表皮生長因子受體—細胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號通路在缺血性腦血管病中的相關研究進展

張芹　奧婷　肖淑英

[摘要] 缺血性腦血管病是常見的慢性致殘性疾病，嚴重影響患者生活質(zhì)量。研究表明，表皮生長因子受體-細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（EGFR-ERK）通路在缺血性腦血管病的病理生理過程中發(fā)揮了重要的作用，但具體機制不詳。因此，本文對該通路在缺血性腦血管病中的相關研究進展作一綜述，為缺血性腦血管病的進一步基礎研究及臨床治療提供參考。

[關鍵詞] 表皮生長因子受體；細胞外信號調(diào)節(jié)激酶；EGFR-ERK信號通路；缺血性腦血管病

[中圖分類號] R743 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）03（c）-0036-05

[Abstract] Ischemic cerebrovascular disease （ICD） is a common chronic disabling disease. This disease seriously affects the quality of lives of patients. The research shows that the epidermal growth factor receptor-extracellular signal regulated kinase （EGFR-ERK） pathway plays an important role on the pathophysiology process in ICD. However， the mechanism is still unclear. This article reviews the progress of the EGFR-ERK pathway in ICD， which provides references for further basic research and clinical treatment of ICD.

[Key words] Epidermal growth factor receptor； Extracellular signal-regulated kinase； EGFR-ERK signaling pathway； Ischemic cerebrovascular disease

缺血性腦血管病具有發(fā)病率高、致死率高、致殘率高、復發(fā)率高等特點，給社會和家庭帶來沉重的經(jīng)濟負擔和精神負擔[1]，是當前世界范圍高度重視的公共衛(wèi)生問題。其病理生理過程復雜[2]，涉及氧自由基的積累、炎癥、細胞壞死和凋亡等多個環(huán)節(jié)。研究表明，表皮生長因子對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、營養(yǎng)有重要作用[3]；可抑制自由基引起的過氧化損傷，保護神經(jīng)，并參與梗死灶修復[4-5]。表皮生長因子受體-細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（epidermal growth factor receptor-extracellular signal-regulated kinase，EGFR-ERK）通路在其中發(fā)揮了重要的保護作用，但具體機制尚不明確。因此，本文對該通路在缺血性腦血管病中的相關研究進展作一綜述。

1 表皮生長因子及受體的結(jié)構(gòu)及其在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用

1.1 表皮生長因子的結(jié)構(gòu)及其在缺血性腦血管病及其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用

表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF）是1962年由Co-hen從雄鼠頜下腺中提取，主要由頜下腺分泌，可促進細胞分裂、分化、增殖的一種重要的神經(jīng)營養(yǎng)因子，由53個氨基酸組成，分子量為6 kD，生理狀態(tài)下，EGF幾乎見于所有體液中。

目前認為在缺血性腦血管病中EGF是強效的有絲分裂原，具有保護缺血神經(jīng)元，維持其生存的作用，與中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞、組織的增殖、生長、分化及再生作用密切相關。在腦缺血后12 h，EGF在缺血中心區(qū)及缺血半暗帶區(qū)的表達達到高峰，在缺血48 h時仍可維持較高水平，且其在缺血半暗帶區(qū)的表達量明顯高于缺血中心區(qū)[6]。在腦梗死后24～48 h內(nèi)腦室內(nèi)注入外源性EGF可改善早期神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的重建[3]。在機體組織受損、缺氧和氧化應激等情況下，EGF表達水平顯著升高，炎性因子、氧自由基等的產(chǎn)生減少，發(fā)揮保護作用[7-8]。EGF可影響腦梗死后腦室管膜下區(qū)（subventricular zone，SVZ）內(nèi)神經(jīng)干細胞（neural stem cells，NSCs）增殖和遷徙，減輕腦缺血后海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的損傷，抑制自由基引起的過氧化反應，保護神經(jīng)，并參與梗死灶修復[4-5]。經(jīng)鞘內(nèi)、腦室和皮層表面注射EGF，均可促進SVZ內(nèi)源性NSCs增殖，且經(jīng)腦室注射EGF與經(jīng)皮層表面注射相比，細胞增殖無顯著差異[9-10]。此外，對于亞急性期大腦中動脈梗死大鼠，EGF亦可明顯縮短其康復時間[11]。有研究報道，EGF在急性腦梗死患者中呈動態(tài)變化，動態(tài)監(jiān)測EGF水平可作為判斷急性腦梗死損傷程度、評價療效、評估預后的敏感指標[12]。在帕金森病患者中，EGF對黑質(zhì)-紋狀體多巴胺神經(jīng)元有保護作用[13]；阻斷EGF的信息傳遞途徑能明顯影響神經(jīng)軸突的生長，減弱對外周神經(jīng)的營養(yǎng)作用[14]。

