段云霞 吳迪 何小奪 丁玉川

預(yù)適應(yīng)和耐受現(xiàn)象是經(jīng)典的生物自我保護(hù)方式，即非致死性損傷能夠顯著降低隨后致死性損傷的程度[1]。近期研究報(bào)道，非致死性損傷(局部腦缺血)可以引起神經(jīng)元內(nèi)多重反應(yīng)，向星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放求救的“help-me”信號(hào)，此后周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞將自身的線粒體轉(zhuǎn)移給受損神經(jīng)元，維持神經(jīng)元存活[2]。進(jìn)一步研究提示，神經(jīng)元受損之后可以向神經(jīng)血管單元發(fā)出“help-me”信號(hào)，通過促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖、小膠質(zhì)細(xì)胞極化表型轉(zhuǎn)變、內(nèi)皮細(xì)胞增生等方式，保護(hù)受損神經(jīng)元，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[3]。超過急性缺血性卒中的治療時(shí)間窗，缺血區(qū)神經(jīng)元將出現(xiàn)不可逆性損傷。隨著缺血、缺氧時(shí)間的延長、程度的加重，“help-me”信號(hào)將降低或消失[4]。不同模型、不同刺激因子下，神經(jīng)元損傷后的“help-me”信號(hào)不同。如果能夠找到內(nèi)源性“help-me”信號(hào)并作為干預(yù)新靶點(diǎn)，將為卒中后神經(jīng)保護(hù)提供更多新思路和方法。筆者就神經(jīng)元損傷后，特別是腦缺血損傷后，內(nèi)源性“help-me”信號(hào)的最新研究綜述如下。

1 細(xì)胞因子類“help-me”信號(hào)

1.1 白細(xì)胞介素4(IL-4)

最初的研究結(jié)果表明，IL-4基因敲除動(dòng)物在局部腦缺血后，梗死體積顯著增加，神經(jīng)功能缺損嚴(yán)重，而給予外源性IL-4可以顯著降低梗死體積[(33.4±3.3)%比(50.6±1.9)%，P<0.01]，神經(jīng)功能明顯改善[Longa評(píng)分：(1.78±0.22)分比(2.80±0.20)分，P<0.05][5]。進(jìn)一步研究顯示，短暫缺血后半暗帶區(qū)的神經(jīng)元產(chǎn)生IL-4，促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞從M1表型(促進(jìn)炎性反應(yīng))轉(zhuǎn)變成M2表型(抑制炎性反應(yīng))，降低神經(jīng)元的凋亡，最終實(shí)現(xiàn)神經(jīng)保護(hù)作用[4,6]。另一項(xiàng)研究結(jié)果同樣表明，IL-4基因敲除小鼠，在局部腦缺血后神經(jīng)功能缺損加重，而局部給予IL-4可以促進(jìn)小鼠局部腦缺血模型的長期神經(jīng)功能恢復(fù)，IL-4調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)變是重要原因[7]。神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行氧糖剝奪后發(fā)現(xiàn)，僅神經(jīng)元培養(yǎng)基中IL-4水平顯著升高，進(jìn)一步提示IL-4來自于受損的神經(jīng)元[4]。因此，在體和離體實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，神經(jīng)元受損后可以分泌IL-4，通過調(diào)節(jié)局部微環(huán)境，促進(jìn)神經(jīng)元存活，顯示IL-4是一種“help-me”信號(hào)。IL-4通過調(diào)節(jié)其他細(xì)胞因子表達(dá)[6]、抑制炎性反應(yīng)[6]、調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞表型[7]、調(diào)節(jié)血管新生[7]，在局部腦缺血后發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

