血清内皮素1与降钙素基因相关肽在脑卒中发病机制中的作用研究进展▲

刘黎敏 卢昌均 周哲屹 甘艳艳 李苑硕 王广亮

(1 广西中医药大学研究生学院，广西南宁市 530000； 2 广西中医药大学第三附属医院暨柳州市中医院，广西柳州市 545000)

【提要】 脑卒中是由于脑血管痉挛缺血引起的脑功能障碍,其发生与脑血管舒缩功能失调、受损的内皮细胞增殖重构，进而导致脑部再灌注损伤有关。血清内皮素1是血管活性收缩因子，降钙素基因相关肽(CGRP)是血管活性舒张因子，两者共同作用于血管内皮细胞。内皮素1与CGRP释放平衡失调是导致脑卒中的重要原因。本文就内皮素1与CGRP在脑卒中发病机制中的作用研究进展做一综述。

脑卒中可分为缺血性脑卒中与出血性脑卒中，主要由于脑部血管血流供应障碍或脑实质内出血导致脑损伤及神经坏死，其患病率高，发病后易致残、致死[1]，给个人、家庭和社会带来沉重负担。脑卒中的发病机制主要涉及血流动力学、血管内皮损伤、生化免疫因素、炎症反应，神经生理等。血清内皮素1是负责收缩血管的活性多肽，降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)是内源活性最强的血管舒张肽，二者均作用于血管内皮细胞,可作为评估血管内皮损伤的两个代表性因子。CGRP作为血管活性舒张因子，能对抗内皮素1的收缩血管作用，使血管微循环及调节功能稳定；血管内皮功能损伤后，内源性CGRP表达下调导致内皮素1水平升高，使血管内皮功能失调，加速血管组织细胞缺血坏死[2]。研究表明，内皮素1与CGRP之间的失衡可引起血管的舒缩功能障碍，是脑卒中发病机制中的重要环节。本文从血管内皮细胞的角度对内皮素1与CGRP在脑卒中发病机制中的作用研究进展进行综述。

1 脑卒中与血管内皮细胞的关系

血管内皮细胞在调节血管舒张功能、抑制炎症细胞及动脉粥样硬化等方面起着重要作用。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是当前发现的促血管生长活性最强的细胞因子之一，其具有减缓神经细胞凋亡速度、加快血管微循环生成等作用，可缩小脑梗死面积[3]。VEGF在正常脑组织内仅有少量分泌，当脑血管痉挛或脑组织缺血水肿坏死时，体内VEGF及其受体含量会应激性升高，通过直接参与血管内皮细胞增殖及分化、增加血管内皮通透性等环节，起到促血管新生和减轻脑卒中内皮损伤的作用[4]。

2 内皮素1

2.1 内皮素1与血管内皮细胞的关系 内皮素主要分布在血管内皮细胞中，包括内皮素1、内皮素2和内皮素3等亚型，具有强大的血管收缩功能[5]。其中，内皮素1收缩血管的作用最强，血管内皮细胞功能受损可能与体液因子内皮素1合成及释放障碍相关，内皮素1在血管内皮细胞内具有一定的特异性，其含量水平的变化是血管内皮功能障碍的标志[6]。有研究表明，内皮素1对血管内皮细胞的增殖及迁移的影响是通过其正面调节的作用来完成[7]，主要机制可能是内皮素1激活细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2)-E26转录因子1(E26 transcription factor 1，ETS1)通路诱导人腹膜内皮细胞增殖，并促进VEGF的释放，故内皮素1可作为诱导血管新生的活性肽因子[8]。内皮素1通过内皮素A受体(endothelin subtype A receptor,ETAR)和内皮素B受体(endothelin subtype B receptor，ETBR)发挥促血管生成及收缩平滑肌的作用。脑血流的改变影响内皮素1的分泌释放，而内皮素1的合成与释放又对脑血流产生重要影响。当血管功能障碍时，内皮素1分别与ETAR、ETBR结合诱导相互对立的反应(内皮素1结合ETAR使血管平滑肌发生收缩，而结合ETBR则引起血管舒张)，使其功能处于失衡状态[9-10]。有研究证实，血管平滑肌ETBR在正常情况下有助于血管收缩，但血管内皮细胞上，内皮素1通过介导ETBR发挥舒张血管的作用[11-12]。内皮素1可促进VEGF释放、增加血管内皮细胞增殖活力等，对血管功能的调节与修复均有重要作用。因此，内皮素1在脑血管疾病发病机制中的作用逐渐引起研究者的关注。

