韓尊，羅莉，虞子寧，黃志華，曹性玲

（1.贛南醫(yī)學(xué)院2019級(jí)臨床專(zhuān)業(yè)本科生；2.贛南醫(yī)學(xué)院2019級(jí)碩士研究生；3.贛南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機(jī)能實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000）

缺血性腦卒中又稱(chēng)腦梗死、缺血性腦中風(fēng)，是指各種腦血管病變所致腦部血液供應(yīng)障礙，導(dǎo)致局部腦組織缺血、缺氧性壞死，而迅速出現(xiàn)相應(yīng)神經(jīng)功能缺損的一類(lèi)臨床綜合征。缺血性腦卒中是最常見(jiàn)的腦血管疾病類(lèi)型，約占腦血管疾病的70%~80%。其發(fā)病率、致殘率及死亡率高，治愈率低，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康［1］。腦缺血后發(fā)生一系列繼發(fā)性病理生理學(xué)改變，激活血管內(nèi)皮細(xì)胞，分泌黏附分子，白細(xì)胞和黏附分子相互作用，釋放大量炎癥分子進(jìn)入腦組織，白細(xì)胞和黏附分子表達(dá)上調(diào)并且相互作用，釋放炎癥因子，并進(jìn)一步誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞激活，引發(fā)神經(jīng)炎癥［2］。星形膠質(zhì)細(xì)胞（Astrocyte，AS）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的膠質(zhì)細(xì)胞，維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)在發(fā)育、正常生理和衰老過(guò)程中的內(nèi)穩(wěn)態(tài)［3］。在受到缺血性腦損傷后，星形膠質(zhì)細(xì)胞激活為反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞并增生，除此之外，反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)芳香化酶并產(chǎn)生17β-雌二醇，在腦缺血后的反應(yīng)性星形膠質(zhì)增生、小膠質(zhì)細(xì)胞激活和神經(jīng)保護(hù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用［4］。隨后反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞極化為兩種不同表型——A1和A2型［5］。A1型星形膠質(zhì)細(xì)胞主要分泌炎癥細(xì)胞因子和神經(jīng)毒性介質(zhì)，誘發(fā)神經(jīng)炎癥，加劇腦組織損傷［6］；而A2型星形膠質(zhì)細(xì)胞主要分泌抑炎細(xì)胞因子和神經(jīng)生長(zhǎng)因子，促進(jìn)神經(jīng)元再生，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［7］。通過(guò)干預(yù)星形膠質(zhì)細(xì)胞極化的刺激因素和參與的信號(hào)通路，抑制其向促炎表型A1分化，促進(jìn)抑炎表型A2方向分化或可治療缺血性腦卒中。本文綜述了腦缺血后，參與星形膠質(zhì)細(xì)胞活化與極化的常見(jiàn)通路，為臨床治療缺血性腦卒中提供新思路。

1 星形膠質(zhì)細(xì)胞與腦缺血

星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)與神經(jīng)元形成直接或間接聯(lián)系影響神經(jīng)元的功能，幾乎參與了中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central nervous system，CNS）的所有功能［7］。在受到腦缺血損傷后，反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增多［8］，一方面參與神經(jīng)血管耦合（Neurovascular coupling，NVC），通過(guò)調(diào)節(jié)血管直徑減輕損傷；另一方面，產(chǎn)生腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α（Transforming growth factor-α，TGFα）、睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Tiliary neurotrophic factor，CNTF）、白細(xì)胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、白細(xì)胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）和激肽釋放酶相關(guān)肽酶6等物質(zhì)，啟動(dòng)星形膠質(zhì)細(xì)胞極化［9］。A1型星形膠質(zhì)細(xì)胞（促炎表型）分泌促炎細(xì)胞因子（如IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α、γ-干擾素等）、NO和活性氧（Reactive oxygen species，ROS）等神經(jīng)毒介質(zhì)，誘發(fā)神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和死亡，加劇腦組織損傷［6］。A2型星形膠質(zhì)細(xì)胞（抑炎表型）分泌神經(jīng)胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（Insulin-like growth factor-1，IGF-1）、生長(zhǎng)因子（Nerve growth factor，NGF）、CNTF、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（Basic fibroblast growth factor，BFGF）、膠質(zhì)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Glial-derived neurotrophic factor，GDNF）、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和促紅細(xì)胞生成素（hemopoietin，EPO）等神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［7］。A1星形膠質(zhì)細(xì)胞喪失了許多正常的星形膠質(zhì)功能，比如誘導(dǎo)突觸形成以及吞噬突觸功能。當(dāng)A1型星形膠質(zhì)細(xì)胞的形成被阻斷時(shí)，可以在一定程度上減少CNS中神經(jīng)元的死亡或損傷［8，10］。

