中国现代神经疾病杂志2011年4月第11卷第2期
ChinJ
Contemp
NeurolNeurosurg,April201l,V01.11。No.2
・脑血管病论坛・
炎性反应在缺血性脑损伤中的作用和机制
马英鑫
陈贺愈夏伟梁
炎症;
刘建荣殷卫海
【关键词】脑缺血;小胶质细胞;综述文献
DOI:10.39690.issn.1672-6731.2011.02.008
尽管已有大量关于脑缺血的研究见诸文献,但仍缺乏有效的治疗方法,对其发病机制的理解亦不充分。许多研究提示,炎性反应在缺血性脑损伤中起关键作用,因此炎性反应业已成为治疗缺血性卒中最具潜力的靶点之一。近年来,一系列研究揭示了关于炎性反应在缺血性脑损伤中作用的重要新概念n4】:(I)虽然大部分炎性反应可以加剧缺血性脑损伤。但亦有一些炎性反应对缺血脑组织有益。(2)聚ADP.核糖聚合酶.1(PARP.1)和Sirtuinl(SIRTl)等NAD+依赖性蛋白可能在脑缺血诱导的炎性反应中起重要作用。(3)缺血性卒中患者和脑缺血动物的外周系统均存在明显的炎性反应,而这些反应在缺血性脑损伤中的作用亟待阐明。(4)小胶质细胞和神经元、星形胶质细胞与脑缺血的发生有着密切的关系。(5)有些蛋白质在缺血性脑损伤炎性反应过程中的作用值得关注,如高迁移率族蛋白1(HMGBl)、糖基化终产物受体(RAGE)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶等。炎性反应是缺血性脑损伤过程中持续时间较长的病理变化,作为治疗脑缺血的靶点有其特殊的优点。今后对于脑缺血后中枢神经系统和外周系统炎性反应的严重程度及其病理学机制的研究,有可能成为寻找有效治疗靶点的基础。在本文中’,我们试图对这一研究领域的最新进展进行概述,并通过对相关资料的归纳而更清楚地了解研究动态,提示未来的主要研究方向。
.
一、脑缺血过程中的炎性反应
大量临床和基础研究均已发现,在脑缺血过程中存在炎性反应,包括小胶质细胞和星形胶质细胞的活化、炎性因子和趋化因子的产生、白细胞和单核细胞浸润,以及黏附分子、补体和金属蛋白酶类表达水平和活性的升高¨-5】。越来越多的研究表明,炎性反应可能与氧化应激、兴奋性毒性、钙稳态失衡、能量耗竭一样,是缺血性脑损伤的关键病理学机制之一[6圳。炎性反应对维持生命的正常状态至关重要,因为它能够促进创伤部位的愈合。然而,过度炎性反应则会产生大量活性氧(ROS)和炎性因子而引起一系列病理变化,依据炎性反应持续时间和程度的不同而产生有益或有害的作用。例如:通过去除细胞碎片,脑组织重塑和防止神经损伤等发挥神经保护作用【3J州;通过刺激产生氧化应激反应和分泌细胞因子等导致神经细胞和组织损伤;通过使多种细胞因子表达水平升高而在缺血性脑损伤过程中产生不良作用n^¨。"。有研究发现,转化生长因子.俚(TGF.d)和IL.1具有加重缺血性脑损伤的作用n4’;然而更多的研究提示,转化生长因子.B(TGF.B)和IL.10在缺血性脑损伤中起神经保护作用n’17】。关于IL.6在缺血性脑损伤中的作用,缺血性卒中动物模型研究得到了不一致的结果¨J剖。发生缺血性卒中时,继早期剧烈的炎性反应之后即是免疫抑制反应,因此建立炎性反应的阴阳平衡对减少缺血性脑损伤至关重要。为了减少过度损伤。有必要选择性地抑制某些过度的炎性反应,而在免疫
基金项目:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(项目编号:2010CB834306);上海市浦江人才计划项目(项目编号:
09PJl405900)
’
抑制阶段则应加强免疫反应。由于炎性反应的相对延迟性和持久性,故已成为缺血性脑损伤中一个重要治疗靶点。
二、NAD+依赖性蛋白PARP.1和SIRTl在神经炎性反应过程中的作用
研究显示,PARP.I可通过两条代谢途径影响炎
作者单位:200030上海交通大学Med—X研究院(马英鑫.陈贺愈。夏伟粱.殷卫海);上海交通大学医学院附属瑞金医院神经科(刘建荣)
通信作者:殷卫海(Email:weihaiy@sjtu.edu.en)
万方数据
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.161.