另有研究發(fā)現(xiàn)，EGF聯(lián)合生長激素釋放肽-6（growth hormone release peptide-6，GHRP-6）可以顯著改善急性腦梗死的病理改變和臨床表現(xiàn)，促進神經(jīng)功能的恢復[15]。在局部和全腦缺血模型中，在EGF+GHRP-6組發(fā)現(xiàn)梗死體積和海馬CA1區(qū)域密度都相似于低溫處理組，該研究為EGF和GHRP-6聯(lián)合使用提供了神經(jīng)保護性證明[8]。肝素結(jié)合表皮生長因子（hepafin-binding epidermal growth factor，HB-EGF）是一種缺氧誘導的神經(jīng)保護蛋白，在成年大鼠的局灶性腦缺血后發(fā)現(xiàn)HB-EGF減少梗死的體積并減弱缺血后神經(jīng)功能缺陷，刺激神經(jīng)元前體細胞的增殖，通過直接神經(jīng)保護作用或促進神經(jīng)發(fā)生改善腦損傷[16-17]。皮下注射堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、EGF促進腦缺血大鼠模型內(nèi)源性神經(jīng)干細胞的增殖，bFGF和EGF聯(lián)合有協(xié)同作用[18]。

1.2 表皮生長因子受體

EGF是EGFR-ERK信號轉(zhuǎn)導通路的上游因子，與受體結(jié)合后，磷酸化激活ERK，啟動一系列級聯(lián)反應，促進細胞增殖。

EGFR是HER家族成員之一，是一巨大的跨膜糖蛋白，分子量約為180 kD[19]。EGFR廣泛分布于哺乳動物細胞內(nèi)，EGF與其受體結(jié)合，具有高親和性、可飽和性、特異性等特征，能促進創(chuàng)傷愈合，已被用于角膜、胃、腸道、肝臟、骨骼、神經(jīng)等多種組織創(chuàng)傷的研究。

EGFR可以激活下游的信號分子ERK和Elk-1從而促進細胞生存并維持細胞的正常功能，在腫瘤細胞的血管生成、惡性增殖和轉(zhuǎn)移等多方面起著重要作用[20]。

2 ERK的結(jié)構(gòu)及其作用

ERK是20世紀80年代末發(fā)現(xiàn)的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，是傳遞絲裂原信號的信號轉(zhuǎn)導蛋白。已知ERK家族有5個亞族，包括ERK1～ERK5。ERK1和ERK2是ERK家族中研究最徹底的，其表達廣泛，分子量分別為44 kD和42 kD。ERK1/2是EGFR-ERK通路下游的細胞因子，是絲裂原活化蛋白激酶家族的成員，廣泛存在于各種動物細胞中，參與細胞增殖分化與凋亡、細胞骨架的構(gòu)建、細胞形態(tài)維持等多種生物學反應[21]。磷酸化ERK（p-ERK）是細胞功能活躍狀態(tài)的標志，p-ERK1/2由胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到核內(nèi)，調(diào)節(jié)包括轉(zhuǎn)錄因子在內(nèi)的核蛋白活性從而產(chǎn)生生物學功能，ERK的活化與細胞的增殖、分化、癌變及惡性進展程度密切相關[22-23]，也可調(diào)節(jié)凋亡相關因子，如bcl-2、bcl-XL、c-myc等的表達，促進細胞的生長、發(fā)育和增殖，使細胞從G1期進入S期[24-25]。通過檢測組織中p-ERK可推測組織的增殖情況。

