缺血性卒中后神经再生潜在靶点的研究进展

冯瑞雪，王天赟，禹云玲，刘瑞珍

（1. 赣南医学院2019级临床专业本科生；2. 赣南医学院2020级临床专业本科生；3. 赣南医学院2021级硕士研究生；4. 赣南医学院基础医学院解剖教研室，江西 赣州 341000）

脑卒中（cerebral stroke）又称“中风”“脑血管意外”（cerebralvascular accident，CVA），是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的一组神经疾病，是目前位列全球第二大死亡因素。在所有脑卒中中，87% 为缺血性，10% 为脑出血，3% 为蛛网膜下腔出血［1］。因此，缺血性脑卒中的发病机制及干预是目前脑卒中研究的重点。

“成体神经元不可再生”是20 年前教科书的概念，哺乳动物中枢神经系统的神经发生被普遍认为在出生后不久就结束了。然而，REYNOLDS B A等［2］通过诱导成年小鼠纹状体细胞增殖，证明了该细胞可分裂和分化为神经元细胞，即神经可以再生。有研究表明，位于海马室下区和颗粒下区的神经干细胞（neural stem cell，NSC）具有自我更新能力，能够分化为神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞，从而产生大量脑组织［3］。

脑卒中后的治疗一方面可以通过抑制神经元的过度凋亡维持细胞数量；另一方面可以通过产生更多的新生神经元替代凋亡的神经元加速神经发生的过程［4］。然而，神经发生并不能长期维持，且过程复杂。在脑缺血损伤后，多种生长因子在神经细胞增殖和迁移、神经元的存活和凋亡以及血管生成过程中得到越来越多的表达［5］，促进神经发生。有研究显示，microRNAs是改善缺血性卒中发生、发展的关键介质［6］。同时，多种蛋白参与轴突再生过程，有望为临床治疗提供新的靶点。综上，调控损伤区域的神经再生和轴突再生过程对缺血性卒中后神经恢复至关重要。

1 生长因子靶向治疗缺血性卒中的研究进展

生长因子在正常的中枢神经系统发育过程中非常重要，许多生长因子已经被发现可以保护神经干细胞，促进中风后的神经发生。如神经营养素-3（neurotrophin-3，NT-3）、脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）和NT-4/5。胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）诱导神经生成和血管生成［7］。胶质细胞系源性神经营养因子（glial cell derived neurotrophie factor，GDNF）、BDNF 或神经生长因子（nerve growth factor，NGF）可增强神经元的可塑性。 因此，以NGF、BDNF 以及GDNF 为靶点的神经再生和突起再生过程是促进脑缺血后神经康复的重要措施。

1. 1 神经生长因子NGF 是一种神经营养因子，在组织中主要以前体的形式存在，能促进周围神经系统发育中神经元的存活和分化。NGF 具有促进成年哺乳动物神经发生的潜力，一方面可以通过激活酪氨酸激酶A受体，增加祖细胞存活率，进而产生抗凋亡作用［8］；另一方面，为了让新生成的神经元在中风后存活，血管生成必须与神经发生同时发生。ZHAO H T 等［9］发现NGF/黏着斑激酶（focl adhesion kinase，FAK）信号通路参与大鼠急性脑卒中后血管生成，证明NGF 参与神经发生中的多个过程，以实现较好的卒中后康复。有研究表明，采用NGF联合脂肪间充质干细胞（human adipose-derived mesenchymal stem cells，hAMSCs）等细胞移植，可增加受损区的神经生长因子［10］，促进神经发生。因此，发展携带NGF 基因的载体可能是神经保护作用的一种很有前途的方法。

1. 2 脑源性神经因子BDNF 是脑内含量最多的神经营养因子。BDNF 通过与原肌球蛋白相关激酶B（tropomyosin receptor kinase B，TrkB）和神经营养素受体p75相互作用，激活三种信号蛋白：丝裂原活化 蛋 白 激 酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）、磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）和磷脂酶C（phospholipase C，PLC）。其中，PI3K 在脑卒中后神经再生过程中发挥重要作用［11］。有研究表明，BDNF 过表达对缺氧缺糖条件所致海马神经元损伤具有神经保护作用［12］。一方面，BDNF 具有促进神经元存活作用；另一方面BDNF 在神经再生过程中起着重要作用。LIN G T等［13］发现BDNF 通过激活施旺细胞JAK/STAT 通路促进神经再生。体外研究表明，BDNF 通路的激活可促进缺血性卒中后突起生长［14］。 因此，调控BDNF 的表达对卒中后受损区域神经再生和突起生成具有较大前景。

