馬蓉，王光明

（1.大理大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，云南 大理 671000；2.大理大學(xué)第一附屬醫(yī)院 基因檢測中心，云南 大理 671000）

腦卒中是一種突發(fā)的腦血液循環(huán)障礙性疾病，全球每年約有1 500 萬腦卒中患者，其中20%是致死的，50%以上的患者失去生活自理能力[1-2]。根據(jù)血管堵塞或者破裂，從廣義上可以將腦卒中分為缺血性腦卒中和出血性腦卒中。缺血性腦卒中約占腦卒中的85%以上，在中國所占比例逐年增加，且出現(xiàn)年輕化趨勢，并已成為第一位致殘和致死原因，由此造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)。因此，深入了解腦卒中的發(fā)病機(jī)制對腦卒中的有效預(yù)防和治療顯得尤為重要[3-4]。

腦卒中發(fā)生時(shí)，將導(dǎo)致包括腦血流紊亂、血腦屏障（blood-brain barrier,BBB）崩潰、炎癥、膠質(zhì)細(xì)胞激活、血管結(jié)構(gòu)改變及神經(jīng)元死亡等一系列的分子和細(xì)胞事件的發(fā)生[5]。KIM[6]和BECERRA-CALIXTO[7]研究認(rèn)為，星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞及炎癥細(xì)胞參與了腦卒中的病理發(fā)生過程。近年來顯示，周細(xì)胞在腦卒中的進(jìn)展和痊愈中也發(fā)揮了重要的作用。周細(xì)胞在腦卒的發(fā)病機(jī)制中將影響包括腦血流、BBB 完整性、血管發(fā)生、免疫反應(yīng)、疤痕形成及纖維化等方面的作用，而上述功能的發(fā)生依賴于周細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等其他細(xì)胞間精確的相互作用和信號傳導(dǎo)。本文對周細(xì)胞在缺血性和出血性腦卒中的發(fā)病機(jī)制中的作用，尤其是影響腦血流、BBB 完整性、血管發(fā)生、免疫反應(yīng)、疤痕形成及纖維化等的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行闡述。

1 周細(xì)胞的分布及生物學(xué)特性

1.1 周細(xì)胞的分布

周細(xì)胞是組成血管壁的多潛能細(xì)胞，位于毛細(xì)血管基膜側(cè)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的周細(xì)胞來源于神經(jīng)殼細(xì)胞，而非中樞神經(jīng)系統(tǒng)的器官、系統(tǒng)中的周細(xì)胞來源于間充質(zhì)[8]。周細(xì)胞的不同胚胎來源提示周細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和非中樞神經(jīng)系統(tǒng)中具有不同的生理功能。

1.2 周細(xì)胞的生物學(xué)特性

雖然周細(xì)胞與其他細(xì)胞被基膜分隔開，但是周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間相互作用形成了緊密連接和縫隙連接等，另外，周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的相互作用參與了包括血小板源生長因子（platelet-derived growth factor,PDGF）、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）、轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-beta,TGF-β）等信號通路[9]。在人類中，周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的相互作用及信號通路的缺失將導(dǎo)致包括糖尿病腎病、腫瘤發(fā)生、腦卒中等多種病生理變化[8-9]。內(nèi)皮細(xì)胞分泌的PDGF 能夠募集周細(xì)胞，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞與周細(xì)胞間的相互接觸，并覆蓋在新生血管上。募集的周細(xì)胞與新生血管的屏障功能密切相關(guān)。體外研究認(rèn)為周細(xì)胞通過釋放促血管新生蛋白因子以誘導(dǎo)合成組成緊密連接的蛋白等，提示周細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞間的相互作用可以維持BBB 的完整性，體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)周細(xì)胞募集減少后周細(xì)胞對緊密連接蛋白表達(dá)的影響消失[10]。

與周細(xì)胞相互作用的另外一種細(xì)胞是星形膠質(zhì)細(xì)胞。在血管形成過程中，周細(xì)胞募集后，星形膠質(zhì)細(xì)胞也募集在血管周圍。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過WNT 等信號通路調(diào)節(jié)緊密連接的完整性。另外，星形膠質(zhì)細(xì)胞在血管-神經(jīng)元接觸面通過離子通道和偽足上表達(dá)的水通道蛋白4（Aquaporin-4,AQP-4）等轉(zhuǎn)運(yùn)分子起保護(hù)BBB 的特性，而位于星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞間的周細(xì)胞，可以調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能，周細(xì)胞通過與星形膠質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用參與BBB完整性的形成和維持。

2 周細(xì)胞在腦卒中發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 腦卒中時(shí)周細(xì)胞與腦血流

