鄒國(guó)英 伏尹 徐國(guó)鋒 任碧瓊

湖南省衛(wèi)生計(jì)生委基金項(xiàng)目(B2014-103)；湖南省第二人民醫(yī)院重點(diǎn)專科基金(2015)

410007 長(zhǎng)沙，湖南省腦科醫(yī)院檢驗(yàn)科(鄒國(guó)英 徐國(guó)鋒 任碧瓊)；湖南中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院檢驗(yàn)教研室(伏尹)

Pentraxin-3的表達(dá)在腦卒中的研究進(jìn)展

鄒國(guó)英 伏尹 徐國(guó)鋒 任碧瓊

出血性腦卒中(Hemorrhagic stroke，HS)起病急驟、病情兇險(xiǎn)，具有較高病死率和不良預(yù)后率特征，目前還沒(méi)有令人滿意的藥物治療方法。PTX3(Pentraxin-3)是正五聚蛋白超家族中的一員，內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞及樹突細(xì)胞等均可分泌PTX3，能反映血管的炎癥狀態(tài)，并與神經(jīng)和血管再生有關(guān),對(duì)腦卒中起功能性修復(fù)作用，可能成為治療HS的新靶點(diǎn)。

腦卒中(stroke)是神經(jīng)內(nèi)科常見的一類疾病，有較高的病死率及致殘率。我國(guó)是腦卒中死亡率高發(fā)地區(qū)，每年死亡近100萬(wàn)人，在幸存者中約3/4的人留下偏癱等后遺癥狀，部分患者喪失勞動(dòng)能力和生活能力。缺血性腦卒中(ischemic stroke，IS)大約占70%左右，一般起病較慢，癥狀較輕，目前研究此類的較多。出血性腦卒中(Hemorrhagic stroke，HS)起病急驟、病情兇險(xiǎn)，具有較高病死率和不良預(yù)后率特征，為目前中老年人致死性疾病之一；病理過(guò)程大多為血液溢出進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)形成血腫、水腫和細(xì)胞死亡，目前還沒(méi)有令人滿意的藥物治療方法[1]，主要是支持治療，包括氣道保護(hù)、維護(hù)穩(wěn)定的血流動(dòng)力學(xué)和控制顱內(nèi)壓。因此，利用生物標(biāo)志物進(jìn)行早期的診斷及預(yù)后的評(píng)估在疾病的診治過(guò)程中尤為重要，而且在藥物的研發(fā)過(guò)程中結(jié)合生物標(biāo)志物的檢測(cè)不僅能利用其評(píng)估藥物的臨床療效，又有助于發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn)。Pentraxin-3(PTX3)就可能成為腦卒中的新靶點(diǎn)。

1 PTX3的合成

PTX3是90年代早期首次在內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞作為細(xì)胞因子誘導(dǎo)基因被人們所認(rèn)識(shí)，為正五聚蛋白(pentraxin)超家族成員。根據(jù)一級(jí)結(jié)構(gòu)的亞單位不同，pentraxin家族蛋白可分為兩類：短鏈pentraxin和長(zhǎng)鏈pentraxin。前者包括C-反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)和血清淀粉樣蛋白P(serum amyloid P component，SAP)，PTX3屬于后者。PTX3作為主要來(lái)源于心臟和血管的損傷組織急性期反應(yīng)產(chǎn)物，與來(lái)源于肝臟的CRP相比更可能作為組織損傷的更敏感、更特異性的生物學(xué)預(yù)測(cè)指標(biāo)。人類PTX3基因位于第3號(hào)染色體q25，含有3個(gè)外顯子，被2個(gè)內(nèi)含子分隔，第3個(gè)外顯子編碼PTX3結(jié)構(gòu)域。PTX3含有381個(gè)氨基酸，其中含有1個(gè)17個(gè)氨基酸的信號(hào)肽。研究發(fā)現(xiàn)PTX3是一種急性反應(yīng)蛋白，基本序列高度保守，C端含有203個(gè)氨基酸正五聚蛋白樣結(jié)構(gòu)域和N端178氨基酸鏈，C端結(jié)構(gòu)域可見與經(jīng)典短鏈pentraxin蛋白CRP相近[2]。PTX3啟動(dòng)子包含增強(qiáng)子結(jié)合區(qū)域，在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中通過(guò)微調(diào)最終影響PTX3的目標(biāo)結(jié)構(gòu)。效果最明顯的是活化蛋白1(activator protein-1，AP-1)、核因子-κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB)和選擇性啟動(dòng)因子1(selective promoter factor 1，SP1)[3]。

