樊文香

(東南大學附屬中大醫(yī)院藥學部，南京 210009)

腦卒中是由于大腦區(qū)域的血液供應中斷而發(fā)生，可導致死亡或永久性的神經(jīng)功能缺陷[1]，它是美國第三大致死和致殘原因[2]。腦卒中后出現(xiàn)的神經(jīng)功能缺陷包括平衡問題、偏癱、感覺和振動感覺喪失、麻木、反射減弱、上瞼下垂、視野缺陷、失語和失用[3]。根據(jù)病理基礎(chǔ)，腦卒中可分為缺血性腦卒中或出血性腦卒中。缺血性腦卒中占腦卒中總數(shù)的85%[4]。缺血后，神經(jīng)元細胞無法維持正常的跨膜離子梯度和平衡，從而導致一系列細胞死亡過程的發(fā)生：細胞凋亡、興奮性毒性、氧化應激和炎癥。這些病理生理過程嚴重損害神經(jīng)元細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞和內(nèi)皮細胞，且這些過程相互關(guān)聯(lián)，相互觸發(fā)，形成惡性循環(huán)，最終導致神經(jīng)元細胞凋亡或壞死[5-6]。本文就缺血性腦卒中的病理生理基礎(chǔ)進行綜述，為腦卒中相關(guān)藥物的研發(fā)提供支持。

1 腦卒中后的細胞凋亡

已有報道表明，caspase蛋白在缺血半暗帶激活，且抑制caspase蛋白的激活對局灶性缺血損傷有一定的保護作用[7]。在缺血反應中，線粒體外膜釋放Cytc，對細胞凋亡的發(fā)生起著關(guān)鍵作用。Cytc的釋放可促進線粒體過渡孔(MTP)的形成，Bcl-2家族的蛋白可促進(Bax、Bak、Bad、Bim、Bid)或阻止(Bcl-2、Bcl-XL、Bclw)MTP形成。在線粒體外膜上，Bax和/或Bak的寡聚導致MTP的形成，而Bcl-2和Bcl-XL等抗凋亡蛋白通過形成Bax蛋白的雜二聚體來阻止MTP形成[8]。Bax和Bak通過在線粒體膜上形成一個孔直接介導Cytc的釋放。同時，Bid、Bad和Bim作為細胞應激的傳感器，通過拮抗Bcl-2/Bcl-XL的抗凋亡蛋白激活Bax和Bak的凋亡功能而促進細胞凋亡。

外源性途徑是通過配體-受體相互作用啟動，它可以誘導caspase的直接激活，而不是依賴于Cytc的釋放。FASL、TNF、LT-α、LT-β、CD40L、LIGHT、RANKL和TRAIL等腫瘤壞死因子家族與TNF-受體、Fas受體(FasR)和TRAIL受體結(jié)合，導致死亡受體的激活。這些結(jié)合導致caspase-8和caspase-10激活，進一步激活效應因子caspase-3。caspase-3的激活導致線粒體膜透性、染色質(zhì)凝聚、DNA斷裂，最終導致細胞死亡。進一步的研究表明，caspase-1、caspase-3、caspase-8、caspase-9和裂解的caspase-8在缺血半暗帶中的表達增加[9]。缺血再灌注后2 h內(nèi)，caspase-1和caspase-3可被激活。

多項研究表明，抑制細胞凋亡可減輕缺血損傷。如抑制BCL2L11可抑制腦卒中后細胞凋亡，促進神經(jīng)功能恢復。BCL2L11通過滅活抗凋亡蛋白Bcl-2和激活凋亡蛋白BAX-BAK1誘導細胞凋亡。缺血后Bcl-2和Bcl-w蛋白的減少加重了缺血神經(jīng)元的死亡，Bcl-2蛋白的減少也導致星形膠質(zhì)細胞功能障礙。此外，缺氧、缺糖后，神經(jīng)元Bcl-2表達增強，可減輕缺血損傷[10]。已有研究表明，CREB、NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子的激活與細胞的存活有關(guān)，且使得Bax和Bad磷酸化，從而抑制Cytc的釋放。此外，caspase-3的抑制、Bid基因的缺失以及利用病毒載體介導的Bcl-2和Bcl-XL的基因轉(zhuǎn)移等都是神經(jīng)保護的有效途徑[11]。

