針刺治療缺血性腦卒中的Notch信號(hào)通路研究進(jìn)展

王娜娜，杜小正，何文潔，張馨予，鄭欣，李夢(mèng)莘

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，甘肅蘭州市730000

缺血性腦卒中是指各種原因所致腦部血液供應(yīng)障礙，致使局部腦組織缺血、缺氧而出現(xiàn)相應(yīng)神經(jīng)功能缺損的一類臨床綜合征[1]，約占全部腦卒中的69.6%[2]。針刺治療缺血性腦卒中療效確切[3]，但作用機(jī)制尚不明確。

近年來(lái)基于Notch 信號(hào)通路的研究不斷深入。Notch 首次于果蠅體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，因其功能缺失可導(dǎo)致果蠅翅膀邊緣出現(xiàn)缺口而得名。正常情況下，Notch 信號(hào)通路呈現(xiàn)相對(duì)抑制狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生缺血性改變后被激活[4]，在細(xì)胞凋亡、血管生成、神經(jīng)發(fā)生、免疫炎癥等方面發(fā)揮作用[5-7]。針刺治療缺血性腦卒中，Notch信號(hào)通路也發(fā)揮了作用。

1 Notch信號(hào)通路

Notch 信號(hào)通路由Notch 受體(Notch1～Notch4)、Notch 配體(Delta-like 1、3、4 和Jagged1、Jagged2)、CSL (CBF-1、suppressor of hairless 和Lag 的合稱)-DNA 結(jié)合蛋白、相關(guān)調(diào)節(jié)因子、靶因子等組成，Notch 受體由胞外區(qū)(notch extracellular domain,NECD)、跨膜區(qū)(transmembrane domain,TM)和胞內(nèi)區(qū)(notch intracellular domain,NICD)三部分組成[8]。當(dāng)配體(Jagged或Delta)與Notch 受體結(jié)合時(shí)，NICD 轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，并與CSL轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物等結(jié)合因子相互作用[9]；與CSL 結(jié)合的NICD聚集核轉(zhuǎn)錄激活蛋白家族mastermind-like(MAML)，而MAML聚集其他蛋白，這些蛋白是Notch 信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄機(jī)制的重要組成部分[10]。Notch 信號(hào)通路的激活可以發(fā)揮對(duì)相鄰細(xì)胞的調(diào)控作用，包括細(xì)胞發(fā)育、組織模式，還對(duì)細(xì)胞命運(yùn)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡具有決定作用[11]。Notch 信號(hào)通路的靶因子主要包括發(fā)狀相關(guān)分裂增強(qiáng)子(hairy and enhancer of split,Hes)家族[12]，Hes1、Hes3、Hes5 在該通路中發(fā)揮作用，其中Hes1 和Hes5 與維持神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cells,NSCs)的未分化狀態(tài)關(guān)系密切[13]。

2 與缺血性腦卒中的相關(guān)性

Notch 信號(hào)通路的配體、受體、靶因子等在不同部位表達(dá)水平不同，參與不同的功能活動(dòng)。缺血性腦卒中發(fā)生后，Notch 信號(hào)通路相關(guān)因子水平發(fā)生變化，影響疾病的發(fā)展。Notch1 和它的配體Jagged1 存在于突觸，可調(diào)控神經(jīng)元形態(tài)、突觸可塑性、學(xué)習(xí)和記憶[14-16]；Notch1 還可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，為內(nèi)皮細(xì)胞完整性和損傷后再生所必需[17]；缺血性腦損傷會(huì)誘導(dǎo)Notch1大量產(chǎn)生，可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[18]。Notch2在海馬和皮質(zhì)神經(jīng)元的表達(dá)低于Notch1[19]，在海馬缺血損傷后立即被誘導(dǎo)產(chǎn)生，加劇進(jìn)行性腦損傷，且表達(dá)模式區(qū)別于Notch1[20]。Notch3主要存在于神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞、脈絡(luò)叢和血管中，在常染色體顯性遺傳性腦動(dòng)脈病伴皮質(zhì)下梗死和白質(zhì)腦病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy,CADASIL)中，Notch3 活性增加，導(dǎo)致腦動(dòng)脈最大擴(kuò)張能力降低，可能減少腦血流[21]。Notch4在局灶性腦缺血再灌注大鼠額頂葉皮質(zhì)中表達(dá)增加[22]。對(duì)Notch 配體與缺血性腦卒中關(guān)系的研究相對(duì)較少。當(dāng)缺血缺氧發(fā)生時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞Delta-like 4 表達(dá)上調(diào)，有利于血管發(fā)生[23]。Notch 受體與配體結(jié)合后形成的復(fù)合體刺激靶因子Hes1 和Hes5 等的轉(zhuǎn)錄[24]，抑制相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，阻滯NSCs 向神經(jīng)元分化[25]，促進(jìn)NSCs增殖。

