王 延，錢海兵

(貴州中醫(yī)藥大學，貴陽 550025)

腦卒中(Stroke)也稱“中風”，其中超過80%的患者為缺血性腦卒中(cerebral ischemic stroke, CIS)[1]。CIS又稱為“腦梗死”，是指顱內(nèi)血流障礙導致局限性腦組織損害進而出現(xiàn)相應神經(jīng)功能缺損的疾病，是我國第一大致死性、國外第二大致死性疾病[2]。目前治療急性CIS的有效治療措施是采用rt-PA靜脈溶栓，但治療時間窗僅4.5 h且費用高昂，因此能通過其獲益者小于3%[3-4]。即使rt-PA溶栓成功, 也導致患者出現(xiàn)顱內(nèi)出血等治療風險，并且CIS中有2/3患者會遺留不同程度的殘疾[4]，嚴重影響患者的愈后生活，也給家庭和社會帶來難以承受的經(jīng)濟負擔。因此, 探索多途徑、多靶點的新治療方案或研發(fā)安全有效的藥物迫在眉睫。

在缺血早期刺激血管新生和抑制神經(jīng)損傷，從而改善腦卒中后的功能恢復，是治療CIS的重要措施。血管生成素-1和酪氨酸激酶受體-2(Angiopoietin-1/Tyrosine Kinase Receptor-2，Ang-1/Tie-2)通路是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種除血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)以外的可用于介導血管生成的信號傳導通路，廣泛參與內(nèi)皮細胞的活化、遷移、增殖和分化等過程，與血管生成、調(diào)控炎癥及神經(jīng)元保護和再生等生理病理過程密切相關(guān)[5-7]。近年來，關(guān)于Ang-1/Tie-2與CIS的相關(guān)研究逐漸豐富，因此本文就Ang-1/Tie-2與CIS相關(guān)性進行綜述。

1 Ang-1/Tie-2的生物學特征

1.1 Ang-1的生物學特性

血管生成素(Angs)由分子量約為14.4 kD的123個氨基酸構(gòu)成，包括Ang-1、Ang-2、Ang-3和Ang-4，且均作用于其特異性受體Tie-2[8]，近年來對Ang-1和Ang-2的研究較多。Ang家族主要在肝臟中合成，于上個世紀90年代被成功鑒定,是RNase超家族中惟一具有促血管生成能力的成員，也是目前已知的所有血管生成因子中獨具核糖核酸酶活性的因子，廣泛分布于正常血漿及實體腫瘤組織中[8-9]。Ang-1是一種分泌蛋白、基因定位于8q22.3～q23，相對分子質(zhì)量約75×103，全長498個氨基酸，含3個結(jié)構(gòu)域，血管平滑肌細胞、管周細胞和腫瘤細胞是人Ang-1的主要來源[7,10]。

1.2 Tie-2的生物學特性

酪氨酸激酶受體-2(Tie-2)為跨膜蛋白質(zhì)，由細胞外區(qū)、跨膜區(qū)、細胞內(nèi)區(qū)組成，其配體是Ang，主要表達于內(nèi)皮細胞和一些造血細胞[11]。Tie-2基因定位于9p21，全長約109×103bp，編碼1124個氨基酸[11-12]。

2 Ang-1/Tie-2信號通路傳導途徑

Ang-1和Ang-2具有高度同源性，都可以結(jié)合受體Tie-2,但是只有Ang-1可以觸發(fā)受體Tie-2的自磷酸化,進而激活受體。Ang-2并不觸發(fā)Tie-2受體的自磷酸化,而是與Ang-1競爭,并作為Ang-1/Tie-2信號傳導系統(tǒng)的抑制劑[13-17]。

Ang-1利用羧基端纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域與Tie-2上細胞外的3個免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域中的第2個結(jié)合[18]，“聚集”Tie-2單體使之發(fā)生二聚化，促進Tie-2細胞內(nèi)區(qū)域的交叉磷酸化(如圖1)。被激活的Tie-2繼續(xù)誘導激活磷脂酰肌醇-3-激酶/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase microtubule/serine/threonine kinase，PI3K/Akt)信號通路，即Tie-2通過PI3K的p85亞基誘發(fā)PI3K磷酸化，PI3K再激活Akt從而磷酸化能抑制Ang-2釋放的FOXO-1；激活的Akt也可以上調(diào)生存素(Survivin)的表達，增加細胞生存力；Akt激活后還可以抑制凋亡蛋白的前體，如BAD、caspse-9。通過以上各方面的作用，從而抑制血管內(nèi)皮細胞凋亡，參與血管生成的調(diào)節(jié)[7-9](如圖2)。