1.2 IL-34

IL-34是一種主要由神經(jīng)元生成的細(xì)胞因子。研究結(jié)果顯示，IL-34可以促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育和存活，IL-34敲除后僅影響小膠質(zhì)細(xì)胞，而不會(huì)影響單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等[8]。Wang等[9]研究結(jié)果顯示，IL-34敲除小鼠的小膠質(zhì)細(xì)胞功能顯著降低，進(jìn)而造成中樞神經(jīng)元抵抗病毒的能力顯著降低。神經(jīng)元受損后可以分泌IL-34，然后激活小膠質(zhì)細(xì)胞增殖，增強(qiáng)其吞噬β-淀粉樣蛋白(Amyloid-β，Aβ)，提示IL-34也是一種重要的“help-me”信號(hào)[10]。體外研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)元-小膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)體系中，加入IL-34可以降低Aβ的神經(jīng)毒性。在體研究結(jié)果表明，給予阿爾茲海默病轉(zhuǎn)基因小鼠模型IL-34后，Aβ濃度顯著降低(與對(duì)照組比較，IL-34治療組的Aβ沉淀降為80%，P<0.05)，認(rèn)知水平明顯改善(小鼠面對(duì)恐懼誘導(dǎo)情境做出預(yù)反應(yīng)的比率自40%上升至70%，P<0.05)[10]。但是，IL-34在局部腦缺血后的表達(dá)及功能筆者尚未見報(bào)道。

1.3 趨化因子配體(C-C motif chemokine ligand 2,CCL2)/CCL2受體(CCL2 receptor,CCR2)

CCL2是家族中的單核趨化蛋白與CCR2結(jié)合傳導(dǎo)信號(hào)，是單核細(xì)胞、記憶T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的有效化學(xué)誘導(dǎo)物。CCL2和CCR2在大腦中的表達(dá)部位相似，在皮質(zhì)、紋狀體和蒼白球等神經(jīng)元中均有表達(dá)，在星形膠質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞中具有不同程度的表達(dá)。CCL2具有調(diào)節(jié)神經(jīng)元和神經(jīng)遞質(zhì)分泌的作用[11]，CCR2則參與免疫信號(hào)的傳導(dǎo)。

在缺血性卒中患者和動(dòng)物模型中均可檢測(cè)到CCL2表達(dá)的增加[12-13]。與野生型小鼠相比，CCL2缺陷小鼠的局灶性腦缺血導(dǎo)致梗死面積減小，神經(jīng)功能改善，白細(xì)胞浸潤受限，炎性反應(yīng)減輕[13-14]，CCL2缺陷型動(dòng)物的中性粒細(xì)胞和大噬菌體浸潤減少。Dimitrijevic等[15]敲除CCR2后發(fā)現(xiàn)，小鼠局部缺血-再灌注損傷減輕，腦部的細(xì)胞因子、中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞水平減少。但體外研究結(jié)果表明，CCL2對(duì)氧糖剝奪和谷氨酸興奮性毒性誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷具有保護(hù)作用，通過阻斷細(xì)胞內(nèi)鈣的積累，抑制繼發(fā)性谷氨酸外排，并改善隨后的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)丟失[16]。對(duì)與星形膠質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)的神經(jīng)元，CCL2通過抑制細(xì)胞外谷氨酸和N-甲基-D天冬氨酸受體1表達(dá)增加而對(duì)N-甲基-D天冬氨酸或Tat神經(jīng)毒性具有保護(hù)作用[17]。CCL為血管形成的關(guān)鍵因子，可直接作為血管生成因子參與血管形成，并且已在多項(xiàng)體內(nèi)和體外研究中得到證實(shí)[18-19]。CCL2增加膜型1-基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)、聚集和活性，并促進(jìn)人內(nèi)皮細(xì)胞中血管形成[20]，抑制膜型1-基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)則抵消了CCL2促血管形成的作用。

1.4 血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factors，VEGF)

VEGF是一種高度特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子，是機(jī)體血管發(fā)育、動(dòng)態(tài)平衡和病理變化中重要的營養(yǎng)因子之一。在VEGF的多個(gè)亞型中，VEGF-A(通常稱VEGF)及其受體VEGF-2是最活躍的因子。

卒中發(fā)生幾小時(shí)后，VEGF在缺血半暗帶的表達(dá)迅速上升，在24 h達(dá)到峰值，之后維持在較低的升高水平。從細(xì)胞分布看，卒中數(shù)小時(shí)內(nèi)VEGF大量表達(dá)于神經(jīng)元，24～48 h后，在星形膠質(zhì)細(xì)胞檢測(cè)到VEGF表達(dá)。VEGF的受體在卒中發(fā)生后，與VEGF發(fā)生著相似的變化。VEGF可以通過增加內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移來促進(jìn)恢復(fù)血管生成，減少損傷后延遲階段的神經(jīng)缺陷。在局部缺血48 h后，側(cè)腦室注射VEGF165，可顯著改善半暗帶的微血管灌注和血管生成，促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)[21]，并且呈劑量依賴性地增加微血管密度[22]。體外研究證實(shí)，VEGF可減輕興奮毒性和氧糖剝奪誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷[23-25]。此外，體外研究表明，VEGF可以有效促進(jìn)神經(jīng)元新生；體內(nèi)研究證實(shí)，VEGF可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞新生[3]。在小鼠腦缺血模型中，過度表達(dá)VEGF，神經(jīng)發(fā)生在腦室室管膜下區(qū)顯著增加，成神經(jīng)細(xì)胞向半暗帶擴(kuò)散，并且在腦缺血后7～28 d持續(xù)有新生神經(jīng)元出現(xiàn)[25]。

