張 國,林 帥,薛維爽,田 力,滕偉禹*
組織蛋白酶B及其抑制劑與腦出血關(guān)系的研究
張 國1,林 帥1,薛維爽1,田 力2,滕偉禹1*
組織蛋白酶B (Cathepsin B,catB)是溶酶體中研究最為廣泛的蛋白酶之一。腦出血后的細(xì)胞凋亡及繼發(fā)炎性反應(yīng)在腦出血后腦損傷中發(fā)揮重要作用。catB參與腦出血后細(xì)胞凋亡及炎癥的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。catB抑制劑具有神經(jīng)保護(hù)作用,通過促進(jìn)腦出血后神經(jīng)細(xì)胞突觸重組和周圍新生血管的形成來提高腦出血后的神經(jīng)功能。但目前catB及其抑制劑與腦出血關(guān)系的研究較少。本文就catB及其抑制劑與腦出血的關(guān)系進(jìn)行綜述。
組織蛋白酶B;抑制劑;腦出血;細(xì)胞凋亡;炎癥反應(yīng)
腦出血(Intracerebral hemorrhage,ICH)是指非外傷性的腦實(shí)質(zhì)內(nèi)出血,是神經(jīng)科常見的急重癥之一。其患病率在歐美國家約占腦血管病的10%~15%,在亞洲約占20%~30%,全世界每年約有200萬患者[1],具有較高的病死率(1個(gè)月內(nèi)病死率超過40%[2])和致殘率。腦出血急性期的治療主要包括減輕腦水腫、腦保護(hù)和對(duì)癥支持等治療,目前尚無循證醫(yī)學(xué)支持的有效的治療方法[3]。組織蛋白酶B(Cathepsin,catB)是目前溶酶體中研究最為廣泛的蛋白酶之一。Hook等[4]研究表明,catB在腦損傷后的細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)中起重要作用,很有可能成為腦出血治療的一個(gè)新的靶點(diǎn)。
本文就catB的分類、分子結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特性及其抑制劑與腦出血的關(guān)系進(jìn)行綜述。
1.1 catB的分類及作用 組織蛋白酶(Cathepsin,cat)是一種主要存在于溶酶體中能夠裂解肽鍵的蛋白水解酶。根據(jù)其催化中心的不同分為3類:①半胱氨酸蛋白酶類,主要包括組織蛋白酶B、C、K、L、M、N、S等;②天冬氨酸蛋白酶類:主要包括組織蛋白酶A、G、R;③絲氨酸蛋白酶類:組織蛋白酶D、E。其中,研究最為廣泛的組織蛋白酶為catB。目前發(fā)現(xiàn)catB與很多疾病相關(guān),如腫瘤的浸潤與轉(zhuǎn)移、胰腺炎、肝臟纖維化、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松及其他急、慢性炎癥性疾病。其中catB參與腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移已經(jīng)得到很多科學(xué)家的認(rèn)可。隨著人類對(duì)疾病研究的不斷深入,catB與其他疾病的關(guān)系不斷被發(fā)現(xiàn)。目前catB與腦血管病(如腦梗死、動(dòng)脈瘤、蛛網(wǎng)膜下腔出血等)、腦膜炎及神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病(如Alzheimer 病、多發(fā)性硬化癥)的關(guān)系都有所研究。然而,目前catB及其抑制劑與腦出血關(guān)系的研究較少。
1.2 組織蛋白酶B的分子結(jié)構(gòu)及酶活性調(diào)節(jié) 通常情況下,catB主要以酶原形式大量存在于活體細(xì)胞的溶酶體內(nèi)。catB由含有339個(gè)氨基酸的酶原轉(zhuǎn)變而來,酶原的分子量約為40~45 kD。catB具有6對(duì)二硫鍵,大致呈圓形,可分為L-(left)、R-(right) 2個(gè)結(jié)構(gòu)域,二者向內(nèi)部延伸形成V形活性中心。其活性位點(diǎn)和底物結(jié)合位點(diǎn)位于2個(gè)域的中間。對(duì)底物肽鍵的裂解是在其左側(cè)半胱氨酸殘基和右側(cè)組氨酸殘基的催下化完成的。
大多數(shù)蛋白酶有肽鏈內(nèi)切酶或外切酶活性的一種。然而catB同時(shí)具有內(nèi)切酶和外切酶活性。這些多種酶活性主要與其獨(dú)特的“閉合環(huán)路”蛋白結(jié)構(gòu)有關(guān)。catB在pH 3.0~7.0均具有活性。其酶活性形式與其所處的pH值相關(guān)[5]:在較低的pH環(huán)境中,溶酶體中酶活性部位為閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu),降低了肽鏈內(nèi)切酶活性,主要表現(xiàn)為外切酶活性;在較高的pH環(huán)境下,酶活性部位的閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)被打開,主要表現(xiàn)為肽鏈內(nèi)切酶活性。catB的這種雙重蛋白水解活性使其可與細(xì)胞內(nèi)外的多種蛋白質(zhì)發(fā)生作用。因而,catB在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中有重要的作用[6]。