2 JAK/STAT3與星形膠質(zhì)細(xì)胞活化

酪氨酸激酶（Receptor-associated tyrosine kinases，JAK）/轉(zhuǎn)錄激活因子（Signal transducers and activators of transcription，STAT）通路是一種廣泛存在于各種生物之間高度保守的信號(hào)通路［11］。STAT家族參與調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和存活，在真核細(xì)胞中具有高度保守性［12-13］。

2.1 JAK/STAT3信號(hào)通路的激活腦缺血損傷后，細(xì)胞因子、激素或生長(zhǎng)因子等多肽與其相應(yīng)的受體（如IL、生長(zhǎng)激素、CNTF等受體）結(jié)合而激活JAK2，隨后STAT3通過(guò)其Src同源性2域（Src homologous 2，SH2）被募集并被JAK2在Tyr750位點(diǎn)磷酸化，p-STAT3蛋白二聚體形成并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核中，與核基因中被稱(chēng)為STAT3響應(yīng)元件（STAT3 response element，SRE）的特定核苷酸序列結(jié)合，并誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)錄，影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活［11］。另外，JAK/STAT3通路的激活，可以促進(jìn)其上游分子的分泌，構(gòu)成正反饋調(diào)節(jié)［13］。此外，STAT3還可以被各種絲氨酸激酶磷酸化，特別是被絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen activated protein kinase，MAPK）磷酸化［14］。

2.2 JAK/STAT3信號(hào)通路在缺血性腦卒中發(fā)揮的作用STAT3信號(hào)對(duì)神經(jīng)炎癥的作用報(bào)道不一。大部分研究表明，STAT3信號(hào)通路有促進(jìn)神經(jīng)炎癥作用。在腦缺血時(shí)，小鼠缺血側(cè)的p-STAT水平明顯增高，內(nèi)皮素-1上調(diào)JAK2/STAT3，加重神經(jīng)炎癥，而經(jīng)過(guò)AG490（一種JAK2/STAT3抑制劑）治療之后，梗死面積明顯改善［11］。另外，信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄共激活因子相關(guān)蛋白（Yes-associated protein，YAP）通過(guò)抑制STAT3信號(hào)通路，在大鼠腦缺血損傷后發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［15］。在離體實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，Exendin-4可抑制糖氧剝奪（Oxygen-glucose deprivation，OGD）后星形膠質(zhì)細(xì)胞JAK2/STAT3信號(hào)通路的激活，改善缺血誘導(dǎo)的炎癥和血腦屏障的破壞［16］。瞬時(shí)受體電位香草酸亞型（Transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1）可以通過(guò)JAK2/STAT3信號(hào)通路和NLRP3炎癥小體的激活促進(jìn)AS的激活和星形膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的IL-1β的釋放，促進(jìn)神經(jīng)炎癥發(fā)生［16］。

但也有研究顯示，JAK/STAT3信號(hào)通路可以抑制OGD星形膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)毒性［13-14］。天麻素可以通過(guò)增強(qiáng)STAT3信號(hào)表達(dá)，降低caspase-1和IL-18的表達(dá)，有效抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的炎性小體和大腦中動(dòng)脈梗塞（Middle cerebral artery occlusion，MCAO）反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞，發(fā)揮抗炎作用［17］。有研究表明，上調(diào)microRNA-31可以激活JAK/STAT3通路，抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的缺血性卒中小鼠神經(jīng)元損傷［18］。STAT3還可以與Notch1協(xié)同形成Notch1-STAT3-ETB（R）軸，促進(jìn)腦缺血后反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，但此軸對(duì)反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞極化尚無(wú)更深入的研究［19］。

綜上所述，腦缺血損傷后JAK/STAT3信號(hào)通路被激活后產(chǎn)生復(fù)雜的雙向調(diào)控效應(yīng)，可以保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞和抗炎或加重神經(jīng)炎癥。是什么原因?qū)е翵AK/STAT3信號(hào)在星形膠質(zhì)細(xì)胞參與的神經(jīng)炎癥中發(fā)揮不同的作用，還有待進(jìn)一步研究。

3 TLR4/NF-κB與星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化

核因子-κB（Nuclear factor-κB，NF-κB）是一類(lèi)可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子家族，包括p105/p50（NF-κB1）、p100/p52（NF-κB2）、p65、RelB和c-Rel等，在小膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞等多種細(xì)胞和組織中均有表達(dá)，在炎癥過(guò)程中對(duì)炎癥中間產(chǎn)物的激活和調(diào)節(jié)起著重要作用，并且可以調(diào)控免疫、炎癥、細(xì)胞存活、分化和增殖等多個(gè)過(guò)程，調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)應(yīng)激、缺氧、牽張和缺血的反應(yīng)［20］。不同的NF-κB都有一段相同的Rel同源結(jié)構(gòu)域（Rel homologous domain，RHD），是與IκB相互作用、核易位和二聚化等作用必需的。p50和p65亞基組成NF-κB的異二聚體，是基因轉(zhuǎn)錄中的有效激活因子。

