激肽原酶在缺血性脑卒中的神经保护机制

胡小娟 刘 宁 包丽娟

1）兰州大学第一临床医学院 兰州 730000 2）兰州大学第一附属医院神经内科 兰州 730000

在2012年天坛会议上，相关学者根据国家第三次死因抽样调查，明确提出脑血管病已经成为中国公民第一位的死亡原因。随着美国、日本等发达国家脑卒中病死率的逐年下降，以我国为代表的发展中国家脑卒中病死率却逐年攀升，日益影响人们生活质量，威胁生命，故对缺血性脑卒中的治疗迫在眉睫。对于激肽原酶（hK1）的研究从1993年开始，截止2004－12已成功完成Ⅲ期临床试验，治疗组有效率71.21%，明显高于安慰剂对照组。hK1的有效成分为尿液中的组织型激肽原酶1，是从健康成年男性尿液中提取精制的糖蛋白，主要参与改善血液循环，血压控制和新血管生成的生理过程。然而hK1的功能并不仅限于此，研究还发现在激肽原酶－激肽 （KKS）系统中，B2受体可能是一种维持正常机体内环境稳定的多功能细胞因子，B1受体在脑缺血缺氧状态下更易诱导合成，参与抗凋亡、抑制炎性反应、抑制神经元特异性烯醇化酶的产生、促进神经干细胞生成和迁移、促进侧支循环的建立、减少神经细胞毒性物质的产生及缺血预处理的保护作用，改善神经功能缺损症状，提高患者生活质量。

1 激肽原酶及其循环产物的存在及调节

人体内的激肽原酶包括血浆激肽原酶和组织激肽原酶两类。而作用于缺血性脑卒中的有效成分主要是组织激肽原酶，已经证实，由238个氨基酸残基组成，含糖量14%，具有5对二硫键，因此其纯品具有较好的稳定性，其结构为典型的丝氨酸蛋白酶，活性中心的氨基酸组成为 Asp／His／Ser［2－3］。在血浆中，hK1能催化高分子量激肽原和低分子量激肽原水解，产物为胰激肽。胰激肽通过羧基端水解掉精氨酸，可转化成少一个氨基酸的多肽，但仍然具有激肽活性。它们主要通过与B1和B2两种G蛋白偶联受体结合发挥作用，其中B2受体为管家基因表达，是正常状态下激肽发挥生物学功能的主要受体。B1受体则主要通过缺血缺氧诱导其合成。有研究显示，在缺血缺氧等病理情况下，B1R激活后显示出比B2R更强的血管扩张效应［4］。激肽与激肽受体结合后，通过细胞内信号传导途径，产生花生四烯酸，后者在环氧化酶的作用下，转变为具有血管扩张活性的前列环素。激肽与血管内皮细胞膜上的激肽受体结合后，还可促使eNOS表达，刺激内皮细胞释放NO［4－5］，起扩张脑缺血部位微动脉、促血管新生、减轻神经元损伤等生物学效应，达到保护缺血半暗带的作用。但经研究证明，缺血缺氧并非诱导激肽原酶和胰激肽表达的唯一因素，代谢障碍（低血糖或神经元强去极化）可使线粒体反应性氧自由基产生增多，从而通过HIF－1来增加神经系统hK1的表达。体外实验中，暴露于炎性细胞因子，如白细胞介素－1（IL－1）、白细胞介素－6（IL－6）、C反应蛋白（CRP）后，可诱导hK1及胰激肽的合成。尚不能排除一些应激性刺激（如癫发作）也能刺激脑血管内B1R的合成升高。

2 激肽原酶在缺血性脑卒中的保护作用

用小鼠、大鼠及兔的多种神经系统损伤模型研究表明，hK1可不同程度减轻脑损伤，改善神经功能。Chen等［6］研究得出hK1可减少梗死面积，抑制水肿及炎性介质，更为重要的是hK1通过抑制NF－jβ因子、MAPKS激活筛选的路径，起到神经保护作用。李国前等［7］研究证明hK1可上调脑组织中Bcl－2的表达，下调Bax的表达，从而抑制细胞凋亡，这可能是其发挥脑保护作用的机制之一。石秦东等［8］研究提出hK1可以通过抑制炎症反应，降低NADPH氧化酶和超氧化酶的活性及超氧化酶的产生，减轻缺血再灌注损伤，降低神经细胞急性期凋亡，从而改善急性期神经功能缺损症状。

3 激肽原酶发挥神经保护作用的可能机制

3.1 抗凋亡 在许多不同的体内外神经损伤模型中，hK1均具有抗凋亡功能。大鼠脑缺血发生后细胞存在两种死亡形式，即坏死（necrosis）和凋亡（apoptosis）。Fujimura等［9］在实验中提出凋亡的发生与缺血诱导的炎性级联反应，自由基释放，半胱氨酸蛋白酶激活相关，而在缺血性脑卒中，由于半暗带死亡形式以凋亡为主，hK1可以挽救半暗带区濒死脑细胞，改善循环，从而具有神经保护作用。张慧等［10］在大鼠脑缺血再灌注试验中得到，在缺血脑组织内，hK1可以抑制Fas－L的表达，阻止通过以（Fas／Fas－LⅡ 型跨膜受体）系统为代表的凋亡信号转导途径将凋亡信号传递到细胞内，抑制神经细胞凋亡。更有研究证明，hK1可通过多途径抑制细胞凋亡［5］，能抑制单核细胞趋化蛋白 MCP－1表达，有抗炎抗氧化作用，从而对神经元产生保护作用［11］。

