預(yù)示缺血性卒中側(cè)支循環(huán)形成的血清標(biāo)志物

張曉俊 武寧 賈帥 王炎強

缺血性卒中是由于顱腦血管狹窄、閉塞導(dǎo)致組織缺血梗死的一組疾病，主要病因為腦動脈粥樣硬化性血管狹窄。缺血性卒中具有高發(fā)病率、高死亡率、高致殘率的特性，因此卒中的防治是全球關(guān)注的熱點。當(dāng)缺血性卒中發(fā)生時，腦動脈側(cè)支循環(huán)形成，血液通過開放或新生的微血管向缺血區(qū)供血，從而減小梗死核心區(qū)，降低術(shù)后出血率[1]。側(cè)支循環(huán)的形成對缺血性卒中診療策略、病情評估、預(yù)后有著臨床指導(dǎo)價值[2]。但目前側(cè)支循環(huán)多以顱腦影像學(xué)如經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)、CT血管造影(CTA)、數(shù)字減影血管成像(DSA)等評估為主，尚缺乏側(cè)支循環(huán)全面客觀的評價體系。研究發(fā)現(xiàn)，血清因子標(biāo)志物對側(cè)支循環(huán)形成具有提示意義。本文對預(yù)示缺血性卒中側(cè)支循環(huán)形成的血清標(biāo)志物的研究現(xiàn)狀進行綜述，為缺血性卒中病人的預(yù)后評估及治療策略提供參考。

1 腦側(cè)支循環(huán)血清標(biāo)志物的研究

1.1 血管內(nèi)皮生長因子(VEGF) VEGF是一種特異性肝素結(jié)合生長因子，能刺激內(nèi)皮細(xì)胞增生、遷移，使血管再生。其家族包括VEGF-A、B、C、D和胎盤生長因子 (placental growth factor, PLGF)。大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，缺血性卒中后腦組織VEGF表達增強，與內(nèi)皮細(xì)胞膜上VEGF受體結(jié)合，使受體磷酸化，通過磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)-腦外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路使PI3K-Akt和MAPK-ERK表達增加，促進內(nèi)皮細(xì)胞增生[3]。Xue等[4]研究表明，缺血性卒中后的VEGF /內(nèi)皮抑素比率與內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)數(shù)量顯著相關(guān)，VEGF可介導(dǎo)EPCs增生。

1.2 Apelin Apelin是人染色體上Xq25～26.1的APLN基因產(chǎn)生的多肽，包括Apelin-12、13、17、36等亞型，分布于心、腦、肺、胰腺等組織中，具有新生血管、調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)等功能[5]。Chen等[6]對小鼠腦梗死模型連續(xù)給予Apelin-13(4μg/kg)，結(jié)果3 d后小鼠體內(nèi)Apelin受體(APLNR)及Bcl-2水平增加，而caspase-3等介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的蛋白酶及小膠質(zhì)細(xì)胞活性降低，Toll樣受體4分泌減少。此外，Apelin-13上調(diào)VEGF和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9的表達，促進新生血管形成。Jiang等[7]發(fā)現(xiàn)缺血性卒中病人側(cè)支循環(huán)良好組Apelin-17表達水平明顯增高，可能機制為Apelin-17誘導(dǎo)NO-cGMP途徑，引起腦動脈擴張，側(cè)支循環(huán)開放。

1.3 微小RNA(microRNAs,miRNAs) miRNAs是一種降解信使RNA或抑制特定蛋白質(zhì)的內(nèi)源性非編碼 RNA，是調(diào)控血管新生的基因之一。部分miRNAs表現(xiàn)出雙重性，如hsa-miR-21-5p在缺氧環(huán)境下表達上調(diào)，抑制血管生成，而在常氧環(huán)境下促進血管內(nèi)皮增生，血管生成，但表達被抑制[8]。彭彬等[9]對急性腦梗死病人研究發(fā)現(xiàn)，側(cè)支循環(huán)良好者miR-126、miR-132、miR-210表達水平高于健康者，側(cè)支循環(huán)良好者及健康者miR-15b、miR-92a表達水平低于不良者。miR-126可促進VEGF的表達，使內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增生及血管新生，并下調(diào)spred-1和PIK3R2/p85β等Akt及ERK通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子的表達，增強VEGF的作用[10]。但miR-132、miR-210、miR-15b、miR-92a對腦側(cè)支循環(huán)形成的作用機制尚無結(jié)論。

1.4 MMP MMP是一種炎癥介質(zhì)，其家族包括MMP-1、2、3、9、12以及Ⅰ類模型基質(zhì)金屬蛋白酶(MT1-MMP)等。當(dāng)機體處于炎癥、缺氧、氧化應(yīng)激等狀態(tài)時，MMP被激活，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解、重塑，干細(xì)胞和祖細(xì)胞募集及VEGF表達增加，血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增生、遷移，形成新生血管[11]。Haas等[12]發(fā)現(xiàn)腸系膜側(cè)支動脈中MMP-2和MT1-MMP的表達上調(diào)，引起血管管腔擴張。葉祖森等[13]發(fā)現(xiàn)三級側(cè)支循環(huán)開放的急性缺血性卒中病人血清MMP-9水平明顯高于一級和二級開放病人。說明MMP-2、MT1-MMP及MMP-9通過血管管腔結(jié)構(gòu)性擴張和血管新生兩方面促進側(cè)支循環(huán)的形成。