性反应:(1)通过影响炎性因子核因子.KB(NF.KB)而对炎性反应过程产生调控作用【l“19】。(2)PARP.1过度激活,诱导HMGBl发生核外移[20】,启动炎性反应过程心“。已知脑缺血时PARP.1被激活,而抑制PARP.1活性可通过减弱炎性反应程度而达到缓解缺血性脑损伤的目的h2。2驯。然而,至今尚无研究证实通过抑制PARP.1活性而抑制炎性反应可对缺血脑组织产生保护作用。
缺血性脑损伤病理演变过程中的关键性NAD+
依赖性蛋白——sirtuins家族越来越受到关注。
Sirtuins家族包括SIRTl.7,均为NAD+依赖性组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase)瞳“。目前研究所关注的焦点,主要集中于SIRTl在老化、细胞死亡及炎性反应等多种生物反应过程中所发挥的重要作用乜“。SIRTl对炎性反应的调控作用主要是通过对核因子.KB的影响,即对核因子.KB产生去乙酰化作用,从而抑制其活性汹】。然而,目前仍无相关脑缺血模型能够证明SIRTl可以通过影响核因子一KB对脑缺血诱导的神经炎性反应产生作用。由于愈来愈多的研究提示Sirtuins是具有重大生物学作用的分子,因此有必要对SIRTl在缺血性脑损伤炎性反应中的作用加以研究。大量证据表明,NAD+不仅在能量代谢和线粒体功能中发挥关键作用,而且还对老化和基因表达具有影响乜利。我们以往的研究发现,NAD+可减少由氧化应激诱导的星形胶质细胞和神经元坏死心8圳;而且对脑缺血.再灌注大鼠模型的观察显示,缺血后2h鼻饲给予NAD+可显著缩小脑梗死面积【3…。这些研究结果为NAD+的治疗应用提供了可能的证据。对NAD+的神经保护机制研究发现,NAD+能够抑制氧化应激诱导的HMGBl从细胞核转移至细胞外液,并可降低小胶质细胞活性b“,提示NAD+可能是一种可以抑制炎性反应的分子。
三、小胶质细胞、神经元及星形胶质细胞在缺血性脑损伤中的相互作用
核蛋白HMGBl在坏死信号的诱导下可以由细胞核转移至细胞外液b引,它在缺血性脑损伤过程中起重要作用:(1)HMGBI的单克隆抗体可缩小脑缺血.再灌注损伤造成的梗死灶面积【3驯。(2)RAGE即HMGBl受体在缺血性脑损伤中发挥重要作用b“。(3)脑缺血诱导神经元释放HMGBl,导致小胶质细胞活化¨引。(4)采用兴奋性毒性谷氨酸刺激神经元培养液亦可诱导HMGBl释放至细胞外液【3引,而且HMGBl还可以通过与小胶质细胞膜表面的RAGE
万方数据
结合而激活小胶质细胞b“。上述研究表明,脑缺血产生的细胞坏死信号是诱导脑缺血神经炎性反应的关键机制之一,通过诱导神经元HMGBl发生核外移而诱导小胶质细胞活化[3剖。除此之外,神经元还可以通过其他途径影响神经炎性反应。例如,受损神经元释放的尿苷二磷酸(UDP)可活化小胶质细胞膜上的P2Y6受体,引起小胶质细胞产生吞噬作用‰]。去甲肾上腺素可以减少小胶质细胞诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达和IL一1B的形成b”,神经元通过释放去甲肾上腺素而影响小胶质细胞的活化”引;小胶质细胞表达的N型乙酰胆碱受体d7活化后能够抑制小胶质细胞引起的免疫反应b乳“。由此可见,神经元可以通过释放乙酰胆碱而抑制小胶质细胞的活化,小胶质细胞对神经元的损伤作用已经有文献报道¨“。小胶质细胞.神经元混合培养研究发现,小胶质细胞引起的B.淀粉样蛋白(AJ3)活化介导了At3兴奋性神经毒性作用¨“,进一步提示小胶质细胞在神经元缺血性损伤过程中的重要性。局部脑缺血时,小胶质细胞还可以通过产生活性氧和细胞因子而导致神经元损伤¨引,或通过磷脂酰丝氨酸(PS)的外翻信号识别凋亡神经元¨”,进而吞噬死亡神经元。
有证据表明,星形胶质细胞在缺血性脑损伤中具有重要作用h“。活化的星形胶质细胞同样可以分泌各种不同的细胞因子,从而增强缺血性脑损伤诱导的炎性反应;小胶质细胞也可通过分泌细胞因子和活性氧从而影响星形胶质细胞:细胞因子(如肿瘤坏死因子.Ot)可激活星形胶质细胞核因子.KB使星形胶质细胞产生大量细胞因子…J,而星形胶质细胞亦可通过分泌一些炎性因子影响小胶质细胞的活性;星形胶质细胞分泌的钙结合蛋白S.100j3通过与小胶质细胞膜上的RAGE结合,进而激活小胶质细胞…圳。
四、炎性反应与氧化应激间的相互关系活性氧可以通过一系列机制活化小胶质细胞和核因子.KB,为~可以调节小胶质细胞活化程度的高度还原敏感性转录因子m,。活性氧产生的坏死信号尚可诱导HMGBl从神经元的细胞核转移释
放到细胞外液,而HMGBl与RAGE结合可导致小胶
质细胞的活化b“。此外,活性氧亦可通过诱导星形胶质细胞表达细胞因子而导致小胶质细胞活化。小胶质细胞产生的活性氧是脑缺血.再灌注损伤中氧化应激的重要来源,而影响小胶质细胞产生活性
.162.