其他細(xì)胞因子類“help-me”信號(hào)還包括趨化因子CX3C蛋白、IL-10等。上述細(xì)胞因子類“help-me”信號(hào)主要通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞表型的變化，降低神經(jīng)元損傷，維持血管神經(jīng)單元完整性，最終達(dá)到神經(jīng)保護(hù)的作用[26]。

2 脂蛋白類“help-me”信號(hào)

載脂蛋白2(lipocalin-2，LCN2)屬于脂質(zhì)運(yùn)載蛋白超家族的一個(gè)小分泌蛋白，與相應(yīng)膜受體結(jié)合后可捕獲鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)。LCN2在多個(gè)臟器缺血-再灌注損傷后，在梗死區(qū)和周圍組織中表達(dá)均增加[27]。越來越多的臨床研究結(jié)果表明，LCN2在多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如阿爾茨海默病[28]、多發(fā)性硬化[29]、腦缺血[30-31]等疾病中，均顯著增加。

動(dòng)物模型研究結(jié)果表明，LCN2誘導(dǎo)了損傷神經(jīng)元中的氧化應(yīng)激[32-34]。Xing等[35]研究結(jié)果顯示，LCN2是由缺血性神經(jīng)元分泌，并不是膠質(zhì)細(xì)胞。而且，在體外細(xì)胞培養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，在氧糖剝奪后神經(jīng)元條件培養(yǎng)基中LCN2釋放增加，但在小膠質(zhì)細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)物中未檢測(cè)到。因此，LCN2可能作為局部腦缺血后受損神經(jīng)元發(fā)出的“help-me”信號(hào)，激活受損細(xì)胞周圍的小膠質(zhì)細(xì)胞活化，增加IL-10的分泌，增強(qiáng)其吞噬能力，并上調(diào)突觸泡蛋白和突觸后蛋白95；激活星形膠質(zhì)細(xì)胞，增加多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌，抵抗氧糖剝奪誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷。但是，Jin等[36]的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)LCN2和LCN2缺陷減輕了小鼠瞬態(tài)模型的神經(jīng)炎性反應(yīng)和血-腦屏障滲透，降低腦缺血-再灌注損傷，與Xing等[35]研究結(jié)果不一致，可能與動(dòng)物種屬和使用模型有關(guān)，因?yàn)樾∈蠡虿煌诖笫蠛腿祟愅次颷37]。因此，精確理解LCN2在“help-me”信號(hào)傳導(dǎo)中介導(dǎo)損傷和修復(fù)之間的平衡，對(duì)于尋找卒中恢復(fù)治療方法非常有幫助。

3 線粒體“help-me”信號(hào)

線粒體是細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器之一，線粒體內(nèi)的電子傳遞鏈消耗氧氣并產(chǎn)生ATP，是機(jī)體的能量核心，因此線粒體在生理和病理狀態(tài)下對(duì)維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)具有重要作用。線粒體功能障礙是缺血性卒中早期的病理特征之一，可產(chǎn)生大量氧自由基并迅速耗竭ATP[38]。作為人體中最耗能的器官之一，中樞神經(jīng)系統(tǒng)高度依賴線粒體以維持體內(nèi)平衡。對(duì)神經(jīng)元而言，線粒體不僅為氧化代謝和ATP生成提供了基礎(chǔ)，而且還通過抗氧化酶和凋亡介質(zhì)積極調(diào)節(jié)生存與凋亡之間的信號(hào)平衡。線粒體成為“help-me”信號(hào)，進(jìn)一步提供了神經(jīng)元損傷后自我保護(hù)的證據(jù)。

