碱性成纤维生长因子治疗缺血性脑卒中的研究进展

赵金苗，张 兵，杨 迪，张颖新

脑卒中具有高发病率、高致残率、高死亡率的特点，严重威胁人类的健康与生命，其中约70%为缺血性脑卒中[1]。目前，缺血性脑卒中以早期静脉溶栓、血管内介入治疗为主[2]，但受到时间窗限制。因此，寻找新的治疗靶点对治疗缺血性脑卒中的临床意义重大。碱性成纤维生长因子(basic fibroblast growth factor，bFGF)是一种重要的神经营养因子，通过多种途径保护血脑屏障、刺激血管新生、抑制细胞凋亡从而达到脑保护目的[3]，并可促进内源性神经祖细胞增殖和分化[4]，在缺血性脑卒中的防治中具有一定的治疗前景，现将bFGF脑保护作用机制的研究进展综述如下。

1 bFGF概述

成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)是一类由垂体中胚层和神经外胚层细胞产生的，具有广泛生物学活性的细胞生长因子。FGF成员是核酸序列上具有一定同源性的一组蛋白，且对肝素具有高度亲和性[5-6]。bFGF作为FGF超家族成员之一，既具有促进神经干细胞分化、刺激新生血管生成、修复创伤组织等重要作用[7-8]，也具有神经保护和抑制细胞凋亡等生物学功能[9]。bFGF作为一种神经细胞因子，表达特异性与功能多样性为脑保护的实验研究提供重要依据。

2 bFGF对缺血性脑卒中的脑保护作用

缺血性脑卒中引起脑缺氧缺糖(oxygen-glucose deprivation，OGD)环境可引发炎性损伤、组织坏死和细胞凋亡发生[10]。Issa等[11]研究发现，脑卒中受损脑组织新生血管生成与病人生存期较长有关，缺血性脑卒中后梗死半球与正常对侧半球相比，其梗死核心区和半影区灰质白质中bFGF蛋白表达均增加，bFGF水平上调是导致受损区域血管新生和神经保护的机制之一。Ye等[12]将bFGF对OGD环境下的神经细胞进行干预，结果显示基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)表达降低及caveolin-1和连接蛋白(包括occludin、claudin-5、p120-catenin、β-catenin)表达增加，而MMPs激活导致血脑屏障破坏，caveolin-1和连接蛋白对血脑屏障完整性和通透性起着重要的作用，因此，bFGF可发挥维持血脑屏障完整性和脑保护作用。

3 bFGF在缺血性脑卒中治疗中的作用机制

3.1 bFGF对神经干细胞(neural stem cells，NSCs)的保护作用 神经干细胞移植是一种可行的脑卒中神经修复疗法[13]，脑缺血的不利环境对NSCs的存活构成了威胁。Zhang等[14]应用bFGF基因修饰的NSCs对大鼠脑缺血模型进行处理，发现与单独应用NSCs移植相比，实验组大鼠梗死区域移植NSCs功能得到修复和改善，且bFGF增加了梗死区域NSCs的生长和存活及在梗死区域中分化为成熟的神经元。Ye等[15]研究证实，经鼻腔内给予表达bFGF的NSCs对脑缺血的恢复优于单独NSCs移植疗效。Zhao等[16]研究发现，全反式维A酸与bFGF和表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)联合治疗可促进NSCs分化，并增加神经突数量和长度以修复神经系统，从而发挥bFGF对NSCs的保护作用。

3.2 bFGF维持血脑屏障完整性 缺血性脑卒中导致血脑屏障完整性破坏，炎症后氧化和代谢应激触发继发性损伤，引起血脑屏障通透性和紧密连接(tightjunctions，TJs)破坏[17]。Wang等[18]研究证实，bFGF通过抑制RhoA并上调紧密连接蛋白claudin-5、occludin、 zonula occludens-1、p120-catenin和 β-catenin等对血脑屏障的保护作用，从而维持血脑屏障完整性，其作用机制与下游信号通路PI3K/Akt/Rac-1激活有关。

