蛋白酶活化受體1促進腦卒中后血管新生作用的研究進展

金宗祿，何曉英

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

蛋白酶活化受體1促進腦卒中后血管新生作用的研究進展

金宗祿，何曉英

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

腦卒中是以腦循環(huán)障礙所致的局限性或全面性腦功能缺損為主要癥狀的急性腦血管病。血管新生能促進腦卒中后神經(jīng)元存活，對改善患者神經(jīng)功能缺損及卒中后生存質量意義重大。蛋白酶活化受體1(PAR1)是一種存在于多個系統(tǒng)的特殊的G蛋白偶聯(lián)受體，通過調節(jié)細胞內信號通路參與血管再生、炎癥、腫瘤生長及轉移等病理過程。PAR1激活后可通過增加促血管生成因子水平，如缺氧誘導因子1α、血管內皮生長因子、基質金屬蛋白酶等，誘導腦卒中后血管新生，促進腦卒中后神經(jīng)功能恢復。本研究對蛋白酶活化受體1促進腦卒中后血管新生作用的研究進展進行綜述。

腦卒中；蛋白酶活化受體1；血管新生

腦卒中是一組急性起病，以腦循環(huán)障礙所致的局限性或全面性腦功能缺損為主要癥狀，具有發(fā)病率高、致殘率高、病死率高等特點，主要包括蛛網(wǎng)膜下腔出血、腦出血、腦梗死。血管新生能促進腦卒中后神經(jīng)元存活，改善患者神經(jīng)功能缺損及卒中后生存質量，但腦卒中后血管新生的影響因素及調控機制復雜。蛋白酶活化受體1(PAR1)是一種存在于多個系統(tǒng)的特殊G蛋白偶聯(lián)受體，廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、血液循環(huán)及呼吸系統(tǒng)，通過調節(jié)細胞內信號變化，在血管再生、神經(jīng)重塑、炎癥、腫瘤生長及轉移中發(fā)揮重要作用[1,2]。本研究就PAR1促進腦卒中后血管新生作用的研究進展作一綜述。

1 PAR1的概況

蛋白酶活化受體家族(PARs)是一種7次跨膜的G蛋白偶聯(lián)受體。目前為止，已發(fā)現(xiàn)并研究的PARs有四種，即PAR1、PAR2、PAR3、PAR4。其中，PAR1是發(fā)現(xiàn)最早、也是研究最深入的一類PARs分子，因其最初是作為凝血的受體被發(fā)現(xiàn)，故PAR1又被稱為凝血酶受體。人PAR1基因位于染色體5q13，包括兩個外顯子，蛋白分子量約47 kDa，包括胞外氮端、胞外環(huán)、跨膜結構域、胞內環(huán)、胞內碳端5個部分，其胞外氮末端氨基酸序列是其配體識別與結合的部位[1]。

在腦組織中，PAR1主要位于海馬、丘腦、下丘腦、紋狀體等部位，表達于神經(jīng)元、小膠質細胞、星形細胞、少突膠質細胞。在正常腦組織中可檢測到PAR1 mRNA表達，但PAR1蛋白表達量較少，腦卒中、腦損傷時其蛋白表達量明顯增多[3～6]。凝血酶和維生素K依賴的相關凝血因子(FIXα除外)、基質金屬蛋白酶(MMPs)及活化蛋白C(APC)均可作為配體激活PAR1，其中凝血酶途徑是其經(jīng)典的激活途徑[7～10]。PAR1被激活后可發(fā)揮腦損傷或腦保護作用，發(fā)揮何種作用與其激活程度及介導的信號通路等有關[11]。Xie等[12]研究發(fā)現(xiàn)，PAR1激活后可以增加血腦屏障通透性，導致卒中后缺血再灌注損傷，加重腦細胞水腫；人參皂苷Rg1通過下調PAR1表達降低血腦屏障通透性，從而減輕卒中后缺血再灌注損傷。Li等[13]發(fā)現(xiàn)，PAR1表達與蛛網(wǎng)膜下腔出血動物腦血管痙攣的嚴重程度呈正相關，PAR1被凝血酶激活后通過調節(jié)血管平滑肌收縮參與蛛網(wǎng)膜下腔出血后血管痙攣。在神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病中，PAR1活化后可以通過調節(jié)神經(jīng)細胞內鈣離子濃度促進谷氨酰胺釋放，并同時作用于神經(jīng)細胞外的門冬氨酸受體(NMDA)，加速NMDA介導的神經(jīng)細胞死亡[14]。Almonte等[15]研究發(fā)現(xiàn)，PAR1基因缺失可造成小鼠學習和記憶障礙。PAR1可以增強小鼠失神經(jīng)支配的齒狀回顆粒細胞的神經(jīng)突觸重塑性，且這種作用可以被NMDA受體拮抗劑所阻斷[16]，推測PAR1的腦保護作用可能是通過P44/42 MAPK通路實現(xiàn)的。

