程序性坏死在缺血性卒中中的研究进展.pdf

基 金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金（）；江 西 省 卫 生 健 康 委科 技 计 划 项 目（）作 者 单 位：九 江 学 院 附 属 医 院 神 经 内 科通 信 作 者：殷 小 平，：综 述 程 序 性 坏 死 在 缺 血 性 卒 中 中 的 研 究 进 展索 一 君曹 先 明殷 小 平摘 要：程 序 性 坏 死 是 一 种 受 调 控 的，依 赖 于 受 体 相 互 作 用 蛋 白 激 酶（）、和 混 合 系列 蛋 白 激 酶 结 构 域 样 蛋 白（）激 活 介 导 的 炎 性 细 胞 死 亡 机 制，该 细 胞 死 亡 形 式 与 多 种 疾 病 相关。研 究 显 示，程 序 性 坏 死 在 缺 血 性 卒 中 发 生 和 发 展 过 程 中 发 挥 重 要 作 用。该 文 回 顾 了 程 序 性 坏死 的 发 生 机 制，并 阐 述 了 其 在 缺 血 性 卒 中 疾 病 过 程 中 的 调 控 机 制，以 期 为 干 预 缺 血 性 卒 中 的 发 生 和进 展 提 供 新 的 靶 点。关 键 词：缺 血 性 卒 中；动 脉 粥 样 硬 化；再 灌 注 损 伤；程 序 性 坏 死；综 述：，：，：（），（），：；程 序 性 死 亡 是 指 细 胞 遇 到 内、外 环 境 因 子 刺 激时，受 基 因 调 控 主 动 有 序 的 死 亡 方 式，通 过 这 种 方 式消 除 受 损、衰 老 或 不 必 要 的 细 胞 来 维 持 细 胞 内 外 环 境稳 定，程 序 性 死 亡 可 分 为 凋 亡、自 噬、程 序 性 坏 死、焦 亡、铁 死 亡 等 形 式。程 序 性 坏 死（）于年 由等研 究 发 现，这 种 死 亡 形 式不 同 于 以 往 的 认 识，其 与 凋 亡 相 似 可 受 到 精 密 信 号 通路 的 调 控，但 因 可 介 导 炎 性 反 应 而 区 别 于 凋 亡。研 究表 明，对 程 序 性 坏 死 进 行 干 预 可 治 疗 多 种 疾 病，而越 来 越 多 的 证 据 显 示，程 序 性 坏 死 与 缺 血 性 卒 中 在 病理 生 理 方 面 具 有 相 关 性。目 前 国 内 外 关 于 程 序 性坏 死 与 缺 血 性 卒 中 关 系 的 综 述 较 少，现 就 程 序 性 坏 死的 特 征 及 其 在 缺 血 性 卒 中 中 的 作 用 进 行 综 述。程 序 性 坏 死 的 特 征程 序 性 坏 死 作 为 一 种 可 被 调 控 的 细 胞 坏 死 模式，可 通 过 肿 瘤 坏 死 因 子 受 体（，）、样 受 体、死 亡 受 体、依 赖 于的 干 扰 素 激 活 物 等 受 体 介 导 的 通 路 发 生，程 序 性坏 死 信 号 通 路 主 要 由 受 体 相 互 作 用 蛋 白 激 酶（，）、和 混 合 系列 蛋 白 激 酶 结 构 域 样 蛋 白（，）调 控。以 最 常 见 的通 路 为 例，当 肿 瘤 坏 死 因 子（，）与 受 体 结 合 后 激 活 胞 内 的相 关 死 亡 结构 域（，）与、胞 内 凋 亡 蛋 白 抑 制 因 子和 线 性 泛 素 链组 合 体 复 合 物 组 合 成 复 合 体。