1.3 catB的生物學(xué)特征 catB以酶原的形式主要存在于溶酶體內(nèi),是溶酶體中關(guān)鍵的組成部分,被譽(yù)為“蛋白的水解機(jī)器”,能快速消化大量的蛋白質(zhì)[4]。在某些特定的情況下,catB還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞囊泡釋放大量的酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)到細(xì)胞外基質(zhì)或者組織間隙中而發(fā)揮作用。最近研究顯示,catB與多種細(xì)胞凋亡有關(guān),如免疫細(xì)胞、肝細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞凋亡等。細(xì)胞受到損傷時(shí)(如炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等),溶酶體膜的穩(wěn)定性降低,細(xì)胞通透性增高甚至破裂,大量catB釋放到細(xì)胞漿或組織間隙,有可能激活細(xì)胞凋亡信號(hào),使細(xì)胞發(fā)生凋亡,但是目前其具體靶蛋白仍不明確。
1.4 catB抑制劑 根據(jù)來源的不同,可將catB抑制劑分為內(nèi)源性和外源性抑制劑。內(nèi)源性抑制劑主要分為3類:第1類為stefins,包括stefin A、stefin B、stefin C,其中stefin C是對(duì)catB抑制最強(qiáng)的抑制劑,其次是stefin A,stefin B最弱;第2類為cystatins,主要為cystatin C,cystatin C是與catB親和力最高的蛋白,其可能是catB重要的生理調(diào)節(jié)因子之一;第3類為kininogens,其對(duì)catB的抑制作用較弱,其外源性抑制劑主要有CA-030、CA-074 Me、E64d。既往研究表明,catB抑制劑可以明顯減少細(xì)胞損傷和死亡。隨著人類對(duì)疾病研究的不斷深入,外源性catB的抑制作為一種新型藥物在不斷開發(fā)中,為一些疾病的治療提供新的思路。
腦出血后僅有10%~20%的細(xì)胞死亡是來自于血凝塊的直接損傷;大多數(shù)細(xì)胞死亡來源于炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡所致的繼發(fā)性腦損傷。在腦出血急性期,血腫擴(kuò)大會(huì)對(duì)鄰近的腦組織產(chǎn)生壓迫,導(dǎo)致血腫周圍的神經(jīng)及膠質(zhì)細(xì)胞機(jī)械性破裂,直接損傷腦組織。血腫擴(kuò)大后,腦組織局部壓力增高,血管受壓變形導(dǎo)致血流量減少,血管自身調(diào)節(jié)功能障礙,從而引起持續(xù)性腦缺血損害,導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞損傷和壞死。同時(shí),由于血腦屏障(Blood brain barrier,BBB)破壞,血腫周圍腦細(xì)胞水腫,使上述腦損傷進(jìn)一步加重。腦出血后,一些血管活性物質(zhì)從受損的腦組織中釋放,引起繼發(fā)性腦損傷。腦出血后血液成分(包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血漿蛋白)進(jìn)入腦實(shí)質(zhì),導(dǎo)致炎性反應(yīng)[7]。小膠質(zhì)細(xì)胞最早被激活,釋放炎性因子和趨化因子,吸引周圍炎性細(xì)胞浸潤。另外,有研究表明,細(xì)胞凋亡參與了腦出血后繼發(fā)性腦損傷。腦出血后炎性反應(yīng)和細(xì)胞凋亡一直是腦出血后繼發(fā)性腦損傷機(jī)制的研究熱點(diǎn)。
3.1 catB在大腦中的分布 人類蛋白質(zhì)組織研究表明,catB廣泛表達(dá)于人體中,且不同的組織和細(xì)胞類型中,catB表達(dá)量有所不同[8]。早期免疫顯微分析表明,catB是腦組織中含量最豐富的半胱氨酸蛋白酶;人類大腦組織中的catB主要集中在神經(jīng)元細(xì)胞,尤其是在海馬中[9]。通過對(duì)嚙齒動(dòng)物的大腦神經(jīng)細(xì)胞著色發(fā)現(xiàn),catB主要分布在大腦皮層的錐體細(xì)胞、小葉間隔區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞、海馬神經(jīng)元和下丘腦的神經(jīng)細(xì)胞[10]。早期對(duì)大鼠大腦的catB mRNA分析顯示,catB的表達(dá)主要集中在神經(jīng)元,很多現(xiàn)在的數(shù)據(jù)也證實(shí)這一觀點(diǎn)[11]。血漿catB濃度是腦脊液的14倍,人類和小鼠腦脊液中catB濃度隨年齡的增長而逐漸增長[12]。