脂多糖、炎癥刺激、細(xì)胞因子和各種有絲分裂原等結(jié)合Toll樣受體4（Toll-like receptors 4，TLR4），釋放信號(hào)到P50-P65-IκB三聚體上，引起IκB泛素化或磷酸化，使P50-P65二聚體可進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。

腦缺血時(shí)，激活的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核后，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄原件的調(diào)節(jié)作用，使反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞極化為A1表型，調(diào)控多種因子的轉(zhuǎn)錄和釋放，如細(xì)胞周期調(diào)節(jié)分子、5-脂氧合酶、補(bǔ)體蛋白C3、誘導(dǎo)烯醇合酶、環(huán)氧化酶-2、黏附分子、血管生成因子、細(xì)胞因子（包括趨化因子、白細(xì)胞介素-1、IL-6、IL-8等）和腫瘤壞死因子等，加劇腦損傷［21-22］。有研究表明，使星形細(xì)胞NF-κB失活可抑制A1星形細(xì)胞增加［8］。

綜上所述，腦缺血損傷后激活TLR4/NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞向A1表型極化，引起神經(jīng)炎癥造成神經(jīng)細(xì)胞損傷。因此，研制藥物下調(diào)TLR4/NF-κB信號(hào)通路，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞向A1表型極化，可能成為治療缺血性腦卒中的重要靶點(diǎn)。

4 TGF-β與星形膠質(zhì)細(xì)胞活化

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（Transforming growth factorβ，TGF-β）是一類(lèi)多功能的生長(zhǎng)因子，參與發(fā)育、疾病和組織修復(fù)等關(guān)鍵事件的調(diào)控。在腦內(nèi)，TGF-β1是一種與腦損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞瘢痕形成有關(guān)的細(xì)胞因子［23］。

TGF-β和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（Fibroblast growth factor，F(xiàn)GFs）可以減少激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞引起的神經(jīng)炎癥［20］。TGF-β可調(diào)控星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元形成“三方突觸”［24］。星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過(guò)分泌TGF-β1誘導(dǎo)興奮性和抑制性突觸形成，增加結(jié)構(gòu)和功能性谷氨酸突觸的密度。這種效應(yīng)是通過(guò)調(diào)節(jié)NMDA受體（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDAR）協(xié)同物——D-絲氨酸的水平實(shí)現(xiàn)地［25］。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)TGF-β1下調(diào)與A1表型相關(guān)基因的表達(dá)；另外，TGF-β超家族信號(hào)系統(tǒng)的TGF-β1和BMP4對(duì)于調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞A2表型的可塑性具有重要意義［26］。

4.1 TGF-β在缺血性腦卒中發(fā)揮的作用星形膠質(zhì)細(xì)胞利用TGF-β限制神經(jīng)炎癥的發(fā)展，腦卒中后的亞急性期，梗死皮層周?chē)男切文z質(zhì)細(xì)胞分泌TGF-β，抑制神經(jīng)炎癥、維持大腦功能［27-28］。除此之外，Smad蛋白可轉(zhuǎn)導(dǎo)TGF-β的作用，TGF-β1-Smad1/5/9信號(hào)可能在缺血后的大腦炎癥或組織修復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但有關(guān)機(jī)制尚未完全闡明［29］。

綜上所述，TGF-β對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞可以產(chǎn)生多方面的影響，不同程度影響神經(jīng)炎癥的發(fā)展，從TGF-β著手，或可為缺血性神經(jīng)炎癥的治療提供新思路。

5 Drd2與星形膠質(zhì)細(xì)胞活化

多巴胺D2受體（Dopamine receptor D2，Drd2）在神經(jīng)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中均有表達(dá)。反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌IL-1等細(xì)胞因子，造成周?chē)?xì)胞的損傷。Drd2激活可以通過(guò)非經(jīng)典β-抑制蛋白途徑減輕炎癥損傷［30］。Drd2激動(dòng)劑（UNC9995）可改善TH+神經(jīng)元的丟失，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，從而減輕炎癥損傷［31］。此外，大麻素也可以甲基化Drd2基因，在蛋白表達(dá)水平調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥［29，32］?？梢?jiàn)，Drd2在星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥中起重要作用，是負(fù)調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵靶標(biāo)。