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氧的关键蛋白是表达在其细胞膜表面的NADPH氧化酶№乳1。小胶质细胞中的诱导型一氧化氮合酶是一氧化氮的重要来源,可与超氧化物作用生成过氧亚硝基阴离子(ONOO。)nJ引,后者则为局部脑缺血损伤中的重要活性氧。因为神经元易受到氧化应激损伤,小胶质细胞的活化可以通过产生活性氧和一氧化氮而诱发神经元损伤,因此同时靶向抑制小胶质细胞NADPH氧化酶和诱导型一氧化氮合酶,可能具有良好的神经保护作用。
五、脑缺血诱导中枢神经系统的炎性反应和外周免疫系统的变化
越来越多的研究发现,脑缺血除了可以诱导中枢神经系统的炎性反应,同时还可以引起外周系统炎性反应【53。56】。动物研究表明,脑缺血对外周免疫系统的作用可以分为3个阶段【5。川:在相对早期阶段(缺血6h后),大脑中动脉闭塞诱导小鼠脾细胞分泌大量炎性因子,包括肿瘤坏死因子和干扰素.^y(INF.1);相对中期阶段(缺血22h后),淋巴结中的单核细胞也大量分泌肿瘤坏死因子.OL、IL.6和IL.2;进展至较晚期,小鼠血液、脾和胸腺中的免疫细胞数目明显减少,即表现出影响脾、淋巴结和胸腺的全身性免疫抑制反应。临床研究显示,缺血性卒中患者于缺血后1周时血浆IL.6达峰值水平,此与患者预后有着紧密的关联性b利。提示。脑缺血诱导的外周系统炎性反应对缺血性脑损伤的严重程度具有重要影响。脑缺血诱导的免疫抑制也有着重大的临床意义:免疫抑制是缺血性卒中患者感染的关键因素,而感染是导致脑卒中患者死亡的重要原因。因此,有必要对脑缺血诱导的外周系统炎性反应进行深入全面的研究b副。
六、总结与展望
炎性反应是缺血性脑损伤的重要病理因素,它可能成为将来治疗缺血性卒中患者有价值的靶点。与细胞兴奋性毒性相比,缺血性脑损伤炎性反应所持续的时间较长,这些因素迸一步提高了炎性反应作为治疗脑缺血靶点的价值。目前用于治疗脑缺血后炎性反应的药物主要为非甾体类抗炎药,通过抑制环氧合酶.1(COX.1)和.2(COX.2)达到抗炎作用。然而,COX.1和COX.2抑制药均有较为严重的不良反应b“,有必要寻找不良反应小且可选择性阻断有害神经炎性反应的新药。今后有必要对缺血性脑损伤炎性反应的利弊进行深入研究,以便找到一种治疗方法,从而最大限度地减小炎性反应
万方数据
的负面效应从而扩大其有益作用。需要进一步研究能够影响脑缺血炎性反应的重要因子,包括
HMGBI、RAGE、PARP.1、SIRTI、S.100
B蛋白、
NADPH氧化酶和核因子.xB等。对这些炎性因子的研究结果有可能揭示缺血性脑损伤炎性反应的关键新机制。无论是中枢神经系统或是外周系统的炎性反应均会影响缺血性脑损伤,然而,至今对脑缺血外周系统炎性反应的研究尚较少。可以预测,这将是越来越受到关注的研究方向,有可能揭示缺血性脑损伤的全新机制。在脑缺血的病理过程中,氧化应激和炎性反应这两项关键的病理因素之间存在着密切的相互关系,对不同时间点和不同脑区这种相互关系的阐述,将对理解缺血性脑损伤的发生机制具有重要意义。由于人和实验动物的免疫系统存在重要差异性,今后有必要加强对脑缺血患者炎性反应的研究;而在动物实验方面,则应更充分地运用先进的医学影像学、蛋白质组学、基因组学和代谢组学等技术和方法研究脑缺血炎性反应,以便更全面、无创和实时地检测和研究炎性反应在缺血性脑损伤中的作用和发生机制‘Ⅲ¨。
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interleukin一
week
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[57]SmithCJ,Emsley
Rev,
6andotherof
ischaemic
HC,GavincM,eta1.Peakplasma
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P.Ischemic
neurons.Physiolperipheralmarkersofinflammationiuthefirst
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H,Subramanianmassive.rapid
strokecorrelatewithbraininfarct
volume.stroke
S,ParkerSM,et
activation
of
a1.Experimentalstrokeseverityandlong.term
outcome.BMC
Neurol,2004。4:2.
inducesthe
peripheral
immune【58JAbulafiaDP.deRiveroVaccariJP。LozanoJD,eta1.Inhibition
reduces
in
system.JCerebBlood
FlowMetab。2006,26:654.665.
of
ofthe
inflammasomeafter
complex
the
inflammatory
[54]Offner
stroke
H,Vandenbark
on
AA,HumPD.Effect
ischemia
experimentalresponseFlow
thromboemboliestroke
mice.JCerebBlood
peripheralimmunity:CNS
inducesprofound
11.
Mstab.2009.29:534-544.
immunosuppression.Neuroscience。2009。158:1098一ll[59]Candelario—JalilE.Fiebich
ischemie
BL.Cyelooxygenase
inhibitionin
[55]KlehmetJ,Harms
H,Richterpost-stroke
M,et
a1.Stroke—induced
from
the
braininjury.Curr
Pharm
Des。2008,14:1401.1418.
immunodepressionpreventive
andinfections:lessons
[60]HoyteLC。Brooks
imagingin
a
KJ,Nagel
of
acute
S。et
s1.Molecular
eell
adhesion
magnetic
antibacterialtherapy
instroketrial.Neuroscience,
resonancevascular
of
molecule一1
2009.158:1184.1193.
expression
mousemodeIcerebralischemia.JCereb
【56]Prass
and
is
K,MeiselC,Ht‘flich
promotes
C,以111.Stroke・induced
bacterial
infections
BloodFlowMetab.2010.30:IF.Cho
178.1187.
Y,et
a1.
