急性脑梗死患者IL-12和HSP70表达

胡克诚 朱新庆 孙先义 李爱丽

(山东省立第三医院急救中心，山东 济南 250031)

我国每年新发脑卒中患者约200万，每年死亡原因为脑卒中的患者约150万，脑卒中在我国具有较高的发病率、死亡率〔1〕。其中急性脑梗死(ACI)是脑卒中一种重要的疾病类型，占脑血管疾病的60%～80%。脑梗死是由于局部脑组织血液供应出现障碍进而引起脑组织缺血、缺氧，导致脑组织出现坏死，影响脑部正常生理功能。脑梗死患者发病后具有较高的致残率，患者易出现失语、偏瘫等后遗症。

炎症在ACI患者疾病的发生发展中起着重要作用，提示神经系统与免疫系统之间存在重要的交互作用〔2〕。脑缺血引起的局部脑组织梗死灶会引起一种强烈的炎症反应，涉及多种细胞类型〔3〕。ACI后继发的炎症反应是导致缺血再灌注损伤的主要原因，因此早期抑制梗死灶炎症介质的释放对延缓脑梗死进程、积极有效治疗脑梗死有重要的作用〔4〕。此外，热休克蛋白(HSP)作为细胞内一种重要的分子伴侣，在维持细胞内蛋白分子空间结构、生理功能上发挥了重要作用〔5〕。HSP高度表达可提高脑缺血灶处脑细胞的应激能力，维持细胞的正常生理功能〔6〕。本文对炎症介质白细胞介素(IL)-12和HSP-70在ACI患者中的表达变化及与脑梗死疾病进展的关系做一综述。

1 IL-12在ACI患者中的研究

ACI患者病情发生发展时血清炎症因子显著增加，其中IL家族中的促炎介质表达增高最为明显〔7〕。炎症因子对脑梗死病情的发生发展有重要的临床研究价值，检测血清炎症因子的变化水平，可及时了解患者病情进展和治疗疗效。IL-12是一种重要的细胞内炎症因子，能够介导白细胞间及与其他细胞间的相互作用〔8〕。IL-12主要由单核-巨噬细胞、B细胞产生。其主要生理功能包括：①可刺激经抗原刺激后的活化T细胞增殖，并促进Th0细胞向Th1细胞分化；②可诱导和激活体内自然杀伤细胞杀伤活性，并促进其分泌干扰素(IFN)-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等细胞因子；③增强CD8+细胞毒性T淋巴细胞(CTL)杀伤活性〔9〕。

一项对60例ACI患者的研究发现，血清IL-12水平在脑梗死患者脑梗死发生1 d和10 d后显著升高，而IL-10则与IL-12变化趋势相反〔10〕。其研究结果表明，脑梗死患者在脑梗急性期血清IL-12水平显著升高，而患者病情稳定后IL-12水平回落，与疾病恢复的趋势相一致，提示IL-12分子参与脑梗死急性期炎症反应；而IL-10作为参与脑缺血损伤、损伤修复过程相关的一种重要抗炎细胞因子，具有神经保护和神经营养作用，IL-10可调节IL-12产生，从而促进疾病康复。ACI患者发病急性期，血清中升高的炎症因子IL-12可激活Th1淋巴细胞免疫应答，有效促进Th1类细胞因子的产生，继而引起细胞外环境改变，导致脑缺血梗死灶周围区域侧支血管痉挛加重，最终加重梗死灶的缺血、缺氧状态，形成恶性循环〔11〕。IL-12炎症因子所介导的炎症反应对脑梗死灶的损伤途径包含：促进白细胞在脑缺血灶的聚集，白细胞可损伤血管内皮细胞，增加血脑屏障的通透性，继而引起缺血、水肿等炎性反应；白细胞激活后产生大量氧自由基和胶原蛋白酶，可直接损伤大脑组织；炎症反应可激活白三烯、血小板激活因子、前列腺素等生物活性物质，继而引起血管收缩和血小板聚集，增加脑缺血状态；IL-12诱导的炎症反应可损伤神经细胞和神经胶质细胞，引起炎症小体释放，炎症小体可与神经细胞结合激活凋亡信号通路，并产生促炎因子IL-1和IL-18，介导细胞的炎性坏死〔12～14〕。采用盐酸法舒地尔对脑梗死患者治疗可通过降低患者血清中IL-6、IL-12和IL-18水平，最终抑制脑梗死的病情进展，维持脑组织微环境平衡〔15〕。

