李丹丹，馬茜，王辛，蔣立，王愛紅(南京中醫(yī)藥大學護理學院，南京210023)

IL-1β在缺血性腦卒中發(fā)病中的作用機制研究進展

李丹丹，馬茜，王辛，蔣立，王愛紅
(南京中醫(yī)藥大學護理學院，南京210023)

摘要:IL-1β是一類多效性的肽類活性分子，其基因多態(tài)性可作為一個影響腦卒中的獨立因素。在缺血性腦卒中(IS)中，IL-1β可啟動IL-1受體介導的信號轉(zhuǎn)導通路，激活NF-κB、JNK/AP-1、p38MAPK等信號通路，從而調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生IL-6、IL-8等促炎細胞因子，促進神經(jīng)炎癥反應;并通過損傷血腦屏障，加重腦水腫，嚴重者可導致腦疝;啟動相關(guān)凋亡機制如谷氨酸介導的興奮性毒性、JNK/AP-1通路，造成腦組織神經(jīng)元損傷。IL-1β基因多態(tài)性和分泌水平可作為判斷IS易感人群及疾病嚴重程度的有效指標，近年來IL-1β作為研發(fā)神經(jīng)保護藥物的新靶點已成為熱門研究之一。

關(guān)鍵詞:白介素1β;缺血性腦卒中;白細胞介素1受體

腦卒中是世界上主要的致死性和致殘性疾病，我國腦卒中發(fā)病率呈逐年增高趨勢，其中缺血性腦卒中(IS)占85%［1］。炎癥損傷在IS中發(fā)揮重要作用，IL-1β作為主要促炎細胞因子，可以通過復雜信號級聯(lián)放大效應誘導其他傷害性分子的釋放，加重卒中損傷，具有強大的腦破壞效應。本文就IL-1β 在IS的作用機制作一綜述。

1　IL-1β分子結(jié)構(gòu)特點

1.1 IL-1β及其受體IL-1β主要由單核/巨噬細胞產(chǎn)生，其他細胞如內(nèi)皮細胞、淋巴細胞、樹突狀細胞、上皮細胞都可分泌。腦缺血早期大部分由小膠質(zhì)細胞釋放，后期主要由巨噬細胞分泌。IL-1β基因定位于2號染色體長臂，基因大小為7.5 kb，由7個外顯子和6個內(nèi)含子組成，mRNA長度為1.4～1.8 kb，編碼IL-1β氨基酸數(shù)目為153，分子結(jié)構(gòu)是β片層折疊組成的四面體樣結(jié)構(gòu)?；罨纳窠?jīng)細胞誘導合成相對分子質(zhì)量為31 kDa的IL-1β前體蛋白(Pro-IL-1β)，Pro-IL-1β存在于細胞胞質(zhì)中，無生物活性，需經(jīng)IL-1轉(zhuǎn)化酶酶切成17 kDa的成熟型IL-1β才能釋放至細胞外，發(fā)揮強大的生物學功能［2］。

IL-1受體(IL-1R)屬于免疫球蛋白受體家族的一員，有兩種存在形式，即IL-1RⅠ和IL-1RⅡ，其分子胞外區(qū)均有與配體結(jié)合的3個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，但由于胞內(nèi)區(qū)氨基酸殘基數(shù)目的不同(IL-1RⅠ: 215，IL-1RⅡ: 29)，IL-1β與IL-1RⅠ結(jié)合可以傳遞活化信號，產(chǎn)生生物學活性;而與IL-1RⅡ結(jié)合，則會發(fā)生負性調(diào)節(jié)作用，抑制IL-1β促炎效應［3］。腦缺血后，Toll樣受體/IL-1R介導的信號轉(zhuǎn)導通路在擴大梗死灶、加速神經(jīng)元凋亡等進程中發(fā)揮重要作用: IL-1β與跨膜受體IL-1R形成受體復合物，接頭蛋白髓樣分化因子88(MyD88)作為激活下游炎癥信號通路的調(diào)節(jié)分子，通過C-端TIR結(jié)構(gòu)域被迅速募集至受體復合物。白細胞介素1受體相關(guān)激酶1(IRAK1)與IRAK4經(jīng)N-端死亡結(jié)構(gòu)域(DD)與MyD88相互作用。由于IRAK4 C-端無結(jié)構(gòu)域，無法與下游信號分子腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF-6)結(jié)合，所以磷酸化的IRAK4促使底物

