激肽释放酶-激肽系统与脑梗死后炎症反应的研究进展

杨家伟(综述)，唐金荣(审校)

(南京医科大学第一附属医院神经内科，南京210029)

脑梗死是导致人类致残和致死的主要原因之一［1］，其导致的神经功能缺损和病死率与治疗的及时性密切相关［2］。血管再通是迄今治疗脑梗死的最有效措施，但由于溶栓治疗的时间窗及不良反应，重组组织型纤溶酶原激活剂仅能用于5%～10%的患者［3］。越来越多的证据表明，缺血损伤和炎症反应是急性脑梗死病理发展的主要原因［4-5］。炎症反应对脑梗死的影响取决于促炎因子、抗炎因子及抗氧化之间的平衡［6］。针对动物脑梗死模型进行的抗炎治疗显示出神经保护作用［7-8］。近年来，在脑梗死试验研究中发现，组织激肽释放酶能抑制脑梗死后炎症反应，缩小脑梗死体积，对缺血状况下的脑组织有明确的保护作用［9-10］。现就激肽释放酶-激肽系统(kallikrein-kinin system，KKS)在脑梗死后抗炎作用的研究进展进行综述。

1 KKS

KKS是一类复杂的内源性多酶系统，参与调控神经系统、心血管、肾脏等的生理功能，与神经系统疾病、心脏病、肾脏病、炎症反应等疾病的发生密切相关。该系统主要包括激肽释放酶、激肽原(活性多肽前体)、激肽(活性多肽)、激肽受体和激肽酶(失活多肽)。其中激肽释放酶是KKS的主要调控分子，也是该系统的核心成分。激肽释放酶又可分为组织激肽释放酶和血浆激肽释放酶两类。组织激肽释放酶是一组多基因家族的丝氨酸蛋白酶，广泛分布于身体各部位(包括肾脏、胰腺、肠道黏膜、唾液腺、脾脏、肾上腺、中枢神经系统等)。组织激肽释放酶的功能主要与激肽形成和激肽受体激活有关。组织激肽释放酶水解相对分子质量低的激肽原，将其转化为具有血管活性的缓激肽或胰激肽，再通过与激肽B2受体结合，激活相应的信号通路，最终发挥神经保护作用［9］。而血浆激肽释放酶由肝细胞特异性表达，主要分布于血液循环中，作用于相对分子质量高的激肽原，调整血管紧张度及炎症反应，参与血液凝固和纤维蛋白溶解［11］。激肽被激肽酶Ⅰ、激肽酶Ⅱ和肽链内切酶降解，从而形成激肽代谢产物或无活性片段。激肽酶Ⅰ是一种羧肽酶，激肽酶Ⅱ是一种二肽酶，也被称为血管紧张素转换酶。激肽受体主要有B1、B2受体，两者均为G蛋白偶联受体。B2受体在机体持续表达，正常机体中以B2受体为主，而B1受体在正常机体内含量很低，当受到炎症、应激、休克等不良刺激时，B1受体会反应性高表达［2］。

2 脑梗死后炎症反应

炎症反应存在于脑梗死全过程中，脑缺血损伤与一系列炎症反应有关。脑梗死后病理过程可分为三个阶段，即急性期(发病数分钟至数小时)、亚急性期(数小时至数天)和慢性期(数天至数月)。在急性期，受损脑组织迅速产生活性氧类、促炎因子和趋化因子，并释放到细胞外，这些炎性介质激活脑血管内皮细胞，诱导血管内皮细胞黏附分子表达，促进中性粒细胞黏附、浸润，并穿透血脑屏障进入脑实质;在亚急性期，浸润的白细胞释放多种促炎介质，包括细胞因子、趋化因子、活性氧、基质金属蛋白酶(matrix metalloproleinases，MMPs)和其他蛋白酶，这些介质进一步增强炎症反应，激活大脑小胶质细胞和星形胶质细胞［12］。缺血半暗带区的小胶质细胞激活后，通过激活多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1和MMPs加重神经元损伤;MMPs被激活后，血脑屏障被打破，微循环内皮细胞功能和神经血管单元稳定性被破坏，导致外周白细胞(以中性粒细胞为主)渗入脑组织，而中性粒细胞在毛细血管中聚集，会导致缺血半暗带区“无复流”现象，即主干血管已再通，但缺血组织依然无灌注［13］。当栓子破裂并随再通灌流的血液远行，梗死区血供部分恢复，能量代谢和细胞膜的离子梯度又重新建立，挽救缺血半暗带区可逆性损伤神经元;但是，缺血再灌注又会加剧神经元的损伤，其机制为增加氧化应激产物的生成并加剧炎症反应［14］。然而在慢性期，目前认为炎症反应有助于促进组织修复及神经功能的恢复［12，15］。可见，脑梗死进展过程与炎症反应之间的关系十分复杂，因此弄清脑梗死后炎症反应在不同阶段的神经毒性和神经保护效应显得尤为必要。