正 常 的 复 合 体有维 持 细 胞 存 活 的 作 用，若 复 合 体内 的和发 生 脱 离，可 以 与相 关 死 亡 结 构 域 蛋 白结 合 成 新 的 复 合 体，复 合 体通 过 招 募 含 半 胱氨 酸 的 天 冬 氨 酸 蛋 白 水 解 酶（，）激 活信 号 通路 诱 导 细 胞 凋 亡。如 果 在 病 理 或 实 验 条 件 下，复合 体 中 的被 抑 制 造 成和结 合 形 成 复 合 体，复 合 体招 募 磷 酸 化的形 成 坏 死 复 合 体，磷 酸 化 后 的寡 聚中 国 脑 血 管 病 杂 志年月日 第卷 第期 ，体 最 终 可 从 胞 质 转 移 到 细 胞 膜 上，导 致 胞 膜 的 完 整性 被 破 坏，造 成 坏 死。见 图。1TNF鄄为 肿 瘤 坏 死 因 子，TNFR1为 肿 瘤 坏 死 因 子 受 体1，TRADD为TNFR相 关 死 亡 结 构 域，RIPK1为 受 体 相 互作 用 蛋 白 激 酶1，cIAP1为 胞 内 凋 亡 蛋 白 抑 制 因 子1，LUBAC为 线 性 泛 素 链 组 合 体 复 合 物，FADD为Fas相关 死 亡 结 构 域 蛋 白，RIPK3为 受 体 相 互 作 用 蛋 白 激 酶3，Caspase鄄8为 含 半 胱 氨 酸 的 天 冬 氨 酸 蛋 白 水 解 酶8，MLKL为 混 合 系 列 蛋 白 激 酶 结 构 域 样 蛋 白，P为 磷 酸 化图1TNFR1介 导 的 细 胞 凋 亡 和 程 序 性 坏 死 的信 号 通 路 示 意 图（由 九 江 学 院 附 属 医 院 神 经 内 科索 一 君 医 师 绘 制）程 序 性 坏 死 被 认 为 是 一 种 高 度 促 炎 的 死 亡 模式，细 胞 膜 被 破 坏 后 细 胞 释 放 一 系 列 内 源 性 分 子 引发 炎 性 反 应，这 些 内 源 性 分 子 属 于 应 激 及 损 伤 组 织细 胞 释 放 的 危 险 相 关 分 子 模 式（，），与 细 胞 外 液 一 起通 过 胞 饮 作 用 被 抗 原 呈 递 细 胞 摄 取 后 分 泌 多 种 促 炎细 胞 因 子 如 白 细 胞 介 素（）、和干 扰 素 和 趋 化 因 子基 元 配 体、趋 化 因 子配 体（，）和来 招 募 相 关 免 疫 细 胞 到 坏 死 部 位 产 生 炎 性 反 应。程 序 性 坏 死 在 缺 血 性 卒 中 中 的 作 用 程 序 性 坏 死 对 动 脉 粥 样 硬 化 的 影 响动 脉 粥 样 硬 化 是 缺 血 性 卒 中 最 常 见 的 原 因 之一，当 血 管 内 皮 受 损 或 在 炎 性 反 应 的 作 用 下，脂 质 微粒 侵 入 动 脉 壁 并 沉 积 于 动 脉 内 膜，损 伤 的 内 皮 细 胞分 泌 诱 导 因 子 吸 引 血 液 中 的 单 核 细 胞 聚 集，单 核 细胞 黏 附 内 皮 并 迁 入 到 内 皮 下 间 隙 吞 噬 脂 质 成 为 泡 沫细 胞，泡 沫 细 胞 出 现 凋 亡、坏 死 形 成 脂 核 后 成 为 粥 样斑 块。目 前 研 究 认 为，具 有 薄 纤 维 帽 和 较 大 坏 死核（大 于）的 斑 块 为“易 损 斑 块”，而 程 序 性坏 死 参 与 了 坏 死 核 形 成 的 过 程。