IRAK1磷酸化，使其構(gòu)型改變、與受體復合物及MyD88分離。磷酸化的IRAK1釋放入胞質(zhì)與TRAF-6結(jié)合形成新的復合物，激活NF-κB、JNK/ AP-1、p38MAPK等信號通路，從而調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生IL-6、IL-8等促炎細胞因子以及誘導神經(jīng)細胞凋亡［4］。

1.2 IL-1β基因多態(tài)性IL-1β基因-31、-511以及+3953位點上均存在C/T堿基的置換，其位點多態(tài)性與腦缺血發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。張國忠等［5］研究表明，IL-1β+3953T等位基因頻率增高與腦梗死發(fā)病有關(guān)，而IL-1β(-511C/T)基因型攜帶者與腦卒中無明顯關(guān)系。但Rezk等［6］針對埃及人群研究發(fā)現(xiàn)，攜帶IL-1β(-511T/T)及IL-1β(-511C/T)基因型的患者，中風后7d和1個月后神經(jīng)功能損傷有加重的傾向，同時攜帶IL-1β-511和IL-1α-889基因型的人群發(fā)生嚴重的肢體障礙; Chourasia等［7］研究也發(fā)現(xiàn)，攜帶IL-1β(-511T/T)基因型IL-1β分泌水平明顯增高。近年來，對IL-1β多態(tài)性的研究為治療IS提供了新的治療靶點，但由于受到人口學差異和不同基因型間協(xié)同作用，使其作用機制及效果并不十分清楚，需要進一步探索及研究。

2　IL-1　β在IS發(fā)病中的作用機制

在腦梗死中心區(qū)，當血流量低于正常水平的10%～25%，將會迅速發(fā)生不可逆的神經(jīng)元死亡和神經(jīng)功能損傷［8］;而在缺血半暗帶區(qū)，即Hossmam提出的能量代謝保存而血液供應受到抑制的區(qū)域，組織損傷基本上呈可逆狀態(tài)［9］。大量研究［10～12］表明，下調(diào)促炎細胞因子的表達和細胞毒性介質(zhì)(如NO、ROS、前列腺素等)釋放，可以抑制炎癥反應，進而挽救半暗帶縮小腦梗死體積，減輕神經(jīng)功能障礙。而IL-1β作為最強大的促炎癥反應細胞因子之一，主要通過以下機制在腦缺血中發(fā)揮重要作用。

2.1損傷血腦屏障IS已被證明有血腦屏障通透性功能損害，血腦屏障是腦部組織的“守衛(wèi)者”［13］。腦缺血后，IL-1β分泌增多，激活磷脂酶A2氧化降解花生四烯酸，破壞膜磷脂雙分子層，膜流動性降低，且代謝產(chǎn)物前列腺素及白三烯，均能促進微血管通透性增加，導致血腦屏障功能障礙，使得血液成分穿越內(nèi)皮細胞和基底膜滲漏至腦實質(zhì)內(nèi)，形成血管源性腦水腫;同時腦缺血后氧、糖供應瞬減，三磷酸腺苷ATP生成不足及糖酵解增強，導致細胞毒性腦水腫發(fā)生［14，15］。這二者相互作用，引起顱內(nèi)壓增高，腦組織繼發(fā)性損傷發(fā)生，嚴重者可發(fā)生腦疝，危及患者生命安全。此外IL-1β促進內(nèi)皮細胞間黏附分子表達上調(diào)，并與白細胞的整合素β2LFA-1(CD11a/CD18)/Mac-1(CD11b/CD18)結(jié)合，加強二者緊密黏附，隨后白細胞遷移至缺血腦區(qū)，觸發(fā)炎癥反應，進一步加重腦缺血程度［16，17］。

