激肽释放酶——激肽系统与缺血性脑卒中

徐思异综述， 徐 运， 曹 翔审校

脑卒中是全球第二大死亡原因，其高致死率和高致残率严重危害人类健康。卒中通常分为缺血性和出血性卒中两种，其中87%的病例属于缺血性卒中[1]。目前，组织型纤溶酶原激活剂是FDA唯一批准的用于缺血性脑卒中患者的治疗方式，但由于治疗时间窗狭窄以及会使得患者脑出血并发症风险增加，很少有患者能从这种治疗中获益[2]。越来越多的证据表明，激肽释放酶——激肽系统(Kallikrein-kinin system，KKS)与缺血性脑卒中密切相关，但其保护作用备受研究人员的争议[3～7]。这可能与KKS对脑内不同细胞发挥不同作用有关，本文将针对KKS对缺血性脑卒中后不同类型脑细胞的影响进行综述。

1 脑中的KKS

KKS是体内一种复杂的多酶系统，在血管通透性、炎症、血栓形成、凝血等方面发挥重要作用。它的主要成分是激肽原，激肽释放酶(kallikrein，KLK)和激肽等，激肽释放酶又包括组织型激肽释放酶(tissue kallikrein，TK) 和血浆型激肽释放酶(plasma kallikrein，PK)，两者作用于激肽原生成缓激肽(bradykinin，BK)。BK是KKS的主要效应分子，通过与缓激肽B1受体(bradykinin receptor B1，B1R)、缓激肽B2受体(bradykinin receptor B2，B2R)两种 G 蛋白偶联受体结合发挥生物学作用[3，8]。

KKS的所有基本成分都存在于脑组织中。激肽原、组织激肽释放酶和激肽均可在大脑的不同区域如大脑皮质、丘脑、下丘脑、脊髓等以及脑脊液中检测到，激肽受体B1R、B2R也均存在这些区域中。对激肽受体的细胞分型检测发现，缓激肽受体在许多脑细胞中均可表达，包括神经元、小胶质细胞、脑内皮细胞和星形胶质细胞等[9]。这些都表明KKS可能在脑中发挥极其重要的作用。

2 KKS与缺血性脑卒中

2.1 KKS促进缺血后神经元的存活 1997年国外两位科学家首次报道了人体组织样本神经元中B1R和B2R的表达[10]。此后，在人类神经元中原位检测到两种激肽受体的mRNA[10，11]，提示缓激肽可能在神经元功能中发挥重要作用。

活性氧(reactive oxygen species，ROS)的增强和随后的氧化应激被认为在缺血缺氧诱导的细胞损伤和神经元死亡中起着关键作用。在一系列体外实验中，KKS系统被证明可以保护缺血缺氧后神经元，减少神经元死亡，机制可能与减少神经元活性氧的产生、减少乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)释放、抑制含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3，caspase-3)的激活，从而减轻氧化应激和细胞凋亡等有关[12～14]。另一方面，KKS还能下调caspase-1、白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)和IL-18水平，减少炎性小体诱导的神经元焦亡[15]。信号通路细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK1/2)和核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)以及Homer1b/c等蛋白可能与其保护作用密切相关[12，14，16]。

在脑卒中实验模型中，研究者还研究了BK延迟给药对于缺血缺氧后神经元损伤的保护作用。大鼠前脑四支大血管闭塞8 min后再灌注两天时注射缓激肽，再灌注3天后的评估显示，与安慰剂组大鼠相比，给药组细胞质锰超氧化物歧化酶(Manganese superoxide dismutase，MnSOD)和切割的caspase-3降低，神经元死亡减少[17，18]。

KKS系统对于缺血缺氧后神经元的保护作用主要由B2R介导。研究发现，B2R特异性拮抗剂HOE140能显著降低KKS对于神经元的的保护作用[15，16，19]。在缺血性卒中发生后，抑制B1R可显著减少大鼠脑梗死体积、神经功能缺损、细胞凋亡和神经元变性，而B2R拮抗剂具有相反的作用[20，21]。另外，KKS还能诱导缺血缺氧后神经元发生保护性自噬，与B2R介导的MEK1/2/ERK1/2和AMPK/TSC2/mTOR信号通路有关[4，19]。

2.2 KKS抑制小胶质细胞的炎性反应 早在2003年，人们已经在原代培养的啮齿动物小胶质细胞中检测到B2R在转录和蛋白水平上的表达。缓激肽或脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)作用24 h后，活化的小胶质细胞中B1R和B2R的表达均显著上调[22，23]。表明缓激肽可能在小胶质细胞功能中发挥重要作用。