圖1 Ang-1激活Tie-2示意圖

圖2 Ang-1/Tie-2信號通路傳導示意圖

3 Ang-1/Tie-2信號通路在CIS中的作用

3.1 促使血管再生、重塑及成熟

血管生成失敗和側(cè)枝血管生長不足是CIS等血管性疾病愈后不佳的主要問題，挽救大腦內(nèi)皮細胞免于細胞凋亡和刺激血管增殖，降低腦梗死面積是腦缺血性疾病的治療思路。血管生成與神經(jīng)發(fā)生有直接關(guān)系,也是新生神經(jīng)元生存的必須條件[19]，有助于改善CIS的愈后。調(diào)節(jié)血管再生的關(guān)鍵信號主要有血管內(nèi)皮生長因子及其受體VEGF/VEGFR信號和Ang/Tie-2信號。在腦缺血后的血管再生過程中，Ang-2會破壞血管穩(wěn)定性，促使血管內(nèi)皮細胞遷移，誘導血管生成；Ang-1則通過與受體Tie-2結(jié)合，使Tie-2發(fā)生磷酸化，激活其下游的PI3K/Akt信號通路。一方面促使內(nèi)皮細胞形成血管樣結(jié)構(gòu)，另一方面聚集內(nèi)皮周圍支持細胞，兩者共同完成血管的重塑和成熟。有研究發(fā)現(xiàn)[20]，大鼠在腦缺血再灌注損傷后其腦微血管生成可能與Ang/Tie-2系統(tǒng)的表達密切相關(guān)。Meng等[21]實驗證明，在缺血腦組織中，Ang-1能通過內(nèi)皮細胞的増殖促進微血管生成。Gandin等[22]在研究MLC901時發(fā)現(xiàn)，其可以通過調(diào)節(jié)Ang-1、Ang-2來刺激血管的生成與重塑。

3.2 抑制外周血管及腦血管的通透性

CIS常伴有血腦屏障(blood-brain barrier，BBB)的破壞：基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloprotein-2, MMP-2)在腦組織缺血早期表達增多，促使閉合蛋白和咬合蛋白的降解；而后MMP-9在腦組織缺血后期表達上調(diào)，使閉鎖小帶蛋白-1(zonulaoccluden-1, ZO-1)表達減少、肌動蛋白重組，共同導致內(nèi)皮細胞間的連接性被破壞[23]。內(nèi)皮細胞完整性的破壞，導致血管通透性增加，會進一步引起腦部水腫和出血,加重缺血狀況。然而，Ang-1/Tie-2信號可抑制外周血管及腦血管的血管通透性，其機制是Ang-1激活Tie-2，活化的Tie-2遷移到細胞連接處，通過肌動蛋白細胞骨架的重組和內(nèi)皮間連接處的血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)的積累來實現(xiàn)細胞骨架的重建。Ang-1/Tie-2信號通過PI3K和NADPH氧化酶亞基p47phox來激活Rac1，Rac1通過骨架蛋白IQGAP1以活性GTP結(jié)合的形式(GTP-Rac1)穩(wěn)定下來進而發(fā)揮作用，同時GTP-Rac1再通過GTP酶信號傳感器p190RhoGAP對RhoA發(fā)出抑制信號[15]。其中，Rac1是肌動蛋白細胞骨架重組的信號，降低血管通透性；RhoA可調(diào)節(jié)微絲細胞骨架，破壞血管穩(wěn)定性，增加血管通透性[24]。因此，Ang-1/Tie-2信號通過激活Rac1，抑制RhoA實現(xiàn)VE-cadherin的聚集，促使微血管床形成有效屏障(如圖3)。Zhang等[25]研究也發(fā)現(xiàn)，Ang-1可降低小鼠腦卒中后腦血管的滲漏和缺血損傷體積。Poornima等[26]實驗證明，在糖尿病小鼠中，Ang-1的降低使腦血管的通透性增加，與腦卒中后BBB的破壞及腦出血增加有關(guān)。