3.2 組織蛋白酶B及其抑制劑與腦出血的關(guān)系 目前catB及其抑制劑與腦出血的關(guān)系研究較少。Hook等[4]在創(chuàng)傷性腦損傷(動(dòng)脈瘤、腦缺血、蛛網(wǎng)膜下腔出血等)的小鼠動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)腦損傷后catB的含量明顯增加。在敲除catB基因的創(chuàng)傷性小鼠模型中或者在應(yīng)用catB抑制劑(E64d)后,創(chuàng)傷所致小鼠的神經(jīng)行為缺失較對(duì)照組明顯減輕。表明catB在創(chuàng)傷性腦損傷的發(fā)病過程中有重要作用,catB抑制劑可能是創(chuàng)傷性腦損傷治療的一個(gè)新的靶點(diǎn)。Yang等[13]等通過在缺血性腦卒中的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),腦梗死后catB的表達(dá)增加,且catB抑制劑具有腦保護(hù)作用,從而推測(cè)其在腦出血中也有類似的作用。隨后,其通過大鼠腦出血模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了腦出血后catB抑制劑能有效改善腦出血的預(yù)后。這是首個(gè)關(guān)于catB選擇性抑制劑能顯著減輕大鼠腦出血后神經(jīng)組織損傷、提高腦出血大鼠的神經(jīng)功能的報(bào)道。一種可能的機(jī)制為catB抑制劑通過減少神經(jīng)細(xì)胞的凋亡,以及抑制腦出血后的炎癥反應(yīng),來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[13]。
3.2.1 catB參與腦出血后細(xì)胞凋亡機(jī)制 細(xì)胞凋亡是細(xì)胞程序性死亡(Program cell death,PCD)中特有的一種細(xì)胞死亡方式,是細(xì)胞在一系列內(nèi)源性基因調(diào)控下發(fā)生的自然或生理性死亡過程。一般情況下,catB位于溶酶體中,參與正常的生理過程。然而,當(dāng)細(xì)胞受到損傷時(shí),溶酶體膜的通透性增加,甚至破裂,引起catB進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)和組織間隙,啟動(dòng)炎性壞死和細(xì)胞凋亡。目前,catB與細(xì)胞凋亡的關(guān)系已經(jīng)被廣泛研究[14-19]。Wen等[15]在大鼠永久性大腦中動(dòng)脈閉塞(Permanent middle cerebral artery occlusion,pMCAO)模型中發(fā)現(xiàn),catB在1 h后表達(dá)明顯上升。Guo等[16]在大鼠腦動(dòng)脈瘤模型中研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)脈瘤血管平滑肌中有大量的細(xì)胞凋亡存在,catB的表達(dá)顯著高于正常大鼠組。
半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(Cysteinyl aspartate specific proteinase,caspase-3)是細(xì)胞凋亡中最關(guān)鍵的酶,參與細(xì)胞凋亡的執(zhí)行[20]。近年研究表明,在腦缺血再灌注中,catB與caspase-3的動(dòng)態(tài)表達(dá)具有一定的關(guān)系[17]。Zuo等[18]在大鼠動(dòng)物模型研究中發(fā)現(xiàn),大腦中動(dòng)脈遠(yuǎn)端閉塞后,同側(cè)丘腦神經(jīng)元細(xì)胞死亡、膠質(zhì)細(xì)胞增生(膠質(zhì)細(xì)胞是catB的主要來源);丘腦腹外側(cè)核catB的表達(dá)顯著增加,caspase-3被激活;在腦室內(nèi)注入catB選擇性抑制劑CA-074Me后,catB的表達(dá)和caspase-3的激活顯著減少,從而減輕了繼發(fā)性神經(jīng)損害。Tsubokawa等[19]在大鼠缺血再灌注損傷模型研究中發(fā)現(xiàn),梗死灶皮層的catB和 caspase-3升高,在使用catB抑制劑E64d后,catB和caspase-3的表達(dá)下降,從而減少了細(xì)胞凋亡,使梗死體積縮小,促進(jìn)腦缺血神經(jīng)功能的恢復(fù)。其主要機(jī)制是:促凋亡的Bcl-2蛋白家族成員Bid可以激活多個(gè)靶點(diǎn)[21],其中最常見的途徑是Bid激活Bax引起凋亡因子活化[22],導(dǎo)致線粒體膜的通透性增加,細(xì)胞色素C釋放,激活caspase-9啟動(dòng)凋亡,從而引起caspase-3的釋放,執(zhí)行細(xì)胞凋亡;腦組織缺血、缺氧后,catB表達(dá)增加,通過將Bid切割成具有強(qiáng)大凋亡能力的tBid片段,導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。