2 腦卒中后的興奮性毒性

腦卒中后，谷氨酸作為一種神經(jīng)毒性興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，通過興奮性毒性機制在缺血中發(fā)揮關(guān)鍵作用。由于谷氨酸釋放過多，導致突觸后谷氨酸受體過度激活，最終引發(fā)下游級聯(lián)反應，導致神經(jīng)元功能障礙和變性[12]。在體實驗已證明，清除細胞外Na+可完全消除谷氨酸引起的快速神經(jīng)元腫脹，而清除Ca2+則無作用。然而，清除細胞外Ca2+則可消除谷氨酸導致的遲發(fā)性神經(jīng)元死亡，且該作用可隨培養(yǎng)基中Ca2+濃度的增加而增強[13-14]。最初的Ca2+內(nèi)流會引發(fā)細胞內(nèi)二次毒性Ca2+超載，這與神經(jīng)元死亡密切相關(guān)[15]。因此，Ca2+是谷氨酸神經(jīng)毒性的關(guān)鍵因子。

2.1 谷氨酸受體：興奮性毒性的通道

谷氨酸主要通過突觸后谷氨酸受體發(fā)揮作用，這些受體主要包括：N-甲基D-天冬氨酸受體(NMDARs)、α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異唑丙酸受體(AMPARs)、紅藻氨酸受體(KAR)和代謝型受體(mGluRs)。NMDA、AMPA和KA受體與允許離子流動的離子通道有關(guān)，特別是對Ca2+、Na+和K+的通透性。有充分的證據(jù)表明，NMDA受體是缺血性腦卒中后神經(jīng)元損傷的主要機制之一，而且NMDA受體是最具Ca2+通透性的谷氨酸離子受體[16]。一些研究表明，抑制NMDA和AMPA受體可阻止Ca2+進入，從而在局灶性缺血模型中起到神經(jīng)保護作用[17]。代謝型谷氨酸(mGlu)受體與膜內(nèi)G蛋白偶聯(lián)，這些受體被激活后通過G蛋白效應酶、腦內(nèi)第二信使等組成的信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)起作用，產(chǎn)生較緩慢的生理反應[18-20]。

谷氨酸對Ca2+釋放和Ca2+介導的興奮性毒性具有重要作用。谷氨酸受體的激活可引起細胞內(nèi)Ca2+和Na+的變化。而細胞內(nèi)Ca2+濃度的增加一直被認為是興奮性毒性后病理事件的核心[21]。細胞內(nèi)Ca2+的增加是由于NMDA受體的激活以及電壓依賴性Ca2+通道(VDCCs)的激活，這是由細胞膜去極化和谷氨酸與其受體結(jié)合所致。L型VDCCs主要介導長時間鈣電流，以響應可興奮細胞的去極化，鈣通道發(fā)揮第二信使作用[22]。然而，通過NMDA受體介導的Ca2+內(nèi)流對細胞的毒性要比通過非NMDA受體和Ca2+通道介導產(chǎn)生的毒性大得多[23]。NMDA受體這種介導Ca2+流入而引發(fā)神經(jīng)毒性的特殊作用，表明興奮性毒性的機制是與NMDA受體相關(guān)信號通路分子有關(guān)，而不是單純的鈣負荷。同時，NMDA受體在Ca2+介導的死亡信號傳遞過程中的重要作用，導致了一些鈣依賴性死亡信號蛋白必須與NMDA受體密切相關(guān)[12,24]。

Na+/H+和Na+/Ca2+陽離子交換劑的激活是缺血后細胞內(nèi)Ca2+濃度升高的另一種機制[25]。腦卒中對Na+/Ca2+交換基因(NCX)的表達有影響，NCX是腦內(nèi)Ca2+和Na+穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)因子。腦卒中后，NCX激活可減輕缺血性腦損傷[26]。例如，在缺血和細胞膜去極化過程中，Na+/H+交換劑的激活會導致細胞內(nèi)Na+的積累，從而導致梯度依賴性的NCX的反向運轉(zhuǎn)，并導致在缺氧條件觀察到部分早期細胞胞內(nèi)Ca2+的增加[27]。已經(jīng)證實，NCX功能障礙是由NMDA受體介導，這解釋了興奮性毒性刺激后引發(fā)的鈣超載現(xiàn)象。在興奮性毒性過程中，線粒體Ca2+濃度的增加導致活性氧(ROS)的產(chǎn)生，通過線粒體膜上通透性轉(zhuǎn)換孔使線粒體去極化，誘導Ca2+釋放，最終誘導神經(jīng)元死亡。此外，在興奮性毒性過程中，線粒體NCX(mNCX)部分參與了細胞質(zhì)Ca2+的延遲累積[28-30]。這種延遲的Ca2+累積與神經(jīng)細胞死亡有關(guān)[31]?？傊毎麅?nèi)Ca2+所致的神經(jīng)元變性涉及多種機制：Ca2+超載，NMDA受體激活特定的神經(jīng)毒性信號通路和線粒體損傷。