对于正常机体，细胞因子较难检测到，相应的受体持续表达，维持在低水平。脑缺血损伤后，促炎性因子和抗炎性因子迅速、广泛的上调。促炎性因子可刺激和加剧炎症反应，脑梗死最突出的促炎性因子是白细胞介素1β、肿瘤坏死因子α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)和白细胞介素 6。另一方面，抗炎性因子阻止促炎性因子的表达并减轻炎症反应，转化生长因子β、白细胞介素10属于这一类型。然而，不能将细胞因子绝对地分为促炎和抗炎两类，因为它们可能既有神经毒性又有神经保护性作用［16］。例如TNF-α，一种潜在的促炎因子，在永久性和短暂性大脑中动脉闭塞模型中含量均会增加，在脑梗死前增加TNF-α会加重脑损伤，阻断其效应会减少脑损伤［17］。但是有报道，培养的神经元提前暴露在TNF-α中会耐受缺氧性脑损害，提前阻滞TNF-α就失去了这一耐受现象，提示TNF-α对缺血性脑损伤亦具有保护性作用［12］。细胞因子的神经毒性作用与神经保护作用的平衡取决于脑组织的生理与病理状态［18］。

3 脑梗死后KKS激活

脑梗死后KKS被激活，Kamiya等［19］在全脑缺血模型中研究发现，全脑缺血3 h后再灌注，血浆和组织中缓激肽于再灌注后0.5 h达到高峰，此后逐渐回到基线水平。崔梅等［20］采用大鼠大脑中动脉闭塞模型进行研究，结果显示，在脑缺血后2 h激肽释放酶活性及缓激肽水平明显增加，两者变化趋势基本相同，认为脑缺血后激肽释放酶活性增强导致缓激肽产生增多是脑组织缓激肽浓度增高的主要原因。有学者认为，KKS是机体的重要炎性调控系统，脑梗死早期该系统激活，会引起内源性激肽增多，激肽B2受体活化，诱发一系列炎性介质(如活性氧类、细胞因子等)释放，进而增加脑血管通透性、破坏血脑屏障，导致脑水肿，进一步加重脑损伤［21］。另一方面，KKS活化本身可通过抑制炎症反应，减少氧化应激产物产生，抑制局部神经凋亡，并促进神经血管新生，发挥神经保护效应［10，22］。

3.1 激肽释放酶与脑梗死后炎症反应 有研究采用大鼠大脑中动脉闭塞模型，在缺血/再灌注发生后立即向侧脑室注射腺病毒转染的组织激肽释放酶基因，发现组织激肽释放酶具有明显的神经保护性作用;不仅如此，在脑缺血后8 h延迟给药，亦能够减少炎性细胞浸润，进而改善神经功能缺损，减少梗死面积，且没有影响血压［10，23］。脑梗死后，使用腺病毒转染的组织激肽释放酶基因治疗，能显著减少缺血脑组织区单核巨噬细胞浸润，提示组织激肽释放酶能有效抑制脑缺血诱发的局部炎症反应，减轻其对局部脑组织造成的继发性损伤，从而能改善卒中预后［22］。Chen等［9］的试验结果与此一致，证明激肽释放酶能通过改善神经功能缺损、减少脑梗死面积，减轻水肿和脑梗死不同阶段的病理反应，从而减轻缺血后脑损伤，且其减轻脑梗死后炎症反应的保护性机制与激活丝裂原活化蛋白激酶/胞外信号调节激酶通路及抑制核因子κB通路有关。进展性脑梗死后存在一个急性并且快速的炎症反应过程，进而加重脑损伤［24］。C反应蛋白是急性期炎症反应的非特异性标志。炎症反应在动脉粥样硬化的发生中起重要作用。有报道，C反应蛋白水平与脑梗死的预后密切相关，C反应蛋白水平升高，特别是连续升高者，提示预后不良、功能恢复差、病死率高，是缺血性脑卒中预后不佳的独立危险因素［25］。高敏C反应蛋白是一种较好的反映炎症的指标，组织激肽释放酶能有效降低进展性脑梗死患者高敏C反应蛋白水平，从而减轻炎症反应［26］。低血流动力学因素和灌注异常在进展性脑梗死中可能起着关键作用。侧支循环形成是缺血性脑卒中快速恢复的潜在机制，也是预测脑梗死后缺血/再灌注范围、脑梗死体积及临床预后的独立因素［27］。然而组织激肽释放酶降低高敏C反应蛋白水平的机制是因为缺血半暗带局部侧支循环的建立，导致梗死灶坏死组织的清除，从而对肝脏细胞的刺激减少，使高敏C反应蛋白分泌减少，还是因为组织激肽释放酶本身就有抗炎作用，具体机制尚需进一步研究。