以下物質(zhì)能刺激PTX3的合成和釋放：(1)促炎細(xì)胞因子(IL-1β，TNF-α)；(2)TLR受體激動(dòng)劑，即脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)；(3)特異性的微生物(lipoarabinomannans，OmpA)；(4)一些完整的微生物，常常是幾種刺激一起促使PTX3的產(chǎn)生。PTX3還可以成熟的糖基化的的單體形式存儲(chǔ)在中性粒細(xì)胞特定的乳鐵蛋白顆粒中，當(dāng)細(xì)胞被刺激激活后PTX3釋放到細(xì)胞外，形成五聚體[4]，增加中性粒細(xì)胞殺菌能力，同時(shí)又反饋地抑制過(guò)多的中性粒細(xì)胞進(jìn)入宿主的組織，避免傳播不必要的炎癥反應(yīng)。正常生理?xiàng)l件下循環(huán)血中中性粒細(xì)胞細(xì)胞凋亡半衰期短，而當(dāng)炎癥刺激時(shí)造成PTX3的釋放，同時(shí)延遲中性粒細(xì)胞的凋亡。這是保持中性粒細(xì)胞數(shù)目的自然反饋機(jī)制(而非選擇性機(jī)制)，否則患者將導(dǎo)致中性粒細(xì)胞耗竭而抗炎功能下降。內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞及樹突細(xì)胞等均可分泌PTX3[5]，血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞在氧化低密度脂蛋白的炎癥信號(hào)刺激下產(chǎn)生大量的PTX3。在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)中PTX3表達(dá)上調(diào)[6]，PTX3能與許多不同的病原體如真菌、病毒和細(xì)菌相互作用。PTX3能與特定的革蘭陰性和革蘭陽(yáng)性細(xì)菌作用，如肺炎克雷伯菌外膜蛋白A與氧化低密度脂蛋白受體-1、內(nèi)皮細(xì)胞-1清道夫受體相互作用，通過(guò)Toll樣受體2激活吞噬細(xì)胞，與PTX3結(jié)合，從而導(dǎo)致微生物誘導(dǎo)的固有免疫反應(yīng)放大[7]。

2 PTX3的作用機(jī)制

根據(jù)不同的信號(hào)通路可以影響PTX3的產(chǎn)生。急性心肌缺血內(nèi)皮細(xì)胞中TNF-α和IL-1β容易通過(guò)NF-κB途徑誘導(dǎo)PTX3的表達(dá)[8]。在急性肺上皮細(xì)胞炎癥中PTX3 mRNA不需要通過(guò)NF-κB誘導(dǎo)，而是通過(guò)c-Jun N-端激酶(JNK)途徑[9]。此外，內(nèi)皮細(xì)胞阻止不必要的炎癥的一個(gè)反調(diào)節(jié)通路是高密度脂蛋白3(HDL3)通過(guò)溶性鞘脂G蛋白偶聯(lián)受體激活蛋白激酶通路PI3K/ Akt途徑[10]。溶性鞘脂受體S1P是一種由HDL3攜帶的蛋白質(zhì)粒子，負(fù)責(zé)選擇性的PTX3合成。因此，在人類內(nèi)皮細(xì)胞中PTX3根據(jù)活化劑的不同而出現(xiàn)2種完全相反的結(jié)果，即(1)炎癥效應(yīng)引起的TNF-α和/或IL-1β或(2)通過(guò)S1P / HDL3引起的抗炎效果。后者進(jìn)一步增加一氧化氮引起血管舒張、內(nèi)皮細(xì)胞抗凋亡及隨后的動(dòng)脈粥樣硬化調(diào)節(jié)而增加TGF-β的表達(dá)[10]。糖皮質(zhì)激素也以細(xì)胞依賴方式調(diào)節(jié)PTX3的表達(dá)。在成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中糖皮質(zhì)激素促進(jìn)PTX3的產(chǎn)生，而在造血細(xì)胞中(如樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)則抑制PTX3的生成。因此，靜脈注射糖皮質(zhì)激素可增加血液中PTX3水平[11]。