腦出血后,血腫壓迫以及繼發(fā)性炎癥反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致腦組織細(xì)胞損傷,損傷后腦組織細(xì)胞膜的通透性增加,使大量的catB釋放至細(xì)胞漿,通過剪切下游信號(hào)分子而引發(fā)細(xì)胞壞死或凋亡,導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞死亡;在腦出血的急性期,由于血腫擴(kuò)大及其周圍細(xì)胞水腫形成,壓迫腦組織周圍血管,導(dǎo)致腦血流下降,引起局部腦組織持續(xù)缺血性損害。腦組織缺血后,溶酶體膜通透性增加,溶酶體內(nèi)容物釋放,catB表達(dá)上調(diào),是啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的重要環(huán)節(jié)。此外,腦出血后,顯著升高的catB也會(huì)引發(fā)過度的溶酶體自噬過程[23],從而引起繼發(fā)性神經(jīng)損害[24]。
3.2.2 catB參與腦出血后炎癥反應(yīng)的機(jī)制 腦出血后catB與細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死有關(guān)。炎癥反應(yīng)在腦出血后繼發(fā)性損傷中起重要作用。炎癥機(jī)制主要涉及小膠質(zhì)細(xì)胞的活化、炎性細(xì)胞的滲入及細(xì)胞因子和炎癥趨化因子的釋放,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡,進(jìn)而加重腦損傷。catB主要由小膠質(zhì)細(xì)胞分泌并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。腦出血后腦組織周圍各種炎性細(xì)胞聚集,引起catB水平升高。catB可以在誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡的同時(shí),激活caspases-1和caspases-11的促炎性作用[25]。炎癥反應(yīng)可能阻礙神經(jīng)的修復(fù)。catB是參與神經(jīng)細(xì)胞壞死及炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的重要因子之一。
3.2.3 catB抑制劑與腦出血后腦保護(hù)作用 catB抑制劑能夠提升卒中后神經(jīng)功能的恢復(fù),具有神經(jīng)保護(hù)作用[26]。Hou等[27]研究發(fā)現(xiàn),使用catB抑制劑能減少缺血半暗帶內(nèi)神經(jīng)元凋亡,發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。Yang等[13]研究顯示,catB選擇性抑制劑在腦出血后的14 d減少了凋亡細(xì)胞的數(shù)量,從而促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的恢復(fù);在腦出血早期應(yīng)用catB抑制劑可以減少腦組織損傷,并改善腦出血后的神經(jīng)功能。Tsubokawa等[20]研究表明,catB抑制劑減輕腦缺血后腦組織的損傷,主要機(jī)制是其減少了溶酶體介導(dǎo)的細(xì)胞破壞。雖然腦出血與腦梗死不同,但是出血腦組織的邊緣存在缺血性改變,可激活這些蛋白水解途徑。研究表明,組織蛋白酶抑制劑改善ICH的預(yù)后主要通過干預(yù)catB所誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞壞死通路,并且能干擾炎癥的級(jí)聯(lián)反應(yīng)來促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)修復(fù)[28]。半胱氨酸蛋白酶抑制物C (Cystatin C,cytC)作為溶酶體組織蛋白酶B的內(nèi)源性抑制劑,在體外和體內(nèi)都能夠促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞自我修復(fù)。Martinez等[29]在大鼠的動(dòng)物模型研究中發(fā)現(xiàn),cytC在創(chuàng)傷性腦損傷后的神經(jīng)功能恢復(fù)中有雙重作用。高劑量cytC能提高顱內(nèi)出血發(fā)生率和死亡率,而低劑量cytC能減輕顱內(nèi)出血、神經(jīng)損傷,降低死亡率。目前,catB抑制劑與腦出血后腦保護(hù)作用的具體機(jī)制還有待于實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。
