王新鳳 張騰飛 程謙謙 李妍怡

【摘 要】 隨著缺血性腦卒中發(fā)病率的持續(xù)升高，恢復(fù)缺血半暗帶血流量，促進(jìn)血管新生是治療該病的研究熱點(diǎn)。Wnt信號(hào)通路作為一條調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、遷移、分化等生命活動(dòng)的重要通路，與血管新生有密切聯(lián)系。文中對(duì)缺血性腦卒中發(fā)生后Wnt信號(hào)通路上相關(guān)因子的表達(dá)與血管新生的關(guān)系進(jìn)行綜述，以期為治療缺血性腦卒中提供新思路，奠定理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 缺血性腦卒中；血管新生；Wnt信號(hào)通路

【中圖分類(lèi)號(hào)】R365 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】 A【文章編號(hào)】1007-8517（2018）15-0055-04

腦卒中俗稱(chēng)中風(fēng)，是指由于急性腦血管血供障礙導(dǎo)致的局限或全面性腦功能缺損綜合征或急性腦血管病事件[1]。目前，腦卒中己成為嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的重大疾病，在中國(guó)腦卒中發(fā)病率排名世界第一，近幾年流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)，腦卒中年死亡人數(shù)達(dá)200萬(wàn)，年增長(zhǎng)率為8.7%，并且隨著人口老齡化的日益嚴(yán)重，這個(gè)數(shù)字還會(huì)隨著時(shí)間增加而增加。其中缺血性腦卒中占卒中患者的87%，是備受關(guān)注的重大疾病[2]?，F(xiàn)在，神經(jīng)科學(xué)研究的重要課題已經(jīng)著眼于如何有效減輕腦缺血再灌注損傷和促進(jìn)腦缺血后的再生反應(yīng)。其中，再生反應(yīng)中的血管新生是一種動(dòng)態(tài)復(fù)雜的過(guò)程，由多種細(xì)胞因子和多種細(xì)胞成分參與[3]。近年來(lái)，關(guān)于腦血管發(fā)育的研究表明，Wnt信號(hào)通路在調(diào)節(jié)腦血管新生過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[4]。

1 缺血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制

由于各種原因?qū)е碌木植磕X組織血流量減少，區(qū)域組織供血障礙，導(dǎo)致病灶部位的神經(jīng)元壞死而引起腦功能障礙[5]。其中梗死灶的可逆程度取決于閉塞動(dòng)脈的大小和側(cè)支循環(huán)的有效建立，通過(guò)增加缺血半暗帶的血流灌注而恢復(fù)神經(jīng)功能[6]。缺血導(dǎo)致血管內(nèi)氧和葡萄糖供應(yīng)減少，能量生成不足，細(xì)胞膜上ATP依賴(lài)的Na、K-ATP泵活性受到抑制，膜電位消失，Na+的內(nèi)流和K+的外流使神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生去極化，同時(shí)，細(xì)胞間隙谷氨酸累積，NMDA受體和谷氨酸受體激活，細(xì)胞外的大量Ca2+內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)的鈣超載導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，大量自由基生成，該過(guò)程激活多條信號(hào)通路[7-8]。在缺血區(qū)域，雖然腦血流量只減少20 %，但是能量代謝和離子變化導(dǎo)致的缺血去極化發(fā)生的非常迅速，該過(guò)程使細(xì)胞快速死亡，其中致死區(qū)與正常區(qū)域的中間區(qū)域-缺血半暗帶的血流恢復(fù)就是決定是否發(fā)展為梗死灶的關(guān)鍵部位[9]。