Imaging
immunodeficiencv
mediated
spontaneous
【61]Chauveau
Clin
TH,Berthez§ne
magnetic
bysympathetictype
activationreversal
by
Exp
inflammationin
Pharmaeol
strokeusing
resonance
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poststrokeThelpercell
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・/J、词典・
中英文对照名词词汇(七)
Frenchay活动指数Frenchay
Activities
Index(FAI)glialcellline.derivedneurotrophic
factor(GDNF)
混合性痴呆mixeddementia(MD)积极降低胆固醇预防脑卒中再发研究
StrokePreventionbyAggressiveReductioninCholesterol
金属蛋白酶组织抑制因子
tissueinhibitorofmetalloproteinase(TIMP)
近红外光谱仪nearinfraredspectrometer(NIRS)经颅多普勒超声和组织型纤溶酶原激活物联合溶栓治疗脑缺血试验
Levels(SPARCL)
基底动脉国际合作研究
BasilarArteryInternationalCooperation
Study(BASICS)
CombinedLysisofThrombusinBrainIschemiausingTranscranialUltrasoundandSystemic
基质金属蛋白酶matrixmetalloproteinases(MMPs)基质细胞衍生因子.1
stromalcell.derived
t-PA(CLOTBUST)
factor-I(SDF.I)
经皮冠状动脉介入术
percutaneous
coronary
急性脑出血患者强化降压试验
IntensiveBloodPressureReductioninAcuteCerebralHemorrhage
intervention(PCI)
颈动脉和椎动脉血管成形术研究
CarotidandVertebrMArteryTransluminalAngioplasty
Trial(INTERACT)
急性脑出血降压治疗研究
AntihypertensiveTreatmentinAcuteCerebral
Study(CAVATAS)
颈动脉内膜切除术carotidendarterectomy(CEA)颈动脉内膜切除术与支架植入术治疗颈动脉再通试验
CarotidRevascularizationEndarterectomy
versus
Hemorrhage(ATACH)
急性脑卒中患者血糖调节研究
GlucoseRegulationinAcuteStroke
Stenting
Patients(GRASP)
Stroke(GLIAS)
Trial(CREST)
急性脑卒中血糖研究Glycemia脊髓栓系综合征tethered
cord
inAcute
颈动脉支架成形术carotid
artery
stenting(CAS)
total
syndrome(TCS)
局部脑血容量总血红蛋白related局部脑氧饱和度regional局部脑氧代谢率
regionalcerebralmotabolic
rate
hemoglobin(rTHb)saturation(rSc02)
加拿大蒙特利尔神经研究所
MontrealNeurological
cerebraloxygen
Institute(MNI)
Stroke
加拿大卒中网Canadian
Network(CSN)cells(MSCs)
of
oxygen(rCMR02)
问充质于细胞mesenchymal
stem
巨噬细胞集落刺激因子
macrophagccolony-stimulating
监测心血管疾病的趋势和决定因素研究
MonitoringofTrendsandDeterminantsinCardiovascular
factor(M—CSF)
巨噬细胞炎性蛋白.1
macrophageinflammatory
Diseases(MONICA)
protein.1(MIP・1)
碱性纤维母细胞生长因子
basicfibroblastgrowth
聚ADP.核糖聚合酶poly.(ADP.ribose)polymerase(PABP)聚偏二氟乙烯polyvinylidenefluoride(PVDF)聚四氟乙烯polytetrafluoroethylene(PTFE)抗核抗体anti.nucle81-antibody(ANA)
cells(GSCs)
factor(bFGF)
stem
胶质瘤干细胞glioma
胶质细胞源性神经营养因子
万方数据
中国现代神经疾病杂志2011年4月第11卷第2期
ChinJ
Contemp
NeurolNeurosurg,April201l,V01.11。No.2
・脑血管病论坛・
炎性反应在缺血性脑损伤中的作用和机制
马英鑫
陈贺愈夏伟梁
炎症;
刘建荣殷卫海
【关键词】脑缺血;小胶质细胞;综述文献
DOI:10.39690.issn.1672-6731.2011.02.008
尽管已有大量关于脑缺血的研究见诸文献,但仍缺乏有效的治疗方法,对其发病机制的理解亦不充分。许多研究提示,炎性反应在缺血性脑损伤中起关键作用,因此炎性反应业已成为治疗缺血性卒中最具潜力的靶点之一。近年来,一系列研究揭示了关于炎性反应在缺血性脑损伤中作用的重要新概念n4】:(I)虽然大部分炎性反应可以加剧缺血性脑损伤。但亦有一些炎性反应对缺血脑组织有益。(2)聚ADP.核糖聚合酶.1(PARP.1)和Sirtuinl(SIRTl)等NAD+依赖性蛋白可能在脑缺血诱导的炎性反应中起重要作用。(3)缺血性卒中患者和脑缺血动物的外周系统均存在明显的炎性反应,而这些反应在缺血性脑损伤中的作用亟待阐明。(4)小胶质细胞和神经元、星形胶质细胞与脑缺血的发生有着密切的关系。(5)有些蛋白质在缺血性脑损伤炎性反应过程中的作用值得关注,如高迁移率族蛋白1(HMGBl)、糖基化终产物受体(RAGE)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶等。炎性反应是缺血性脑损伤过程中持续时间较长的病理变化,作为治疗脑缺血的靶点有其特殊的优点。今后对于脑缺血后中枢神经系统和外周系统炎性反应的严重程度及其病理学机制的研究,有可能成为寻找有效治疗靶点的基础。在本文中’,我们试图对这一研究领域的最新进展进行概述,并通过对相关资料的归纳而更清楚地了解研究动态,提示未来的主要研究方向。
.