1. 3 胶质源性神经营养因子在众多的内源性调节分子中，GDNF尤为引人注目。GDNF由胶质细胞和神经元产生，是转化生长因子β超家族成员，在正常发育过程中对神经元分化起重要作用。BECK K D等［15］发现新生大鼠在缺氧缺血性脑损伤后，GDNF的水平高于正常发育的新生大鼠。在中枢神经系统损伤后，GDNF 还促进几种类型的成熟神经元的存活和恢复。LIU Y N 等［16］通过将一种融合蛋白PEP-1-GDNF 静脉注射到脑卒中的大鼠中发现GDNF 可明显缩小脑梗死体积，促进海马齿状回细胞增殖和分化，改善行为功能。BEKER M 等［17］证明GDNF 可有效诱导长期的神经恢复、梗死周围脑重塑和对侧神经可塑性。另外，GDNF 通路的激活可能增强海马神经生成从而促进神经元生存［18］。可见，GDNF是调控脑缺血后神经元再生的重要靶点。

2 MicroRNAs 靶向治疗缺血性卒中的研究进展

MicroRNAs（miRNAs）是一个由20～25个核苷酸组成的非编码RNA 家族。在众多的分子靶点中，microRNAs 在卒中的发病过程中起着重要的作用，如miRNA181、miRNA9、miRNA124 等。这些分子可以通过靶向一系列细胞、分子靶点、多个调控网络中的数百种蛋白质，影响与卒中相关的多种生物学过程。故调控microRNAs的表达是脑卒中发病机制中的关键环节之一［19］。一部分miRNAs 可作为卒中预后、诊断和治疗的生物标志物，如miR-210水平可作为急性脑卒中的一项新的诊断和预后指标。miR-320 是另一种可作为卒中患者候选生物标志物的miRNA。同时，脑卒中发生后，microRNAs参与多个神经再生过程。瞬时转染miR-9促进SH-SY5Y细胞增殖和轴突延长，证实了miR-9 在缺血后的神经保护和再生效果［20］。此外，miR-124 可通过靶向DACT1 激活Wnt/β-catenin 通路，促进神经干细胞增殖，诱导神经干细胞向神经元分化［21］。有研究表明miR-124 可通过STAT3 信号，减少脑卒中后小鼠M2型小胶质细胞胶质疤痕形成，促进神经元再生［22］。因此，miRNAs 可能作为创新的基因治疗候选基因，有助于神经发生、血管形成和神经可塑性［23］。

3 蛋白靶向治疗缺血性卒中的研究进展

在神经元分化和轴突生长过程中许多蛋白起着关键作用，如朊病毒蛋白（prion protein，PrP）的构象变化促进了信号转导和轴突生长；转化生长因子1495BMP、前肾素受体ATP6AP2 在神经可塑性方面具有重要作用；特异性生长抑制因子的高表达限制了神经可塑性，故克服内在生长抑制信号的策略可能会改善脑卒中患者的功能。

3. 1 神经球蛋白2000 年，BURMESTER T 等［24］发现神经球蛋白（neuroglobin，NGB）是一种氧结合珠蛋白，主要在脑神经元中表达。不久后，NGB 被证明在局灶性脑缺血中起着内源性神经保护因子的作用，可能作为开发脑卒中新疗法的目标［25］。多个研究表明，增加NGB 可以显著保护大脑免受缺氧/缺血和氧化应激相关的伤害。更重要的是，NGB 可以在脑卒中等病理条件下诱导成人神经发生［26］。此外，研究发现，NGB 可通过激活p38MAPK 信号通路促进缺血后再灌注后轴突再生［27］，表明哺乳动物NGB 在脑卒中后具有神经保护和促进神经再生的特性。

