王 偉，孔 維，趙淑敏，孔祥玉

(承德醫(yī)學院，河北承德 067000)

綜述講座

細胞粘附分子影響腦缺血腦再灌注的研究進展*

王 偉，孔 維，趙淑敏△，孔祥玉

(承德醫(yī)學院，河北承德 067000)

細胞粘附分子;腦缺血再灌注;功能

缺血性腦血管病是致殘率、死亡率很高的疾病。盡管腦缺血的病理生理機制復雜，越來越多研究表明，炎癥反應在腦缺血再灌注損傷的病理生理機制中發(fā)揮著重要作用。細胞粘附分子是炎癥反應的關鍵因子，在其參與下，白細胞粘附內皮細胞并浸潤缺血腦組織引起腦損傷。細胞粘附分子主要分三類:免疫球蛋白超基因家族、選擇素家族和整合素家族。本文就細胞粘附分子在缺血再灌注損傷機制的研究進展加以綜述。

1 免疫球蛋白超基因家族

免疫球蛋白超基因家族包括細胞間粘附分子-1(Intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)和細胞間粘附分子-2(Intercellular adhesion molecule-2,ICAM-2)、血小板內皮細胞粘附因子-1(platelet -endothelial cell adhesion molecule-1,PECAM-1)、血管細胞粘附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)。

1.1 ICAM-1 ICAM-1是促進炎癥反應的關鍵因子。ICAM-1為克隆號CD54、分子量76KD-114KD的細胞表面跨膜糖蛋白。1988年，克隆出人ICAM-1基因，長15.5kb。定位于染色體19p13.3-13.2區(qū)，其啟動子包含可與核因子kB(NF-kB)等轉錄因子結合的位點，其mRNA長3.3kb。正常情況下，ICAM-1在內皮細胞、白細胞、上皮細胞和成纖維細胞微量表達，在缺血、缺氧、各種炎癥因子刺激下表達上調。ICAM-1表達受多種炎癥因子的調控，如IL-1α、TNF-α及NF-kb誘導下，ICAM-1表達上調[1]。ICAM-1表達上調，促進白細胞、血小板牢固粘附內皮細胞表面，中性粒細胞浸潤，腦組織釋放大量活性氧、蛋白酶、促炎性介質，破壞血腦屏障;大量中性粒細胞和血小板瘀滯在微循環(huán)內造成微循環(huán)障礙，阻礙缺血半暗帶區(qū)域有效再灌注，導致缺血區(qū)無復流現象[2]。動物實驗表明，腦缺血1h后缺血區(qū)ICAM-1 mRNA表達開始升高，于缺血后12-24h達高峰,持續(xù)表達約48h[3]。在全腦腦缺血模型中，Cao等[4]應用ICAM-1 抗體治療能明顯改善大鼠神經功能評分，減少梗死面積，減少中性粒細胞和巨噬細胞浸潤腦組織。Rallidis等[5]對241例急性腦卒中病人研究發(fā)現:急性腦卒中病人ICAM-1顯著升高，而且ICAM-1表達水平與缺血性腦卒中死亡成線性關系;ICAM-1高表達是中年缺血性腦卒中死亡的危險因素。

1.2 ICAM-2 與ICAM-1一樣，ICAM-2是參與白細胞的粘附組織表達因子。ICAM-2分子量55KD,35%與ICAM-1同源。與ICAM-1不同的是，ICAM-2不僅由內皮細胞表達和激活，而且可以由血小板激活表達。在靜息狀態(tài)下，內皮細胞表達ICAM-2量高于ICAM-1，ICAM-2表達呈不均一性，多集中在內皮細胞接觸連接處;ICAM-2依賴IL-1β刺激大量表達，而TNF-α無此作用[6]。Abigail等應用ICAM-2基因缺失大鼠發(fā)現，缺失ICAM-2基因可以減少組織內中性粒細胞浸潤[7]。這些實驗表明，在腦缺血后，ICAM-2參與白細胞的浸潤粘附過程。

1.3 PECAM-1 PECAM-1也稱為CD31，是分子量為130KD的糖蛋白，由6個C2類型免疫蛋白亞單位組成的功能區(qū)、跨膜區(qū)和一個細胞內鏈組成。PECAM-1主要由內皮細胞表達，也可由血小板、單核細胞、中性粒細胞表達，多分布在內皮細胞間接觸處。PECAM-1通過胞外區(qū)參與細胞間的相互作用，使中性粒細胞粘附內皮細胞，參與中性粒細胞聚集浸潤、炎癥反應形成過程[8]。Hwang等應用短暫性大鼠腦缺血模型中發(fā)現，在缺血后第四天，海馬CA1區(qū)PECAM-1蛋白表達顯著增高，推測其可能參與了中性粒細胞的浸潤過程[9]。以上實驗提示，PECAM-1參與了炎癥反應的形成過程，PECAM-1可能是協(xié)助中性粒細胞穿越內皮細胞基底膜，加重中性粒細胞浸潤腦組織。