3.2.4 組織蛋白酶B抑制劑能促進(jìn)ICH后突觸重組和微血管生成 既往研究表明,中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后,修復(fù)主要依賴于突觸重組及側(cè)支循環(huán)的建立[30-31]。突觸重組是指當(dāng)一部分腦組織神經(jīng)元細(xì)胞受損或死亡時(shí),其他部分存活的神經(jīng)元軸突出現(xiàn)側(cè)支苔樣萌生,以取代死亡神經(jīng)元及末梢形成新的突觸連接,從而使原來的神經(jīng)回路發(fā)生改變。突觸素作為突觸囊泡蛋白之一,在突觸囊泡的導(dǎo)入、轉(zhuǎn)運(yùn)和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、突觸囊泡再循環(huán)和突觸發(fā)生中起重要作用[32]。突觸素是突觸再生的一個(gè)特異性標(biāo)記物,用來檢測(cè)突觸的密度和分布[26,33]。Yang等[13]在小鼠腦出血的動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn),在應(yīng)用catB抑制劑治療2周后,血腫周圍突觸素的密度明顯增加。表明應(yīng)用catB抑制劑可以保護(hù)突觸免受損傷或增加新的突觸形成。
有研究證實(shí),catB可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞浸潤性生長和血管生成,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用,缺乏catB會(huì)削弱腫瘤微血管的生長[34]。catB的主要作用是滲透到細(xì)胞外基質(zhì)形成新生血管。Shen等[35]在大腦中動(dòng)脈閉塞后的第3天發(fā)現(xiàn)新的毛細(xì)血管。Yang等[13]發(fā)現(xiàn)cat抑制劑在 ICH急性期可以促進(jìn)內(nèi)源性血管生成。catB抑制劑在ICH急性期,主要是通過減少cat的生成,從而減輕腦出血后的細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)引起的腦損傷;而在ICH的非急性期,主要通過產(chǎn)生新的酶來促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞修復(fù)和微血管的生成[13]。但目前尚不能明確catB抑制劑是否直接影響血管的再生,需要更多的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步證實(shí)。
腦出血是神經(jīng)科最常見的疾病之一,致死率和致殘率極高。目前,尚缺乏有效的治療方法,主要原因在于ICH后腦損傷機(jī)制(如炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、凝血酶毒性、線粒體損傷、細(xì)胞凋亡、小膠質(zhì)細(xì)胞激活等)較為復(fù)雜,且各種機(jī)制目前尚未完全明確。catB是細(xì)胞死亡調(diào)節(jié)的重要介導(dǎo)因子,參與包括細(xì)胞凋亡在內(nèi)的多種形式細(xì)胞死亡的調(diào)節(jié)。catB抑制劑可以減輕腦出血后細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)引起的腦損傷,并能夠促進(jìn)神經(jīng)突觸重組和新生血管的形成,具有神經(jīng)保護(hù)作用。較少的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在腦出血的早期,應(yīng)用catB抑制劑能明顯改善腦出血的預(yù)后。然而,catB及其抑制劑與腦出血關(guān)系的研究主要集中在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究階段,其具體機(jī)制尚未明確,有待開展更多的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行深入探討。
[1] Adeoye O,Broderick JP.Advances in the management of intracerebral hemorrhage[J].Nat Rev Neurol,2010,6(11):593-601.