等研 究 表明，与基 因 未 敲 除 的 低 密 度 脂 蛋 白 受 体 敲 除小 鼠 相 比，基 因 敲 除 的 低 密 度 脂 蛋 白 受 体 敲除 小 鼠 动 脉 粥 样 硬 化 斑 块 面 积 更 小（），且基 因 敲 除 的 低 密 度 脂 蛋 白 受 体 敲 除 小 鼠 的 坏死 核 平 均 面 积 较 对 照 组 减 少 约（），在电 镜 下 进 一 步 观 测 到，基 因 敲 除 的 低 密 度 脂蛋 白 受 体 敲 除 小 鼠 斑 块 中 出 现 程 序 性 坏 死 巨 噬 细 胞数 的 量 较基 因 未 敲 除 的 低 密 度 脂 蛋 白 受 体 敲除 小 鼠 减 少 了 约（），程 序 性 坏 死 的 巨噬 细 胞 减 少 减 缓 了 动 脉 粥 样 硬 化 易 损 斑 块 形 成，从而 提 升 斑 块 稳 定 性。等在 载 脂 蛋 白敲除 小 鼠 中 也 有 类 似 的 发 现，为和下 游 启 动 程 序 性 坏 死 的 关 键 蛋 白，利 用 反 义寡 核 苷 酸 调 控蛋 白 表 达 的 小 鼠 斑 块 坏 死 核 面积 较 未 抑 制蛋 白 表 达 的 小 鼠 减 少 超 过（），提 示作 为 程 序 性 坏 死 的 调 控 蛋白 在 动 脉 粥 样 硬 化 易 损 斑 块 形 成 中 发 挥 重 要 作 用。等通 过 分 析 人 类 颈 动 脉 内 膜 切 除 术样 本 生 物 库（，）中份 经 过 免 疫 组 化 分 析 的 颈 动 脉 狭 窄 患者 斑 块 发 现，相 较 于 正 常 颈 动 脉 样 本，颈 动 脉 斑 块 中负 责 调 控和的 信 使 核 糖 核 酸 表 达 增 加（），进 一 步 比 较 发 现，易 损 斑 块 中 调 控和的 信 使 核 糖 核 酸 表 达 均 高 于 稳 定 斑块（值 分 别 为、）。以 上 研 究 表 明，程 序性 坏 死 在 动 脉 粥 样 硬 化 斑 块 形 成 和 进 展 中 发 挥 作 用。程 序 性 坏 死 与 缺 血再 灌 注 损 伤静 脉 溶 栓 和 机 械 取 栓 可 以 实 现 缺 血 性 卒 中 患 者脑 组 织 的 血 流 再 灌 注，虽 然 再 灌 注 血 流 可 以 增 加 缺血 区 的 血 液 供 应，但 也 可 促 进 氧 化 应 激 和 炎 性 反 应，导 致 神 经 细 胞 损 伤 加 重，这 种 现 象 被 称 为 脑 缺 血再灌 注 损 伤。研 究 表 明，程 序 性 坏 死 是 导 致 脑 缺血再 灌 注 损 伤 的 机 制 之 一。在 体 外 氧 糖 剥 夺后 复 氧（，）神 经 细 胞 模 型 中 测 定 程 序 性坏 死 相 关 蛋 白 水 平 发 现，将 神 经 细 胞 置 于、的 厌 氧 环 境 中 孵 育，然 后 将 神经 细 胞 转 移 到、常 氧 环 境 下继 续 孵 育 后，神 经 细 胞 的、和中 国 脑 血 管 病 杂 志年月日 第卷 第期 ，蛋 白 浓 度 较 常 氧 环 境 下 表 达 均 升 高（均 ）。等将 少 突 胶 质 前 体 细 胞 置 于 的 的 厌 氧 环 境 中 培 养，再转 移 到 常 氧 环 境（），结 果 显 示，相较 于 常 氧 环 境 中 培 养 的 少 突 胶 质 前 体 细 胞，缺 氧 再复 氧 少 突 胶 质 前 体 细 胞 的蛋 白 浓 度 在 复氧 后 开 始 表 达 增 加（），而和分 别 在 复 氧和后 开 始 表 达 增 加（）。