2.2 内皮素1与缺血性脑卒中的关系 动脉粥样硬化在脑卒中的发病机制中占主导地位，血管内皮功能受损使血管舒缩功能失调,导致血管收缩痉挛、血管脆性增加及血流障碍，促进动脉血管粥样硬化的发生。缺血性脑卒中发生后，内皮素1通过激活ETBR发挥着舒张血管作用而改善脑循环，又可激活ETAR使血管收缩，促进脑组织兴奋性氨基酸的分泌；二者失衡时，可促使缺血区血流障碍，进而导致神经细胞凋亡坏死[13]。内皮素1可通过反向激活转化生长因子β受体，上调软骨蛋白合成酶-1蛋白的表达，加速动脉粥样硬化的病变进程[14]。庞睿娟[15]研究发现，内皮素1直接或间接参与动脉粥样硬化性血栓的形成，导致脑血管内皮损伤，从而加重脑梗死病情的进展。有研究表明，内皮素1水平变化是一种机体自身调节的反应性保护机制，其机制可能是由于脑梗死后血管活性因子表达增加，脑组织再灌注后内皮素1分泌减少，进而有助于稳定脑血流量，减轻脑血管缺血程度，减少继发性脑损害[13]。随着大脑动脉血管缺血时间的延长，血浆内皮素1过度表达可导致大鼠脑缺血损伤后血管通透性加强，血脑屏障被破坏从而加速脑梗死的进程[16]。缺血性脑卒中后局部血管供血障碍或血栓形成,血管闭塞区神经元或胶质细胞缺血坏死，导致坏死区血管内皮细胞释放的内皮素1增多，而且在血栓形成急性期间，机体自身应激反应使去甲肾上腺素及肾上腺素表达上调，进一步导致内皮素1释放增多。内皮素1大量释放可导致脑血管舒缩功能失调，脑组织进一步缺血缺氧，进而诱发脑神经元广泛坏死。李素萍等[17]研究发现，脑梗死患者的血浆内皮素1水平明显高于健康对照组,表明内皮素1与脑血管受损程度相关。脑梗死后患者血液循环系统中内皮素1含量呈进行性增高，并刺激炎症因子的分泌，诱发全身炎症反应等综合征。王德林等[18]发现，脑梗死患者易发生全身炎症反应综合征与应激综合征，导致肾上腺素增加，致使内皮素1生成及释放增多；脑梗死患者颅内压升高，脑组织局部缺血缺氧加重，促进内皮素1的产生，同时凝血酶原激活亦促进内皮素1的生成。综上所述，缺血性脑卒中后，血管内皮受损可导致内皮素1释放增多，引起血管强烈收缩、血管内皮功能紊乱，进而影响动脉粥样硬化进程，使缺血脑细胞神经损伤程度加重，最终导致梗死区血管及神经坏死程度进一步加重。

