特化促消退介质对脑梗死中炎症的调节及其神经保护作用研究进展

唐欣 王修哲 赵玉武

越来越多的证据表明炎症反应是脑梗死的重要病理机制之一，针对炎症反应的调控逐渐成为重要的治疗靶点[1]。炎症反应是机体稳态破坏或受到伤害性刺激后的一种自我保护机制，可促进坏死组织的清除及修复，但若炎症反应过度或不能及时消退，尤其是当其发生在中枢神经系统时，将会造成严重的组织损伤，影响组织重建和修复。脑梗死发生后，局域血液供应突然停止，神经细胞死亡以及缺血缺氧可引起以神经胶质细胞激活、外周炎症细胞的募集、炎症因子和化学因子的释放为特征的二次炎症级联反应[1]。炎症反应引起的神经损伤、血-脑屏障破坏和脑水肿进一步促进了级联反应，最终导致不可逆性神经损伤的扩大化[1]。特化促消退介质(specialized pro-resolving mediators，SPMs)是一类体内合成的多不饱和脂肪酸衍生物，具有强大的促进炎症消退特性。SPMs由一系列小分子脂质组成，包括脂氧素(lipoxins)、消退素(resolvins)、保护素(protectins)和巨噬素(maresins)。研究发现，SPMs在多种炎症性疾病中具有保护作用，其中包括脑梗死这类疾病[2]。现就SPMs在脑梗死中的保护作用及其机制做一综述。

1 SPMs的合成及生理功能

1.1 SPMs的合成及其受体二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)、二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)、花生四烯酸(arachidonic acid)在体内经脂氧合酶和环氧合酶催化，合成SPMs，其中脂氧素类的脂氧素A4(lipoxin A4，LXA4)由花生四烯酸代谢生成，E类消退素(reslovins E)的消退素E1(resolvinE1，RvE1)由EPA合成，D类消退素(reslovins D)的消退素D1(RvD1)由EPA或DHA合成，消退素D2(resolvin D2，RvD2)由DHA合成，巨噬素1(maresin 1，MaR1)、保护素类和神经保护素(neuroprotection D1，NPD1)均由DHA合成，共同发挥强大的促进炎症消退的功能[2]。虽然针对产生SPMs的特定细胞类型尚未完全阐明，但诸如小胶质细胞/巨噬细胞、中性粒细胞等先天免疫细胞是其主要的细胞来源[3]。SPMs在正常生理条件下水平较低，当发生损伤刺激后可触发合成，如细胞死亡和炎性刺激[2]。免疫细胞在感知内环境变化等刺激后，则会激活SPMs合成的关键酶(如5-脂氧合酶、12/15-脂氧合酶以及环氧合酶)以促进SPMs的合成[2]。SPMs的亚类很多，在体内通过激活期特异性受体发挥生物学功能。目前已确定的SPMs受体包括：LXA4和RvD1共同受体——甲酰肽受体2型(ALX/FPR2或FPR2/3)；RvD1受体G蛋白偶联受体32(GPR32)；RvD2受体G蛋白偶联受体18(GPR18)；RvE1受体趋化因子样受体1(chemerin chemokine-like receptor 1，CMKLR1)和PD1受体 G蛋白偶联受体37(GPR37)，以及新近发现的MaR1受体富含亮氨酸序列G蛋白偶联受体6(leucine rich repeat containing G protein-coupled receptor 6，LGR6)[4-5]。

1.2 SPMs的生理功能其主要生理功能是促进机体炎症反应的消退。病理学将伤害性刺激诱导机体产生的急性炎症反应分为启动和消退两个过程，启动阶段以中性粒细胞等外周炎症细胞浸润、炎症因子释放及渗出为主的血管反应。既往研究认为，炎症的消退阶段主要是在有害刺激致炎症启动阶段的一系列反应被清除之后，而被动发生的病理生理过程。但随着SPMs的发现，人们才逐渐认识到炎症的消退阶段也是积极的内在程序化过程，主要由SPMs介导。事实上，在炎症反应启动的初期，SPMs的合成即已开始，其作用伴随整个炎症反应乃至组织细胞的修复过程。SPMs的主要功能包括：在分子水平，抑制炎症介质的合成和释放，如前列腺素类(prostaglandins，PGs)、白三烯类(leukotrienes，LTs)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、IL-1beta等，同时促进抗炎因子的合成和释放，如IL-4、IL-10；在细胞水平，抑制中性粒细胞的浸润迁移及增值，促进巨噬细胞非病理性清除有害刺激和组织细胞碎片，促进细胞生存基因(如细胞凋亡相关基因2)的核转录，抑制细胞死亡基因等的核转录；在组织水平，SPMs能通过调控神经生长因子(nerve growth factor，NGF)、脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)等组织生长因子的释放而促进组织修复与再生。另外，SPMs在宿主防御、疼痛、器官保护和组织重构中也起重要作用[2]。