1.5 血管生成素 (Ang) Ang是由間充質(zhì)細(xì)胞表達，維持血管穩(wěn)定、促進血管新生的生長因子。由Ang-1、2、3、4等4種因子組成，其中Ang-1、Ang-2與血管新生密切相關(guān)，且Ang-2具有拮抗Ang-1，破壞血管內(nèi)皮穩(wěn)定的作用。研究認(rèn)為，Ang-2與酪氨酸激酶受體(Tie-2)結(jié)合，使血管結(jié)構(gòu)疏松、穩(wěn)態(tài)破壞，而Ang-1與Tie-2結(jié)合，促進血管新生、成熟，并維持血管穩(wěn)定；同時Ang-2增強了VEGF的作用，并使VEGF與Ang-1及Ang-2結(jié)合共同受體Tie-2相互作用，共同促進新生血管形成[14]。研究發(fā)現(xiàn),急性腦梗死側(cè)支循環(huán)形成良好者入院2 d內(nèi)Ang-1的表達水平較不良者明顯增高[15],但之后表達水平逐漸下降。此外,動物模型實驗顯示，Ang-2與受體結(jié)合后的信號通路能對急性缺血的腦組織提供保護，促進側(cè)支循環(huán)的形成[16]。

1.6 血清轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β) TGF-β是一類能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化的細(xì)胞因子，包含TGF-β1、2、3及激活素 A等多個成員，結(jié)合并激活特定的Ⅰ型和Ⅱ型絲氨酸/蘇氨酸激酶受體，促進血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增殖、遷移和ECM的合成[17]。研究發(fā)現(xiàn)，煙霧病病人的平滑肌細(xì)胞及血清中TGF-β1水平明顯升高[18]，提示新生血管形成與TGF-β1存在相關(guān)性。臨床觀察發(fā)現(xiàn)，急性腦梗死病人側(cè)支循環(huán)開放者TGF-β1水平高于未開放者，提示TGF-β1水平對腦側(cè)支循環(huán)形成有一定的預(yù)測作用[19]。

1.7 低氧誘導(dǎo)因子-1 (hypoxia inducible factor-1, HIF-1) HIF-1是一種僅在缺氧環(huán)境中穩(wěn)定表達，調(diào)節(jié)哺乳動物細(xì)胞適應(yīng)性反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄蛋白，由亞基HIF-1α和HIF-1β組成。Li等[20]的研究表明，長非編碼RNA HIF1A-AS2 通過miR-153-3p可促進HIF-1α表達上調(diào)，增強內(nèi)皮細(xì)胞活性，促進血管生成。臨床研究認(rèn)為，卒中病人HIF-1的表達增加以HIF-1α為主，通過增強VEGF啟動子功能，使VEGF表達上調(diào)，促進側(cè)支循環(huán)血管生成[21]。HIF-1可作為缺血性卒中病人預(yù)后情況的預(yù)測指標(biāo)及治療靶點。

1.8 基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1a(SDF-1a) SDF-1a是分布于心、腦、肺、腎等器官的炎癥趨化因子。半胱氨酸-X-半胱氨酸趨化因子受體4(CXCR4)是介導(dǎo)SDF-1a跨膜信號傳導(dǎo)的G蛋白偶聯(lián)受體。Huang等[22]發(fā)現(xiàn)急性缺血性卒中病人的SDF-1a表達及CXCR4抗體表達明顯升高，與腦梗死體積呈負(fù)相關(guān)。證明SDF-1a及CXCR4促進梗死灶缺血半暗帶區(qū)的側(cè)支循環(huán)形成，減小梗死體積。其作用機制為SDF-1a與CXCR4結(jié)合，促進血管內(nèi)皮修復(fù)；SDF-1a/CXCR4軸可促進平滑肌細(xì)胞祖細(xì)胞的增生、遷移[23]，共同促進缺血區(qū)側(cè)支循環(huán)生成。

2 其余側(cè)支循環(huán)相關(guān)血清標(biāo)志物

研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的高遷移率族蛋白 B1(HMGB1)對腦組織的作用不同：缺血性卒中急性期受損的神經(jīng)元細(xì)胞等分泌高濃度的HMGB1，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)；而恢復(fù)期星形膠質(zhì)細(xì)胞等分泌低濃度HMGB1促進受損腦組織修復(fù)，血管新生[24]。肝細(xì)胞生長因子(HGF)轉(zhuǎn)染可促進大腦中動脈閉塞(MCAO)模型大鼠新生血管形成以及神經(jīng)功能恢復(fù)[25]。小型豬動物模型研究結(jié)果顯示，新生的血管細(xì)胞中，單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)表達上調(diào)，可促進腦血管生成[26]。以上血清標(biāo)志物基于動物模型證明可促進腦側(cè)支循環(huán)形成，但未有臨床研究明確。

3 總結(jié)

血清炎性因子、免疫細(xì)胞自身及其介導(dǎo)的信號通路從不同途徑參與顱腦側(cè)支循環(huán)的生成過程。然而，目前對其分子生物學(xué)功能的研究主要集中在臨床病例、動物實驗的觀察及初步機制的探討。因此，根據(jù)缺血性卒中不同致病階段中各炎性細(xì)胞及因子生物學(xué)功能的差異，篩選特異的生物學(xué)標(biāo)志物，明確其共同與特異性調(diào)節(jié)作用中的機制，將有助于側(cè)支循環(huán)形成機制的明確，為針對側(cè)支循環(huán)的生成尋找有效的診療靶點提供重要參考。