脑梗死血管再生相关指标研究进展

脑梗死又称缺血性脑卒中，是指因脑部血液供应障碍、缺血缺氧所致的局限性脑组织的缺血性坏死或者软化。1981年Astrup等根据动物实验首先提出了缺血半暗带(ischemic penumbra，IP)理论，即梗死灶周围会形成缺血半暗带，半暗带区域存在着大量处于休眠或者半休眠状态的脑细胞及神经元细胞。因此，梗死灶周围血管再生、尽快建立侧支血管对于拯救缺血半暗带显得尤为重要。近年来，研究显示多种细胞因子及microRNA与血管再生有一定的相关性，通过监测以上指标可以对脑梗死血管再生情况进行评估，本研究将针对脑梗死血管再生相关指标进行综述。

1 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)

VEGF是目前研究最清楚的、作用最明确的促进血管生长的因子[1]，其包括脊椎动物VEGF-1/VEGF-2、胎盘生长因子(PLGF)、副毒素(paratoxin，VAGFE)和蛇毒(svVEGF)。其中脊椎动物VEGF被广泛表达，可启动血管生成过程，在血管的形成、功能和维持中起着至关重要的作用[2]，也是血管生成和血管通透性的重要调节剂[3-4]。血管内皮生长因子受体(VEGFR)属于受体酪氨酸激酶超家族，通过受体酪氨酸激酶VEGFR-1、VEGFR-2和VEGFR-3介导的VEGF信号转导是至关重要的，在机体生理和病理状态下均存在[5]。VEGF在调节各种生理和病理条件下的微血管通透性中起着重要作用[6]。内皮细胞(endothelial cell，EC)作为循环血液和周围组织之间的选择性渗透屏障， 其完整性对维持血管稳态至关重要。VEGF可通过激活蛋白1(AP1)结合位点调节B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)在Bcl-2启动子中的表达，进而延长血管内皮细胞的存活时间[7-8]。此外，在VEGF的3′UTR中证实存在miRNA126结合位点，miRNA126可以调整VEGF的表达。VEGF-C是血小板源生长因子家族成员之一，其不仅能够与VEGFR-3结合引起淋巴管新生，而且也可以和VEGFR-2结合引起血管内皮细胞的增殖和迁移[9]。在机体中，VEGF和VEGFR是平衡新血管形成与维护和重塑现有血管所必需的，因此，更好地了解调节VEGFR信号机制，有助于进一步探索促进血管新生机制，从而更好地挽救缺血半暗带。有研究表明，在脑缺血和缺氧后24 h内，大量的VEGF和其他神经营养因子应激性增加，许多内皮细胞开始在缺血半暗带中产生，并扩展到梗死区，进而促进血管再生[10]。

2 碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)

FGF家族是由23个FGF信号多肽组成。哺乳动物FGF家族成员通过与不同亲和力的肝素硫酸盐和FGF受体(FGFR)结合而参与多种信号通路。bFGF是FGF家族的原型成员，与其受体相互作用介导受体二聚化、磷酸化和信号通路的激活，如Ras-MAPK和PIK-3通路，通过FGF/FGFR轴的过度刺激信号可能会增加血管生成潜力[11]。大量研究表明，bFGF是一种能促进血运重建的生长因子和活性肽，能促进血管侧支循环的建立，在缺血半暗带中促进血运重建，改善脑梗死区的血液供应，提高脑梗死病人的治疗效果和预后[9，12]。