2 SPMs对脑梗死的神经保护作用及其机制

2.1 脂氧素脂氧素是最早发现的一类SPMs，在体内由花生四烯酸代谢产生，对缺血性脑卒中(ischemic stroke，IS)具有神经保护作用。一项关于急性IS患者外周血单核细胞的转录组学分析发现，患者组编码LXA4受体FPR2的基因表达较健康对照组低[6]，提示LXA4可能参与急性IS的病理生理过程。在大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)动物模型研究中，LXA4干预对脑缺血再灌注损伤具有神经保护作用，能够减少脑梗死面积，改善神经功能评分[7-8]。

LXA4对IS有多种保护机制。LXA4能够抑制IS后以炎症细胞及炎症介质为中心的炎症反应。首先，LXA4能够抑制炎症细胞的聚集激活。在MCAO小鼠模型中，LXA4能通过激活其受体FPR2，抑制中性粒细胞浸润及中性粒细胞-血小板聚集的形成，从而减轻血管炎症反应[9]。LXA4类似物BML-111能够促进MCAO模型动物的巨噬细胞由促炎的M1型向抗炎亚型M2转化，抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的激活，从而减轻炎症反应[9-12]。其次，LXA4及其类似物能够减少炎症因子的释放。LXA4能够减少MCAO模型中TNF-α、γ干扰素(IFN-γ)、趋化因子受体3(MIP-1α)、单核细胞趋化因子-1(MCP-1)等促炎因子的释放，促进抗炎介质IL-10的产生，起到抗炎促消退作用[9-10，13-14]。LXA4可减少MCAO大鼠5-脂氧合酶的核转位和抑制经典炎症通路细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路的激活，从而减少促炎介质白三烯类〔如白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)和白三烯C4(leukotriene C4，LTC4)〕的合成[7]。第三，LXA4能够减轻炎症反应，保护血脑屏障功能。LXA4类似物BML-111通过减轻炎症细胞激活，抑制基质金属蛋白酶3(MMP3)和MMP9的表达，从而保护血-脑屏障，最终减少大鼠梗死体积和提高神经功能[9-10]。LXA4前体物质LXA4ME可抑制MPP9表达，减轻血-脑屏障的破坏，减轻MCAO大鼠脑损伤[15]。研究发现，罗格列酮作为一种广泛使用的治疗糖尿病药物，其对pMCAO大鼠的神经保护作用也与LXA4有关。一方面，罗格列酮可减轻pMCAO大鼠脑梗死面积，其机制主要依赖于罗格列酮诱导的5-脂氧合酶的转录修饰，从而抑制LTB4的产生，同时促进LXA4的合成[16]。另一方面，对pMCAO大鼠使用 LXA4干预也能上调罗格列酮受体，氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)的活性，发挥神经保护作用，呈 PPAR-γ部分依赖性[16]。LXA4还可直接诱导PPAR-γ，促进分化抗原36(CD36)的表达，进而增加小胶质细胞的吞噬清除功能[17]。

LXA4除了能够调控脑梗死引起的炎症反应，还可减轻脑缺血缺氧引起的氧化应激损伤。一方面，LXA4与其受体FPR2结合后，可上调红系核因子2(nuclear factor erythroid 2 like 2，Nrf2)的表达及其核转位，加快清除氧自由基，最终改善脑缺血/再灌注损伤。此外，LXA4 对血红素加氧酶1(heme oxygenase 1，HO-1)表达及谷胱甘肽(glutathione，GSH)合成具有促进作用，还能够通过促进P62的聚集提高Nrf2的稳定性，进而加快氧自由基的清除。LXA4的这一效应未被FPR2拮抗剂Boc2阻断，提示除FPR2以外，可能还有其他受体介导[8]。另一方面，Wu等[18]通过体外氧糖剥夺再灌注(oxygen glucose deprivation，OGDR)实验发现，LXA4能够通过激活Nrf2通路，抑制脑星形胶质细胞的氧化应激，减轻缺氧/再灌注损伤。