3 目前PTX3的臨床應(yīng)用

PTX3在正常人血漿中水平較低(<2 ng/mL)，在炎癥狀態(tài)下急劇增加，常用作炎癥疾病的標(biāo)志物檢測(cè)。急性胰腺炎早期患者血清PTX3變化與IL-6一致，但峰值出現(xiàn)得比CRP早，能有效地評(píng)估急性胰腺炎早期的嚴(yán)重程度及預(yù)后[12]。同時(shí)PTX3可以作為血管病變的診斷及評(píng)估病情的一種新的潛在工具提供了理論基礎(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于PTX3研究最多的是原發(fā)或繼發(fā)性心血管系統(tǒng)疾病。如急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)患者胸痛出現(xiàn)6 h后血漿PTX3達(dá)到峰值(比CRP更早)，用于評(píng)估心肌壞死和心衰更優(yōu)于CRP、CK、 TnT、NT-proBNP[13-14]。常見PTX3三個(gè)單核苷酸多態(tài)性基因多態(tài)性 (rs2305619、rs3816527 rs1840680) 不影響AMI的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)整年齡和性別分析表明，3個(gè)PTX3基因多態(tài)性影響血清PTX3水平，PTX3可以作為AMI預(yù)后評(píng)估的標(biāo)志物[15]。此外，PTX3也能預(yù)示心血管事件的發(fā)生。Kotooka等[16]表明，冠狀動(dòng)脈支架急性期(24 h內(nèi))PTX3增加強(qiáng)烈預(yù)測(cè)后期的腔損失，從而暗示PTX3在動(dòng)脈狹窄過(guò)程中的作用。多種族多民族動(dòng)脈粥樣硬化研究中2 880例受試者血漿PTX3平均水平為2.1 ng/mL，高PTX3蛋白質(zhì)水平與右心室體積及其舒張末期容積相關(guān)，且預(yù)示心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)和右心室形態(tài)學(xué)變化的危險(xiǎn)性[17]。在左心室射血分?jǐn)?shù)正常的心衰患者高PTX3水平(>3.0 ng/mL)較低PTX3水平(≤3.0 ng/mL)發(fā)生心血管事件頻率更高[18]。也有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，PTX3能反映肺損傷的嚴(yán)重程度，而有效的治療能逆轉(zhuǎn)損傷[19]，證實(shí)PTX3可作為一潛在的生物標(biāo)志物。

血清PTX3水平還與膿毒癥的發(fā)展有關(guān)，血清PTX3水平不僅與SAPS2得分明顯相關(guān)，而且高水平PTX3水平的患者90 d病死率比低水平患者高25%，說(shuō)明血清PTX3水平與病情嚴(yán)重程度和病死率相關(guān)[20]。

PTX3與腦損傷的關(guān)系研究較少，有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明癲癇后在大腦中因海人酸誘導(dǎo)生成PTX3可能是針對(duì)神經(jīng)退化而產(chǎn)生一種保護(hù)性反應(yīng)[21]。嚴(yán)重創(chuàng)傷性腦損傷后血清PTX3水平與高病死率獨(dú)立相關(guān),可能是一個(gè)有用的腦損傷標(biāo)志及其預(yù)后評(píng)估因子[22]。

4 PTX3在腦卒中的表達(dá)

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中缺血性腦卒中24 h后小鼠PTX3蛋白表達(dá)上調(diào)，同側(cè)大腦半球升高到26倍，對(duì)側(cè)半球升高到4倍，而48 h后小鼠同側(cè)PTX3蛋白表達(dá)迅速下調(diào)，降低到5倍水平，對(duì)側(cè)卻保持在升高水平。實(shí)驗(yàn)表明這些PTX3并不是來(lái)源于白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞/神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，而是由中樞的IL-1驅(qū)使其表達(dá)上調(diào)。雖然外周注射IL-1能使血漿PTX3水平升高約1倍，但并不能影響大腦皮質(zhì)及紋狀體PTX的表達(dá)。同時(shí)這也表明在顱腦無(wú)損傷的情況下外周的PTX3并不能通過(guò)血腦屏障[23]。可見生理狀態(tài)下PTX3在腦中并不表達(dá)，腦梗死發(fā)生后會(huì)引起炎癥介質(zhì)釋放的級(jí)聯(lián)式反應(yīng)，引起炎癥介質(zhì)的大量釋放，如NF-a、IL-6、IL-3、IL-8、IL-26和IL-10等常見的細(xì)胞因子的釋放，并不是腦損傷引起PTX3表達(dá)上調(diào)，而是炎癥信號(hào)因子驅(qū)使其表達(dá)。