3 微小核糖核酸RNA126(miRNA126)

miRNA是一种含有19～25个核苷酸，广泛存在于真核生物中的一种短小的单链RNA[13]，其5′端含有一个磷酸基团，3′端含有一个羟基，与mRNA结合能够抑制蛋白质翻译或直接导致mRNA降解[14]，在转录后水平调控基因的表达，在生命体的生理和病理状态下均起着重要作用。在生物体内miRNA具有高度的组织特异性，不同的组织中miRNA的种类存在差别，在人体处于不同的阶段miRNA也会有特异性，并且随着人体机体的变化而做出迅速的反应，此外miRNA在细胞的增殖、分化、凋亡等生理及病理过程中具有一定的作用[15]，以上这些特点，均决定miRNA可能成为疾病的诊断及其预后的重要指标。目前研究发现，miRNA与动脉粥样硬化的发生发展有一定的关系[16]，因此，miRNA在脑血管病的预后及诊断方面具有重要的作用。血管生成过程通常为血管细胞形成聚集体，其中内种群细胞发育成造血前体，外种群最终产生内皮细胞，随后内皮前体细胞或血管细胞分化并组装成一个原始的血管网络[17]。miRNA126是一种能够促进血管再生和调节血管祖细胞，从而维持血管稳态的小片段核糖核酸[18]。一些研究表明，miRNA126的丢失可导致血管生长过程中内皮细胞迁移受损、血管腔塌陷和内皮管组织受损[17]。最近研究发现，一种称为表皮生长因子样域7(EGFL7)的蛋白质被描述为一种新的内皮细胞衍生因子，由于其对血管发生和血管形状的影响进而参与调节血管组装过程中细胞的空间排列，被纳入到了控制血管形成的大分子系列。miRNA126是一种位于EGFL7基因内的miRNA，通过促进VEGF信号、血管生成和保持血管完整性，在血管发育中发挥着重要作用[19]。并且miRNA126可以调节血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)在造血和非造血细胞中的表达，造血干细胞/祖细胞很容易结合miRNA126负载的微血管，miRNA126 通过抑制VCAM-1在骨髓造血干细胞上的表达，进而促进骨髓造血干细胞/祖细胞、基质细胞和内皮细胞的积累，从而促进血管新生[20]。

4 血管生成素(angiopoietin，Ang)

Ang-Tie系统是在20年前发现的，是一种维持正常血管内皮细胞功能及结构的特异性系统，在正常血管的生成及发育过程中是必不可少的[21]。Ang-Tie生长因子受体通路在调节炎症、肿瘤血管生成和转移等病理状态下血管重塑也起着重要的作用[22]。Ang系统是由Ang-1、Ang-2和Ang-4 3个配体组成，其中 Ang-1和Ang-2在Ang系统中发挥重要作用[23]。Ang-1和Ang-2是内皮细胞生存的重要调节剂。Ang-1和Ang-2是结构相似、氨基酸序列同源60%的分泌蛋白[24]。在体内各种组织中均发现Ang-1的持续分泌，分泌物维持于低水平[25]。VEGF、Tie1、Tie2是内皮细胞特异性酪氨酸激酶家族的受体，而Ang-1是内皮特异性受体酪氨酸激酶Tie2的配体[26]。Ang-Tie2信号对于发育性血管形成至关重要[27]。Ang-1通过增强血管完整性，诱导内皮细胞中的Tie2激活，保护新生血管[28]。Ang-2储存在体内的内皮细胞中，并在机体微环境变化时分泌[29]。Ang-2与Ang-1具有相反的作用，其会使血管内皮细胞之间的紧密联系缺失，且会使血管失去稳定性[30]。

5 CD34+

未成熟细胞根据造血祖细胞中发现的抗原不同将细胞分为CD34、HLA-DR、CD33、CD19、CD45、CD71、CD10和CD7，CD34+细胞已被证明有助于维持血管稳态，其不仅作为内皮祖细胞的集合，也作为缺血位点的血管生成因子的来源[31]。实验表明，人类 CD34+细胞移植主要是通过血管生成的增加来实现的，外周血中存在的CD34+和CD133+循环内皮祖细胞在维持血管和新生血管方面发挥着重要作用，并且与维持和修复脑血管有关[32]。在一些使用了一种简单而精确的方法来计算外周血样本中循环CD34+细胞的绝对数量的小鼠研究中发现，CD34+细胞的水平是反映脑血管功能的指标，并且对CD133、CD117和CD135细胞的分析表明，只有CD133细胞以与CD34+细胞平行的方式与脑血管功能相关，且快速测量循环血液中CD34+细胞的数量为缺血性应激的脑血管功能提供了标志[33]。