2.3 内皮素1与出血性脑卒中的关系 高血压脑出血(hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH)与蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)是出血性脑卒中的常见类型，在我国其占脑卒中的20%～30%[19]。内皮素1在HICH发病机制中发挥着重要作用，其表达水平与神经损伤程度及患者预后相关[20]。血压升高及血管破裂出血的双重刺激可引起血清内皮素1合成及释放增多,神经细胞内钙超载刺激血管内皮炎性反应，促进出血后脑水肿的形成，或导致脑出血加剧，进一步加重出血性脑卒中的继发性损害。刘思洋等[21]研究发现，HICH患者格拉斯哥昏迷评分与血清内皮素1水平呈负相关。Edvinsson等[22]的研究表明，抑制内皮素1分泌可改善SAH患者的血管收缩程度，减轻患者神经功能受损程度。内皮细胞和平滑肌细胞是脑血管细胞组织的重要组成部分，对血管功能的调控起着至关重要作用[23]。血管内皮细胞的完整性和血管平滑肌细胞收缩表型是维持血管张力和调节血流量的重要因素[24]。Zhang等[25]发现，SAH大鼠模型的脑组织内皮素1含量与血管平滑肌细胞的表型转化呈正相关，通过降低ETAR含量可抑制血管平滑肌细胞的表型转化及降低血管平滑肌细胞的体外迁移能力，从而起到改善SAH大鼠脑循环、减轻脑水肿程度及改善神经功能的作用。可见，血清内皮素1的分泌情况与出血性脑卒中的脑水肿程度及神经功能受损情况呈负相关，对出血性脑卒中患者的病情进展及预后有一定的影响。

3 CGRP

3.1 CGRP与血管内皮细胞的关系 CGRP是一种血管活性多肽，在心脑血管和神经系统等组织中分布较多，主要在血管内皮细胞与血管平滑肌细胞中发挥舒张血管的作用[26]。CGRP通过激活降钙素受体样受体和受体活性修饰蛋白1，使血管内皮细胞分化、增殖并刺激环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase，CGAS)-环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，CAMP)-蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)相关通路，从而达到舒张血管的作用[27]。有研究表明，外源性CGRP可促进人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell，HUVEC)分泌VEGF,而内源性CGRP可促血管活性生成及促进VEGF的增殖、迁移[28]。缺血性脑卒中小鼠模型脑组织中CGRP含量下降，可使VEGF受体与碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)水平降低；而CGRP激动剂可使HUVEC及VEGF受体水平升高[29]。一氧化氮是血管内皮细胞分泌的活性物质之一，与CGRP同为血管舒张因子[30]。CGRP的舒张血管作用与一氧化氮两条通路相关：一是CGRP与一氧化氮-平滑肌细胞通路中的CGRP1受体结合，使细胞组织CAMP和蛋白激酶A含量增加；二是通过一氧化氮-血管内皮细胞通路使一氧化氮合成酶生成一氧化氮，导致一氧化氮释放增多使血管舒张[31]。综上所述，CGRP作为强血管活性肽，可通过激动其受体促进VEGF及一氧化氮的释放，发挥舒张血管与促进血管内皮细胞增殖的作用。

3.2 CGRP与缺血性脑卒中的关系 CGRP是调节脑血管循环的重要组成部分，其主要通过抑制动脉粥样硬化与抑制血管炎症反应发挥脑保护作用，急性缺血性脑卒中患者脑损伤严重程度与CGRP表达水平呈负相关[32]。CGRP与动脉血管粥样硬化紧密相关，动脉血管粥样硬化及斑块形成可使周围血管CGRP受体减少，血管舒张功能障碍，导致冠状动脉痉挛或促进血栓形成，加重脑血流循环障碍。缺血性脑卒中会引起机体炎症因子水平急速上升，加重脑血管缺血缺氧及神经系统损伤程度。CGRP可通过直接扩张血管，并抑制白细胞介素(interleukin,IL)-6、肿瘤坏死因子α、IL-1等促炎因子的释放以促进新生血管形成[33]。CGRP还可通过核因子κB通路降低坏死的血管内皮细胞中趋化因子C-C基序配体2和C-X-C基序配体1等炎性因子的含量，减轻血管内皮细胞炎症反应程度，从而促进脑血管内皮损伤的修复再生，对脑细胞的新陈代谢起到保护作用[34]。动物实验研究表明，CGRP可通过Ca2+通道、蛋白激酶C和PKA途径抑制小鼠巨噬细胞的炎症反应，调节巨噬细胞去极化，从而诱导血管平滑肌细胞松弛，使血管保持舒张状态[35]。总之，CGRP可扩张血管，其血清含量增高可起到抑制促炎因子的释放、抗氧自由基损伤、抗动脉粥样硬化等作用，进而改善缺血性脑卒中后的脑部缺血程度。