[2] Van Asch CJ,Luitse MJ,Rinkel GJ,et al.Incidence,case fatality,and functional outcome of intracerebral haemorrhage over time,according to age,sex,and ethnic origin:a systematic review and meta-analysis[J].Lancet Neurol,2010,9(2):167-176.
[3] Hwanq BY,Appelboom G,Ayera A,et al.Advance neuroprotective strategies:potential therapies for intracerebral hemorrhage[J].Cerebrovasc Dis,2011,31(3):211-222.
[4] Hook G,Jacobsen JS,Grabstein K,et al.Cathepsin B is a new drug target for traumatic brain injury therapeutics:evidence for e64d as a promising lead drug candidate[J].Front Neurol,2015,6:178.
[5] Illy C,Quraishi O,Wang J,et al.Role of the occluding loop in cathepsin B activity[J].J Biol Chem,1997,272(2):1197-1202.
[6] Aggarwal N,Sloane BF.Cathepsin B:multiple roles in cancer[J].Proteomics Clin Appl,2014,8(5-6):427-437.
[7] Chrissobolis S,Miller AA,Drummond GR,et al.Oxidative stress and endothelial dysfunction in cerebrovascular disease[J].Front Biosci (Landmark Ed),2011,16:1733-1745.
[8] Uhlén M,Fagerberg L,Hallstr?m BM,et al.Proteomics.Tissue-based map of the human proteome[J].Science,2015,347(6220):1260419.
[9] Howie AJ,Burnett D,Crocker J.The distribution of cathepsin B in human tissues[J].J Pathol,1985,145(4):307-314.
[10]Jung H,Lee EY,Lee SI.Age-related changes in ultrastructural features of cathepsin B-and D-containing neurons in rat cerebral cortex[J].Brain Res,1999,844(1-2):43-54.
[11]Petanceska S,Burke S,Watson SJ,et al.Differential distribution of messenger RNAs for cathepsins B,L and S in adult rat brain:an in situ hybridization study[J].Neuroscience,1994,59(3):729-738.
[12]Nilsson E,Bodolea C,Gordh T,et al.Cerebrospinal fluid cathepsin B and S[J].Neurol Sci,2013,34(4):445-448.
[13]Yang D,Han Y,Zhang J,et al.Improvement in recovery after experimental intracerebral hemorrhage using a selective cathepsin B and L inhibitor[J].J Neurosurg,2011,114(4):1110-1116.
[14]Kim SH,Zhao MH,Liang S,et al.Inhibition of cathepsin B activity reduces apoptosis by preventing cytochrome c release from mitochondria in porcine parthenotes[J].J Reprod Dev,2015,61(4):261-268.
[15]Wen YD,Sheng R,Zhang LS,et al.Neuronal injury in rat model of permanent focal cerebral ischemia is associated with activation of autophagic and lysosomal pathways[J].Autophagy,2008,4(6):762-769.
[16]Guo D,Wang YW,Ma J,et al.Study on the role of Cathepsin B and JNK signaling pathway in the development of cerebral aneurysm[J].Asian Pac J Trop Med,2016,9(5):499-502.
[17]Chaitanya GV,Babu PP.Activation of calpain,cathepsin-b and caspase-3 during transient focal cerebral ischemia in rat model[J].Neurochem Res,2008,33(11):2178-2186.
[18]Zuo X,Hou Q,Jin J,et al.Inhibition of Cathepsin B alleviates secondary degeneration in ipsilateral thalamus after focal cerebral infarction in adult rats[J].J Neuropathol Exp Neurol,2016,75(9):816-826.
[19]Tsubokawa T,Yamaguchi-Okada M,Calvert JW,et al.Neurovascular and neuronal protection by E64d after focal cerebral ischemia in rats[J].J Neurosci Res,2006,84(4):832-840.
[20]Boland K,Flanagan L,Prehn JH.Paracrine control of tissue regeneration and cell proliferation by Caspase-3[J].Cell Death Dis,2013,4:e725.
[21]Heinrich M,Neumeyer J,Jakob M,et al.Cathepsin D links TNF-induced acid sphingomyelinase to Bid-mediated caspase-9 and-3 activation[J].Cell Death Differ,2004,11(5):550-563.
[22]Wei MC,Lindsten T,Mootha VK,et al.tBID,a membrane-targeted death ligand,oligomerizes BAK to release cytochrome c[J].Genes Dev,2000,14(16):2060-2071.