2.2介導炎癥反應腦缺血后IL-1β不僅在外周及中樞濃度升高［18］，而且介導多條促炎機制推進IS病理生理過程，上調(diào)各種促炎介質(zhì)表達。有研究［19，20］表明，IL-1β刺激小膠質(zhì)細胞活化，小膠質(zhì)細胞作為神經(jīng)炎癥反應中主要的效應細胞，通過分泌和釋放TNF-α、iNOS等一系列潛在的神經(jīng)毒性物質(zhì)，加重炎癥反應，導致繼發(fā)性腦損害。Liu等［21］證實，IL-1β經(jīng)IRAK通路活化IkB激酶，使其介導IkB-α磷酸化和泛素化，最終使胞核內(nèi)NF-κB表達上調(diào)，誘導IL-8、TNF-α等靶基因轉(zhuǎn)錄增加。研究［22，23］發(fā)現(xiàn)，IL-1β調(diào)控PI3K/AKT通路刺激IL-6等細胞因子，協(xié)同作用于缺血區(qū)域，加重破壞效應;而Satriotomo等［24］研究顯示，上調(diào)IL-6等前炎癥細胞因子表達，可促使Jak2磷酸化，催化受體和STAT3酪氨酸殘基均發(fā)生磷酸化，p-STAT3進入細胞核后與靶基因啟動子區(qū)特定的DNA序列結(jié)合，上調(diào)IL-6、IL-1β和TNF-α基因轉(zhuǎn)錄，這種惡性循環(huán)導致炎癥持續(xù)存在，腦受損細胞無法恢復。

2.3促進細胞凋亡細胞凋亡是一種由基因調(diào)控的自發(fā)程序性死亡，腦缺血后缺血半暗帶存在大量潛在可救活的神經(jīng)元，但隨著缺血時間的延長，IL-1β通過啟動凋亡機制，調(diào)控相關(guān)靶基因表達，促進受損細胞凋亡，使原有的缺血半暗帶逐步成為腦梗死擴大的區(qū)域，腦損傷加重?，F(xiàn)有研究［25］表明，IL-1β在損傷細胞凋亡過程中具有不可忽視的重要作用:①激活谷氨酸(Glu)介導的興奮性毒性。正如先前所說，IS使腦組織缺血缺氧，能量代謝障礙，線粒體合成ATP能力下降或喪失，Na+-K+-ATP離子泵功能衰竭，胞內(nèi)Na+濃度提高，引起神經(jīng)元去極化，使得神經(jīng)末梢Glu大量釋放;同時ATP減少使胞內(nèi)外離子梯度失衡，Glu轉(zhuǎn)運體介導的高親和攝取系統(tǒng)活動終止，Glu逆轉(zhuǎn)入突觸間隙。Glu大量釋放與再攝取機制障礙導致胞外濃度持續(xù)性增高，激活N-甲基-D-門冬氨酸受體、a-氨基-3羥基-5-甲基-4異惡唑丙酸鹽受體和KA受體，Ca2 +離子通道快速開放，引起胞內(nèi)Ca2 +超載和各種級聯(lián)反應，導致神經(jīng)元細胞膜、細胞器膜、細胞骨架等結(jié)構(gòu)損壞，最終神經(jīng)元變形、凋亡。②啟動凋亡級聯(lián)反應，激活JNK/AP-1通路。隨著炎癥反應，血腦屏障破壞進程不斷發(fā)展，免疫細胞不斷釋放內(nèi)源性IL-1β，IL-1β

作為配體與靶細胞IL-RI結(jié)合，通過IRAK介導的信號級聯(lián)反應最終激活JNK/AP-1通路，調(diào)控AP-1介導的基因轉(zhuǎn)錄。已知單核細胞趨化蛋白1、轉(zhuǎn)化生長因子β1、纖維連接蛋白、層粘連蛋白B及細胞周期素D1等基因啟動子均存在與AP-1結(jié)合的作用元件。因此，AP-1活化在細胞增生、分化、轉(zhuǎn)化、凋亡及細胞外基質(zhì)積聚中發(fā)揮重要作用［26］。由于AP-1對轉(zhuǎn)錄基因多層次的調(diào)控，今后在IS病理機制中需要進一步研究。

綜上所述，腦卒中已經(jīng)成為世界上第三大導致死亡的疾病，其病理生理機制包括谷氨酸介導的興奮性毒性、Ca2 +超載、氧化應激、神經(jīng)炎癥和細胞凋亡等［9］，是一個復雜多變的動態(tài)過程。靜脈rt-PA溶栓復流療效雖然已經(jīng)得到公認，但并非所有卒中患者均適用溶栓，所以尋找新的治療方法刻不容緩。IL-1β憑借其強大的促炎效應通過各個途徑影響腦細胞存亡。隨著研究人員對IL-1β在IS中微觀機制的深入探索，為臨床上研發(fā)治療卒中神經(jīng)保護藥物提供了豐富的理論基礎(chǔ)和試驗依據(jù)。

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收稿日期:( 2015-04-17)

通信作者:王愛紅

文章編號:1002-266X(2015)35-0091-03

文獻標志碼:A

中圖分類號:R743.3

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.35.035