一、脑缺血过程中的炎性反应
大量临床和基础研究均已发现,在脑缺血过程中存在炎性反应,包括小胶质细胞和星形胶质细胞的活化、炎性因子和趋化因子的产生、白细胞和单核细胞浸润,以及黏附分子、补体和金属蛋白酶类表达水平和活性的升高¨-5】。越来越多的研究表明,炎性反应可能与氧化应激、兴奋性毒性、钙稳态失衡、能量耗竭一样,是缺血性脑损伤的关键病理学机制之一[6圳。炎性反应对维持生命的正常状态至关重要,因为它能够促进创伤部位的愈合。然而,过度炎性反应则会产生大量活性氧(ROS)和炎性因子而引起一系列病理变化,依据炎性反应持续时间和程度的不同而产生有益或有害的作用。例如:通过去除细胞碎片,脑组织重塑和防止神经损伤等发挥神经保护作用【3J州;通过刺激产生氧化应激反应和分泌细胞因子等导致神经细胞和组织损伤;通过使多种细胞因子表达水平升高而在缺血性脑损伤过程中产生不良作用n^¨。"。有研究发现,转化生长因子.俚(TGF.d)和IL.1具有加重缺血性脑损伤的作用n4’;然而更多的研究提示,转化生长因子.B(TGF.B)和IL.10在缺血性脑损伤中起神经保护作用n’17】。关于IL.6在缺血性脑损伤中的作用,缺血性卒中动物模型研究得到了不一致的结果¨J剖。发生缺血性卒中时,继早期剧烈的炎性反应之后即是免疫抑制反应,因此建立炎性反应的阴阳平衡对减少缺血性脑损伤至关重要。为了减少过度损伤。有必要选择性地抑制某些过度的炎性反应,而在免疫
基金项目:国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目(项目编号:2010CB834306);上海市浦江人才计划项目(项目编号:
09PJl405900)
’
抑制阶段则应加强免疫反应。由于炎性反应的相对延迟性和持久性,故已成为缺血性脑损伤中一个重要治疗靶点。
二、NAD+依赖性蛋白PARP.1和SIRTl在神经炎性反应过程中的作用
研究显示,PARP.I可通过两条代谢途径影响炎
作者单位:200030上海交通大学Med—X研究院(马英鑫.陈贺愈。夏伟粱.殷卫海);上海交通大学医学院附属瑞金医院神经科(刘建荣)
通信作者:殷卫海(Email:weihaiy@sjtu.edu.en)
万方数据
!垦婴垡塑墅堡壅鲞查垫!!笙蜩鱼堕寝2塑jhi!!鱼!!塑竺!塑!!竺!塑!!婴!!坚:垒!型!!!!!!!!!!!垡!:!
.161.
性反应:(1)通过影响炎性因子核因子.KB(NF.KB)而对炎性反应过程产生调控作用【l“19】。(2)PARP.1过度激活,诱导HMGBl发生核外移[20】,启动炎性反应过程心“。已知脑缺血时PARP.1被激活,而抑制PARP.1活性可通过减弱炎性反应程度而达到缓解缺血性脑损伤的目的h2。2驯。然而,至今尚无研究证实通过抑制PARP.1活性而抑制炎性反应可对缺血脑组织产生保护作用。
缺血性脑损伤病理演变过程中的关键性NAD+
依赖性蛋白——sirtuins家族越来越受到关注。
Sirtuins家族包括SIRTl.7,均为NAD+依赖性组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase)瞳“。目前研究所关注的焦点,主要集中于SIRTl在老化、细胞死亡及炎性反应等多种生物反应过程中所发挥的重要作用乜“。SIRTl对炎性反应的调控作用主要是通过对核因子.KB的影响,即对核因子.KB产生去乙酰化作用,从而抑制其活性汹】。然而,目前仍无相关脑缺血模型能够证明SIRTl可以通过影响核因子一KB对脑缺血诱导的神经炎性反应产生作用。由于愈来愈多的研究提示Sirtuins是具有重大生物学作用的分子,因此有必要对SIRTl在缺血性脑损伤炎性反应中的作用加以研究。大量证据表明,NAD+不仅在能量代谢和线粒体功能中发挥关键作用,而且还对老化和基因表达具有影响乜利。我们以往的研究发现,NAD+可减少由氧化应激诱导的星形胶质细胞和神经元坏死心8圳;而且对脑缺血.再灌注大鼠模型的观察显示,缺血后2h鼻饲给予NAD+可显著缩小脑梗死面积【3…。这些研究结果为NAD+的治疗应用提供了可能的证据。对NAD+的神经保护机制研究发现,NAD+能够抑制氧化应激诱导的HMGBl从细胞核转移至细胞外液,并可降低小胶质细胞活性b“,提示NAD+可能是一种可以抑制炎性反应的分子。
三、小胶质细胞、神经元及星形胶质细胞在缺血性脑损伤中的相互作用
核蛋白HMGBl在坏死信号的诱导下可以由细胞核转移至细胞外液b引,它在缺血性脑损伤过程中起重要作用:(1)HMGBI的单克隆抗体可缩小脑缺血.再灌注损伤造成的梗死灶面积【3驯。(2)RAGE即HMGBl受体在缺血性脑损伤中发挥重要作用b“。(3)脑缺血诱导神经元释放HMGBl,导致小胶质细胞活化¨引。(4)采用兴奋性毒性谷氨酸刺激神经元培养液亦可诱导HMGBl释放至细胞外液【3引,而且HMGBl还可以通过与小胶质细胞膜表面的RAGE
万方数据
结合而激活小胶质细胞b“。上述研究表明,脑缺血产生的细胞坏死信号是诱导脑缺血神经炎性反应的关键机制之一,通过诱导神经元HMGBl发生核外移而诱导小胶质细胞活化[3剖。除此之外,神经元还可以通过其他途径影响神经炎性反应。例如,受损神经元释放的尿苷二磷酸(UDP)可活化小胶质细胞膜上的P2Y6受体,引起小胶质细胞产生吞噬作用‰]。去甲肾上腺素可以减少小胶质细胞诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达和IL一1B的形成b”,神经元通过释放去甲肾上腺素而影响小胶质细胞的活化”引;小胶质细胞表达的N型乙酰胆碱受体d7活化后能够抑制小胶质细胞引起的免疫反应b乳“。由此可见,神经元可以通过释放乙酰胆碱而抑制小胶质细胞的活化,小胶质细胞对神经元的损伤作用已经有文献报道¨“。小胶质细胞.神经元混合培养研究发现,小胶质细胞引起的B.淀粉样蛋白(AJ3)活化介导了At3兴奋性神经毒性作用¨“,进一步提示小胶质细胞在神经元缺血性损伤过程中的重要性。局部脑缺血时,小胶质细胞还可以通过产生活性氧和细胞因子而导致神经元损伤¨引,或通过磷脂酰丝氨酸(PS)的外翻信号识别凋亡神经元¨”,进而吞噬死亡神经元。