mGlu受體也參與興奮性毒性，mGlu受體可分為不同的8個亞型mGlu1～mGlu8，根據(jù)氨基酸序列的同源性及其藥理學特征和信號轉(zhuǎn)導機制的不同，可將其分為3組(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組)；第Ⅰ組mGlu受體由mGluR1和mGluR5組成，主要分布在谷氨酸能突觸后膜上，它們通過調(diào)節(jié)NMDA和AMPA受體增加神經(jīng)元興奮性[32]；第Ⅱ組mGlu受體由mGluR2～mGlu3組成；第Ⅲ組mGlu受體由mGluR4、mGluR6～mGlu8組成。Ⅱ、Ⅲ組均可與腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)(AC)被動偶聯(lián)。有大量證據(jù)表明，在體內(nèi)激活mGluR1可防止NMDA誘導的興奮性毒性。同時，多項研究表明，Ⅰ組mGlu受體的神經(jīng)保護作用是通過激活PI3K-Akt信號通路來實現(xiàn)的。其他mGlu受體(Ⅱ組和Ⅲ組)被其特異性激動劑激活，通過抑制興奮性毒性的誘導顯示出神經(jīng)保護作用，這些mGlu受體主要存在于突觸前終末，它們抑制谷氨酸釋放[33-34]。缺血性腦卒中后，谷氨酸轉(zhuǎn)運蛋白-1(GLT-1)表達的抑制促進了興奮性毒性的發(fā)生。此外，GLT-1表達的下調(diào)與谷氨酸的積累和興奮性毒性的發(fā)生密切相關(guān)，提示GLT-1的表達可以控制興奮性毒性發(fā)生[35]。

2.2 NMDA受體在神經(jīng)元存活和死亡中的雙重作用

腦卒中損傷的機制是復雜的，其中NMDA受體介導的興奮性毒性是一個關(guān)鍵因素。許多重要的神經(jīng)功能包括神經(jīng)元可塑性、腦形成和神經(jīng)元存活需要具有正?；钚缘腘MDA受體。然而，NMDA受體過度激活會導致興奮性毒性和神經(jīng)元死亡。許多研究發(fā)現(xiàn)，NMDA受體阻斷劑在體外和體內(nèi)對缺血損傷都有神經(jīng)保護作用[36-38]。

NMDA受體家族有多個亞單位，包括NR1、NR2和NR3。在細胞質(zhì)末端，不同的NR2亞基具有結(jié)構(gòu)多樣性，可使受體參與到不同的信號傳導中。在腦卒中和創(chuàng)傷模型中，NR2AR和NR2BR亞基是谷氨酸誘導神經(jīng)元存活和死亡必需的亞基。抑制NR2BR亞基可抑制腦卒中后興奮性毒性和神經(jīng)元細胞死亡[39]。

腦卒中后NMDA受體的過度激活導致神經(jīng)元死亡。在基底突觸傳遞過程中，突觸NMDA受體(主要是NR2A)的激活刺激神經(jīng)細胞存活信號復合物(NSC)信號元件，促進神經(jīng)元細胞存活。然而，在諸如腦卒中等病理條件下，細胞外谷氨酸濃度的升高會引起突觸外NMDA受體(主要是NR2B)的興奮性激活。NR2B的激活增加Ca2+內(nèi)流，促進了活性死亡相關(guān)蛋白激酶(aDAPK)與NR2B結(jié)合[37]。aDAPK激活神經(jīng)細胞死亡信號復合物(NDC)，進而抑制突觸NSC活性，介導神經(jīng)元死亡。抑制aDAPK與NR2B的結(jié)合，可降低NDC的活化，防止缺血性腦卒中所致的興奮性毒性導致的神經(jīng)元損傷。因此，NR2B亞基是NDC形成的主要部分。