此 外，有 体 外 细 胞 实 验 显 示，不 同 细 胞 种 类出 现 程 序 性 坏 死 的 时 间 不 同，等的 研 究结 果 提 示，神 经 细 胞 出 现 程 序 性 坏 死 早 于 星 形 胶 质细 胞。相 较 于 体 外 实 验，、和在体 内 更 早 发 生 变 化，等在 研 究 中 通 过 从 小鼠 右 侧 颈 总 动 脉 引 入 尼 龙 线 至 同 侧 大 脑 中 动 脉，阻断 小 鼠 大 脑 中 动 脉 供 血，后 抽 出 尼 龙 线 恢 复脑 灌 注，相 较 于 假 手 术 组，实 验 组 小 鼠 再 灌 注 后海 马区蛋 白 水 平 升 高（），大 脑中 动 脉 持 续 阻 塞 小 鼠 缺 血 模 型 的 脑 组 织 分 别 在 缺 血 和 可 检 测 到和蛋 白 水 平 升 高（均 ）。多 项 体 内 实 验 结 果 表 明，缺 血再 灌 注 后 出 现 程 序 性 坏 死 一 般 早 于 持 续 缺 血，且 相较 于 正 常 对 照 组，、蛋 白 的 浓 度随 着 缺 血再 灌 注 时 间 延 长 而 升 高，再 灌 注 后 程序 性 坏 死 蛋 白 表 达 增 高 最 明 显。综 上 可 知，缺血再 灌 注 后 较 持 续 缺 血 更 容 易 诱 发 程 序 性 坏 死，因此 尽 早 在 脑 缺 血再 灌 注 治 疗 后 进 行 程 序 性 坏 死 的靶 点 干 预 显 得 尤 为 重 要。程 序 性 坏 死 作 为 治 疗 干 预 靶 点 程 序 性 坏 死 的 药 物 干 预细 胞 实 验 和 动 物 研 究 均 显 示，使 用 程 序 性 坏 死抑 制 剂 能 对 缺 血 性 卒 中 起 到 防 治 作 用，。坏 死抑 制 素（，）是 最 早 被 发 现 的激 酶 抑 制 剂。等在 神 经细 胞 模 型 中 使 用后 发 现，药 物 干 预 组、均 低 于 安 慰 剂 组（均 ，因 此 认 为可 能 具 有 神 经 保 护 作 用。而作 用 于 载 脂 蛋 白敲 除 小 鼠 可 使 其 动 脉 斑 块坏 死 核 面 积 减 少，同 时 相 较 于 载 脂 蛋 白敲 除的 安 慰 剂 组，干 预 后 可 使 其 斑 块 中 血 管 平 滑肌 细 胞 的 数 量 增 加（均 ），因 此 该 研 究认 为，可 以 提 升 动 脉 粥 样 斑 块 的 稳 定 性。等在 大 鼠 缺 血 前 脑 室 注 射，结 果显 示，其 脑 缺 血再 灌 注 损 伤 后，海 马区 长 度 为 的 脑 组 织 中 椎 体 细 胞 存 活 数 为 缺 血 前 安 慰 剂治 疗 组 的倍，且干 预 组 大 鼠 完 成水 迷宫 的 平 均 时 间 低 于 安 慰 剂 治 疗 组 （）比（），在 旷 场 实 验 中 的 平 均 活动 距 离 高 于 安 慰 剂 治 疗 组（）比（），差 异 均 有 统 计 学 意 义（均 ），以 上 结 果 说 明，经 过干 预 后 的 小 鼠 记忆 和 活 动 功 能 均 好 于 安 慰 剂 治 疗 组。但 由 于 对 其 他脏 器 具 有 明 显 的 毒 副 作 用 限 制 了的 临 床 应用，新 一 代抑 制 剂 如、和在 避 免 了 毒 副 作 用 的 前 提 下 具有 更 稳 定 的 血 药 浓 度，在 未 来 有 希 望 投 入 临 床 使用。