3 在針刺治療缺血性腦卒中中的作用機(jī)制

3.1 促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生

神經(jīng)發(fā)生是指NSCs 增殖并分裂成定向祖細(xì)胞，逐漸向功能區(qū)域遷移，發(fā)生可塑性變化，與其他神經(jīng)元建立突觸聯(lián)系、產(chǎn)生神經(jīng)功能的完整過(guò)程。在缺血性腦卒中發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中，神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞損傷[26]。電針刺激大腦中動(dòng)脈閉塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠曲池、足三里后，大鼠神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分升高，腦梗死體積縮小，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)尚完整，排列較整齊，腦組織中Notch1、Hes1 蛋白增加[27-28]。Hes1 是調(diào)控NSCs 增殖分化的重要因子，可促進(jìn)膠質(zhì)生成，改善缺血性腦卒中后神經(jīng)功能損傷；使用γ-分泌酶抑制劑阻斷Notch1信號(hào)通路則抑制NSCs增殖[29]。

3.2 增強(qiáng)缺血、缺氧耐受性

缺血耐受性是指在缺血性應(yīng)激反應(yīng)發(fā)生時(shí)，誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)在的防御機(jī)制的現(xiàn)象。缺血再灌注前電針預(yù)處理MCAO大鼠，可增加紋狀體中Notch 通路蛋白Notch1、Notch4 和Jagged1 表達(dá)，且較單純?nèi)毖崆斑_(dá)峰；阻斷Notch 通路激活可以拮抗電針預(yù)處理誘導(dǎo)的腦缺血耐受[30]。

大腦缺血會(huì)同時(shí)導(dǎo)致缺氧發(fā)生。缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)可在組織缺氧狀態(tài)下調(diào)控相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和表達(dá)，產(chǎn)生缺氧保護(hù)作用[31]。電針預(yù)處理可以增強(qiáng)MCAO 大鼠神經(jīng)元HIF-1α 的表達(dá)，減少梗死體積，改善神經(jīng)功能評(píng)分，抑制神經(jīng)元凋亡；而HIF-1α、Notch 信號(hào)通路抑制劑則會(huì)降低神經(jīng)保護(hù)作用[32]。

3.3 抑制細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自主有序死亡。Tian 等[33]發(fā)現(xiàn)，電針MCAO 小鼠可提高Notch3 信號(hào)通路相關(guān)基因表達(dá)水平，改善神經(jīng)功能恢復(fù)，減少腦梗死面積，降低海馬神經(jīng)元凋亡；而抑制劑組海馬神經(jīng)元凋亡率和腦梗死面積增加。

3.4 促進(jìn)血管生成

機(jī)體血管新生經(jīng)歷血管叢發(fā)生、動(dòng)靜脈和各類血管生成兩個(gè)過(guò)程。血管生成是對(duì)抗缺氧的一種重要防御反應(yīng)，對(duì)缺血性腦卒中長(zhǎng)期神經(jīng)恢復(fù)非常重要。在病理?xiàng)l件下，高表達(dá)的抗血管生成因子導(dǎo)致新生血管能力喪失[34]。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)可刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂，促進(jìn)血管發(fā)生。缺血性腦卒中后VEGF 在內(nèi)皮細(xì)胞上的表達(dá)，對(duì)誘導(dǎo)血管新生意義重大。電針刺激MCAO 大鼠曲池、足三里7 d后，海馬中Notch1和NICD表達(dá)升高，血清中VEGF分泌增加[35]。眼針運(yùn)動(dòng)療法干預(yù)MCAO大鼠后，缺血半暗帶腦組織VEGF、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)、Notch1表達(dá)增加，側(cè)支循環(huán)明顯改善[36]。

3.5 提高認(rèn)知功能

部分腦卒中患者可出現(xiàn)記憶、執(zhí)行、結(jié)構(gòu)和視空間功能障礙[37]；約46%的患者會(huì)發(fā)展成為血管性癡呆，也可導(dǎo)致抑郁發(fā)生[38]。突觸可塑性是學(xué)習(xí)和記憶功能形成的基礎(chǔ)。Notch1敲除的成年小鼠，齒狀回區(qū)樹(shù)突顆粒細(xì)胞神經(jīng)元小于正常；在成熟神經(jīng)元中敲除Notch1 會(huì)對(duì)樹(shù)突棘產(chǎn)生影響，并可誘導(dǎo)多種記憶功能明顯受損[39-40]。電針MCAO 大鼠百會(huì)、人中，大鼠缺血側(cè)齒狀回Notch1 蛋白表達(dá)升高，Morris 水迷宮逃避潛伏期縮短[41]。

4 小結(jié)

針刺治療缺血性腦卒中可能與Notch 信號(hào)通路有關(guān)，其機(jī)制包括促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生、抑制細(xì)胞凋亡、增加缺血缺氧耐受性、促進(jìn)血管生成、改善認(rèn)知能力等。目前針刺治療的機(jī)制研究多集中于神經(jīng)修復(fù)、細(xì)胞凋亡和缺血耐受等方面，關(guān)于血管生成和改善認(rèn)知方面的研究相對(duì)較少；干預(yù)措施多以電針、體針為主，頭針、微針等其他干預(yù)方法研究較少。Meta分析顯示，頭針治療缺血性腦卒中的療效明顯優(yōu)于體針[42]。在后續(xù)研究中，可積極探究頭針在治療缺血性腦卒中血管生成、提升認(rèn)知能力等方面的作用機(jī)制。