有证据表明,星形胶质细胞在缺血性脑损伤中具有重要作用h“。活化的星形胶质细胞同样可以分泌各种不同的细胞因子,从而增强缺血性脑损伤诱导的炎性反应;小胶质细胞也可通过分泌细胞因子和活性氧从而影响星形胶质细胞:细胞因子(如肿瘤坏死因子.Ot)可激活星形胶质细胞核因子.KB使星形胶质细胞产生大量细胞因子…J,而星形胶质细胞亦可通过分泌一些炎性因子影响小胶质细胞的活性;星形胶质细胞分泌的钙结合蛋白S.100j3通过与小胶质细胞膜上的RAGE结合,进而激活小胶质细胞…圳。
四、炎性反应与氧化应激间的相互关系活性氧可以通过一系列机制活化小胶质细胞和核因子.KB,为~可以调节小胶质细胞活化程度的高度还原敏感性转录因子m,。活性氧产生的坏死信号尚可诱导HMGBl从神经元的细胞核转移释
放到细胞外液,而HMGBl与RAGE结合可导致小胶
质细胞的活化b“。此外,活性氧亦可通过诱导星形胶质细胞表达细胞因子而导致小胶质细胞活化。小胶质细胞产生的活性氧是脑缺血.再灌注损伤中氧化应激的重要来源,而影响小胶质细胞产生活性
.162.
±里望垡塑丝壅塑墨查!壁!!堡兰旦笙!!堂笙!塑璺!垫!璺!!!!竺£堕!!竺!型!!竺!!堡:垒£塑!!Q!!!!!!:!!:翌!:!
氧的关键蛋白是表达在其细胞膜表面的NADPH氧化酶№乳1。小胶质细胞中的诱导型一氧化氮合酶是一氧化氮的重要来源,可与超氧化物作用生成过氧亚硝基阴离子(ONOO。)nJ引,后者则为局部脑缺血损伤中的重要活性氧。因为神经元易受到氧化应激损伤,小胶质细胞的活化可以通过产生活性氧和一氧化氮而诱发神经元损伤,因此同时靶向抑制小胶质细胞NADPH氧化酶和诱导型一氧化氮合酶,可能具有良好的神经保护作用。
五、脑缺血诱导中枢神经系统的炎性反应和外周免疫系统的变化
越来越多的研究发现,脑缺血除了可以诱导中枢神经系统的炎性反应,同时还可以引起外周系统炎性反应【53。56】。动物研究表明,脑缺血对外周免疫系统的作用可以分为3个阶段【5。川:在相对早期阶段(缺血6h后),大脑中动脉闭塞诱导小鼠脾细胞分泌大量炎性因子,包括肿瘤坏死因子和干扰素.^y(INF.1);相对中期阶段(缺血22h后),淋巴结中的单核细胞也大量分泌肿瘤坏死因子.OL、IL.6和IL.2;进展至较晚期,小鼠血液、脾和胸腺中的免疫细胞数目明显减少,即表现出影响脾、淋巴结和胸腺的全身性免疫抑制反应。临床研究显示,缺血性卒中患者于缺血后1周时血浆IL.6达峰值水平,此与患者预后有着紧密的关联性b利。提示。脑缺血诱导的外周系统炎性反应对缺血性脑损伤的严重程度具有重要影响。脑缺血诱导的免疫抑制也有着重大的临床意义:免疫抑制是缺血性卒中患者感染的关键因素,而感染是导致脑卒中患者死亡的重要原因。因此,有必要对脑缺血诱导的外周系统炎性反应进行深入全面的研究b副。
六、总结与展望
炎性反应是缺血性脑损伤的重要病理因素,它可能成为将来治疗缺血性卒中患者有价值的靶点。与细胞兴奋性毒性相比,缺血性脑损伤炎性反应所持续的时间较长,这些因素迸一步提高了炎性反应作为治疗脑缺血靶点的价值。目前用于治疗脑缺血后炎性反应的药物主要为非甾体类抗炎药,通过抑制环氧合酶.1(COX.1)和.2(COX.2)达到抗炎作用。然而,COX.1和COX.2抑制药均有较为严重的不良反应b“,有必要寻找不良反应小且可选择性阻断有害神经炎性反应的新药。今后有必要对缺血性脑损伤炎性反应的利弊进行深入研究,以便找到一种治疗方法,从而最大限度地减小炎性反应
万方数据
的负面效应从而扩大其有益作用。需要进一步研究能够影响脑缺血炎性反应的重要因子,包括
HMGBI、RAGE、PARP.1、SIRTI、S.100
B蛋白、
NADPH氧化酶和核因子.xB等。对这些炎性因子的研究结果有可能揭示缺血性脑损伤炎性反应的关键新机制。无论是中枢神经系统或是外周系统的炎性反应均会影响缺血性脑损伤,然而,至今对脑缺血外周系统炎性反应的研究尚较少。可以预测,这将是越来越受到关注的研究方向,有可能揭示缺血性脑损伤的全新机制。在脑缺血的病理过程中,氧化应激和炎性反应这两项关键的病理因素之间存在着密切的相互关系,对不同时间点和不同脑区这种相互关系的阐述,将对理解缺血性脑损伤的发生机制具有重要意义。由于人和实验动物的免疫系统存在重要差异性,今后有必要加强对脑缺血患者炎性反应的研究;而在动物实验方面,则应更充分地运用先进的医学影像学、蛋白质组学、基因组学和代谢组学等技术和方法研究脑缺血炎性反应,以便更全面、无创和实时地检测和研究炎性反应在缺血性脑损伤中的作用和发生机制‘Ⅲ¨。
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in阻t
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LiuK,Moris,Takahashi
HK,etaL
Anti-high
mobilitygroup
box
l
monoclonalantibodv
amelioratesbrain
infhrc“oninduced
bvtran8ientischemiain
rats.FASEB
J.2007。2l:3904.3916.