3.2 激肽与脑梗死后炎症反应 激肽作为KKS系统的终末效应物质，在生理情况下主要以缓激肽的形式存在。缓激肽介导外周和中枢神经系统的炎症反应，主要来自组织损伤、缺氧和炎症时产生的激肽原。脑梗死可诱发缓激肽在中枢神经系统的迅速合成和释放。缓激肽除了直接介导所有的炎症特性外，还能诱导其他炎性因子(如TNF、白细胞介素1和白细胞介素6)的产生。临床研究显示，脑脊液中增高的缓激肽水平与脑水肿的形成密切相关［28］。但也有研究表明，缓激肽对脑组织具有神经保护作用［29-32］。Ping等［31］在大鼠脑缺血前15 min予缓激肽预处理，结果缓激肽预处理组较对照组脑梗死体积减少41.2%，血脑屏障的渗透性降低。此外，Danielisova等［32］在大鼠大脑中动脉闭塞模型建模成功后分别于3、6、24和48 h腹腔注射缓激肽，结果发现脑组织氧化应激产物(如超氧化物歧化酶)表达减少，脑水肿程度及海马神经元凋亡减轻，神经功能改善，提示缓激肽可作为缺血耐受内源性防御机制的有效激活剂;该试验进一步表明，在脑梗死后合适的时机使用缓激肽，可有效阻止神经元凋亡。

3.3 激肽受体与脑梗死后炎症反应 激肽受体包括B1和B2两种受体，两者广泛分布于中枢神经系统血管内皮细胞、胶质细胞和神经元，这些受体在脑缺血时表达明显增加。其中B2受体由管家基因表达，是正常状态下缓激肽发挥作用的主要受体。一般认为缓激肽对生理功能的调节主要通过B2受体介导，文献报道缓激肽/激肽B2受体可介导炎症反应，导致脑梗死后脑水肿和继发性脑损伤，B2受体拮抗剂能在试验脑梗死模型中减轻脑水肿并减少脑梗死面积［33］。Relton等［34］通过选择性抑制 B2受体，发现了保护性作用。与此一致，B2基因剔除小鼠也显著减轻了脑缺血损伤［35］。然而，研究显示，在脑缺血后期，激活缓激肽受体也具有明确的抗炎症、减弱脑内氧化应激反应、抗凋亡及保护缺血区神经元的作用［22］。组织激肽释放酶对脑梗死的保护性作用与B2受体的激活有关，使用B2受体拮抗剂艾替班特可阻断这一效应［21］。Lehmberg等［36］试验提示，无论是抑制 B1 或B2受体，还是两者均抑制，致死率均升高，也提示激肽受体参与了神经保护作用。越来越多的证据表明，KKS在缺血性脑损伤后发挥神经保护作用［9-10，22，32］。这种神经保护性作用考虑:①B2受体对存活神经元的直接作用;②组织激肽释放酶直接激活B2受体而没有缓激肽的生成;③抑制线粒体孔开放和减少氧化应激;④激活丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B介导的信号通路［9］;⑤缓激肽的半衰期短，只有30 s，组织激肽释放酶的使用不会导致大量缓激肽的产生及随后显著的炎症反应［2］。

4 小结

组织激肽释放酶在缺血/再灌注时间窗后依然有效，为脑梗死的治疗提供了一条思路。KKS的有效成分不仅仅依赖于其扩张血管、促进血管新生作用，抑制炎症反应将会得到更为有效的利用。神经炎症反应在脑梗死的不同时期，对机体的影响不同。因此弄清组织激肽释放酶对急性脑梗死的影响，围绕脑梗死后炎症反应，阐述组织激肽释放酶在脑梗死后不同时期的作用特点，为临床科学用药提供临床循证医学依据，具有重要的临床意义。

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