dāng)中鈣離子濃度的升高等都導(dǎo)致了大量的氧自由基生成，而氧自由基的大量生成，進(jìn)一步加速了細(xì)胞的壞死和凋亡過程。近來研究證實(shí)，鐵死亡信號(hào)通道和控制網(wǎng)絡(luò)的激活參與了腦出血后血腫周圍神經(jīng)細(xì)胞的死亡過程。主要表現(xiàn)為膜破裂、細(xì)胞變圓、線粒體變小，外膜破壞而細(xì)胞核大小形態(tài)正常。鐵死亡過程當(dāng)中有脂質(zhì)過氧化的參與，谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體和谷胱甘肽，過氧化物酶4等是鐵死亡過程當(dāng)中細(xì)胞內(nèi)抗氧化的主要機(jī)制，功能失調(diào)時(shí)，會(huì)伴隨著大量的活性氧自由基的生成以及脂質(zhì)的過氧化。部分研究表明，抑制鐵死亡可有效減輕腦出血周圍腦細(xì)胞的壞死[7-13]。

2" 米諾環(huán)素的神經(jīng)保護(hù)作用

米諾環(huán)素于1967年首次合成。米諾環(huán)素是在四環(huán)素的基礎(chǔ)上改造而成的，增強(qiáng)了抗菌活性。米諾環(huán)素（７-二甲氨基-６-去甲基-６-去氧四環(huán)素），又稱二甲胺四環(huán)素，化學(xué)式C23H27N3O7，相對(duì)分子質(zhì)量為457.5g·mol-1。米諾環(huán)素是一種高效抗生素，吸收迅速，血藥濃度峰值高，容易通過血腦屏障。米諾環(huán)素口服利用度高。食物和其他藥物不易影響其吸收，血藥濃度穩(wěn)定，在人體和組織器官中，分布范圍廣泛。主要在肝臟當(dāng)中代謝，有一定的肝腎毒性。米諾環(huán)素的神經(jīng)保護(hù)作用在各種動(dòng)物模型當(dāng)中都得到了證實(shí)。比如阿爾茨海默、腦外傷、脊髓損傷、帕金森和癲癇等[14-18]。有文獻(xiàn)表明，米諾環(huán)素可以通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化發(fā)揮一定程度的抗炎作用[19]。米諾環(huán)素抗凋亡和神經(jīng)保護(hù)作用非常明顯[20-24]。自1998年首次證明該藥具有抗腦缺血和抗炎作用以后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它能抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活化、拮抗谷氨酸毒性、抑制凋亡有關(guān)的caspase-1和caspase-3表達(dá)，抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和p38絲裂原活化蛋白激酶的活性。既往米諾環(huán)素等人工半合成的四環(huán)素類抗菌藥的神經(jīng)元保護(hù)作用，主要與其抗炎作用（抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化）有關(guān)，近來有研究表明米諾環(huán)素是一種很強(qiáng)的鐵鰲合劑，對(duì)于鐵引起的神經(jīng)損傷在體外實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的神經(jīng)保護(hù)作用[25-26]。另外，米諾環(huán)素具有較強(qiáng)的抗氧化作用。米諾環(huán)素有多個(gè)可取代的苯酚環(huán)，可通過直接的抗氧化作用干擾活性氧自由基的生成。米諾環(huán)素還可以抑制過氧化氫的水平，其主要機(jī)制是通過抑制生成過氧化氫的酶系，比如黃嘌呤氧化酶和NADPH氧化酶。另外，米諾環(huán)素還可以在基因水平上影響相關(guān)的蛋白表達(dá)，這些蛋白主要是參與氧自由基生成的酶系。