6 Wnt/β-catenin信號(hào)通路與星形膠質(zhì)細(xì)胞活化

Wnt基因編碼一組保守的糖蛋白，調(diào)控出生后動(dòng)物的早期發(fā)育、細(xì)胞增殖和分化以及組織再生，Wnt常與β環(huán)形蛋白（β-catenin）信號(hào)相耦聯(lián)，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，被稱(chēng)為細(xì)胞增殖的主要調(diào)節(jié)劑［33-34］。

6.1 Wnt/β-catenin信號(hào)通路與Ngn2Wnt/β-catenin激活可導(dǎo)致神經(jīng)源素-2（Neurogenin-2，Ngn2）表達(dá)顯著增加，而下調(diào)Ngn2的表達(dá)可以逆轉(zhuǎn)Wnt/β-catenin對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞分化的抑制作用［35］。此外，Ngn2可直接與星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性基因的啟動(dòng)子結(jié)合，直接抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化［35］。這說(shuō)明，Wnt/β-catenin信號(hào)通過(guò)Ngn2依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄抑制機(jī)制，抑制早期星形膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)生，從而起到減輕神經(jīng)炎癥的作用。

6.2 Wnt/β-catenin信號(hào)通路與NF-α1神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子α1（Neurotrophic factors,NF-α1）可以通過(guò)激活ERK1/2-Sox9信號(hào)通路，增強(qiáng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白（Glial fibrillary acidic protein，GFAP）的表達(dá)，誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞（Neural stem cell，NSC）向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化。在這個(gè)過(guò)程中，NF-α1過(guò)表達(dá)小鼠Wnt/β-catenin含量明顯下降［36］，提示NF-α1也可以通過(guò)抑制Wnt/β-catenin信號(hào)，促進(jìn)NSC向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化。在MCAO小鼠模型中也觀察到，Wnt-3a顯著下調(diào)iNOS和TNF-α的表達(dá)，上調(diào)精氨酸酶1（Arginase 1，Arg1）和CD206的表達(dá)，GFAP/s100a10陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量增加，GFAP/C3陽(yáng)性細(xì)胞、GFAP和IL-15蛋白水平降低，IL-33蛋白水平升高［37］?？梢?jiàn)，Wnt-3a可以減少腦缺血后A1表型，增加A2表型星形膠質(zhì)細(xì)胞，抑制促炎因子的表達(dá)，促進(jìn)抑炎因子的表達(dá)，顯著改善神經(jīng)炎癥損傷。

7 Lamp1與星形膠質(zhì)細(xì)胞活化

溶酶體相關(guān)膜蛋白1（Lysosomal associated membrane protein 1，Lamp1），常作為神經(jīng)系統(tǒng)中降解自噬溶酶體細(xì)胞器的標(biāo)志［38］。有研究發(fā)現(xiàn)，在腦膜附近有一種表達(dá)了Lamp1的星形膠質(zhì)細(xì)胞，同時(shí)表達(dá)一種叫作TRAIL的死亡受體配體，它們可以共同誘導(dǎo)其他細(xì)胞死亡［39］。Lamp1+TRAL+星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)TRAIL-DR5信號(hào)，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡，從而限制了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRAIL的表達(dá)是由腦膜自然殺傷細(xì)胞產(chǎn)生的干擾素-γ（Interferon-γ，IFNγ）驅(qū)動(dòng)的，而IFNγ的表達(dá)受腸道微生物組的調(diào)節(jié)［39］。在炎癥的情況下，T細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞中TRAIL的表達(dá)?？傊?，Lamp1+TRAIL+星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡來(lái)限制CNS炎癥，并且該星形膠質(zhì)細(xì)胞亞群由微生物組調(diào)控的腦膜NK細(xì)胞分泌的IFNγ維持［39］。綜上所述，Lamp1+TRAL+星形膠質(zhì)細(xì)胞可以有效抑制神經(jīng)炎癥，可以為神經(jīng)炎癥的治療提供新思路。

8 小結(jié)與展望

星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的細(xì)胞類(lèi)型，并能與所有類(lèi)型的中樞神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行接觸和信息交流，在結(jié)構(gòu)和功能上參與正常的腦生理和缺血性腦病的病理反應(yīng)。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)A1和A2兩種表型對(duì)缺血性腦卒中發(fā)揮復(fù)雜的兩面性作用。另外，隨著細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，越來(lái)越多星形膠質(zhì)細(xì)胞亞型的功能被揭示，因此，精確調(diào)控星形膠質(zhì)細(xì)胞的不同表型，進(jìn)而減輕神經(jīng)炎癥引起的損傷，促進(jìn)缺血性腦卒中的神經(jīng)元修復(fù)，可為臨床治療缺血性腦卒中提供更多的思路。