缓激肽能调节小胶质细胞的功能，对中枢神经系统具有抗炎和神经保护作用。有研究表明BK和选择性B1和B2受体激动剂均可降低LPS刺激的BV2小胶质细胞培养液中促炎因子一氧化氮(nitric oxide，NO)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的水平，机制上可能与BK能够抑制IκB的降解，从而阻止NF-κB的活化和下游炎症因子的转录以及抑制cAMP-PKA-CREB信号传导等机制有关[5，24]。另外，BK还减弱了LPS诱导的原代小胶质细胞释放IL-1β，从而在大脑中发挥抗炎介质的作用。在神经元小胶质细胞共培养体系中，BK还能降低LPS诱导的神经元死亡，这可能是通过小胶质细胞介导的，因为在纯神经元培养中，它不影响TNF-α诱导的神经元死亡[22]。

2.3 KKS对脑内皮细胞的双重作用 位于中枢神经系统脑微血管系统的内皮细胞是血脑屏障最基本的组成部分，对维持完整的血脑屏障功能至关重要。KKS对脑内皮细胞有双重作用，一方面，大量的文献证实，KKS会增加体内外血脑屏障通透性[25～27]，这可能与KKS上调依赖于B2R的内皮一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthases，eNOS)信号通路，选择性地增加正常血脑屏障的通透性，进而减少内皮细胞间连接以及通过B1R/iNOS信号通路破坏紧密连接蛋白ZO-1，加剧血脑屏障的损伤有关[6]。

另一方面，KKS能降低过氧化氢和LPS对于内皮细胞的杀伤作用以及促进缺血后血管生成[25，28]。一项药物实验证明，小鼠大脑中动脉闭塞模型(middle cerebral artery occlusion，MCAO)中，人尿激肽原酶(human urinary kallidinogenase，HUK)可以促进脑缺血后血管生成，增加血管密度，上调血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达，选择性缓激肽B1或B2受体拮抗剂的则会抑制HUK的血管生成功能，这些与ERK1/2通路激活有关[29]。

2.4 缓激肽促进星形胶质细胞的炎症反应以及转化为神经元样细胞 星形胶质细胞是脑内的一种胶质细胞，维持血脑屏障完整性并参与脑损伤和炎症性疾病的免疫和修复反应。BK刺激星形胶质细胞释放不同的炎症介质，并在急性缺血性卒中后加重脑水肿。有研究发现，缓激肽对星形胶质细胞B2R的刺激能导致胞质Ca2+的增加和活性氧的产生，导致局部血管在1～2 s内扩张以及加重氧化应激，加重缺血性卒中后脑水肿的发展[30，31]。

随着脑卒中后炎症反应的发生，星形胶质细胞还能释放基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)，破坏血脑屏障的完整性，促进星形胶质细胞迁移，加重脑水肿[32]，而缓激肽则会诱导星形胶质细胞中MMP-9的表达[7，33]。一个可能的机制是BK能激活星形胶质细胞中的MAPK和NF-kB信号通路来诱导炎症介质环氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表达[34]，并且激活c-Src、Jak2和ERK1/2，最终诱导MMP-9的表达[7]。也可能是通过Ca2+介导的NOX2/ROS通路导致其下游转录因子AP-1(即c-Fos和c-Jun)激活和上调，开启MMP-9基因的转录[33]。

以往的研究主要集中在缓激肽促进星型胶质细胞炎症反应方面，最近有研究发现BK处理后的体外大鼠大脑星形胶质细胞形态和神经元相似。与此同时，星形胶质细胞标志物GFAP下调，神经元标志物NSE和NeuN上调，机制可能与BK通过B2R介导的PKC-δ和ERK1/2激活以及MMP-9的上调有关[35]。这对于缓激肽的保护机制也提供了一种可能，即促进星形胶质细胞向神经元转化，行使神经修复功能。

3 结 语

我国是全世界脑血管病发病率最高的国家之一，患病人数也在逐年增加，寻找有效的治疗方式迫在眉睫。激肽系统对于缺血性脑卒中的保护作用特别是缓激肽延迟给药仍然能够降低缺血性脑卒中脑损伤这一发现给缺血性卒中患者带来了新的希望。目前缓激肽作为缺血性脑卒中治疗药物的研究也逐渐受到人们的重视，但其保护作用仍然受到人们的争议，我们不能忽视它可能带来的副作用及相关风险，但如果能充分了解激肽系统在缺血性脑卒中中的具体作用机制并合理利用，则有望为缺血性卒中的治疗带来新的方向。