大量研究表明，ERK在多種缺血再灌注模型中被激活且表達增加[26-28]。ERK1/2通路與缺血性腦卒中關系密切，其對缺血性腦卒中發(fā)揮保護作用或損害作用，尚有爭議[29]。盡管如此，很多證據(jù)都肯定了ERK1/2通路的激活對缺血性腦卒中的保護性作用，缺血再灌注損傷發(fā)生后，ERK1/2通路的激活能抑制損傷腦組織炎性反應的發(fā)生[30]，促進骨橋蛋白的分泌，從而減少興奮性氨基酸的釋放[31]，增強IL-20的表達，促進細胞增殖，從而保護缺血缺氧的腦組織[32]。在腦缺血缺氧或缺血再灌注后損傷中心區(qū)ERK的激活主要發(fā)生在損傷后早期（2 min～2 h），以神經(jīng)元為主[33-34]；與損傷中心區(qū)不同，在未受損區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，p-ERK的表達以星形膠質(zhì)細胞為主，且損傷后，ERK在未受損區(qū)星形膠質(zhì)細胞中的激活早于在損傷中心區(qū)星形膠質(zhì)細胞中ERK的激活[35]。在體外培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細胞中激活的ERK發(fā)揮保護作用[36]。

EGFR被視為一個重要的膠質(zhì)瘤治療靶點[37-39]。但通過EGFR來治療腫瘤的具體分子機制尚不明確。GATA2是EGFR信號通路下游效應分子之一，可以調(diào)控多發(fā)性神經(jīng)膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastomamultiform，GBM）細胞的惡性生物學特征。Elk-1轉(zhuǎn)錄因子，作為Ets基因家族成員之一，可以激活ERK信號途徑[40]。有研究認為GATA2在EGFR/ERK/Elk-1信號通路中具有重要作用，該研究通過100 ng/mL EGF預處理，隨EGFR磷酸化水平升高，GATA2表達明顯上調(diào)，抑制EGFR/ERK或下調(diào)Elk-1的表達，使GATA2表達明顯降低，阻止腫瘤發(fā)展；結(jié)果表明GATA2是通過EGFR/ERK/Elk-1信號通路來促進神經(jīng)膠質(zhì)瘤的進展[41]。

3 EGFR-ERK通路在缺血性腦血管病方面的研究進展

細胞的信號轉(zhuǎn)導是機體生命活動中生理功能調(diào)節(jié)的基礎。細胞信號轉(zhuǎn)導和疾病關系是當前生命科學研究的一個熱點，隨著研究的深入，已闡明多種遺傳疾病的發(fā)生機制，且證實了許多危重病，如炎癥、感染、心腦血管疾病、糖尿病、惡性腫瘤等的發(fā)病與信號轉(zhuǎn)導異常有密切的關系。

腦缺血可引起神經(jīng)元變性、壞死，在腦缺血病灶中，缺血核心區(qū)以神經(jīng)元壞死為主，缺血半暗帶區(qū)以細胞凋亡為主[42]。研究表明，抑制缺血半暗帶區(qū)細胞的凋亡，可減少神經(jīng)細胞的死亡和減少腦梗死的面積[43-44]。

腦缺血再灌注損傷可以導致大量炎性因子的釋放，包括IL-1、IL-6、TNF-a及活性氧等，它們在缺血再灌注損傷中發(fā)揮了重要作用[45-46]，抑制其表達可減輕缺血性腦損傷[47]。余劍等[3]的研究表明EGF對腦缺血后神經(jīng)系統(tǒng)營養(yǎng)、結(jié)構(gòu)及功能重建、神經(jīng)修復等均有重要作用。AG1487作為EGF受體拮抗劑，可誘導EGFR 形成無活性的二聚體形式，阻止受體間的信號傳導，從而拮抗EGF的生物學效應[48]，但是，目前在缺血性腦血管病領域尚無相關研究。

在生理和病理條件下，各種外界信號刺激均可激活ERK信號通路，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄等，從而影響神經(jīng)元的功能。腦梗死后的缺血再灌注，啟動了ERK信號轉(zhuǎn)導通路，導致N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDA）受體活性降低，阻止Ca2+內(nèi)流，在神經(jīng)元功能保護中發(fā)揮了重要作用[49]。細胞外ERK1/2轉(zhuǎn)導通路的激活，可促進成年鼠少突膠質(zhì)細胞新的髓鞘形成，改善神經(jīng)系統(tǒng)功能[50]。在MCAO大鼠模型中，腦缺血發(fā)生后0、6 h經(jīng)腹腔注射ERK抑制劑U0126，可明顯阻斷ERK1/2的磷酸化，減少腦梗死體積[51]。

綜上所述，腦梗死發(fā)生后EGFR和ERK的上調(diào)可以起到腦保護作用，外源性EGF促進了這一保護作用，從而改善腦梗死的預后。但是，EGFR-ERK通路對腦梗死保護作用的具體機制尚未明確，因此對該機制的研究具有重要意義。

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