另 外，抑 制同 样 显 示 了 对 中 枢 神 经 的保 护 作 用，在 缺 血再 灌 注 后 向 小 鼠 脑 室 以 的 剂 量 注 射抑 制 剂，再 灌 注 后治 疗 组 脑 梗 死 体 积 占 供 血 区 域 的（），安 慰 剂 治 疗 组 梗 死 体 积 占 供 血 区 域 的（），治 疗 组 较 安 慰 剂 治 疗 组梗 死 体 积 减 少 约（）。近 期 抗 癌 药 物波 纳 替 尼 被 发 现 具 有 抑 制的 作 用，在 脑 缺 血再 灌 注 后 的 大 鼠 模 型 中 给 予 波 纳 替 尼 治 疗，结 果 显 示，波 纳 替 尼 治 疗 组 大 鼠 脑 梗 死 体 积 较安 慰 剂 治 疗 组 减 少（），同 时 波 纳 替 尼治 疗 组 大 鼠 神 经 功 能 缺 失 评 分 较 安 慰 剂 治 疗 组 降 低（）分 比（）分，。而 针 对 抑 制 程 序 性 坏 死 通 路 的 最 终 执 行 分 子同 样 也 有 研 究 报 道，等的 研 究 显 示，在 脑 缺血再 灌 注 大 鼠 模 型 中，通 过 尾 静 脉 注 射 酪 氨 酸 激 酶抗 体，可 减 少磷 酸 化，起 到 改 善 大鼠 运 动 感 觉 功 能 障 碍 的 作 用，而 且 研 究 显 示，使 用 剂量 为 的对 大 鼠 运 动 感 觉 功 能 障 碍的 改 善 作 用 优 于 剂 量 为 的（），提 示的 神 经 保 护 作 用 可 能 与 剂 量 相关。在 脑 缺 血再 灌 注 损 伤 小 鼠 模 型 中 使 用 天 然 化合 物 如 川 黄 酮 类 和石 竹 烯 也 能 起 到 抑 制表达 的 作 用，进 而 改 善 神 经 功 能，。综 上 所 述，对 程序 性 坏 死 进 行 干 预 在 缺 血 性 卒 中 的 防 治 中 具 有 关 键作 用，通 过 抑 制 程 序 性 坏 死 可 减 轻 动 脉 粥 样 硬 化 并 在脑 缺 血再 灌 注 损 伤 后 起 到 神 经 保 护 的 作 用，因 此 干预 程 序 性 坏 死 可 能 是 缺 血 性 卒 中 的 一 个 治 疗 靶 点。程 序 性 坏 死 的 其 他 干 预 手 段已 有 研 究 报 道，在 小 鼠 模 型 中 敲 除 或 转 染 程序 性 坏 死 相 关 基 因 可 达 到 治 疗 脑 梗 死 的 效 果。等研 究 显 示，基 因 敲 除 后 小 鼠 缺 血再 灌 注 后 的 梗 死 体 积 较 野 生 型 小 鼠 脑 缺 血再 灌 注中 国 脑 血 管 病 杂 志年月日 第卷 第期 ，后 的 梗 死 体 积 小（）。而等的 研究 结 果 显 示，基 因 敲 除 鼠 缺 血再 灌 注 病 灶 处趋 化 因 子 较 野 生 型 鼠 减 少（）。由 于颗 粒 蛋 白 前 体 具 有 抑 制 程 序 性 坏 死 的 作 用，因 此 颗粒 蛋 白 前 体 也 可 能 是 未 来 治 疗 脑 缺 血再 灌 注 损 伤新 的 治 疗 手 段，等将 腺 病 毒 作 为 颗 粒 蛋 白 前 体的 载 体 注 射 入 大 脑 中 动 脉 闭 塞 后 再 灌 注 小 鼠 的 大 脑观 察 到，再 灌 注 后 颗 粒 蛋 白 前 体 治 疗 组 小 鼠 较安 慰 剂 对 照 组 脑 梗 死 体 积 更 小（），同 时 颗粒 蛋 白 前 体 治 疗 组 小 鼠 的、和表 达 较 安 慰 剂 对 照 组 减 少（均 ），颗 粒 蛋 白前 体 治 疗 组 小 鼠后 神 经 功 能 缺 损 评 分 较 安 慰 剂对 照 组 明 显 改 善 （）分 比（）分，；另 外等进 一 步 研 究 发 现，颗 粒 蛋 白前 体 治 疗 后 灶 周 活 性 氧 较 安 慰 剂 对 照 组 减 少（），研 究 认 为，颗 粒 蛋 白 前 体 具 有 抑 制 程 序 性 坏死 达 到 减 少 灶 周 活 性 氧 产 生 的 作 用。