2 缺血性腦卒中與血管新生

缺血性腦卒中患者的大腦缺血損傷部位病理學(xué)上可分為兩部分：一部分是不可逆的梗死腦組織區(qū)域，另一部分是處于缺血狀態(tài)但未完全梗死的區(qū)域，稱(chēng)為缺血半暗帶（ischemic penurnbra，IP）。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為缺血半暗帶在缺血后1h后出現(xiàn)，發(fā)展為最終梗死的時(shí)間窗為24h，甚至可至48h[10]。故在此動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程中，在有效時(shí)間窗內(nèi)恢復(fù)血流低灌注狀態(tài)促進(jìn)血路再通可恢復(fù)為正常組織。所有缺血腦卒中治療的目的都是為了恢復(fù)缺血半暗帶的血流量，減少最終核心梗死區(qū)域面積的大小。根據(jù)其發(fā)病的病理生理特點(diǎn)，目前缺血性腦卒中的臨床治療主要是超早期溶栓、急性期神經(jīng)保護(hù)及恢復(fù)期神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)與功能的修復(fù)。但由于溶栓藥物的治療狹窄的時(shí)間窗以及對(duì)病人標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格篩查，絕大多數(shù)患者得不到有效救治；此外，雖已證實(shí)部分神經(jīng)保護(hù)藥物在基礎(chǔ)研究中有效，但臨床應(yīng)用中減少缺血性腦卒中患者大腦梗死面積和緩解由于卒中引起的致殘方面并未顯示出應(yīng)有的療效。因此，恢復(fù)期神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)與功能的修復(fù)逐漸得到越來(lái)越多的關(guān)注，目前有研究[11]表明缺血性腦卒中后內(nèi)源性血管新生在改善腦組織功能中有重要作用，其新生成的血管可以增加缺血區(qū)腦組織的氧供和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，挽救瀕危組織。故血管新生是治療缺血性腦卒中的潛在靶點(diǎn)，刺激血管新生可以作為治療缺血性腦卒中有效手段。

出生后的成體血管形成主要有兩種方式，分別為血管生成和血管發(fā)生。血管生成是指已經(jīng)存在的血管上的現(xiàn)有的內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)激活，沖破管壁基層，遷移、增殖和重構(gòu)，出芽而生成新的血管網(wǎng)，向這種組織和器官輸送氧氣。這是組織生長(zhǎng)和發(fā)育的正常生理過(guò)程，也是機(jī)體應(yīng)對(duì)缺血損傷的應(yīng)激反應(yīng)。而血管發(fā)生是一種完全的血管新生的方式，當(dāng)機(jī)體發(fā)生組織損傷后，通過(guò)內(nèi)源性和外源性性的作用一系列誘導(dǎo)因子在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)直接或間接的方式釋放到受損傷部位周?chē)?，使骨髓中的EPCs轉(zhuǎn)移到外周血中，經(jīng)過(guò)分化、遷移、增殖各步驟完成血管新生。EPCs是內(nèi)皮祖細(xì)胞，既可以直接分化為內(nèi)皮細(xì)胞參與血管生成的過(guò)程，同時(shí)也可以產(chǎn)生各種促進(jìn)血管生成所需要的生長(zhǎng)因子，而完成血管發(fā)生的過(guò)程[12]。有實(shí)驗(yàn)[13]表明，在大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型中，梗死區(qū)域周邊的缺血半暗帶的EPCs在缺血后12～24h內(nèi)就分泌增加，3d后血管密度與正常大腦血管密度比較明顯增加。Hayashi等[14]研究發(fā)現(xiàn)該過(guò)程持續(xù)時(shí)間甚至超過(guò)21d。缺血性腦卒中的對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷是源于損傷區(qū)局部腦血管血流的中斷和減少，因此該區(qū)域的血流再生修復(fù)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的恢復(fù)也有極為重要的影響，EPCs作為影響血管新生的重要因子，它的數(shù)量可以作為內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)的重要標(biāo)志。HECHT N等[15]研究表明，用SD大鼠制作成腦缺血模型后，將骨髓EPCs移植到該模型中，可以增加毛細(xì)血管密度，促進(jìn)血管新生。近年來(lái)，在治療血管新生的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)促血管生長(zhǎng)因子，調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞分化為血管已成為重點(diǎn)研究方向[16]。