2 PAR1促進腦卒中后血管新生的作用機制

2.1 PAR1與促血管生成因子 近年研究發(fā)現(xiàn)，PAR1參與卒中后微血管新生、神經(jīng)修復等過程。血管新生是指在原有血管的基礎上，通過芽生和(或)非芽生方式形成新的毛細血管。血管新生的主要過程包括：血管通透性增加；產生蛋白水解酶，降解細胞外基質，促進內皮細胞增殖；內皮細胞從基底膜上分離，遷移到血管周圍間隙，通過黏附—增殖—重構，組成三維管腔；分化為新的毛細血管；間質細胞在中介分子誘導下進入血管壁，使血管穩(wěn)定成熟。在正常生理狀態(tài)下，機體內的血管一旦生成就保持高度的穩(wěn)定性，并且受許多具有正向或負向調節(jié)作用的關鍵分子(即促血管生長因子和抑血管生長因子)調控。血管新生的啟動僅隨刺激信號的出現(xiàn)而短暫開啟，隨即關閉，維持血管新生與減退的動態(tài)平衡[19]。腦卒中后影響微血管新生的因素包括：局部供血供氧情況；凝血酶及其濃度變化；促血管生成因子水平，如缺氧誘導因子1α(HIF-1α)、血管內皮生長因子(VEGF)、MMPs、促血管生成素1(Ang-1)、Ang-2等。PAR1通常與促血管生成因子相互作用，發(fā)揮促進血管新生的作用。

2.2 PAR1與VEGF VEGF是目前公認的對血管新生起關鍵作用的因子。正常情況下VEGF僅少量表達，以維持生理狀態(tài)下的血管密度和通透性。而一些病理過程如炎癥、腫瘤、創(chuàng)傷愈合、缺血、缺氧等可促進VEGF表達。腦卒中患者卒中病灶周圍神經(jīng)元、膠質細胞中VEGF表達增加，通過與內皮細胞表面受體特異性結合，促進血管內皮細胞增殖和遷徙、增加血管通透性、增強降解細胞外基質的因子表達，從而促進微血管新生。有研究表明，PAR1激活后可通過IP3K和MAPK信號通路誘導VEGF轉錄、穩(wěn)定VEGF mRNA表達，從而促進血管新生[18]。PAR1抑制劑可顯著降低血小板釋放VEGF及其促血管新生的潛能[19]。

2.3 PAR1與MMPs MMPs是一類酶活性依賴鋅離子蛋白酶超家族，在20多種已發(fā)現(xiàn)的MMPs中，MMP-2、MMP-9與血管新生關系最為密切。在正常腦組織中MMPs僅少量表達，在腦卒中后其表達增多。MMPs在血管新生過程中扮演重要角色，主要表現(xiàn)為：①降解細胞外基質，為新生血管出芽和內皮細胞遷移、侵入提供條件；②有利于儲存在細胞外基質中調控血管新生的細胞因子的釋放；③分離細胞黏附。Zhao等[20]對大腦中動脈閉塞模型研究發(fā)現(xiàn)，內源性MMPs可通過調節(jié)VEGF的生物活性，促進卒中后神經(jīng)血管再生；給予MMPs抑制劑后，雖然腦水腫減輕，但VEGF活性降低，不利于卒中后微血管新生。MMP-1、MMP-13可以作為配體激活PAR1，而PAR1高表達可以增強MMP-2和MMP-9活性。PAR1特異性抑制劑SCH79797可明顯抑制MMPs介導的血管新生[21]。Fan等[22]在口腔鱗癌的研究中發(fā)現(xiàn)，MMP-1/PAR1高表達與腫瘤血管新生相關。

2.4 PAR1與HIF-1α HIF-1屬于堿性螺旋—環(huán)—螺旋轉錄因子(bHLH-PAS)家族，是由Semenza Wang于1993年在缺氧誘導的細胞核提取物中發(fā)現(xiàn)。HIF-1由結構亞基HIF-1β和調節(jié)亞基HIF-1α組成，調節(jié)亞基HIF-1α的蛋白穩(wěn)定性和轉錄活性主要受細胞內氧濃度變化的調節(jié)。缺氧誘導的HIF-1α上調被公認為血管新生的啟動點和核心調控者。有研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α基因敲除小鼠在卒中早期(24 h內)腦水腫程度和細胞死亡比例均較對照組減輕，但在卒中后72 h時，HIF-1α基因敲除小鼠較對照組腦細胞凋亡增加、腦血管生成減少，提示其對血管新生的促進作用可能開始于卒中急性期以后。腦卒中后病灶周圍組織缺血缺氧，誘導HIF-1α 表達并作用于其靶基因VEGF，刺激VEGF轉錄、穩(wěn)定VEGF mRNA，使其蛋白表達增加，從而促進血管新生。

綜上所述，激活PAR1可促進促血管生成因子表達，進而促進血管新生，但其具體作用機制有待進一步探討。

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何曉英(E-mail: 102050228@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.44.039

R743.3

A

1002-266X(2016)44-0108-03

2016-03-30)