1.4 VCAM-1 VCAM-1是由內皮細胞表達的細胞間粘附因子。靜息狀態(tài)下,內皮細胞不表達VCAM-1，當在炎性因子和細菌產物的誘導下，VCAM-1于2-4h開始表達，12h達峰值并持續(xù)72h。Lee等[10]研究發(fā)現，TNF-α因子通過刺激VCAM-1表達，促進中性粒細胞浸潤人氣管平滑肌細胞，應用VCAM-1抑制劑可以減弱炎性細胞浸潤。Hoyte等應用分子磁共振觀察大鼠大腦中動脈缺血模型發(fā)現，在缺血的中心和半暗帶區(qū)，VCAM-1分子表達升高，炎癥反應重，推測VCAM-1參與了腦缺血的炎癥反應過程[11]。Brondani等在一項34例急性腦缺血的病例研究中發(fā)現，血漿中VCAM-1水平72h后升高，并且在卒中發(fā)生3個月后，VCAM-1仍然較高，提示炎癥反應可能參與了腦缺血的發(fā)病過程[12]。

2 選擇素家族

選擇素(Selectin)是典型的I型糖蛋白，分子量為90-140KD。根據表達部位不同分為三類:P-選擇素(P-selectin，CD62P)表達于活化的血小板和內皮細胞表面;E-選擇素(E-selectin，CD62E)表達于活化的內皮細胞表面;L-選擇素(L-selectin，CD62L)表達于白細胞表面。在腦缺血再灌注損傷中，該家族在炎癥早期發(fā)揮著重要作用。

2.1 CD62P 是一種跨膜糖蛋白，可分為5個區(qū)域:氨基端為凝集素樣區(qū)域，其后依次為上皮生長因子區(qū)域、9個補體調節(jié)蛋白序列、跨膜區(qū)及胞漿區(qū)。分子量140KD，由789個氨基酸組成，胞外區(qū)有730個氨基酸，含12個N位糖基化位點。跨膜區(qū)和胞漿區(qū)各有24個和35個氨基酸。CD62P為高度糖基化的單鏈跨膜糖蛋白，主要集中在小靜脈、微靜脈內皮細胞的Weibel-Palade小體和血小板的a-顆粒膜表面。正常狀態(tài)的內皮細胞和血小板表面不存在CD62P。腦缺血時，在細胞因子IL-1、TNF-α、脂多糖等因子刺激下，CD62P表達升高[13]。Fang等[14]研究證實，CD62P為微血管內皮細胞炎癥早期表達的一種粘附分子，是內皮細胞和血小板活化的標志。腦組織的缺血再灌注損傷產生大量氧自由基，這些氧自由基可直接損害血管內皮細胞和平滑肌細胞，上調內皮CD62P，促進白細胞粘附和遷移，刺激內皮細胞釋放ICAM-1和單核細胞趨化蛋白-1(MCPI)等[15]?？梢酝茰y，CD62P促進白細胞粘附與早期表達有關。然而，有證據表明，CD62P有持續(xù)的作用是因為腦缺血后期其持續(xù)表達。缺血再灌注時，大量的多核巨細胞和內皮細胞生成的細胞因子和活性氧物質可能直接促進血小板表達CD62P;CD62P大量表達，促進血小板、中性粒細胞、內皮細胞相互粘附，最終形成微循環(huán)血栓[16]。CD62P可持續(xù)在缺血側的大腦中動脈內皮細胞表面表達[17]。Marquardt等研究發(fā)現，急性腦缺血病人血清中CD62P水平表達升高[18]。Suzuki等應用Western blot法研究發(fā)現，正常大鼠未見CD62P的表達，而在大腦中動脈閉塞lh再灌注后多個時間點測定CD62P，提示8-12h時表達達高峰，再灌注后3d表達消失。說明缺血性腦梗塞后CD62P的表達參與了促進白細胞粘附，最終導致腦缺血后缺血區(qū)微血管循環(huán)無復流狀態(tài)[19]。Mocco等研究證實，CD62P抗體治療腦缺血大鼠可以減少梗塞面積，減少缺血區(qū)中性粒細胞浸潤，改善預后[20]。

2.2 CD62E 是一種糖蛋白細胞粘附分子，又稱ELAM-1，由前后排列的蛋白區(qū)組成，包括氨基末端C型Lectin區(qū)、EGF區(qū)、4-9個SCR區(qū)、單一的跨膜區(qū)及一個胞質區(qū)。CD62E正常情況下不表達，當動脈閉塞引起神經元壞死，在炎性因子IL-1、TNF-α、NF-kb及活化因子-1(activator protein 1，AP-1)刺激下，CD62E轉錄表達，表達后慢慢地被溶酶體降解。與CD62P不同是，CD62E的作用機制不明。然而，CD62E同樣是由內皮細胞和白細胞表達的，在體內實驗中發(fā)現，其參與炎癥反應的形成[21]。動物實驗研究證實，缺血微循環(huán)血管上CD62E在缺血后2h-70h持續(xù)表達[22]。在大腦中動脈缺血的小鼠模型上觀察到，缺血再灌注4h后，CD62E表達增高;應用CD62E抗體后，有神經保護作用，其作用表現在增加腦血流量[23]。在短暫性腦缺血病人中發(fā)現，發(fā)病48h內CD62E表達升高;CD62E與患者發(fā)病年齡呈負相關[24]。此外，應用CD62E、P-選擇素抗體(HuEP5C7)發(fā)現，可以減少缺血區(qū)的中性粒細胞浸潤，減少梗死面積，改善神經功能評分[25]。