周細(xì)胞是否調(diào)節(jié)腦血流還存在爭議。一方面，有研究顯示周細(xì)胞可以影響腦血流，電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)周細(xì)胞的骨架分子結(jié)構(gòu)與平滑肌細(xì)胞相似，并在大鼠大腦中的周細(xì)胞上得到證實(shí)；另外，在腦組織細(xì)胞培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，與收縮和舒張有關(guān)的蛋白在周細(xì)胞中均表達(dá)，提示周細(xì)胞具有收縮和舒張的功能；體外研究顯示大鼠腦組織中的周細(xì)胞能夠?qū)︹}離子的刺激產(chǎn)生收縮和舒張的反應(yīng)進(jìn)一步支持上述觀點(diǎn)[11]。利用大腦腦片培養(yǎng)，PEPPIATT 等[12]發(fā)現(xiàn)化學(xué)刺激（三磷酸腺苷和去甲腎上腺素）和電刺激可以誘導(dǎo)周細(xì)胞介導(dǎo)的毛細(xì)血管收縮，同時(shí)谷氨酸鹽可以逆轉(zhuǎn)去甲腎上腺素誘導(dǎo)的血管收縮，說明在生理?xiàng)l件下周細(xì)胞可以參與調(diào)控腦血流。

另外，在諸如腦卒中等病生理?xiàng)l件下也觀察到周細(xì)胞的收縮。在腦卒中過程中，收縮的周細(xì)胞在毛細(xì)血管收縮部位包裹紅細(xì)胞，從而導(dǎo)致微循環(huán)障礙。HALL 等[13]利用體內(nèi)缺血研究發(fā)現(xiàn)周細(xì)胞擠壓毛細(xì)血管并且快速死亡，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)死亡的周細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致毛細(xì)血管的長期持續(xù)收縮，使得即使動(dòng)脈血流恢復(fù)后，腦血流缺血時(shí)間延長。雖然周細(xì)胞以收縮和死亡的方式調(diào)節(jié)腦血流，參與了腦卒中的病理變化，但是其精確的分子機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

另一方面，有部分研究認(rèn)為周細(xì)胞不能夠收縮和調(diào)節(jié)腦血流。HILL 等[14]利用不同的轉(zhuǎn)基因小鼠研究時(shí)在周細(xì)胞上不能檢測到α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin,α-SMA）的表達(dá)，利用短暫大腦中動(dòng)脈閉塞模型（transient middle cerebral artery occlusion,MCAO）研究發(fā)現(xiàn)平滑肌細(xì)胞收縮，而不是周細(xì)胞收縮導(dǎo)致微血管堵塞，指出是組成毛細(xì)血管的平滑肌細(xì)胞而不是周細(xì)胞在生理和病理生理?xiàng)l件下影響腦血流[14]。造成矛盾的原因可能是由于組成毛細(xì)血管的周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞在生化、結(jié)構(gòu)和功能特性具有相似性，導(dǎo)致難于區(qū)分。

與缺血性腦卒中比較，出血性腦卒中的腦血流研究較少。周細(xì)胞在出血性腦卒中是否具有調(diào)節(jié)腦血流的功能還不清楚，該問題的研究將豐富相關(guān)研究者對出血性腦卒中周細(xì)胞生物特性及其功能的理解。

2.2 腦卒中時(shí)周細(xì)胞與BBB

BBB 是一個(gè)位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)間的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)間通過BBB 進(jìn)行物質(zhì)交換，以維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡[15]。BBB 損壞是腦卒中一種結(jié)果，同時(shí)BBB 損壞還能夠進(jìn)一步加強(qiáng)腦卒中的損傷[16]。腦卒中時(shí)，BBB 緊密連接遭到破壞，形成和維持BBB 的周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞等受到損傷，連接復(fù)合體上閉合蛋白減少，跨內(nèi)皮細(xì)胞電阻減小，BBB 通透性增加[17]。作為組成BBB 主要成分的周細(xì)胞通過調(diào)節(jié)BBB 完整性以影響卒中的病理發(fā)生。周細(xì)胞對血管的包被的減少會(huì)影響血管完整性并導(dǎo)致出血性腦卒中。在出血性腦卒中發(fā)展和恢復(fù)過程中，周細(xì)胞經(jīng)募集后通過PDGF B-PDGFR β 軸參與形成血管[18]。周細(xì)胞募集后將包被在血管內(nèi)皮細(xì)胞上以減少血管的通透性和穩(wěn)定血管的結(jié)構(gòu)[8]。PDGF B 或PDGFRβ 發(fā)生突變后，周細(xì)胞的募集效應(yīng)消失，結(jié)果導(dǎo)致BBB 嚴(yán)重紊亂和大量出血[18]，說明周細(xì)胞包被在血管上對維持血管的完整性具有重要作用，周細(xì)胞的喪失將導(dǎo)致出血性腦卒中。