2 HSP70在ACI患者中的研究

2.1HSP70的生物学特性 HSPs是一种在哺乳动物体内广泛存在的热应激蛋白，是人体细胞在高温环境应激原刺激下所产生的一组蛋白质。目前，HSP主要包括HSP60、70、90、110及小分子HSPs。HSPs氨基酸序列具有高度的保守性，其氨基酸序列在不同种属体内具有高达80%的相似性，提示HSPs在维持细胞和组织生理功能上发挥了重要的作用。HSPs最早于果蝇体内发现，HSPs是一种分子伴侣的理论即特异性识别新生肽链或部分折叠的肽链，帮助氨基酸链进行正确折叠。目前关于HSPs的蛋白质结构和功能受到了全世界学者的广泛关注，其中HSP70的研究最为深入。HSP70是分子量约为70 kD的HSPs，在生物界内普遍存在，从原核生物到真核生物及在个体不同组织上均普遍表达，被称为主要HSPs，包含分子量为68、73、75 kD等20多种蛋白〔16〕。HSP70蛋白分子氨基酸序列具有高度的保守性，不同生物来源的HSP70氨基酸序列有50%～90%的同源性，且其N端保守性较C端高。HSP70蛋白家族具有相同的等电点和相似的胰蛋白酶肽谱，在应激刺激条件下高度诱导，属于保护细胞正常生理功能的重要蛋白质分子。正常情况下，HSP70在细胞内主要位于细胞质内，且呈基础表达，表达水平较低，当细胞受到外界应激原刺激时，如高温或各种有害应激刺激，HSP70合成速度显著提高，并且迅速转移进入细胞核内并包围核仁，细胞质内只有少量存在。在应激因素刺激下，细胞质内部分蛋白质结构发生改变，继而引起细胞内HSPs因子(HSF)发生磷酸化，并聚集为三聚体，继而激活HSP70基因的表达和转录。HSP70的氨基酸一级结构可分为3个功能域：近N端为45 kD大小结构上高度保守的氨基酸序列，具有三磷酸腺苷酶(ATPase)活性，比羧基端部分具有更高的保守性；紧接N端的为18 kD大小相对保守的氨基酸序列，是多肽的结合部位；近C端有约10 kD结构上多变的氨基酸序列，其结构尚不明确，可能与特定的一组蛋白底物相互作用有关。细胞外应激原包括缺血、热休克、重金属、低血糖、低pH等都会引起HSP70蛋白分子的表达。应激原刺激诱导的细胞内变性蛋白质的高表达是HSP70基因转录激活的主要因子。因此HSP70分子表达聚集的组织区域即为损伤导致的变形蛋白聚集的局域，而HSP70分子的主要作用是促进变性蛋白的复性。