2.3 CD62L CD62L也由內皮細胞和白細胞表達。成熟L-selectin從N端到C端共有5個不同的結構區(qū)域，它們依次是:大約由120個AA組成的C型Lectin區(qū)，由36個AA組成的EGF區(qū)，兩段重復的與補體調節(jié)蛋白同源的CR區(qū)(每段由62個AA組成)，15-22個AA組成的跨膜區(qū)和17-18個AA 組成的胞內區(qū)，胞內區(qū)與細胞骨架相連。CD62L介導腦缺血再灌注損傷早期的炎癥反應過程中，白細胞和血管內皮細胞的粘附是缺血區(qū)循環(huán)中白細胞活化的標志。白細胞貼壁滾動依賴內皮細胞的活化，CD62L與白細胞和內皮細胞表達的P-選擇素配體蛋白-1(P-selectin glycoprotein ligand 1,PSGL-1)結合，促進白細胞滾動、貼壁[26]。氧自由基、細胞支架的變形及應激活化蛋白激酶活化促進CD62L激活，從而導致缺血區(qū)腦組織的損傷，拮抗中性粒細胞粘附并沒有改變CD62L在腦缺血損傷中表達水平，其作用機制需要更多的研究來闡明[27]。

總而言之，P-選擇素和E-選擇素參與了缺血性腦卒中的損傷機制。在腦缺血損傷中，P-選擇素的作用強于E-選擇素。深入研究P-選擇素的作用機制，特別是藥理作用機制，將對未來治療腦缺血性疾病提供一種新方法。

3 整合素家族

整合素是由α和β亞基組成的異二聚體膜糖蛋白。整合素是細胞表面受體激活后誘發(fā)細胞構象變化，促進細胞骨架改變,從而允許細胞遷移通過。在基底層，整合素鏈接內皮細胞(如層粘連蛋白和膠原蛋白等)構成細胞外基質(ECM)。在大腦中，整合素參與內皮細胞、星形膠質細胞和基底膜構成血-腦屏障。因此，整合素是保持大腦微血管完整性的關鍵[28]。

3.1 β2整合素 β2整合素 CD11b/CD18 (Mac-1)是ICAM-1(CD54) 在白細胞上的配體。Mac-1與ICAM-1的親和力較低。淋巴細胞相關抗原-1(CD11a)是白細胞關于內皮細胞表達ICAM-1和ICAM-2(CD102)的配體。盡管白細胞粘附主要依賴P-選擇素和E-選擇素調節(jié)，但是要確保白細胞與內皮細胞牢固粘附，則需要ICAM-1和白細胞整合素CD11b/CD18的參與[29]。有實驗證明,CD11b/CD18促進中性粒細胞粘附，增加腦梗死面積。在大腦中動脈腦缺血模型中發(fā)現，應用抗CD11b抗體或者抗CD18抗體后，可以減少腦梗死面積[30]。采用終端dUTP標記法(TUNEL法)發(fā)現，應用抗CD11b抗體或者抗CD18抗體后,可以明顯減少凋亡細胞數[31]。這些資料不僅表明CD11b/CD18的整合素在缺血再灌注損傷中的作用，而且證明4h有效的干預治療窗的一個概念。

3.2 整合素αIIbβ 整合素αIIbβ3(CD41)可以在腦缺血后激活血小板，它的配體和纖維蛋白原、玻連蛋白、纖維連接蛋白、層粘連蛋白有共同的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列[32]。特別是在非人類靈長類動物腦卒中模型中，整合素αIIbβ3在缺血側直徑30-50μm的微血管上表達，并伴隨著纖維蛋白的沉積[33]。有研究提示，整合素αIIbβ3受體激活是血小板活化的終點事件;而且應用整合素αIIbβ3基因缺失動物發(fā)現，可以明顯減輕大腦中動脈缺血側的微血管阻塞，改善預后[34]。上述資料強烈支持整合素αIIbβ3導致腦缺血后微循環(huán)血栓形成。

3.3 整合素α6β4 整合素α6β4(CD104)在腦缺血時快速表達其干預星形膠質細胞和ECM的層粘連蛋白-5之間相互作用，影響血-腦屏障[35]。以上實驗說明，整合素促進中性粒細胞粘附血管內皮細胞，使血小板活化，并介導細胞ECM的相互作用。

4 小結

目前認為,腦組織缺血再灌注損傷是一種多機制、多層次、變化復雜的免疫性疾病, 炎癥細胞粘附分子扮演著重要角色。隨著分子生物學的發(fā)展和研究的深入,抗粘附分子必將為腦組織缺血再灌注損傷的治療開辟新的領域。

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R743

A

1004-6879(2012)03-0292-04

2012-03-27)

* 河北省科技廳、河北省教育廳資助課題(07276101D-46、2005227)

△ 通訊作者E-mail:zhaoshumin-2008@163.com