內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells， EPCs）是直接或者間接介導(dǎo)血管新生的主要因子，來(lái)源于骨髓干細(xì)胞，是成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞的前體細(xì)胞，能定向分化為成熟的內(nèi)皮細(xì)胞，動(dòng)員和歸巢是EPCs參與缺血區(qū)域血管新生的關(guān)鍵部分[17]，在生理和病理的刺激下，骨髓中的EPCs應(yīng)激性向外周血進(jìn)行遷移，動(dòng)員到外周血的EPCs分化為成熟EPCs并作用于損傷部位，而促進(jìn)血管新生。影響EPCs動(dòng)員的因素有內(nèi)源性因素、外源性因素和某些藥物。內(nèi)源性因素其中最主要的信號(hào)就是缺血，通過(guò)上調(diào)體內(nèi)HIF-1α的水平[18-19]，使血管中的內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）表達(dá)增加，從而誘導(dǎo)骨髓中EPCs向外周血?jiǎng)訂T。某些細(xì)胞因子和趨化因子可以刺激骨髓中的EPCs向外周血中移動(dòng)，與內(nèi)源性因素一同促進(jìn)血管新生。

內(nèi)皮祖細(xì)胞區(qū)別其他細(xì)胞主要靠其表面標(biāo)志物，包括CD34、CD133、VEGER-2等。CD34是1997年ASAHARA等[20]首次從人外周血單核細(xì)胞中分離出來(lái)，是一個(gè)重要的造血干細(xì)胞表面標(biāo)志物，也是早期胚胎血管的表面標(biāo)記，是識(shí)別EPCs的重要標(biāo)志之一。從骨髓和外周血中提取的細(xì)胞促進(jìn)血管新生，并迅速分化為體內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞。CD133在1977年被作為一種表面抗原而發(fā)現(xiàn)，在線蟲(chóng)的干細(xì)胞中表達(dá)，而不是在成熟內(nèi)皮細(xì)胞或單核細(xì)胞中。VEGER-2是成熟內(nèi)皮細(xì)胞中最常表達(dá)的標(biāo)記，也表達(dá)在循環(huán)的內(nèi)皮細(xì)胞上。它來(lái)源于造血干細(xì)胞，具有繁殖和釋放生長(zhǎng)因子的能力[21]。這些聯(lián)合表達(dá)干細(xì)胞的表面標(biāo)志物被認(rèn)為表達(dá)特有表面抗原CD34+、CD133+、VEGER-2+的細(xì)胞在體內(nèi)外具有分化成為成熟內(nèi)皮細(xì)胞的能力[22]。現(xiàn)通常采用CD34+作為鑒別EPCs的標(biāo)志。研究報(bào)道，Kocher等[23]給無(wú)胸腺的大鼠造成心梗模型后注射在體外擴(kuò)增后的CD34+細(xì)胞，結(jié)果證實(shí)模型缺血區(qū)毛細(xì)血管密度明顯高于對(duì)照組，血管新生數(shù)量明顯增加。

3 Wnt信號(hào)通路

Wnt通路是一條研究的較成熟的信號(hào)通路，Wnt通路上的蛋白與靶細(xì)胞表面特異性受體相互作用，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的一系列反應(yīng)，進(jìn)而參與對(duì)胚胎干細(xì)胞的增殖、分化、凋亡等病理生理的調(diào)控，建立細(xì)胞的極性[24]。

