脑梗死患者神经细胞凋亡研究进展

杜衍捷　金醒昉

(昆明市延安医院老年病科，云南　昆明　650000)



脑梗死患者神经细胞凋亡研究进展

杜衍捷金醒昉

(昆明市延安医院老年病科，云南昆明650000)

脑梗死；神经细胞凋亡；传导通路；抑制凋亡；治疗机制

脑梗死(CI)，又称缺血性脑卒中，主要由脑部动脉粥样硬化斑块形成，造成动脉管腔狭窄或闭塞，引发脑组织缺血缺氧发生坏死。多见于60岁以上人群，65岁以上老年人发病率最高，约占75%左右，每年病死率平均为10%～15%，严重者可造成患者失语偏瘫，该病极易复发，复发性卒中的死亡率大幅度增加，极大危害人类生存与健康。

1　脑梗死与神经细胞凋亡

细胞凋亡的概念是劳克士和威廉姆斯在1964年提出的。神经细胞凋亡是指大部分神经细胞在某一特定时期受生理或病理因素影响，在凋亡基因调控下出现的自主、有序的死亡，是一种程序化的细胞死亡过程(PCD)，目前认为 Bcl-2和Bax是脑供血不足导致神经元凋亡过程中最重要的调控基因。神经细胞凋亡与许多因素有关，有细胞外调控因素如脑缺血、谷氨酸兴奋毒性、细胞毒素、自由基及应激炎性反应等；而细胞内调控因素中研究最多是Caspase酶与Bcl-2蛋白家族〔1～3〕。

近几年研究发现，神经细胞凋亡与脑梗死的发生及发展有着非常密切的关系。王贤军等〔4〕对60只大鼠进行光诱导处理制作脑梗死动物模型，发现局灶性脑梗死后半暗带区皮层血流量的恢复与迟发性神经细胞凋亡有直接联系，其引起的缺血再灌注损伤最终导致了大鼠迟发性神经细胞凋亡。Yu等〔5〕选择脑血管病引起的脑梗死的大鼠，经促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子注射处理后，发现通过提高神经细胞氧摄入和利用水平，可以增强神经细胞的抗凋亡能力，对缺血缺氧性脑病的治疗发挥辅助作用。Wang等〔6〕对66只大鼠进行光诱导处理诱发脑梗死，采用细胞凋亡检测技术(TUNEL)及苏木精-伊红染色技术(HE)，选取发生局灶性脑梗死6～48 h的大鼠进行研究,于4～7 d后观察神经元凋亡与坏死的分布，研究发现凋亡小体主要存在于半暗带区，坏死细胞主要集中于梗死灶区，两者呈半球形向周围辐射性扩散〔7〕。脑细胞缺血几个小时后，大部分局灶分布的核心细胞发生了坏死，出现了细胞能量的衰减及亚细胞器的凸起，主要是凋亡性坏死，神经细胞的凋亡强度影响再灌注治疗的疗效。因此探索神经细胞凋亡传导通路，进行有效的抗凋亡治疗成为现今热门的研究课题。

2　神经细胞凋亡通路

2.1死亡受体传导通路死亡受体是肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族成员，主要包括Fas(CD95)，TNFR-1，DR3，DR4等。宋修云等〔8〕研究了比较典型的死亡受体-Fas受体，它在有活性的B细胞和T细胞中分布广泛，尤其对Fas-Fas-L传导通路的研究具有重要意义。