周細(xì)胞的非正常分化與BBB 的功能紊亂和顱內(nèi)出血相關(guān)。星形膠質(zhì)細(xì)胞來源的層黏連蛋白缺失將誘導(dǎo)腦內(nèi)周細(xì)胞的異常分化，導(dǎo)致BBB 的功能紊亂和顱內(nèi)出血[19]。周細(xì)胞特異表達(dá)的叉頭轉(zhuǎn)錄因子基因FOXF2（forkhead transcription factor 2）與腦卒中高風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[20]。在小鼠胚胎及成年時(shí)期，F(xiàn)OXF2基因未激活將引起周細(xì)胞分化異常，導(dǎo)致BBB 故障[20]。

雖然沒有直接證據(jù)表明周細(xì)胞功能紊亂與缺血性腦卒中有關(guān)，但是周細(xì)胞將通過影響血管完整性以間接的參與缺血病理變化。例如，與周細(xì)胞存活密切相關(guān)的基因Notch3突變后，將出現(xiàn)遺傳性有關(guān)的腦卒中疾病；也有證據(jù)顯示周細(xì)胞可以調(diào)節(jié)BBB 完整性，通過VEGF、活性氧類（reactive oxygen species,ROS）或NADPH 氧化酶4（NADPH oxidase 4,NOX4）等途徑以影響缺血損傷[21]。

2.3 腦卒中時(shí)周細(xì)胞的血管生成特性

血管發(fā)生是正常和病理?xiàng)l件下的重要的過程[22]。對包括PDGF B-PDGFRβ 等信號通路研究證明，血管發(fā)生過程中產(chǎn)生的內(nèi)皮細(xì)胞可以募集周細(xì)胞，而募集的周細(xì)胞可以穩(wěn)定新生血管[8]。腦卒中是由于血管堵塞或者破裂引起的腦血管疾病，在損傷區(qū)域血管再生可以促進(jìn)腦卒中的恢復(fù)。由于周細(xì)胞在血管發(fā)生過程中具有重要作用，因此可假設(shè)周細(xì)胞將通過調(diào)節(jié)血管發(fā)生以促進(jìn)卒中的恢復(fù)。

在缺血性腦卒中中，有大量的數(shù)據(jù)支持周細(xì)胞通過調(diào)節(jié)血管發(fā)生以促進(jìn)卒中恢復(fù)的假設(shè)。首先，與血管發(fā)生密切血管的因子VEGF，TGF-β 等在周細(xì)胞上表達(dá)[23]，并且在不同類型的嚙齒類缺血性腦卒中其表達(dá)是不同的。其次，移植血管來源的周細(xì)胞的前體細(xì)胞到心梗模型中發(fā)現(xiàn)，周細(xì)胞的前體細(xì)胞通過血管發(fā)生，存活以及抗纖維化等以產(chǎn)生有益的作用[24]。與之相似的是，骨髓來源的周細(xì)胞在缺血模型的血管再生中也具有重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)，移植到小鼠缺血腦組織中的骨髓細(xì)胞可以分化為小膠質(zhì)細(xì)胞和周細(xì)胞[25]，而分化形成的周細(xì)胞表達(dá)VEGF，TGF-β 等，說明周細(xì)胞參與缺血后的血管生成和血管穩(wěn)定。進(jìn)一步在小鼠腦MCAO 模型的研究發(fā)現(xiàn)利用重組的VEGF 可以使毛細(xì)血管密度和周細(xì)胞對血管的覆蓋度增加，改善腦組織的能量狀態(tài)和血流，減小腦壞死體積[26]，說明周細(xì)胞在缺血性腦卒中可以通過促進(jìn)血管生成以產(chǎn)生有益的效應(yīng)。

部分研究認(rèn)為在缺血性腦卒中中，血管再生是有害的。在缺血時(shí)促進(jìn)VEGF 的表達(dá)，會(huì)引起內(nèi)皮細(xì)胞間連接的崩解，血管通透性增加，然后導(dǎo)致出血[27]。在小鼠腦MCAO 模型中應(yīng)用VEGF 拮抗劑會(huì)較少出血和減輕組織損傷。因此，由于不同的動(dòng)物模型、損傷類型等，周細(xì)胞在缺血性腦卒中中可能具有雙相作用。

與缺血性腦卒中不同的是，出血性腦卒中中周細(xì)胞的血管發(fā)生作用研究很少。周細(xì)胞的血管再生作用在對出血性腦卒中的益處還需要進(jìn)一步研究。