134JMuhammadS,Barakat
W,StovanovS。et
al-The
HMGBl
receptor
RAGEmediates
iBchemic
brain
damage.JNeumeci,
2008.28:12023・12031.
[35]QiuJ,NishimuraM,Wang
Y,et
81.Early
relea8eofHMGB—l
fromneurons
a“ertheon8et
ofbrainischemi8.JCereb
Blood
Flow
Metab.2008.28:927—938.
[36]Koizumis,shigemoto—Mogami
Y,Nasu-TadaK,et珏1.uDP
acting
8t
P2Y6
receptors
is
a
mediator
of
microgli“
phagocytosis.Nature,2007,446:109l—1095.
L37JDello
RussoC,BouUerne
Al,GavrilvukV,etal-Inhibition
of
microgliaJinnammatory
re8ponse8bynorepinephrine:efkct8
on
nimc
oxideandinterleukin
—
lbeta
pmduction.
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138JCarnevaleD,DeSimone
R,Mjn如etti
L.
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innammatorvand
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andnoradrenergic
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CNS
Neurol
Disord
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【39J
Shytle
RD,Mori
T,Town8end
K,eta1.Cholinergic
modulation
of
microglial
activation
by
alpha
7
nico“nic
receptors.
J
Neumchem.2004.89:337.343.
【40J
Park
HJ,Lee
PH,AhnYW,et
a1.Neuroprotective
efrectof
nicotineon
dopaminergicneumns
byanti-inflammatory
action.
Eur
JNeur08ci。2007.26:79_89.
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RA,Ying
W,KauppinenTM.Astrocyteinnuence8on
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84:
49.59.
【43J
DeSjmone
R,Ajmone-Cat
MA,Mi”ghetti
L.
AtypicaIan“innammatory
ac“vationof
micmglia
inducedby
apoptotic
neurons:possible
mle
of
phosphatidyIse“ne—phosphatidykeri聃
receptorinterac“on.MoI
Neumbiol,2004,29:197.212.
144j
GinisI,Jaiswal
R,Klimanis
D,et
aL
TNF-alpha.induced
tolerance
to
ischemiciniurv
involvesdif如rential
contml
ofNF—
kappaBtransac“vation:therole
ofNF—kappaB
associationwith
p300
8daptor.J
CerebBlood
FlowMetab,2002,22:142-152.【45JAdamiC,BianchiR,PuJa
G。et
a1.S100B.stimulatedN0
productionby
BV一2
microgliais
independent
ofRACE
transducing
ac“vitybut
dependent
on
RAGEexⅡacellular
domain.Biochim
BiophysActa,2004,1742(1,3):169-177.
【46J
LiuL,LiY,Van
EIdikLJ,eta1.Sl
OOB—induced
microgIiaIand
neumnalIL・l
expre88ion
is
mediated
by
cell
lype-8pecific
transcriptionfactor8.JNeurochem,2005,92:546—553.
【47JAdamiC,Sorci
C。Blasi
E,e£a1.S100Bexpre88ion
in
and
effects
0n
micm对ia.Glia,200l,33:131.142.
【48JBianchi
R.Giambanco
I。Donato
R.SIOOB/RAGE—dependent
aclivation
ofmicrogliaviaNF・k8ppaBandAP・l
co—regulationofCOX.2
expre8sion
byS100B。IL.1beta
and
TNF-alpha.
Neurobiol
Aging,20lO,3l:665—677.
【49JSarnicoI,LanzillottaA,Benarese
M,et
a1.NF.kappaBdime鸺
in
the
regulation
ofneuronal8urvival.1n£RevNeurobiol,2009,
85:35卜362.
【50JPawate
s,
shen
Q,Fan
F,
eta1.Redox
reguIation
of
glial
inflammatoryresponse
to
lipopolysaccharide
and
interf毫rongamma.J
NeurosciRe8,2004,77:540一551.
【5lJ
Spranger
M,
Kip“anova
I,
Krempien
S,
eta1.