[23]Yang L,Tan P,Zhou W,et al.N-acetylcysteine protects against hypoxia mimetic-induced autophagy by targeting the HIF-1α pathway in retinal ganglion cells[J].Cell Mol Neurobiol,2012,32(8):1275-1285.
[24]Xing S,Zhang J,Dang C,et al.Cerebrolysin reduces amyloid-β deposits,apoptosis and autophagy in the thalamus and improves functional recovery after cortical infarction[J].J Neurol Sci,2014,337(1-2):104-111.
[25]Schotte P,Van Criekinge W,Van de Craen M,et al.Cathepsin B-mediated activation of the proinflammatory caspase-11[J].Biochem Biophys Res Commun,1998,251(1):379-387.
[26]Chen J,Zhang ZG,Li Y,et al.Statins induce angiogenesis,neurogenesis,and synaptogenesis after stroke[J].Ann Neurol,2003,53(6):743-751.
[27]Hou Q,Ling L,Wang F,et al.Endostatin expression in neurons during the early stage of cerebral ischemia is associated with neuronal apoptotic cell death in adult hypertensive rat model of stroke[J].Brain Res,2010,1311:182-188.
[28]Seyfried D,Han Y,Zheng Z,et al.Cathepsin B and middle cerebral artery occlusion in the rat[J].J Neurosurg,1997,87(5):716-723.
[29]Martinez-Vargas M,Soto-Nuez M,Tabla-Ramon E,et al.Cystatin C has a dual role in post-traumatic brain injury recovery[J].Int J Mol Sci,2014,15(4):5807-5820.
[30]Di PG,Pellegrino G,Assenza G,et al.Modulation of brain plasticity in stroke:a novel model for neurorehabilitation[J].Nat Rev Neurol,2014,10(10):597-608.
[31]Filli L,Schwab ME.Structural and functional reorganization of propriospinal connections promotes functional recovery after spinal cord injury[J].Neural Regen Res,2015,10(4):509-513.
[32]Kolos YA,Grigoriyev IP,Korzhevskyi DE.A synaptic marker synaptophysin[J].Morfologiia,2015,147(1):78-82.
[33]Lu D,Goussev A,Chen J,et al.Atorvastatin reduces neurological deficit and increases synaptogenesis,angiogenesis,and neuronal survival in rats subjected to traumatic brain injury[J].J Neurotrauma,2004,21(1):21-32.
[34]Joyce JA,Baruch A,Chehade K,et al.Cathepsin cysteine proteases are effectors of invasive growth and angiogenesis during multistage tumorigenesis[J].Cancer Cell,2004,5(5):443-453.
[35]Shen F,Su H,Fan Y,et al.Adeno-associated viral-vector-mediated hypoxia-inducible vascular endothelial growth factor gene expression attenuates ischemic brain injury after focal cerebral ischemia in mice[J].Stroke,2006,37(10):2601-2606.
Research of the relationship between cathepsin B as well as its inhibitors and intracerebral hemorrhage
ZHANG Guo1,LIN Shuai1,XUE Wei-shuang1,TIAN Li2,TENG Wei-yu1*
(1.Department of Neurology,the First Affiliated Hospital of China Medical University,Shenyang 110001,China;2.Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)
Cathepsin B is one of the most widely studied lysosomal proteases.Apoptosis and secondary inflammatory change play an important role in brain damage after intracerebral hemorrhage.Cathepsin B is involved in apoptosis and inflammatory cascade reaction after intracerebral hemorrhage.Cathepsin B inhibitors have nerve protective effects by synaptic reorganization and the formation of new blood vessels after intracerebral hemorrhage to improve the neurological function.However,there are only a few researches on the relationship between cat B as well as its inhibitors and cerebral hemorrhage.This article reviews the relationship between catB as well as its inhibitors and intracerebral hemorrhage.
Cathepsin B;Inhibitor;Intracerebral hemorrhage;Cell apoptosis;Inflammatory reaction
2016-10-13
1.中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,沈陽 110001;
2.中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院,沈陽 110004
沈陽市科技計(jì)劃項(xiàng)目(F16-206-9-03);遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目(2014226033)
10.14053/j.cnki.ppcr.201704028
*通信作者