腦卒中后，NMDA受體介導的興奮性毒性神經(jīng)元死亡不僅只限于NDC，而且還涉及進一步的死亡信號蛋白如鈣蛋白酶(鈣激活中性蛋白酶家族)，這些蛋白在NMDA受體介導的Ca2+內(nèi)流所致的神經(jīng)元損傷中起著重要作用[40]。鈣蛋白酶只有通過突觸外NR2B受體激活才能被激活，因此在體外和體內(nèi)抑制這些蛋白對NMDA受體介導的神經(jīng)元損傷具有很強的神經(jīng)保護作用。

3 腦卒中后的氧化和硝化應激

當活性氧/氮(ROS/RNS)等自由基的產(chǎn)生超過抗氧化防御系統(tǒng)的內(nèi)源清除能力時，就會發(fā)生氧化和硝化應激。在各種類型的腦卒中損傷后可增加自由基的生成，ROS和RNS分子都被明確證明是急性缺血性腦卒中組織損傷的重要介質(zhì)。缺血時可通過NMDA受體介導的興奮性毒性、Ca2+內(nèi)流過多、線粒體功能紊亂和神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)激活等多種機制導致自由基的形成[41]。過量的ROS會導致細胞大分子的破壞，并導致細胞凋亡的信號傳遞過程。

腦卒中危險因素和缺血導致幾種生成ROS的酶系統(tǒng)活化，包括NADPH氧化酶、線粒體去極化，黃嘌呤氧化酶(XO)和一氧化氮合酶(NOS)。缺血和NMDA受體激活后，NADPH氧化酶產(chǎn)生大量的超氧陰離子。隨著NMDA受體的激活，線粒體不再是自由基的主要來源。然而，神經(jīng)元線粒體與NADPH氧化酶通路的接近增加了這種酶生成ROS的可能性，從而提高了線粒體的解偶聯(lián)，進一步引發(fā)了線粒體的再次ROS的生成[42]。

ROS具有明顯的細胞效應，通過DNA損傷、蛋白質(zhì)破壞、脂質(zhì)過氧化、胞內(nèi)鈣釋放、細胞骨架結(jié)構(gòu)損傷和趨化等過程，導致組織破壞和細胞死亡。其中一些影響導致抗氧化防御機制的激活，以平衡ROS的破壞。ROS對腦血管有著深遠的影響，最終影響腦血流。因此，H2O2、O2和過氧亞硝酸鹽通過增加血管擴張、血小板聚集、內(nèi)皮通透性增加和內(nèi)皮細胞局灶性病變發(fā)揮作用[43]。

盡管反應性自由基過度產(chǎn)生對腦細胞具有破壞性影響，但在穩(wěn)態(tài)水平上，這些自由基是促進神經(jīng)元細胞保持正常功能的信號分子。因此，只清除有害的自由基而不干擾內(nèi)源性信號通路是很重要的新的治療方法。自由基損傷的影響通常受到自由基清除劑和抗氧化酶的抑制或減弱?？寡趸负徒舛久傅幕钚跃S持了氧化還原的穩(wěn)態(tài)。缺血性腦卒中過程中，超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSHPx)、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)及這些酶活性都被研究[44-45]。其中，SOD中包括錳超氧化物歧化酶(MnSOD)和胞外超氧化物歧化酶(ECSOD)在缺血性腦卒中后的腦恢復中均起到作用。

抗氧化酶是由特定的基因編碼的，這些基因在其啟動子中含有抗氧化反應元件(ARE)。該元件的活化主要由Nrf2調(diào)控。缺血后的氧化應激誘導由Nrf2介導的抗氧化反應，該因子對腦卒中損傷具有神經(jīng)保護作用。研究發(fā)現(xiàn)Nrf2在缺血半暗帶表達上調(diào)，提示Nrf2在神經(jīng)元保護和存活中的價值和作用。Nrf2調(diào)控多種下游保護蛋白，包括谷胱甘肽-S轉(zhuǎn)移酶(GST)、NQO1和HO-1[46]。這些蛋白質(zhì)都參與了腦內(nèi)各種抗氧化損傷過程。因此，Nrf 2位于神經(jīng)保護通路的中心。研究表明，Nrf2也有助于改善缺血性腦卒中后的線粒體功能障礙。