2.2线粒体传导通路线粒体是细胞能量的来源，线粒体通路在神经细胞凋亡过程中起着举足轻重的作用。凋亡诱导因子(AIF)、核酸内切酶 G(endonuclease G)、细胞色素 C(Cyt C)、B 细胞淋巴瘤蛋白 -2(Bcl-2)家族促凋亡蛋白增多〔9,10〕、procaspase-2、-3、-8、-9〔11〕等在线粒体通路引发的细胞凋亡中发挥着协调控制作用。在此凋亡途径中，细胞色素C的释放是最初步骤。细胞色素C释放入胞质中，与凋亡蛋白酶活化因子结合，形成细胞色素C/凋亡蛋白酶活化因子凋亡体，此凋亡体可促进半胱天冬酶-9前体的自身激活，自身激活后的半胱天冬酶-9前体进一步激活半胱天冬酶-3前体，引发细胞坏死，此复合物还能使质膜发生对称性变化，造成核质皱裂、萎缩导致DNA片段化和细胞坏死〔12〕。

2.3PARP-1/AIF传导通路PARP-1/AIF通路〔13〕介导的非半胱天冬酶依赖性细胞凋亡常见于脑细胞缺血再灌注损伤，也可见于药物副作用产生的神经细胞死亡。PARP-1位于胞核内，参与细胞内多种生理调节机制。DNA广泛性损伤可引起PARP-1过度活化，促使线粒体蛋白AIF转移至胞核参与构成DNA内切酶,引发染色质聚集、DNA片段化和细胞坏死。

2.4内质网传导通路内质网通路是新发现的一种重要的凋亡信号通路，目前其介导的凋亡信号传导途径还未能被人类完全精确描述。内质网是一种带有膜结构的细胞器,广泛分布于真核细胞中，主要功能是维持胞内Ca2+的稳定及折叠合成氨基酸构成蛋白质〔14〕。缺血后的脑细胞内质网功能异常,发生应激反应，导致内质网外膜的半胱天冬酶-12激活,此酶激活后又进一步激活半胱天冬酶-9 和半胱天冬酶-3,这可能是内质网调控凋亡的根本途径。

2.5PI3K/AKT传导通路PI3K/AKT通路是一类重要的凋亡传导通路，可灭活多个促凋亡因子，在细胞内发挥促进增殖、分化、抗凋亡等重要作用，尤其在热休克蛋白(Hsp)70介导的抗神经细胞凋亡领域具有重要的价值。对Hsp70转基因鼠进行大脑中动脉结扎处理造成供血中断，Hsp70能激活这一途径来抑制供血不足造成的细胞凋亡〔15〕。PI3K/AKT通路抗凋亡的作用机制主要有两个:①AKT激酶促使Bad蛋白磷酸化，Bad蛋白产生三个磷酸化位点与Bcl-xL相结合，Bcl-xL因子活性位点被掩盖，抑制其促凋亡活性〔16〕；②AKT激酶使Caspase-9 Ser-196 位点磷酸化，激活Caspase-3级联反应的活性，起到间接保护神经元作用〔17〕。

3　药物抑制神经细胞凋亡的作用机制

3.1线粒体毒素3- 硝基丙酸(3-NPA)研究表明，脑缺血2 h后经再灌注治疗24 h后的凋亡神经元，在使用3-NPA后可使坏死部分的体积缩小。3-NPA通过增强Bcl-2的表达，降低Bax的表达，诱导对脑供血障碍耐受，从而阻遏神经元凋亡。预处理的3-NPA可导致抗凋亡的基因调控反应占主导地位,有利于维持神经细胞的结构和功能〔18〕。

3.2神经生长因子(NGF)在脑梗死大鼠中，脑部Caspase- 3的表达显著提高。腹腔注NGF能显著降低Caspase- 3的表达，抑制神经元的坏死，充分发挥保护脑梗死大鼠神经细胞的作用〔19〕。

3.3褪黑素(MT)MT清除自由基的能力很强，脂溶性高，易透过血脑屏障和胞膜，具有很好的中枢神经系统亲和力〔20〕。MT能抑制人视网膜色素上皮细胞缺血诱发的凋亡〔21〕，能抑制小量6-羟多巴胺诱发的凋亡和再灌注治疗后Caspase-3的再次激活〔22〕。