3.2.1 增加caveolin-1的表达 Pang等[19]研究证实，bFGF通过调节caveolin-1/VEGF途径从而发挥血脑屏障保护作用。星形胶质细胞是维持血脑屏障完整性不可缺少的组成部分。Liu等[20]使用bFGF对氧葡萄糖剥夺/复氧(oxygen glucose deprivation/reoxygenation，OGD/R)星形胶质细胞进行治疗，采用CCK-8测定法测量细胞活力，通过蛋白质印迹、免疫荧光染色和逆转录定量聚合酶链反应测定bFGF、caveolin-1和VEGF的蛋白质和mRNA表达。结果表明，OGD/R星形胶质细胞bFGF mRNA、bFGF蛋白、caveolin-1 mRNA、caveolin-1蛋白和VEGF蛋白表达水平较高。bFGF敲低明显降低了caveolin-1 mRNA、caveolin-1蛋白和VEGF蛋白表达水平，通过外源性bFGF处理可有效逆转上述指标表达水平。上述研究结果表明bFGF可能通过上调caveolin-1/VEGF信号通路保护星形胶质细胞免受缺血/再灌注损伤，从而维持血脑屏障完整性。

3.2.2 降低血脑屏障的通透性 Chen等[21]将bFGF作用于体外OGD/R的人脑微血管内皮细胞(human brain microvascular endothelial cells，HBMEC)，利用免疫细胞化学、蛋白质印迹和定量逆转录聚合酶链反应测定bFGF，紧密连接、黏附连接，凋亡蛋白和MMPs蛋白质及mRNA表达水平，结果证明bFGF可显著降低细胞通透性和减少细胞凋亡，并明显抑制了紧密连接、黏附连接，细胞凋亡和MMPs相关的蛋白质表达下调，其对血脑屏障的保护机制可能与激活FGFR1和ERK途径有关。Lin等[22]研究证实，bFGF可减少OGD/R导致ZO-1、occludin和VE-cadherin下调从而降低细胞通透性。结果发现bFGF可减少鞘氨醇-1-磷酸受体1蛋白下调从而发挥对血脑屏障的保护作用。

3.2.3 上调血小板衍生生长因子受体β 周细胞是血脑屏障不可或缺的组成部分。Nakamura等[23]利用bFGF处理大脑中动脉闭塞中风模型后，血小板衍生生长因子受体β(platelet-derived growth factor receptor β，PDGFRβ)表达明显增加。Arimura等[24]研究证实，大鼠中动脉闭塞模型PDGFRβ水平明显增高引起梗死区域周细胞被PDGFRβ特异性诱导而表达增多，且PDGFRβ明显增加了周细胞中神经生长因子(nerve growth factor，NGF)和Neurotrophin-3的表达，因此，bFGF通过上调PDGFRβ使周细胞表达增加从而维持血脑屏障完整性，其机制可能与PDGFRβ-Akt信号传导通路有关。

3.3 抑制神经细胞凋亡 脑缺血后导致神经细胞凋亡。Wang等[25]研究发现，脑梗死后神经干细胞中MAPK途径中ERK1和ERK2的mRNA表达呈时间依赖性增加，经ERK抑制剂处理后，神经干细胞中ERK1、ERK2、cyclin D1、Nestin、NSE和胶质原纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic-protein，GFAP)表达显著降低，细胞活性、增殖和分化受到明显抑制。然而，cleaved-caspase 3蛋白质和细胞凋亡率显著增加；结果表明MAPK/ERK通路严重影响大鼠脑梗死后神经细胞凋亡。MAPK/ERK通路受到抑制，大鼠脑梗死后神经细胞凋亡明显增加，bFGF/VEGF通过激活此途径显著诱导NSCs增殖分化，减少神经细胞凋亡[9]。

3.4 给药途径 由于bFGF经静脉给药在临床试验无效且产生严重不良反应。Ma等[26]研究证实，经鼻饲给予bFGF可减少脑缺血/再灌注梗死面积并改善神经功能，因此，经鼻腔给药可能成为bFGF防治脑缺血的有效给药途径。Zhao等[27]研究证实，经鼻内bFGF纳米脂质体可显著减少脑缺血梗死面积，因此，鼻腔内给药可作为一种有效的、非侵入性的方式治疗缺血性脑卒中。

4 小 结

bFGF通过促进神经干细胞分化增殖、维持血脑屏障完整性、抑制神经细胞凋亡、刺激新生血管再生等多种途径发挥对缺血性脑卒中的脑保护作用，可能为今后防治脑缺血提供新方向，关于其作用机制及临床疗效有待进一步深入研究。