4 腦卒中后的炎癥反應

炎癥是腦血管疾病尤其是缺血性腦卒中病理生理的重要環(huán)節(jié)。許多研究表明，腦卒中后神經(jīng)炎癥是影響缺血性長期預后的重要因素。腦卒中后，由于ROS形成、壞死細胞和受損組織等多種因素可引起炎癥細胞的活化，從而引起炎癥反應。此外，這些活化的炎性細胞因子參與腦損傷后的組織重塑。炎癥過程與幾種不同的細胞類型、炎性細胞因子、細胞受體如Toll樣受體(TLRs)等有關(guān)。

4.1 細胞與神經(jīng)炎癥反應

腦損傷后，最初是通過激活和募集小膠質(zhì)細胞來介導炎癥反應。缺血激活小膠質(zhì)細胞并將其轉(zhuǎn)化為吞噬細胞，從而釋放多種細胞毒性物質(zhì)或細胞保護物質(zhì)。小膠質(zhì)細胞通過釋放一些神經(jīng)營養(yǎng)因子，如胰島素樣生長因子(IGF-I)和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)等發(fā)揮神經(jīng)保護作用。腦卒中后，小膠質(zhì)細胞被激活，活化的小膠質(zhì)細胞釋放一些炎癥因子(如TNF-α、IL-1β、IL-6)和其他潛在的細胞毒性分子(如前列腺素、ROS、NO等)。雖然小膠質(zhì)細胞激活的最初目的是為了保護神經(jīng)元，但是小膠質(zhì)細胞的過度激活會導致有害的炎癥反應，增加神經(jīng)元死亡的可能性[47]。

此前，人們普遍認為血-腦脊液屏障可以阻止血液中炎癥細胞(單核細胞和中性粒細胞)進入大腦，且認為主要只有小膠質(zhì)細胞參與腦部的炎癥反應。然而，已經(jīng)有證據(jù)顯示中性粒細胞和單核細胞浸潤到脊髓損傷部位，并引起炎癥反應。并且，在短暫缺血和腦卒中中發(fā)現(xiàn)中性粒細胞和單核細胞計數(shù)也有增加。白細胞通過血-腦脊液屏障的遷移似乎受到ICAM-1、VCAM-1和趨化因子的調(diào)控。星形膠質(zhì)細胞甚至是神經(jīng)元也會引起炎癥，這些細胞會產(chǎn)生多種抗炎因子和趨化因子，這些因子和趨化因子都能募集單核細胞[48]。神經(jīng)元壞死和免疫細胞過度浸潤是缺血性腦卒中的特點。因此，炎癥反應是一個由多種免疫細胞參與發(fā)揮作用的復雜的過程。

與小膠質(zhì)細胞相似，星形膠質(zhì)細胞也可以分泌如趨化因子、細胞因子和一氧化氮(NO)等炎癥因子。T淋巴細胞、單核吞噬細胞、自然殺傷細胞(NK)、多形核白細胞等多種外周細胞也可分泌細胞因子，并參與缺血性炎癥的發(fā)生。腦卒中后，來源于缺血神經(jīng)元細胞的神經(jīng)趨化因子，隨后募集NK細胞，并以T細胞和B細胞依賴性方式影響缺血面積大小。NK細胞通過增加局部炎癥和神經(jīng)元的過度激活來導致神經(jīng)元細胞死亡，從而加重腦卒中損傷[49]。動物模型實驗結(jié)果顯示，腦卒中后，伴隨著最初腦損傷時巨噬細胞、NK細胞和中性粒細胞進入腦實質(zhì)，淋巴細胞立即進入腦組織，隨后T細胞和B細胞進入缺血病變區(qū)。

在缺血腦組織中，ROS可誘導NF-κB、干擾素調(diào)節(jié)因子1(IRF1)、低氧誘導因子-1(HIF-1)和STAT3等促炎基因的表達，這些炎癥因子增加了細胞因子的表達，也增加了黏附分子的表達。腦卒中后的前幾天中，黏附分子上調(diào)，并參與了白細胞通過腦內(nèi)皮細胞的遷移。由選擇素、整合素和免疫球蛋白等細胞黏附分子介導，中性粒細胞也通過血-腦脊液屏障破壞而浸潤到大腦。當中性粒細胞滲透到缺血腦組織中時，它們會釋放氧自由基和蛋白質(zhì)分解酶，對腦組織造成損害。然而，在動物體內(nèi)，蛋白激酶C的減少可以使腦梗死體積縮小，因為蛋白激酶C在中性粒細胞黏附、脫顆粒和超氧物生成中具有重要作用。雖然最初浸潤到腦組織中的免疫細胞加重了腦損傷和神經(jīng)功能障礙，但隨后也起有益作用，包括促進膠質(zhì)瘢痕形成的細胞因子的釋放和吞噬細胞碎片等，這些都是傷口愈合的必需過程[50]。