2.2 消退素目前针对消退素在IS中的作用及机制研究尚不如对LXA4的研究深入。一项质谱研究证实，大脑中动脉栓塞后第5～7天的pMCAO小鼠损伤脑组织中存在消退素[19]，提示消退素可能参与脑卒中的发生发展。

RvD1干预能够抑制脂多糖(LPS)诱导的小胶质细胞释放促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，而这可能是通过抑制核转录因子κB(NF-κB)活化、丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)磷酸化和激活蛋白-1(AP-1)的转录活性而实现[20]。RvD1还能通过激活信号转导和转录激活因子(signal transducer and activator of transcription 6，STAT6)和 PPARγ信号通路促进小胶质细胞向M2极化[21]。脂肪酸脱氢酶Fat-1转基因小鼠能够自体转化生成多不饱和脂肪酸。对于大面积脑缺血引起的海马神经元缺失及认知功能障碍，Fat-1转基因小鼠较野生型小鼠改善明显，Fat-1转基因小鼠体内高水平的多不饱和脂肪酸对神经元的保护作用与RvD1的产生密切相关[22]。

RvD2在MCAO大鼠模型中明显下降，而腹腔注射外源性RvD2能够逆转MCAO造成的脑损伤，包括梗死面积、炎症反应、脑水肿和神经功能障碍等，其机制为RvD2与其受体GPR18结合抑制了ERK1/2-iNOS通路[23]。此外，近来一项基础研究发现，利用中性粒细胞膜衍生的纳米囊泡负载RvD2可将其生物定向地运输至炎症损伤部位，能够明显降低MCAO小鼠的炎症反应，改善小鼠神经功能[24]。提示RvD2作为一种内源性小分子物质，可通过一些材料或载体提高其生物学效应及应用潜力。

2.3 保护素和巨噬细胞素在IS中研究比较多的保护素是NPD1。研究发现，NPD1能够减少MCAO模型动物的脑梗死面积，提高神经功能评分，具有神经保护作用[25-26]。IS可诱导钙蛋白酶(calpain)介导的瞬时受体电位离子通道蛋白6(transient receptor potential cation channel subfamily C member 6，TRPC6)通道降解，并刺激肾素(Ras)/MEK/ERK通路，导致炎症损伤，而NPD1可抑制TRPC6/环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)通路，发挥抗炎作用，从而减轻大鼠短暂性MCAO所致的脑损伤[25]。NPD1还可能通过诱导苏氨酸蛋白激酶磷酸化，促进细胞存活，减少大鼠脑梗死面积[26]。此外，NPD1还能够促进神经和血管生成，保护血-脑屏障的完整性，对缺血半暗带具有保护作用，促进神经功能的长期恢复[27]。研究发现，阿司匹林可诱导NPD1同种异构体 AT-NPD1合成，而静脉注射AT-NPD1钠盐或甲基酯可改善MCAO大鼠再灌注后24、48、72 h和第7天的神经功能评分，降低脑梗死体积[28]。

巨噬细胞素MaR1可改善脑梗死体积、神经功能缺陷和脑水肿，保护神经元和突触，减轻脑缺血/再灌注损伤，其作用机制与MaR1的抗炎作用有关，MaR1可抑制小胶质细胞激活和嗜中性粒细胞浸润，抑制NF-κВ的核易位等[29]。

综上所述，炎症反应参与脑梗死发生、发展的全过程。以调控炎症反应为靶点的预防和治疗手段，多由于其药物副作用及临床应用的有效性等原因而受到限制。SPMs是一类机体主动合成的促进炎症消退的内源性介质，相较于传统的抗炎方法具有很大的优势。SPMs能调控脑梗死后的炎症损伤，有效发挥神经保护作用。SPMs的小分子特性使得研究者可以利用纳米材料等新型药物介质装载SPMs，通过生物靶向性手段将药物送至损伤部位，从而减轻IS损伤[24]。需要注意的是，尽管基础研究及临床前研究显示SPMs可调控脑梗死后的炎症损伤，但其在临床中的确切作用及应用前景尚未明确，从基础到临床的转化，还有许多问题需要解决，包括治疗的时间窗、给药方式和剂量、SPMs药物制备及其体内代谢过程和稳定性等。目前临床上通过溶栓或取栓等治疗打通闭塞的血管依然是主要的可靠手段。