6 脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)

人类的BDNF基因约70 kb，由11个外显子组成(Ⅰ～Ⅳ、Ⅴ、Ⅴh、ⅤⅢ、ⅤⅢh、Ⅵ、Ⅶ 和Ⅸ)[34]。BDNF基因是由多个5′端的非编码外显子以及3′端的一个编码外显子组成，再加上复杂的转录调节机制，导致一个复杂和精细的BDNF的表达调节[35]。BDNF通过涉及酪氨酸激酶受体B(TrkB)、磷脂酶C-γ(PLCγ)、蛋白激酶C-α(PKCα)和缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的信号转导途径，增加VEGF的表达并增强血管生成[36]。

7 活性氧(reactive oxygen species，ROS)

ROS来源于多种代谢途径，其包括线粒体电子输运系统、黄氨酸氧化酶、细胞色素 P450、NADP氧化酶和一氧化氮合酶(NOS)[37]。其中，内皮型一氧化氮合酶(eNOS)不仅是VEGF和血管生成的下游介质，而且还调节缺血性脑组织中BDNF的表达，影响祖细胞增殖、神经元迁移和神经元生长，影响脑卒中后的功能恢复[38]。研究表明，外源 ROS通过刺激各种各样的细胞，包括血管平滑肌细胞(VSMCs)和内皮细胞，进而促进VEGF的产生[39]，并且促进细胞增殖和迁移、细胞骨架整顿和管状形态的发生[40]。活化多核白细胞的低氧再氧化和黏附引起ROS的产生，导致毛细血管形成[41]。血管生成生长因子，如 VEGF和Ang-1通过增加ROS来诱导内皮细胞迁移和/或增殖[42]。VEGF、bFGF、Ang在体内广泛表达，当脑组织缺血缺氧发生时应激性增加。其中VEGF可启动血管新生过程，VEGF、bFGF、Ang三者可通过多种信号途径促进血管新生、维持血管稳定性。miRNA126可通过发挥EGFL7基因的作用维持血管空间结构及通过促进VEGF表达促进血管发育，因此miRNA126是一种具有特异性、检测结果可信赖，且可通过多种途径促进血管新生、维持血管空间结构的miRNA。ROS来源的多样性决定其可通过多种途径发挥作用进而促进血管新生，包括刺激不同种类的细胞发挥血管新生的作用，可作为VEGF、Ang-1血管生成途径的中间产物作用于血管生成通路促进血管新生，调节BDNF的表达，从而调节血管新生等。BDNF可通过与TrkB受体、PLCγ、PKCα和HIF-1α的信号转导途径增加VEGF的表达。总之，脑梗死缺血半暗带血管新生是一个错综复杂的过程，是一个通过多种途径、代谢机制及产物之间达到平衡的过程。

8 小 结

脑梗死急性期缺血缺氧所致能量代谢障碍为脑细胞及神经元细胞死亡的原因，因此，脑梗死急性期促进血管再生、加速侧支循环的建立对于改善缺血半暗带的血液灌注、促进神经功能的恢复显得尤为重要，VEGF、FGF、Ang等血管再生因子及miRNA可通过直接、间接及相互作用促进血管再生、维持血管稳定，发挥正向调节作用，这为临床上脑梗死急性期的治疗提供了新的方案及思路，且可作为预后恢复的观察指标。随着血管再生相关指标及其分子作用机制研究的逐步深入，治疗性血管再生将成为缺血性疾病临床治疗的重点及突破点，进一步将血管再生相关指标应用于临床、服务于临床、为脑梗死血管再生治疗开拓新的方向。