Hayakawa等[2]研究結(jié)果表明，在小鼠腦缺血后，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以向受損神經(jīng)元傳遞功能性線粒體，幫助神經(jīng)元抵抗損傷和完成修復(fù)，在神經(jīng)細(xì)胞氧糖剝奪實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步確認(rèn)，鈣依賴性CD38信號(hào)傳導(dǎo)上調(diào)，星形膠質(zhì)細(xì)胞向受損神經(jīng)元提供線粒體支持的關(guān)鍵分子。蛛網(wǎng)膜下腔出血可以導(dǎo)致患者和大鼠腦脊液中線粒體膜電位降低，而腦脊液中較高的膜電位與蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的良好預(yù)后相關(guān)[39-40]。體外研究結(jié)果表明，氧糖剝奪誘導(dǎo)的線粒體融合可導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，而抑制線粒體裂變可減輕小鼠皮質(zhì)神經(jīng)元損傷，并降低小鼠腦梗死體積[41]。Babenko等[42]發(fā)現(xiàn)，共培養(yǎng)間充質(zhì)干細(xì)胞和神經(jīng)元，可以觀察到線粒體由間充質(zhì)干細(xì)胞逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至神經(jīng)元，對(duì)腦缺血大鼠靜脈注射間充質(zhì)干細(xì)胞和神經(jīng)元共培養(yǎng)體系，可以有效減輕大鼠的腦梗死體積。以上研究結(jié)果表明，神經(jīng)元損傷后發(fā)出“help-me”信號(hào)，星形膠質(zhì)細(xì)胞等將線粒體轉(zhuǎn)移至相鄰的神經(jīng)元中，幫助受損神經(jīng)元度過缺血急性期，“help-me”信號(hào)(線粒體膜電位)高低可能與患者預(yù)后密切相關(guān)，提示以線粒體為靶點(diǎn)的“help-me”信號(hào)，可能為缺血性卒中治療提供新的研究方向。

4 “help-me”信號(hào)的應(yīng)用前景

確定“help-me”信號(hào)，明確了神經(jīng)元損傷后的動(dòng)態(tài)變化過程，在損傷早期，神經(jīng)元通過各種求助方式確保最低的存活要求；損傷超出神經(jīng)元能夠承受限度后，“help-me”信號(hào)可能已經(jīng)消失或成為不具有作用的靶點(diǎn)。因此，“help-me”信號(hào)可能是早期神經(jīng)元損傷后逆轉(zhuǎn)神經(jīng)元死亡或凋亡的關(guān)鍵分子。其次，缺血性卒中患者的“help-me”信號(hào)應(yīng)源自半暗帶組織，此時(shí)局部腦組織損傷，“help-me”信號(hào)可能通過受損的血-腦屏障，在血液中表達(dá)升高。最后，針對(duì)取栓后神經(jīng)功能并未完全保護(hù)的現(xiàn)狀，盡管最新指南將缺血性卒中的治療時(shí)間窗延長至24 h[43]，但靜脈溶栓或機(jī)械取栓治療均仍有嚴(yán)格的限制條件，其中影像學(xué)評(píng)估的半暗帶組織是超出初始時(shí)間窗(6 h)取栓治療的重要依據(jù)[1]。有研究結(jié)果表明，即使采用目前國內(nèi)外指南所推薦的最佳治療方案，大動(dòng)脈閉塞所致的急性缺血性卒中患者中，經(jīng)血管再通治療后仍有近40%患者預(yù)后不良(90 d 改良Rankin量表評(píng)分≥ 3分)[2]。因此，在取栓廣泛開展的時(shí)代，在有效再灌注基礎(chǔ)上的腦保護(hù)治療可能降低神經(jīng)系統(tǒng)損傷，顯著改善患者預(yù)后[3]。有效的再通和神經(jīng)保護(hù)是上述研究中保證受損神經(jīng)元存活并產(chǎn)生“help-me”信號(hào)的基本條件。最早于Nature Medicine提出的“新的缺血半暗帶”概念指出，新的半暗帶是受損后可能促進(jìn)腦組織修復(fù)的腦組織[44]。因此，我們推測(cè)，急性缺血性卒中后，有效血管再通基礎(chǔ)上聯(lián)合神經(jīng)保護(hù)治療，可能保護(hù)新的半暗帶組織，增加受損神經(jīng)元更多釋放“help-me”信號(hào)，最終達(dá)到增強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)作用的目標(biāo)。