2.4 腦卒中時(shí)周細(xì)胞的免疫特性

周細(xì)胞參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system,CNS）中的先天性免疫和獲得性免疫反應(yīng)。針對嚙齒類和人類的大量研究證實(shí)，周細(xì)胞對促炎信號產(chǎn)生反應(yīng)，并且可以釋放抗炎癥因子和細(xì)胞因子。在正常生理?xiàng)l件下，小鼠腦內(nèi)的周細(xì)胞可以產(chǎn)生粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-colony stimulating factor,G-CSF）、粒細(xì)胞- 巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony-stimulating factor,GM-CSF）、IL-1α、IL-6、單核細(xì)胞趨化蛋白（monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1）及一氧化氮NO等[28]。在脂多糖（Lipopolysaccharide,LPS）誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中，除上述細(xì)胞因子和趨化因子外，還表達(dá)其他許多因子[28]。最近有學(xué)者提出，根據(jù)CD90 的表達(dá)的不同，可以把周細(xì)胞分為兩種類型[29]。體外研究表明與CD90 陰性的周細(xì)胞比較，CD90 陽性的周細(xì)胞表達(dá)低水平的周細(xì)胞標(biāo)志和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，有較高的基礎(chǔ)增殖率，較弱的促炎反應(yīng)[29]，說明周細(xì)胞是異質(zhì)性的細(xì)胞群，不同的亞群其生物學(xué)功能明顯不同。

與諸如樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等抗原呈遞細(xì)胞相似的是，周細(xì)胞表面表達(dá)與獲得性免疫相關(guān)的識別抗原的細(xì)胞表面分子。原代培養(yǎng)的大鼠CNS 周細(xì)胞，組織性的表達(dá)主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex,MHC）Ⅰ型和Ⅱ型分子，并能夠呈遞抗原到處女型T 淋巴細(xì)胞[30]，說明周細(xì)胞具有免疫細(xì)胞樣的特性及參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。

腦卒中是在腦組織中的包括局部炎癥反應(yīng)和增強(qiáng)的免疫反應(yīng)的神經(jīng)癥狀，在缺血引起CNS 受損時(shí)，周細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，并發(fā)揮小膠質(zhì)細(xì)胞樣的功能，但是在出血性腦卒中，周細(xì)胞是否具有類似的功能還不清楚。

2.5 腦卒中時(shí)周細(xì)胞與疤痕形成及纖維化

在CNS 損傷時(shí)，膠質(zhì)細(xì)胞激活并且參與損傷周圍膠質(zhì)細(xì)胞樣疤痕形成。疤痕組織的功能是阻止有害物質(zhì)進(jìn)入CNS，但長期的疤痕會(huì)抑制軸突的再生和延緩恢復(fù)過程，導(dǎo)致纖維化[31]。

最近的研究顯示，周細(xì)胞參與了疤痕的形成和器官纖維化。在脊髓損傷模型以及缺血性腦卒中模型中，周細(xì)胞是形成膠質(zhì)細(xì)胞樣疤痕的主要細(xì)胞類型[32]，但是在出血性腦卒中，周細(xì)胞是否參與其中及其如何參與疤痕形成和纖維化還不清楚。

3 展望

隨著對周細(xì)胞的生物學(xué)特性及其功能相關(guān)知識的增加，利用周細(xì)胞進(jìn)行治療的策略在逐漸形成并進(jìn)行驗(yàn)證。例如在急性心梗模型中，移植微血管來源的周細(xì)胞可以減輕心室擴(kuò)張、改善心臟收縮、減少心機(jī)纖維化，并在損傷區(qū)域減少免疫細(xì)胞浸潤，已證實(shí)周細(xì)胞比心肌細(xì)胞的前體細(xì)胞的治療效果更好[33]。

雖然周細(xì)胞如何調(diào)節(jié)腦卒中的病理發(fā)生取得重大進(jìn)步，但是仍然有一些問題需要進(jìn)一步研究。首先沒有非常特異的周細(xì)胞的生物標(biāo)志可以獲得，其次周細(xì)胞的異質(zhì)性，將來的研究工作應(yīng)該是找到周細(xì)胞及周細(xì)胞亞群特異的生物標(biāo)志來鑒定周細(xì)胞及其亞群，最后與缺血性腦卒中比較，出血性腦卒中方面的研究更少。對這些問題，將促使本科室去研究和發(fā)現(xiàn)細(xì)胞類型特異及亞型特異，以促進(jìn)周細(xì)胞治療卒中的有效性和創(chuàng)新性。