Reoxygenation
increasestherelea8eofreactiveoxygen
intermediates
inmurine
中国现代神经疾病杂志2011年4月第11卷第2期
microglia.JCereb
Bloodcell
flowdeath
Chin
JContemp
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brain
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6andotherof
ischaemic
HC,GavincM,eta1.Peakplasma
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H,Subramanianmassive.rapid
strokecorrelatewithbraininfarct
volume.stroke
S,ParkerSM,et
activation
of
a1.Experimentalstrokeseverityandlong.term
outcome.BMC
Neurol,2004。4:2.
inducesthe
peripheral
immune【58JAbulafiaDP.deRiveroVaccariJP。LozanoJD,eta1.Inhibition
reduces
in
system.JCerebBlood
FlowMetab。2006,26:654.665.
of
ofthe
inflammasomeafter
complex
the
inflammatory
[54]Offner
stroke
H,Vandenbark
on
AA,HumPD.Effect
ischemia
experimentalresponseFlow
thromboemboliestroke
mice.JCerebBlood
peripheralimmunity:CNS
inducesprofound
11.
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M,et
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from
the
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Des。2008,14:1401.1418.
immunodepressionpreventive
andinfections:lessons
[60]HoyteLC。Brooks
imagingin
a
KJ,Nagel
of
acute
S。et
s1.Molecular
eell
adhesion
magnetic
antibacterialtherapy
instroketrial.Neuroscience,
resonancevascular
of
molecule一1
2009.158:1184.1193.
expression
mousemodeIcerebralischemia.JCereb
【56]Prass
and
is
K,MeiselC,Ht‘flich
promotes
C,以111.Stroke・induced
bacterial
infections
BloodFlowMetab.2010.30:IF.Cho
178.1187.
Y,et
a1.
Imaging
immunodeficiencv
mediated
spontaneous
【61]Chauveau
Clin
TH,Berthez§ne
magnetic
bysympathetictype
activationreversal
by
Exp
inflammationin
Pharmaeol
strokeusing
resonance
imaging.IntJ
poststrokeThelpercell
l—likeimmunostimulation.JTher。2010。48:718-728.
Med,2003.198:725-736.(收稿日期:2011-03.09)
・/J、词典・
中英文对照名词词汇(七)
Frenchay活动指数Frenchay
Activities
Index(FAI)glialcellline.derivedneurotrophic
factor(GDNF)
混合性痴呆mixeddementia(MD)积极降低胆固醇预防脑卒中再发研究
StrokePreventionbyAggressiveReductioninCholesterol
金属蛋白酶组织抑制因子
tissueinhibitorofmetalloproteinase(TIMP)
近红外光谱仪nearinfraredspectrometer(NIRS)经颅多普勒超声和组织型纤溶酶原激活物联合溶栓治疗脑缺血试验
Levels(SPARCL)
基底动脉国际合作研究
BasilarArteryInternationalCooperation
Study(BASICS)
CombinedLysisofThrombusinBrainIschemiausingTranscranialUltrasoundandSystemic
基质金属蛋白酶matrixmetalloproteinases(MMPs)基质细胞衍生因子.1
stromalcell.derived
t-PA(CLOTBUST)
factor-I(SDF.I)
经皮冠状动脉介入术
percutaneous
coronary
急性脑出血患者强化降压试验
IntensiveBloodPressureReductioninAcuteCerebralHemorrhage
intervention(PCI)
颈动脉和椎动脉血管成形术研究
CarotidandVertebrMArteryTransluminalAngioplasty
Trial(INTERACT)
急性脑出血降压治疗研究
AntihypertensiveTreatmentinAcuteCerebral
Study(CAVATAS)
颈动脉内膜切除术carotidendarterectomy(CEA)颈动脉内膜切除术与支架植入术治疗颈动脉再通试验
CarotidRevascularizationEndarterectomy
versus
Hemorrhage(ATACH)
急性脑卒中患者血糖调节研究
GlucoseRegulationinAcuteStroke
Stenting
Patients(GRASP)
Stroke(GLIAS)
Trial(CREST)
急性脑卒中血糖研究Glycemia脊髓栓系综合征tethered
cord
inAcute
颈动脉支架成形术carotid
artery
stenting(CAS)
total
syndrome(TCS)
局部脑血容量总血红蛋白related局部脑氧饱和度regional局部脑氧代谢率
regionalcerebralmotabolic
rate
hemoglobin(rTHb)saturation(rSc02)
加拿大蒙特利尔神经研究所
MontrealNeurological
cerebraloxygen
Institute(MNI)
Stroke
加拿大卒中网Canadian
Network(CSN)cells(MSCs)
of
oxygen(rCMR02)
问充质于细胞mesenchymal
stem
巨噬细胞集落刺激因子
macrophagccolony-stimulating
监测心血管疾病的趋势和决定因素研究
MonitoringofTrendsandDeterminantsinCardiovascular
factor(M—CSF)
巨噬细胞炎性蛋白.1
macrophageinflammatory
Diseases(MONICA)
protein.1(MIP・1)
碱性纤维母细胞生长因子
basicfibroblastgrowth
聚ADP.核糖聚合酶poly.(ADP.ribose)polymerase(PABP)聚偏二氟乙烯polyvinylidenefluoride(PVDF)聚四氟乙烯polytetrafluoroethylene(PTFE)抗核抗体anti.nucle81-antibody(ANA)
cells(GSCs)
factor(bFGF)
stem
胶质瘤干细胞glioma
胶质细胞源性神经营养因子
万方数据