在臨床觀察中發(fā)現(xiàn)PTX3能調(diào)節(jié)神經(jīng)和血管再生，對(duì)腦卒中起功能性修復(fù)作用[24]，可能成為治療腦卒中的新靶點(diǎn)。Zanier等[25]研究表明在蛛網(wǎng)膜下腔出血患者中PTX3水平增高并非來(lái)自血液，也不是系統(tǒng)性炎癥，而是疾病本身，且腦脊液PTX3水平與血管痙攣相關(guān)。在缺血性腦卒中患者中PTX3水平與患者預(yù)后有關(guān)，水平越高病死率越高，死亡患者有較高的PTX3水平[26]。

5 小結(jié)

目前人們雖然對(duì)PTX3的細(xì)胞來(lái)源、生物學(xué)活性、分子結(jié)構(gòu)以及與多種疾病的關(guān)系有了初步的認(rèn)識(shí)，但PTX3為一種新近發(fā)現(xiàn)的炎癥標(biāo)志物，它與出血性腦卒中的關(guān)系以及在疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中所起的作用仍需進(jìn)一步研究。通過(guò)前述我們已知PTX3與血管內(nèi)皮有關(guān)，而腦中并不表達(dá)PTX3。PTX3與出血性腦卒中的病理發(fā)生發(fā)展過(guò)程關(guān)系，到底是與炎癥有關(guān)，抑或是與血管內(nèi)皮功能有關(guān)，還是與腦本身有關(guān)，及PTX3與疾病預(yù)后的關(guān)系等需要更多的臨床研究加以闡明，這可能對(duì)HS的診斷、治療、嚴(yán)重程度的估計(jì)以及預(yù)后提供一定的幫助，為HS的治療提供新的思路。

[1] Katsuki Hiroshi.Exploring neuroprotective drug therapies for intracerebral hemorrhage[J].J Pharmacol Sci,2010,114(4):366-378.

[2] Bottazzi B,Vouret-Craviari V,Bastone A,et al.Multimer formation and ligand recognition by the long pentraxin PTX3.Similarities and differences with the short pentraxins C-reactive protein and serum amyloid P component[J].J Biol Chem,1997,272(52):32817-32823.

[3] Basile A,Sica A,D'aniello E,et al.Characterization of the promoter for the human long pentraxin PTX3.Role of NF-kappaB in tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta regulation[J].J Biol Chem,1997,272(13):8172-8178.

[4] Jaillon S bastien,Peri Giuseppe,Delneste Yves,et al.The humoral pattern recognition receptor PTX3 is stored in neutrophil granules and localizes in extracellular traps[J].J Exp Med,2007,204(4):793-804.

[5] Introna M,Alles V,Castellano M,et al.Cloning of mouse ptx3,a new member of the pentraxin gene family expressed at extrahepatic sites[J].Blood,1996,87(5):1862-1872.

[6] Savchenko As,Imamura M,Ohashi R,et al.Expression of pentraxin 3 (PTX3) in human atherosclerotic lesions[J].J Pathol,2008,215(1):48-55.

[7] Jeannin Pascale,Bottazzi Barbara,Sironi Marina,et al.Complexity and complementarity of outer membrane protein A recognition by cellular and humoral innate immunity receptors[J].Immunity,2005,22(5):551-560.

[8] Salio M,Chimenti S,De Angelis N,et al.Cardioprotective function of the long pentraxin PTX3 in acute myocardial infarction[J].Circulation,2008,117(8):1055-1064.