Wnt信號(hào)通路分為經(jīng)典Wnt信號(hào)通路和非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，經(jīng)典Wnt信號(hào)通路因其下游信號(hào)受β-catenin調(diào)控，故稱(chēng)為Wnt/β-catenin信號(hào)通路，β-catenin作為核心分子在該通路上起重要調(diào)節(jié)作用。非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路又稱(chēng)為β-catenin非依賴(lài)性通路，Wnt信號(hào)通路由配體蛋白、細(xì)胞膜表面相應(yīng)受體及細(xì)胞質(zhì)內(nèi)信號(hào)物質(zhì)構(gòu)成。Wnt蛋白家族中包括19種蛋白亞型，是一種分泌型蛋白家族，由350～400個(gè)氨基酸對(duì)其編碼，其中有24個(gè)保守的半胱氨酸。按照通路不同，Wnt蛋白分為兩型，經(jīng)典Wnt信號(hào)通路（β-catenin）蛋白為Wnt-1族，包括Wnt1、Wnt3a、Wnt8a等；非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路蛋白為Wnt-5a族，包括Wnt4、Wnt5a、Wnt7b等[25]。

3.1 經(jīng)典Wnt信號(hào)通路 經(jīng)典Wnt信號(hào)通路是血管生成的重點(diǎn)調(diào)節(jié)通道，主要是細(xì)胞外Wnt配體與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，提高細(xì)胞質(zhì)內(nèi)β-catenin蛋白的穩(wěn)定性，促進(jìn)其移位至細(xì)胞核，激活下游靶基因的表達(dá)。β-catenin在細(xì)胞核的累積受到其蛋白穩(wěn)定性、入核、出核等多個(gè)層面的調(diào)控，是Wnt信號(hào)通路的關(guān)鍵因子。氯化鋰（Licl）是一個(gè)典型的Wnt信號(hào)通路激活劑，通過(guò)抑制了糖原合成酶激酶-3β從磷酸化的β-catenin鏈中生成，從而導(dǎo)致了活性β-catenin鏈肽的積累，這些多肽鏈轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，從而激活信號(hào)因子，如Tcf/Lef，與該信號(hào)因子結(jié)合后，最終激活與細(xì)胞增殖、分化相關(guān)的下游靶基因的表達(dá)。然而，dickkopf-1（DKK-1）是一種典型的Wnt受體，它與Wnt受體的低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5和6（Irp5/6）結(jié)合，從而抑制了一個(gè)模板受體復(fù)合物的產(chǎn)生，起到阻止β-catenin的信號(hào)傳導(dǎo)。所以，在激活劑（Licl）的刺激下，在細(xì)胞質(zhì)聚集的β-catenin促進(jìn)其轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，結(jié)合聯(lián)合因子Tcf/Lef-1來(lái)刺激基因轉(zhuǎn)錄，而Wnt受體DKK1與Irp5/6結(jié)合，使β-catenin信號(hào)封鎖，在核轉(zhuǎn)位上的顯示很少。實(shí)驗(yàn)[26]表明，在大鼠腦缺血發(fā)生時(shí)，Wnt信號(hào)通路中的抑制劑DKK-1在缺血區(qū)和缺血半暗帶區(qū)被抑制生成，表達(dá)水平降低，從而增加Wnt/β-catenin信號(hào)通路的活性，內(nèi)源性的促進(jìn)血管新生，減輕因缺血對(duì)腦組織的損傷。故經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路參與了缺血性腦卒中發(fā)生后血管新生和對(duì)神經(jīng)功能保護(hù)的過(guò)程。

3.2 非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路 Wnt還可以通過(guò)刺激其他受體激活非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路。包括平面細(xì)胞極性通路和Wnt/Ca依賴(lài)通路等。Wnt/Ca通路目前普遍認(rèn)為是通過(guò)Wnt5a和Wnt11激活G蛋白，進(jìn)而刺激PLC和PKC分泌，從而引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加和Ca敏感信號(hào)激活，增加細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞粘著性[27]。并且，Wnt/Ca信號(hào)通路可以激活Ca MKII進(jìn)而活化轉(zhuǎn)錄因子β活化激酶1（TAK-1），使Wnt受體的低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5和6（Irp5/6）磷酸化，阻止β-catenin的聚集。Wnt/JNK信號(hào)通路是Wnt配體激活JNK和ROK通過(guò)GTPase/Rho A中介，然后激活的JNK和ROK進(jìn)入細(xì)胞核，與轉(zhuǎn)錄因子c-Jun和ATF2結(jié)合后進(jìn)一步調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。