4.2 細胞因子與神經(jīng)炎癥反應

缺血過程中，促炎性細胞因子和趨化因子均可加重腦卒中后的腦損傷。主要促炎性細胞因子為TNF-α、IL-1β、IL-6和趨化因子?？寡仔约毎蜃?，如IL-10和TGF-β等具有神經(jīng)保護作用。炎性和抗炎性細胞因子可由大腦中不同的細胞分泌，包括小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞和神經(jīng)元。

在永久性或短暫性腦卒中后，觀察到小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元細胞中IL-1的含量增加。IL-1可通過對NMDA受體作用，使Ca2+進入增加，導致神經(jīng)細胞死亡。IL-1也可通過中性粒細胞的募集和黏附而加重炎癥反應。同時，IL-1可通過增加內(nèi)皮細胞上E-選擇素、ICAM-1、ICAM-2和VCAM-1等細胞黏附分子的表達而增加白細胞浸潤，并引起血-腦脊液屏障的破壞。ICAM-1和VCAM-1是白細胞整合素黏附內(nèi)皮細胞的主要配體。正常情況下，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)微血管上檢測到少量ICAM-1，但是被炎癥因子刺激后，ICAM-1大量上調(diào)[51]。給予重組IL-1受體拮抗劑可減少腦組織壞死和梗死體積，動物模型中，IL1-αβ基因敲除小鼠腦梗死體積較對照組小鼠腦梗死體積小。腦室注射IL-1β可增加中性粒細胞在腦內(nèi)的浸潤，增加腦水腫和梗死體積[52]。

在大鼠腦卒中模型中，IL-6在缺血后3～3.5 h內(nèi)升高，于12h達到表達高峰且可持續(xù)至少24 h。腦卒中后，可通過激活轉(zhuǎn)錄因子通路和STAT通路激活I(lǐng)L-6信號通路，對組織的重塑和恢復起著重要的作用[53]。此外，IL-6還通過誘導IL-1受體拮抗劑的合成、抑制TNF-α表達和誘導中性粒細胞凋亡而起到抗炎作用。然而，IL-6也會通過提高中風后患者的體溫來增加腦損傷。因此，IL-6對腦卒中具有雙重作用。

多項研究表明TNF-α與缺血損傷程度呈正相關(guān)。因此，在大鼠缺血模型中，應用抗TNF抗體和TNF-α結(jié)合蛋白可減少梗死體積。TNF-α誘導腦內(nèi)皮細胞黏附分子的表達，促進中性粒細胞浸潤。同時，TNF-α還破壞血-腦脊液屏障，并刺激其他炎癥介質(zhì)的誘導。

IL-10是一種抗炎細胞因子，能抑制促炎性細胞因子的產(chǎn)生和趨化因子的分泌，阻止巨噬細胞和小膠質(zhì)細胞的抗原傳遞。此外，IL-10可抑制由TNF-α引起的TNF-α信號通路激活而產(chǎn)生的有害作用。TGF-β是一種抗神經(jīng)炎癥的神經(jīng)保護因子，對缺血性腦損傷具有神經(jīng)保護作用。應用TGF-β可減少循環(huán)中性粒細胞的數(shù)量，從而改善腦卒中后的腦損傷。缺血性腦卒中后，趨化因子可吸引中性粒細胞進入缺血組織，抑制這些趨化因子的產(chǎn)生可減輕腦水腫和縮小腦梗死體積[52]。

NF-κB是一種廣泛已知的與缺血后炎癥反應密切相關(guān)的雜合轉(zhuǎn)錄因子。它參與了TNF-α、ICAM-1、IL-6、iNOS和環(huán)氧合酶2(COX2)等多種促炎因子的激活。抑制NF-κB通路可以阻止促炎細胞因子的產(chǎn)生。

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一類參與細胞外基質(zhì)重構(gòu)的蛋白水解酶，能降解細胞外基質(zhì)的所有成分。腦損傷時，MMPs在腦組織中的表達增加。腦損傷后，MMPs在神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞、小膠質(zhì)細胞和內(nèi)皮細胞等細胞中均有表達。實驗結(jié)果表明，MMP-9和MMP-2是缺血性腦卒中后血-腦脊液屏障破壞的機制之一[54]。MMP-9與神經(jīng)炎癥有關(guān)，抑制MMP-9表達對腦卒中后的預后是有益的。