3" PPARγ在腦出血的抗炎和抗氧化作用

PPAR-γ有479個(gè)氨基酸殘基，有4個(gè)亞型。1、3、4亞型編碼一種蛋白，2亞型編碼另外一種蛋白，這兩種蛋白具有相同的外顯子序列，功能基本一致。PPAR-γ有4個(gè)功能結(jié)構(gòu)域。A區(qū)和B區(qū)是激活功能區(qū)，結(jié)構(gòu)差異大，屬于配體結(jié)構(gòu)域。配體的殘基被磷酸化時(shí)，可抑制受體的活性。C區(qū)是DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，含有鋅指結(jié)構(gòu)，高度保守，與相應(yīng)的配體結(jié)合后可激活過氧化物酶系當(dāng)中的上游啟動(dòng)子，從而引發(fā)轉(zhuǎn)錄調(diào)控。D區(qū)是鉸鏈區(qū)，E區(qū)和F區(qū)與特異性配體結(jié)合后，受體激活。PPAR-γ在神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中均有表達(dá)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明PPAR-γ在梨狀皮質(zhì)、嗅結(jié)節(jié)、尾狀核和蒼白球腹側(cè)有高表達(dá)，顳葉和古皮質(zhì)低表達(dá)，額葉、海馬和蒼白球中等表達(dá)。丘腦內(nèi)側(cè)中等表達(dá)，下丘腦低表達(dá)。PPAR-γ可保護(hù)損傷的腦組織[27-29]。增強(qiáng)過氧化物歧化酶活性從而減少氧自由基生成以及由氧自由基引發(fā)的脂質(zhì)過氧化損傷[30-32]。加強(qiáng)谷胱甘肽的利用，減少谷胱甘肽的丟失，抑制氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡。PPAR-γ激活上調(diào) CD36 的表達(dá)，從而使小膠質(zhì)細(xì)胞、小血管內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞大量表達(dá)清道夫受體，在腦出血后的血腫清除中發(fā)揮重要作用。這種吞噬作用輔助蛋白的表達(dá)處于 PPAR-γ的轉(zhuǎn)錄控制下，因此CD36的表達(dá)可以被PPAR-γ激動(dòng)劑上調(diào)并被選擇性PPAR-γ拮抗劑抑制。PPAR-γ激動(dòng)劑在腦出血?jiǎng)游锬Ｐ椭性黾有∧z質(zhì)細(xì)胞表達(dá) CD36 從而大量吞噬紅細(xì)胞，清除血腫。除此之外，PPAR-γ抑制腦出血后的炎癥反應(yīng)也表現(xiàn)在直接下調(diào)促炎介質(zhì)和上調(diào)抗炎介質(zhì)[33]。