4 血管新生與Wnt信號(hào)通路

有研究[28]表明，Wnt蛋白存在于血管中，是參與腦血管生成的重要調(diào)節(jié)介質(zhì)，激活或抑制Wnt信號(hào)通路對(duì)胚胎或成體血管生成都可以起到一定控制和調(diào)節(jié)作用。故通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)通路上的蛋白而增加血管新生已成為現(xiàn)在治療缺血性腦卒中的研究熱點(diǎn)。血管細(xì)胞通過(guò)該通路對(duì)Wnt信號(hào)作出反應(yīng)，血管生成的過(guò)程遵循了Wnt/β-catenin信號(hào)通路的基本調(diào)控原則，該通路在血管生成、血管重塑和分化的許多方面都有涉及；還包括血管的出芽，血管網(wǎng)的成熟[29]。除了經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，非經(jīng)典通路對(duì)血管新生的過(guò)程中也發(fā)揮著重要調(diào)控作用，對(duì)不同時(shí)期的形成既有正調(diào)控作用，也有負(fù)調(diào)控作用，經(jīng)典Wnt通路主要通過(guò)刺激血管中存在的Wnt蛋白，與細(xì)胞上受體結(jié)合后，使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)β-catenin轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，激活下游靶基因，從而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)，新生血管數(shù)量增加。非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路中Wnt/Ca通路主要通過(guò)鈣依賴(lài)激酶、鈣調(diào)節(jié)蛋白和轉(zhuǎn)錄因子N-F-AT起作用。激活Wnt/Ca通路可以導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放，從而激活Ca MKII，Ca MKII被認(rèn)為是Wnt/Ca通路中的關(guān)鍵蛋白[30]。有實(shí)驗(yàn)[31]表明，Wnt配體（Wnt1 ，Wnt3a ，Wnt5 a 和Wnt7 b） 可以促進(jìn)EPCs的增殖而促進(jìn)血管新生，阻斷Wnt/β-catenin信號(hào)通路將會(huì)影響血管新生[32]，表現(xiàn)在毛細(xì)血管數(shù)量減少，毛細(xì)血管床喪失等方面。研究表明[33]，促進(jìn)血管新生的相關(guān)因子是Wnt/β-catenin信號(hào)通路上的靶基因，用氯化鋰（Licl）激活Wnt信號(hào)通路后，生長(zhǎng)因子的表達(dá)上調(diào)；而用抑制劑DKK-1后，血管新生的相關(guān)因子表達(dá)明顯下調(diào)。故說(shuō)明，經(jīng)典Wnt信號(hào)通路與非經(jīng)典Wnt信號(hào)通路起到協(xié)同調(diào)控作用，共同調(diào)節(jié)缺血性腦卒中發(fā)生后血管新生的調(diào)控。

5 展望

目前，缺血性腦卒中已成為最主要的致死因素和致殘因素，并且隨著中國(guó)老齡化的增加，其發(fā)病率、致殘率、死亡率和復(fù)發(fā)率都持續(xù)升高，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的生命，影響著生存質(zhì)量。所以臨床治療缺血性腦梗死為重中之重，其主要治療的超早期溶栓，因狹窄的時(shí)間窗以及對(duì)患者標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格篩查，并不能對(duì)患者進(jìn)行有效治療，因此神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)與功能的修復(fù)已得到越來(lái)越多的關(guān)注。及時(shí)恢復(fù)缺血半暗帶的血流，促進(jìn)血管生成，提供給缺血區(qū)腦組織足夠的氧供和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞是治療缺血性腦卒中的有效手段。研究Wnt信號(hào)通路與血管新生的作用可為治療缺血性腦卒中提供新的治療思路。

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