圖3 Ang-1/Tie-2信號激活VE-cadherin過程示意圖

3.3 減輕炎癥介導的神經(jīng)損傷

腦缺血發(fā)生后，內(nèi)源小膠質(zhì)細胞的激活以及外周血白細胞浸潤腦內(nèi)實質(zhì)等因素會產(chǎn)生明顯的炎性反應，加重血管和神經(jīng)的損傷。其中，膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元、大腦內(nèi)皮細胞等細胞內(nèi)的炎癥轉(zhuǎn)錄因子NF-κB被激活后，會調(diào)控腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、細胞間黏附分子-1(ICAM-1)、白細胞介素-1β(IL-1β)等炎癥因子的大量釋放[23]。研究證明[27]，體內(nèi)存在的Ang-1能誘導Tie-2自磷酸化，從而抑制NF-κB，表現(xiàn)出抗炎的特點。加之Ang-1/Tie-2信號通路還能通過穩(wěn)定細胞骨架來抑制血管通透性，減少滲出，可協(xié)同達到抑制炎癥的效果。但在炎癥應激期間,細胞表面的Tie-2或細胞外Ang-1數(shù)量減少、細胞外Ang-2數(shù)量增加等各種因素共同作用導致Tie-2信號減弱，未磷酸化的Tie-2無法對轉(zhuǎn)錄因子Foxo1產(chǎn)生有效抑制，過量的Foxo1誘導Ang-2迅速釋放，從而加重血管炎癥的同時也增加血管滲漏，形成炎癥的有害循環(huán)[15,28]。Yan等[29]證明，Ang-1可顯著降低體外培養(yǎng)腦內(nèi)皮細胞炎癥因子RAGE的表達，起到抗炎作用。

3.4 抑制神經(jīng)細胞損傷壞死及促進神經(jīng)元新生

CIS發(fā)生后，缺血腦組織中的葡萄糖供給嚴重減少，自由基產(chǎn)生增多，因此無法產(chǎn)生足夠的ATP用于神經(jīng)細胞的正?；顒樱窠?jīng)細胞發(fā)生損傷壞死。研究證明[30]，CIS下誘導的血管生成能促進腦卒中后神經(jīng)的發(fā)生并增強其功能。Ang-1/Tie-2信號通路則參與CIS中微血管及神經(jīng)的形成。Ang-1能通過內(nèi)皮細胞的増殖促進微血管生成，同時能維持BBB的完整性，挽救缺血半暗帶瀕死細胞，修復缺血區(qū)神經(jīng)元損傷，提升神經(jīng)元的功能保護、抑制神經(jīng)細胞的凋亡[30]。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)被認為是細胞凋亡的核心因素[31]，在CIS情況下，Ang-1/Tie-2信號通路能抑制Caspase-3的活化，避免神經(jīng)細胞在缺血缺氧環(huán)境下發(fā)生損傷壞死，保護缺血半暗帶的瀕死神經(jīng)元。研究顯示[26]，在T1DM大鼠腦卒中后，通過Ang-1/Tie-2的表達可減少神經(jīng)炎癥和抑制BBB滲漏，在一定程度上抑制炎癥介導的神經(jīng)細胞損傷。對他汀類藥物如辛伐他汀的研究也證明，其可以通過誘導Ang-1/Tie-2表達，增加磷酸化Tie-2的活性，而在CIS發(fā)生后具有神經(jīng)保護作用[32]。

4 中藥通過干預Ang-1/Tie-2信號通路對CIS的影響

傳統(tǒng)中醫(yī)藥療法治療CIS疾病在我國已有悠久的歷史，充分利用中藥資源研制以Ang-1/Tie-2信號通路為靶點的CIS藥物有著巨大的應用前景和重要臨床意義。臨床治療CIS常用經(jīng)方補陽還五湯，可增加并維持內(nèi)源性Ang-1的表達，促進缺血區(qū)腦組織的微血管生成[33]。丹龍醒腦方、通心絡保護大腦缺血的作用機制，亦與上調(diào)Ang-1的表達進而促進血管新生有關(guān)[34-35]。源于中藥的活性單體三七三醇皂苷可上調(diào)Ang-1/Tie-2的表達，促進內(nèi)皮細胞增殖，使MCAO大鼠腦缺血側(cè)的微血管密度增加，從而減輕缺血腦組織的損傷[8]。Zhou[36]等實驗數(shù)據(jù)顯示，電針刺激足三里誘導的Ang-1上調(diào)而發(fā)揮的血管生成作用是腦卒中神經(jīng)保護的機制之一。

5 結(jié)語

Ang-1/Tie-2信號通路在CIS后促進腦血管生成、抑制炎癥反應、保護神經(jīng)元等方面發(fā)揮著積極作用，Ang-1/Tie-2是否能延長CIS的治療時間窗雖有待實驗證明，但其對CIS多方面的積極作用可發(fā)揮協(xié)同效應，從而達到更好的治療效果已得到部分證實。探討Ang-1/Tie-2信號通路在CIS中的相關(guān)機制，深入了解Ang-1/Tie-2信號通路在CIS發(fā)展過程中的重要性，可為治療CIS新策略的提出及以Ang-1/Tie-2信號通路為靶點的藥物研發(fā)提供研究思路。我國中醫(yī)藥是一個巨大寶庫，中藥化學成分復雜，具有多層次、多靶點、多成分協(xié)同作用的特點和多途徑治療疾病的優(yōu)勢。中醫(yī)藥基于Ang-1/Tie-2信號通路干預CIS的治療策略，勢必會成為未來研究的新方向。