4" Nrf2的神經(jīng)保護(hù)作用

Nrf2于1994年被發(fā)現(xiàn)，是一種具有亮氨酸拉鏈的轉(zhuǎn)錄因子。其中的酸性區(qū)域可以激活轉(zhuǎn)錄，而可與DNA結(jié)合的區(qū)域里含有大量的亮氨酸。神經(jīng)細(xì)胞損傷，激活上游表達(dá)區(qū)大量的順式作用元件，可以出現(xiàn)大量的Nrf2表達(dá)，從而進(jìn)一步激活抗氧化鏈中一系列的酶。生成的大量的酶可以起到很好的保護(hù)細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜，尤其是線粒體膜的作用，從而減少氧化損傷。Nrf2在一般情況下，位于細(xì)胞的胞質(zhì)當(dāng)中，當(dāng)腦細(xì)胞受到損傷時(shí)，從胞質(zhì)當(dāng)中釋放出來，然后進(jìn)一步的進(jìn)入到細(xì)胞核與啟動(dòng)區(qū)相結(jié)合[34]。Nrf2大量表達(dá)，從而進(jìn)一步激活了血紅素氧合酶。腦出血時(shí)，大量的紅細(xì)胞釋放很多的血紅素，而血紅素氧合酶可以起到對(duì)血紅素很好的降解作用。降解以后生成大量的抗氧化劑，比如一氧化氮和游離鐵，從而清除大量的自由基，保護(hù)腦出血時(shí)受損的神經(jīng)組織。腦出血時(shí)受損的神經(jīng)細(xì)胞引發(fā)中性粒細(xì)胞呼吸鏈的爆發(fā)，這個(gè)過程當(dāng)中，生成大量的活性氧和一氧化氮，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化損傷以及功能蛋白質(zhì)和核酸的共價(jià)修飾，而腦出血時(shí)超氧化物歧化酶（SOD） 和 Cu/ZnSOD 水平降低。實(shí)驗(yàn)研究表明Nrf2 激活引發(fā)的抗氧化系統(tǒng)，早期緩解腦出血引發(fā)的腦損傷[35]。Nrf2基因敲除小鼠模型遭遇腦出血時(shí)，損傷程度進(jìn)一步加重，也從另一方面進(jìn)一步證實(shí)了Nrf2在腦出血中的保護(hù)作用[36]。Nrf2表達(dá)下降會(huì)促進(jìn)炎癥反應(yīng)，同時(shí)生成大量的炎癥因子，比如粘附分子，環(huán)氧化酶2以及白介素和腫瘤壞死因子。實(shí)驗(yàn)表明Nrf2可以減輕腦出血時(shí)候的炎癥反應(yīng)，活化小膠質(zhì)細(xì)胞的功能[37] 。凋亡是一種程序性的細(xì)胞死亡過程。腦出血后大量的凋亡因子表達(dá)，NFKB信號(hào)通路激活，誘導(dǎo)炎細(xì)胞大量出現(xiàn)，造成組織損傷。實(shí)驗(yàn)表明，促進(jìn)Nrf2表達(dá)的藥物可以有效地降低腦出血以后所引發(fā)的細(xì)胞凋亡的嚴(yán)重程度[38]。神經(jīng)細(xì)胞的線粒體是進(jìn)行有氧氧化和產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）的主要部位，其中存在著電子傳遞鏈。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞遭遇損傷時(shí)候，線粒體形態(tài)以及電子傳遞鏈的功能異常。Nrf2可以通過抑制線粒體裂變，逆轉(zhuǎn)氧自由基水平，穩(wěn)定線粒體膜電位，改善線粒體功能，保護(hù)神經(jīng)組織[39]。自噬是一種依賴溶酶體的細(xì)胞自我穩(wěn)定途徑，Nrf2的表達(dá)可以啟動(dòng)自噬途徑，從而加速降解氧自由基以及自由基損傷細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜時(shí)時(shí)生成的大量代謝產(chǎn)物[40]。

綜上所述，腦出血可引發(fā)腦細(xì)胞的壞死和凋亡，并產(chǎn)生大量的毒性因子。氧化應(yīng)激和自由基的大量生成，參與了細(xì)胞壞死和凋亡的病理生理過程。而米諾環(huán)素作為一種較強(qiáng)的抗氧化劑，容易透過血腦屏障，可以在腦出血以后的腦細(xì)胞損傷中發(fā)揮較強(qiáng)的保護(hù)作用。腦出血激活炎癥和氧化應(yīng)激導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷，腦出血可激發(fā)PPAR-γ在腦組織中的大量表達(dá)，PPAR-γ 通過誘導(dǎo)抗氧化成分以減少炎癥和氧化應(yīng)激。PPAR-γ 刺激吞噬作用介導(dǎo)的血腫清除，從而有助于清除血腫、毒性和炎癥。腦出血時(shí)，Nrf2大量表達(dá)激活抗氧化鏈，抑制炎癥反應(yīng)，降低細(xì)胞的凋亡程度，保護(hù)線粒體，啟動(dòng)自噬途徑，發(fā)揮保護(hù)作用。Nrf2激動(dòng)劑可促進(jìn)血腫清除，而PPAR-γ可調(diào)節(jié)Nrf2的表達(dá)。Nrf2在腦出血后血腫清除中發(fā)揮關(guān)鍵作用，Nrf2 基因敲除的動(dòng)物血腫清除能力下降。關(guān)于米諾環(huán)素，PPAR-γ和Nrf2在腦出血后腦損傷中的保護(hù)作用還有待進(jìn)一步研究。

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[2023-03-02收稿]