3. 2 生长抑制蛋白一些内在的生长抑制分子，如Nogo-A、NGR、RhoA和ROCK等，可以限制轴突的生长和可塑性，对脑卒中后功能恢复起抑制作用。其中，Nogo-A 在中枢神经系统轴突再生中起关键作用。研究发现，自发的轴突可塑性和卒中后的功能恢复可能受到Nogo-A 的限制［28］。脑卒中后RhoA/ROCK 通路被激活，而抑制此通路可对抗抑制作用，促进行为恢复［29］。此外，有研究表明，通过阻断Nogo-A 信号的靶向治疗方式可促进脑卒中后血管修复和功能恢复，减少神经功能障碍和病理损伤，促进突触再生［30］。暗示Nogo-A基因缺失，Nogo-A受体组分1- 磷酸鞘氨醇受体2（sphingosine 1-phosphate receptor 2，S1PR2）的敲除，以及抗Nogo-A抗体的应用可为新生成的神经元在卒中后存活提供良好条件。因此，抑制生长抑制信号可能为脑卒中后神经再生提供新思路。

4 神经再生靶向治疗缺血性卒中的策略

4. 1 移植外源性细胞由于内源性干细胞在数量上有很大的限制，人们的注意力逐渐转向了移植外源性干细胞。众所周知，外源性干细胞治疗脑卒中主要想达到的目的有：⑴修复因中风而丢失的细胞类型；⑵分泌神经营养因子以保护大脑；⑶促进内源性神经发生；⑷将治疗药物特异性地输送到受损区域［31］。研究表明，在卒中动物模型中，脂肪干细胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）通过增加神经发生、髓鞘再生、突触发生和血管生成等脑可塑性促进卒中的恢复。研究发现，静脉注射ADSCs 可促进缺血性卒中后神经功能恢复，增强神经生成，抑制神经炎症［32］。同时，由于ADSCs 相对容易获得，自体移植的可能性更大，故移植ADSCs 被认为是一种潜在可行的治疗方法。其次，间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）可减少急性脑卒中大鼠脑梗死体积，改善行为功能，对脑卒中后的恢复起重要作用［33］。研究发现，MSCs治疗可抑制促炎表型（M1 型）小胶质细胞活化，促进修复［34］。另外，MSCs可通过刺激神经发生、胶质形成和轴突重塑改善运动功能和认知行为，增加血管生成，促进神经血管修复和改善脑血流量，这一作用在新生鼠中特别明显［3］。因此，移植MSC 细胞可能成为临床促进脑卒中患者康复的有效途径之一。为了更好地移植干细胞，合成水凝胶等生物材料的使用也极大地帮助了外源性干细胞在卒中腔内的移植和随后的存活［35］。

4. 2 电针电针（electroacupuncture，EA）是脑卒中后神经功能康复的有效疗法。研究发现，定期的EA干预可促进神经营养素的分泌、神经干细胞的再生、增殖和分化［36］。电针治疗可调节脑缺血再灌注损伤大鼠自噬过程，从而减少脑梗塞的体积，改善学习和记忆等神经功能障碍［37］。此外，此疗法可增加大鼠缺血半球中VEGF、bFGF 和CD34 的表达，促进脑卒中大鼠毛细血管再生，从而促进神经功能的恢复［38］。有研究发现，电针可下调RhoA/ROCK 通路促进轴突再生［39］。虽然电针是一种安全且无不良反应的治疗脑卒中的方法，但目前电针具体治疗作用机制有待探究。

5 小结与展望

脑血管疾病是我国中老年人的常见病和多发病，且呈现“老年病”年轻化的趋势，其中缺血性卒中严重威胁人类健康，造成巨大的经济负担。溶栓是目前临床上治疗缺血性卒中的主要方法，但由于溶栓治疗时间窗有限，很大一部分患者由于不能及时治疗而导致长期的神经功能缺陷。然而，在恢复过程中，多种生长因子、microRNA 及蛋白对脑卒中后神经细胞的恢复和再生起着极其重要的作用。因此，深入研究神经再生和突起再生过程中的治疗靶点是脑卒中后促进神经功能康复的重要研究方向。移植外源性细胞可通过多种机制促进再生，改善脑卒中后神经功能缺陷。同时，电针治疗具有良好的治疗前景。这两种治疗途径可能为卒中患者提供了更多治疗方向，有力促进我国卫生事业发展。