此 前 有 国 内 研究 者 报 道，吸 入 高 浓 度 氢 气（）对 脑 缺 血再 灌 注 损 伤 有 改 善 作 用，但 大规 模 的 高 浓 度 氢 气 制 备 与 储 存 在 临 床 实 际 应 用 过 程中 存 在 困 难。等采 用 的 低 氧 预 适 应 临 床 实施 难 度 相 对 较 小，将 大 鼠 放 置 于 和 构成 的 环 境 中 进 行 低 氧 预 适 应，后 对 大 鼠颈 动 脉 进 行 夹 闭 后 恢 复 血 流，结 果 显 示，低 氧预 适 应 组 大 鼠 较 常 氧 环 境 组 脑 缺 血再 灌 注 后 海 马区 的 神 经 细 胞 死 亡 更 少（），的表 达 水 平 更 低（），因 此，该 研 究 认 为 低 氧 预适 应 可 抑 制 程 序 性 坏 死 达 到 神 经 保 护 的 作 用。相 比于 药 物 治 疗，这 些 新 的 技 术 手 段 可 能 具 有 更 好 的 干预 效 果 以 及 更 低 的 毒 副 作 用，但 目 前 这 些 方 法 仍 处于 体 外 细 胞 和 动 物 实 验 阶 段。小 结综 上 所 述，程 序 性 坏 死 参 与 了 缺 血 性 卒 中 形 成和 进 展 的 多 个 环 节，通 过 干 预 程 序 性 坏 死 这 一 作 用靶 点 可 有 效 地 控 制 动 脉 斑 块 进 展，同 时 也 可 以 减 少脑 缺 血 再 灌 注 损 伤 后 的 神 经 损 伤。因 此 抑 制 程 序 性坏 死 可 能 是 未 来 预 防 及 治 疗 缺 血 性 卒 中 的 新 靶 点。利 益 冲 突所 有 作 者 声 明 无 利 益 冲 突作 者 贡 献 声 明索 一 君：检 索 文 献，文 章 撰 写、修 改 和 投 稿；曹 先 明：检 索 文 献，文 章 撰 写 和 修 改；殷 小 平：对 文 章 的 知 识性 内 容 作 批 评 性 审 阅、指 导参 考 文 献，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：中 国 脑 血 管 病 杂 志年月日 第卷 第期 ，（）：，（），（）：，（）：，（）：石 晓 花，莽 靖，徐 忠 信脑 缺 血 再 灌 注 损 伤 细 胞 死 亡 模式 的 研 究 进 展 吉 林 大 学 学 报（医 学 版），（）：，：，：，：，（）：，：，：，：，（）：，（）：，：，：，（），（）：，：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（），（）：万 强，李 庭 庭，肖 媛，等吸 入 高 浓 度 氢 气 对 大 鼠 脑 缺血再 灌 注 损 伤 的 影 响 中 国 脑 血 管 病 杂 志，（）：，（）：（收 稿 日 期：）（本 文 编 辑：肖 倩 倩）中 国 脑 血 管 病 杂 志年月日 第卷 第期 ，