2.2脑梗死与HSP70蛋白分子基因多态性、表达水平 人类编码HSP70蛋白分子的基因序列主要位于1、5、6、9、11、14号染色体上，其中HSP70-1、HSP70-2和HSP70-hom(2437 T/C)基因编码产物氨基酸序列约91%具有同源性〔17〕。HSP70-1蛋白分子在正常细胞低水平表达，主要被热损伤、脑缺血诱导；HSP70-2仅在热刺激原诱导下表达；HSP70-hom在正常和应激条件下均表达，但表达均处于较低水平。一项在汉族ACI患者的临床研究发现，HSP70-1分子在研究人群中存在3种基因型，分别为b1b1、b1b2和b2b2，其中ACI组b2等位基因的频率(36.6%)显著高于正常人群(21.9%)，研究结果提示HSP70分子b2b2基因型和b1b2基因型是脑梗死发病的独立危险因素〔18〕。多因素logistic回归分析结果表明，HSP70基因变异性是缺血性脑卒中发病的独立危险因素。近年来随着对HSP70蛋白分子在脑梗死患者的研究逐渐深入，脑梗死发生后，HSP70在脑梗死灶的表达具有区域性、时相性。一项对大鼠急性脑缺血模型进行的研究结果提示，大鼠脑组织在缺血7 h后，HSP70分子在整个脑组织均有较高表达，HSP70分子主要分布在脑边缘系统，包括齿状回、海马体、扣带回以及杏仁核，其次出现在脑皮质和纹状体区域，提示HSP70分子主要功能是保护脑组织神经细胞，增加神经细胞对缺氧环境的耐受〔19〕。有研究表明HSP70分子主要在血管区域表达，其中在损伤区域的小胶质细胞和星形胶质细胞内也有表达。HSP70分子在脑组织不同区域表达差异的原因与不同脑细胞对缺血缺氧的敏感性不同、不同区域脑细胞损伤程度不同密切相关〔20〕。HSP70分子的表达主要是保护神经细胞，降低外界刺激对细胞的损伤。HSP70分子的过表达可保护缺血引起的心脏和海马组织的损伤。此外，研究〔20〕表明在HSP70分子过表达大鼠可保护宿主在长期缺血环境下导致的脑部损伤程度。ACI患者血浆HSP70分子表达水平与脑梗死程度密切相关，呈平行关系，脑梗死灶程度越严重，HSP70分子表达水平越高。

2.3HSP70蛋白分子在脑梗死患者中的保护机制 研究表明〔21，22〕，脑缺血患者及动物模型中，脑组织HSP70分子高度表达，提示HSP70分子是脑损伤后脑组织自我修复的一种重要的内源性保护因子。HSP70分子的生成增加具有保护神经细胞免受缺血损伤的作用，是脑组织修复和神经重建的一项重要指标。脑梗死患者局部脑组织细胞在应激原刺激情况下，蛋白石变形出现三维结构紊乱，如肽链失去折叠、盘旋状态，空间分子构型改变，产生不溶性蛋白沉淀物等，继而引起正常生理功能蛋白质失去原有功能。HSP70分子可与变形蛋白质结合，帮助蛋白质正确折叠，维持细胞内蛋白质天然构象的复原。此外，HSP70分子可稳定细胞内骨架蛋白，如肌动蛋白，维持细胞的正常形态；作为细胞内清道夫，清除细胞内变性蛋白质。脑组织在经过长期缺血处理后，可对长时间缺血产生耐受，而细胞内保护性基因和蛋白的表达，如HSP70分子，是脑组织缺血耐受的主要机制。另一方面，HSP70分子参与细胞的抗氧化应激反应和抑制细胞凋亡。HSP70分子可对抗H2O2对细胞膜的损伤，减少细胞内高钙水平引起的细胞凋亡，并且HSP70分子与超氧化物歧化酶RNA水平的表达相一致〔22〕。

3 展 望

ACI的病理生理进程复杂，包括细胞外环境紊乱、神经胶质细胞激活、白细胞浸润、酸中毒及细胞能量代谢紊乱等。ACI疾病的发生发展过程中，促炎症因子和抗炎症因子的动态变化对疾病的转归有重要影响〔21〕。脑梗死疾病的发生、发展和预后是多种因素作用的结果。IL-12作为一种促炎症介质，在脑梗死缺血灶炎性损伤中扮演了重要的角色。研究表明〔22〕，脑梗死发生后，脑缺血部位组织细胞内HSP70分子表达增高，可降低脑缺血引起的多种应激原对神经细胞的损伤，保护神经元细胞。因此，临床上促进缺血灶脑组织HSP70分子表达和抑制炎症因子IL-12的分泌对ACI患者的病情进展和预后有积极的意义。