4.3 TLRs與神經(jīng)炎癥反應

TLRs的激活導致細胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，從而引發(fā)炎癥反應。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，TLR在內(nèi)皮細胞、小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元上均有表達。已鑒定出13種TLRs，而且TLR4信號通路可促進缺血后炎癥損傷。在低氧狀態(tài)下，TLR4在小膠質(zhì)細胞表面表達上調(diào)[55]。

小鼠腦卒中后1～22 h，TLR4 mRNA水平表達增加。此外，缺血后TLR2 mRNA的表達水平也有所增加。內(nèi)源性配體(如HSP70)在缺血后腦組織中表達上調(diào)，并可通過TLR激活加重腦損傷。與野生型小鼠比較，TLR2或TLR4基因敲除小鼠的腦梗死體積顯著減小，而且病變范圍在缺血后1～3 d中縮小[56]。TLR可激活NF-κB，誘導促炎因子、細胞因子和黏附分子的表達，加重缺血后腦損傷。

5 腦卒中后的先天免疫和適應性免疫反應

對付腦損傷后的第一道防線是天然免疫系統(tǒng)，其中巨噬細胞、中性粒細胞、樹突狀細胞、NK細胞和γδT細胞參與腦損傷的天然免疫反應。缺血性腦損傷后，各種危險信號從細胞內(nèi)釋放出來，或由基質(zhì)蛋白細胞死亡所釋放的內(nèi)源性分子產(chǎn)生。這些危險信號通常稱為危險相關(guān)分子模式(DAMPs)，包括嘌呤(ATP、UTP及其分解代謝物)、細胞因子和趨化因子等分子。DAMPs激活小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、血管周圍巨噬細胞和腦內(nèi)皮細胞上的TLRs和清道夫受體[57]。這些信號激活小膠質(zhì)細胞，釋放炎性細胞因子，如IL-1β和TNF-α?；罨蟮男∧z質(zhì)細胞可誘導趨化因子釋放CCL2和CCL3，以誘導白細胞浸潤。腦卒中后，CCL2和CC趨化因子受體2(CCR2)參與巨噬細胞的形成。缺血還能激活血管周圍的巨噬細胞，釋放促炎性細胞因子、趨化因子、ROS和NO。細胞黏附分子，包括ICAM-1、P-選擇素和E-選擇素在缺血腦炎癥內(nèi)皮細胞中表達。黏附分子參與中性粒細胞向大腦的跨內(nèi)皮遷移。急性腦卒中后，ICAM-1基因敲除或P-選擇素基因敲除小鼠的中性粒細胞浸潤減少，梗死體積減少。許多研究表明，腦卒中后，激活的中性粒細胞可引起MMP-9的升高，進而導致血-腦脊液屏障的破裂，刺激外周白細胞浸潤，最終導致神經(jīng)元損傷[58]。因此，中性粒細胞可能是腦卒中治療的外周靶點細胞。

適應性免疫，包括T/B淋巴細胞參與的損傷后炎癥反應，是一種需要較長時間才能發(fā)揮保護作用的抗原特異性防御機制?？乖煽乖岢始毎?APC)，如樹突狀細胞處理后，以主要組織相容性復合體(MHC)分子復合體的形式表達于APC表面。T細胞受體能夠識別MHC和腦抗原復合物，激活適應性免疫系統(tǒng)。在中風的嚙齒動物和人體中均發(fā)現(xiàn)APC數(shù)量在缺血腦區(qū)是增加的，但在缺血外周是減少的。腦卒中后，CD4+輔助細胞和大量CD8+細胞毒性T細胞在缺血腦區(qū)聚集。CD4+輔助性T細胞激活或引導CD8+細胞毒性T細胞，直接誘導細胞死亡。調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)通過分泌TGF-β、IL-10和IL-35等抑制性細胞因子發(fā)揮其神經(jīng)保護作用。T輔助性細胞亞群如促炎性Th1、Th17和γδT細胞對腦卒中預后有不同的影響，這些炎性細胞可導致更加嚴重炎癥損傷和預后。短暫性腦卒中后，B細胞缺乏導致組織學損傷，而B細胞過繼轉(zhuǎn)移后則改善了小鼠的神經(jīng)功能障礙，減少了梗死面積[59]。IL-10是B細胞介導的神經(jīng)保護機制之一。因此，在缺血性腦卒中中，B淋巴細胞的作用可能是保護性的，而不是致病性的。