[9] Han Bing,Mura Marco,Andrade F,et al.TNFalpha-induced long pentraxin PTX3 expression in human lung epithelial cells via JNK[J].J Immunol,2005,175(12):8303-8311.

[10] Norata Danilo,Marchesi Patrizia,Pirillo Angela,et al.Long pentraxin 3,a key component of innate immunity,is modulated by high-density lipoproteins in endothelial cells[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2008,28(5):925-931.

[11] Doni Andrea,Mantovani Giovanna,Porta Chiara,et al.Cell-specific regulation of PTX3 by glucocorticoid hormones in hematopoietic and nonhematopoietic cells[J].J Biol Chem,2008,283(44):29983-29992.

[12] Kusnierz-Cabala Beata,Gurda-Duda Anna,Dumnicka Paulina,et al.Plasma pentraxin 3 concentrations in patients with acute pancreatitis[J].Clin Lab,2013,59(9/10):1003-1008.

[13] Peri G,Introna M,Corradi D,et al.PTX3,A prototypical long pentraxin,is an early indicator of acute myocardial infarction in humans[J].Circulation,2000,102(6):636-641.

[14] Latini Roberto,Maggioni P,Peri Giuseppe,et al.Prognostic significance of the long pentraxin PTX3 in acute myocardial infarction[J].Circulation,2004,110(16):2349-2354.

[15] Barbati Elisa,Specchia Claudia,Villella Massimo,et al.Influence of pentraxin 3 (PTX3) genetic variants on myocardial infarction risk and PTX3 plasma levels[J].PLoS One,2012,7(12):e53030.

[16] Kotooka N,Inoue T,Fujimatsu D,et al.Pentraxin3 is a novel marker for stent-induced inflammation and neointimal thickening[J].Atherosclerosis,2008,197(1):368-374.

[17] Leary J,Jenny S,Barr Graham,et al.Pentraxin-3 and the right ventricle: the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis-Right Ventricle Study[J].Pulm Circ,2014,4(2):250-259.

[18] Matsubara J,Sugiyama S,Nozaki T,et al.Incremental prognostic significance of the elevated levels of pentraxin 3 in patients with heart failure with normal left ventricular ejection fraction[J].J Am Heart Assoc,2014,3(4):e000928.

[19] He Xiaolin,Han Bing,Bai Xiaohui,et al.PTX3 as a potential biomarker of acute lung injury: supporting evidence from animal experimentation[J].Intensive Care Med,2010,36(2):356-364.

[20] Bastrup-Birk Simone,Skjoedt Ole,Munthe-Fog Lea,et al.Pentraxin-3 serum levels are associated with disease severity and mortality in patients with systemic inflammatory response syndrome[J].PLoS One,2013,8(9):e73119.

[21] Ravizza T,Moneta D,Bottazzi B,et al.Dynamic induction of the long pentraxin PTX3 in the CNS after limbic seizures: evidence for a protective role in seizure-induced neurodegeneration[J].Neuroscience,2001,105(1):43-53.

[22] Gullo da,Bertotti Mor,Silva Carvalho,et al.Hospital mortality of patients with severe traumatic brain injury is associated with serum PTX3 levels[J].Neurocrit Care,2011,14(2):194-199.[23] Rodriguez-Grande B,Swana M,Nguyen LA,et al.The acute-phase protein PTX3 is an essential mediator of glial scar formation and resolution of brain edema after ischemic injury[J].Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism,2014,34(3):480-488.

[24] Rodriguez-Grande Beatriz,Varghese Lidiya,Molina-Holgado Francisco,et al.Pentraxin 3 mediates neurogenesis and angiogenesis after cerebral ischaemia[J].J Neuroinflammation,2015,12:15.

[25] Zanier R,Brandi Giovanna,Peri Giuseppe,et al.Cerebrospinal fluid pentraxin 3 early after subarachnoid hemorrhage is associated with vasospasm[J].Intensive Care Med,2011,37(2):302-309.

[26] Ryu WS,Kim CK,Kim BJ,et al.Pentraxin 3: a novel and Independent prognostic marker in ischemic stroke[J].Atherosclerosis,2012,220(2):581-586.

R743

A

1007-0478(2017)05-0472-03

10.3969/j.issn.1007-0478.2017.05.026

(2016-12-12收稿)