3.3 CGRP与出血性脑卒中的关系 HICH或SAH患者因脑血流动力学改变、血管内皮细胞功能受损、血管壁变性坏死，引起脑实质内出血，主要表现为脑组织水肿、颅内压增高或脑疝形成。HICH可使内源性CGRP生成增多，破裂血管保持持续舒张状态，使脑出血程度进一步加重[36]。SAH可导致颅内压升高、脑组织破坏、神经内分泌功能异常等，SAH患者血液和脑脊液中CGRP释放减少，使鸟苷酸环化酶及Ca2+通道被激活，环鸟苷酸可降低Ca2+含量，使CGRP的舒张血管作用减弱，增强血管收缩能力,进而导致脑血管痉挛[37]。此外，脑出血后机体血液中内皮素含量升高，抑制CGRP生成，脑血流量及脑血管收缩调节状态失衡,脑组织血流量及供氧减少,致使出血区神经细胞水肿、坏死程度加深[38]。张碧波等[39]研究发现，脑出血后患者不仅血液循环中炎症因子水平相应升高，而且CGRP释放减少，导致舒张血管作用减弱而发生血管痉挛。综上所述，脑出血后机体颅内压升高、脑周围组织水肿及神经炎性刺激可使CGRP含量降低，导致血管舒张功能失调而引起血管痉挛，造成脑出血量加重或神经缺血坏死等，对出血性脑卒中患者疾病进展及预后产生一定的影响。

4 内皮素1、CGRP与脑卒中的关系

在脑卒中发生、发展过程中，CGRP一方面可通过拮抗内皮素1的缩血管反应改善脑血管狭窄、缺血及梗死情况；另一方面，神经细胞损伤坏死后释放内皮素1等血管收缩因子，导致CGRP等血管舒张因子分泌功能减弱，使CGRP在血液循环中的分泌量减少，血管内皮细胞中内皮素1与CGRP的表达水平呈反比，二者无法维持动态平衡，最终导致脑血管损伤程度进一步加重[40]。急性脑卒中时,脑部缺血缺氧打破CGRP和内皮素1之间的平衡状态,血管内皮细胞及神经细胞等组织水肿坏死，坏死的神经细胞穿过血脑屏障，使脑血管中内皮素1分泌增多,内皮素1与ETAR结合后激活磷脂酶C，使细胞壁钙通道内Ca2+内流，血管收缩加剧，脑血管痉挛致使脑组织缺血坏死而加重脑损伤[41]；CGRP通过与其受体结合使细胞膜上Ca2+流动减少而发挥血管舒张效应，缓解脑血管的挛缩状态，使颅脑内血流情况改善，从而减轻脑损伤[42]。文龙龙等[43]研究发现，脑卒中后内皮素1生成增多，加剧血管收缩,使脑血流动力减弱，此时机体不能产生足够CGRP，导致血液循环中CGRP含量下降，进一步加重脑组织的损伤程度；急性脑卒中后血清内皮素1释放增多，加剧血管收缩，而CGRP含量减少无法抑制血管收缩，导致血管舒缩功能障碍，血管内皮受损加重，脑血管痉挛缺血缺氧，形成恶性循环。

5 小 结

血管内皮细胞功能障碍是脑血管疾病发病的重要环节。近年来有关血管新生因子在脑卒中发病机制中的作用已成为研究热点，内皮素1与CGRP具有舒缩血管的作用，二者均可促进VEGF释放，与VEGF同为促进血管新生的活性因子，在血管内皮细胞的增殖、迁移中起到关键作用。内皮素1与CGRP可通过影响促炎细胞释放、兴奋性氨基酸释放、神经损伤及动脉粥样硬化进展，参与脑卒中发生、发展的各个阶段。进一步探讨内皮素1与CGRP在脑卒中发病机制中的作用，可为脑卒中诊疗提供新的思路。