6 腸道微生物群與缺血性腦卒中

最近的研究表明，抗生素引起的腸道菌群改變可以減輕小鼠缺血性腦損傷。腸道菌群失調(diào)導致調(diào)節(jié)性T細胞增多，IL-17+γδT細胞減少[60]。因此，大面積的腦損傷通過應激性腸麻痹介導引起腸道微生物群失調(diào)，進而通過T細胞穩(wěn)態(tài)改變、炎癥反應和腦卒中預后惡化來對腦卒中預后產(chǎn)生影響。糞便菌群移植治療，可改善腦卒中后的腸道菌群失調(diào)，改善腦損傷，促進腦恢復。因此，腸道微生物是卒中所致全身系統(tǒng)性改變的靶點，腸道微生物群是影響腦卒中預后的有效因素[61]。Yin等[62]發(fā)現(xiàn)腦卒中和短暫性腦卒中患者腸道微生物明顯失調(diào)，血氧化三甲胺(TMAO)水平降低；Karlsson等[63]發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化患者的腸道元小體特征性改變，且腸道元小體與宿主的炎癥狀態(tài)有關(guān)。最近的研究表明，腦卒中后有相當數(shù)量的T細胞從腸道遷移到缺血大腦[61]。在腦卒中后最初幾天，T細胞被招募到受傷的大腦，而腸道微生物群是T細胞穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，這更加證明腸道微生物群在缺血性腦卒中發(fā)展過程中具有重要作用。

7 顱內(nèi)動脈粥樣硬化與缺血性卒中

顱內(nèi)動脈粥樣硬化是缺血性腦卒中的常見原因。顱內(nèi)動脈粥樣硬化的進展與高血壓、糖尿病等多種危險因素有關(guān)。由于血管狹窄，晚期動脈粥樣硬化可影響下游或側(cè)支灌注。晚期動脈粥樣硬化會導致血管收縮、血小板活化、血栓形成和顱內(nèi)動脈粥樣硬化，這可能改變血流動力學，并可能導致與阿爾茨海默病(AD)有關(guān)的血栓形成[64]。β-淀粉樣蛋白(Aβ)是引起AD的重要物質(zhì)，腦動脈粥樣硬化可通過低灌注和低氧誘導Aβ的產(chǎn)生。Aβ可通過血管氧化應激和內(nèi)皮細胞功能障礙促進動脈粥樣硬化病變的形成。動脈粥樣硬化還可能通過損害Aβ清除和提高腦內(nèi)Aβ水平來加快AD的病理生理過程[65]。腸道微生物可以影響動脈粥樣硬化的進展速度，腸道微生物可以改變血小板反應性和凝塊形成，它們是止血和血栓形成的重要因素[66]。

8 總結(jié)與展望

缺血性腦卒中所致的腦損傷是由興奮性毒性、氧化應激、炎癥和凋亡等復雜病理生理過程相互作用的結(jié)果。由于腦卒中病理的復雜性和單一藥物試驗結(jié)果的差強人意，使得目前對缺血性腦卒中的治療迫在眉睫。因此，把希望寄托在只靠單一的神經(jīng)保護藥物治療腦卒中，是不現(xiàn)實的。雖然已經(jīng)有一些藥物可以防止腦卒中的發(fā)生，但是目前仍沒有很好的神經(jīng)保護劑可以改善人類的腦卒中預后。

鑒于缺血性腦卒中損傷的復雜性，為有效治療腦卒中，需要一種綜合的方法，即藥物聯(lián)合作用治療腦卒中。這些藥物可以起協(xié)同作用，也可以起疊加作用。與單一藥物治療相比，聯(lián)合用藥治療缺血性腦卒中更加有效，不良反應更小。此外，腦側(cè)支循環(huán)和腦卒中前/后處理是治療缺血性腦卒中新策略。因此，由于腦卒中所引發(fā)的多種有害機制的廣泛疊加作用，聯(lián)合治療、腦側(cè)支循環(huán)以及腦卒中前/后處理可能成為治療腦卒中的一種具有廣泛前景的治療手段。