3.4脑源性神经生长因子(BDNF)BDNF能使Bax蛋白表达受抑制，增强Bcl-2 蛋白合成，有效缩小梗死面积〔23〕，短时间内恢复神经功能。有研究显示BDNF可调控Bax和Bcl-2表达,改善脑梗死大鼠的神经功能〔24〕。

3.5赛庚啶(CYP)辛洪波等〔25〕研究发现，CYP具有降血脂、清除氧游离基的作用，是一种强效的Ca2+通道阻滞剂。谭婷等〔26〕研究出CYP能抑制Caspase-3的表达，从而抑制神经细胞凋亡。

3.6Bcl-2基因Bcl-2基因是一类新型原癌基因，可抑制多种毒素诱发的细胞凋亡而不缩短细胞寿命，也不影响正常的细胞周期，是非常重要的抑癌基因。随着研究的深入，Bcl-2基因抑制细胞凋亡的机制将被最终阐明。Lam等〔27〕发现Bcl-2可与Bax蛋白组合成Bcl-2/Bcl-2、Bcl-2/Bax、Bax/Bax形式的二聚体，通过调节二聚体间不同的比例来抑制氧自由基的生成，减轻谷氨酸兴奋毒性增加造成的细胞内Ca2+超载，最重要是减少脂质过氧化物的生成，发挥抗NGF缺乏造成的细胞凋亡和p53蛋白的作用〔28〕。

4　中医抑制神经细胞凋亡的作用机制

4.1菟丝子黄酮有研究表明，菟丝子黄酮可增强脑组织中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性，对小鼠脑缺血再灌注损伤有保护作用〔29〕。张曼等〔30〕发现菟丝子黄酮能抑制 Bax蛋白和 Caspase-3的活性，可通过提高Bcl-2 蛋白的表达来抑制细胞凋亡，对大鼠脑缺血再灌注损伤具有一定的保护作用。

4.2疏血通注射液疏血通注射液是动物类中药复方制剂，主要作用为抗凝、抗栓、保护细胞等，主要用于脑梗死疾病的防治〔31〕。疏血通注射液能下调Bax蛋白、Caspase-3的表达，通过明显上调Bcl-2基因的表达来抑制神经细胞凋亡。

5　问题与展望

综上所述，神经细胞凋亡是一个多通道的病理过程，在脑梗死的病程发展中起重要作用，因其发病机制较为复杂，目前尚不完全清楚。在神经细胞凋亡进程中，凋亡传导通路激活是神经细胞发生凋亡的重要因素。通过对死亡受体传导通路、线粒体传导通路、PARP1/AIF传导通路、内质网传导通路、PI3K/AKT传导通路的研究可更深一步的探讨神经细胞凋亡的发生机制，从而为进一步治疗脑梗死提供科学依据。近年来研究发现，HSP70可以激活PI3K/AKT传导通路来抑制细胞凋亡，从而保护脑梗死后的神经细胞，提示我们可以检测脑梗死易感人群中Hsp70-1+190位点和Hsp70-hom+2437等位点基因型，来研究Hsp70-hom基因+2437位点基因的多态性在脑梗死患者发病过程中的分子机制，以及是否对HSP70的神经保护作用及PI3K/AKT传导通路产生影响，但目前这类研究的分子机制还没有定论，就需要我们不断去探索和发掘Hsp70-hom基因多态性在脑梗死患者神经细胞凋亡病程中的作用及发病机制，吸收前人研究成果中的精髓进行技术创新，在基因水平上更好的治疗脑部缺血性疾病，提升脑梗死患者的治疗水平。

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〔2016-03-07修回〕

(编辑郭菁)

10.3969/j.issn.1005-9202.2016.14.117

国家自然科学基金项目资助(No.81460209)

金醒昉(1962-)，女，硕士生导师，主要从事老年病学研究。

杜衍捷(1986-)，男，医师，在读硕士，主要从事老年病学研究。

R743

A

1005-9202(2016)14-3600-03；