3.2 抑制炎性反应 近来研究发现，hK1可抑制缺血脑组织炎性细胞的浸润，减轻炎性反应物的释放。潘燕等［12］在临床试验中使用hK1在缺血性脑卒中进行干预，结果显示急性脑梗死炎性反应物（CPR）降低，脑血管内皮功能恢复改善，达到保护内皮细胞功能，提高内皮细胞存活率，能减少炎症细胞浸润，缩小梗死面积及减轻脑水肿，能够促进神经胶质细胞向缺血区的迁移，保护因缺血濒临坏死的神经细胞。在生理情况下，IL－6在脑组织中呈低水平持续表达，具有中枢免疫介导、神经修复、协调代谢和神经内分泌等多种功能；而在Van Der Pour Kraan等［13］试验中提出在脑缺血状态下，IL－6呈高水平表达，参与了继发性脑损伤过程。经姜长斌等［14］研究进一步证实IL－6水平越高则可能导致的炎性细胞因子间的瀑布反应越强，产生的炎性损伤越重，脑梗死体积越大，并在hK1干预下IL－6水平降低，起到脑保护作用。

3.3 减少神经毒性物质NO的产生 在激肽原酶－激肽（KKS）系统中，循环产物NO在脑缺血性损伤的发生和发展过程中有双重作用。NOS是NO合成的限速酶。在脑缺血早期，内皮型NOS（eNOS）介导生成的NO通过扩张血管改善缺血区的血液供应，具有短时保护性作用，但随着NO的大量产生，在缺血区神经元型NOS（nNOS）则介导神经毒性效应并很快占据优势，使脑缺血损伤进展。至晚期，脑缺血脑组织损伤、炎症反应刺激巨噬细胞、神经小胶质细胞、神经元等大量产生诱导性一氧化氮（iNOS），它可缓慢而持久大量地产生NO，造成神经元的损伤。由iNOS介导缺血生成的NO分别在脑缺血进展期和晚期介导神经毒性作用［4］。宋晓伟［15］等对SD大鼠通过糖尿病造模，通过对局灶性脑缺血的hK1干预后iNOS的阳性细胞数及NO的含量明显降低，减轻高血糖加重的局灶性脑缺血性损伤炎症反应，降低iNOS的活性，减少神经毒性NO的产生，从而产生神经保护作用。

3.4 抑制神经元特异性烯醇化酶的产生 大量研究证实，神经元特异性烯醇化酶（NSE）是神经元损伤标志酶中最灵敏的指标，可对神经元损伤进行定量评价［16］，并有研究者大胆推断NSE水平的增高可能是较CT等影像学检查更为敏感的评估神经系统损伤的指标。通过 Woetrgen等［17］对大鼠脑缺血模型的研究结果显示，脑缺血后血NSE水平与脑缺血时间、脑梗死容积及严重程度密切相关。在何平等研究发现，通过应用hK1可以有效抑制NSE产生，阻止中枢花生四烯酸级联引起的脑水肿和脑梗死的进展，缓解所伴随的神经症状。

3.5 促进神经干细胞的增值、迁移 在缺血性脑卒中，大量实验证明，及时改善局部血供则可以恢复受损细胞的功能，增加脑缺血后半暗带血流量，减少缺血面积，从而挽救半暗带神经元，发挥脑保护作用。Ling等［18］在大鼠实验中证明hK1能够改善缺血区血液灌流，通过磷酸化Akt和NO／cGMP信号通路，促进血管新生及脑缺血后神经干细胞的增殖、迁移，并分化为成熟神经元。

3.6 促进侧支循环的建立 大量实验证实，hK1通过产生激肽扩张血管，改善组织供血；并在缺血部位诱导新生血管生成，改善缺血部位的血供，是一种改善循环的重要物质［5］，挽救濒临死亡的神经细胞，且已成为KKS研究领域的热点之一。目前已经有大量研究，在脑缺血、心肌缺血、四肢动脉缺血模型中证实hK1能够保护内皮细胞功能，提高内皮细胞存活率，促进毛细血管网的建立及侧支循环的开放［19－22］。同时有研究者提出，在促进侧支循环过程中，以B2R尤为显著，可在新生毛细血管内皮细胞表达，参与调节血管再生过程的多个环节［23］。

3.7 对缺血预处理的保护作用 轻度脑缺血可激活相关的细胞途径，这些细胞途径可减轻随后发生的缺血损伤，这种现象即“缺血预处理”或“缺血耐受”。Burmester等［24］于2000年首次研究报道了在人和小鼠脑内存在一类新的携氧蛋白－脑蛋白（Ngb），可以在缺氧状态下促进氧气向线粒体弥散，从而提高氧的利用，被誉为神经元内的呼吸球蛋白。Greenberg和 Wang等［25－26］研究证明缺血、缺氧可诱导 Ngb表达，减轻脑损伤，反之，敲除Ngb表达则促进损伤，Ngb过表达的转基因鼠可耐受脑梗死，可作为一种内源性神经保护因子保护神经细胞免受缺血缺氧性损害［27］。姜长斌等［14］进一步证明hK1在预处理组表达较缺血组增多，表明脑缺血预处理可能通过增加Ngb表达缓解缺氧症状起到神经保护作用。

结合既往研究成果，大多数都着重于缺血性脑卒中的临床治疗，从单药到规范的联合用药，多依据NIHSS评分、ADL量表及临床疗效对治疗组和对照组进行评定，证明hK1可靠的临床疗效。本文综述了hK1的神经保护功能及其可能的作用机制，为缺血性脑卒中的临床治疗提供更充分理论依据，值得推广应用，但在其机制上可能有其他未知领域，如神经元发生去极化、钙超载及兴奋性氨基酸毒性等观点以及hK1通过其他途径对脑缺血的预处理，为临床脑缺氧缺血性疾病的治疗提供了新思路，以及通过其他预处理途径对预防和治疗缺血性脑血管病开辟新途径。

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