魏珍珍 方曉艷 白 明 苗明三

河南中醫(yī)藥大學(xué)，鄭州，450046，中國

缺血預(yù)處理（preconditioning，PC）或“缺血耐受”是一種內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制，通過這種機(jī)制，輕度缺血發(fā)作（即PC）可以對(duì)隨后更嚴(yán)重的缺血損傷產(chǎn)生抵抗力［1-2］，但其機(jī)制是復(fù)雜的，涉及分子、細(xì)胞和系統(tǒng)反應(yīng)。星形膠質(zhì)細(xì)胞（astrocytes，AS）在誘導(dǎo)缺血耐受以及保護(hù)修復(fù)神經(jīng)元方面發(fā)揮著重要作用。在發(fā)生腦缺血性損傷時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活并釋放腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素、生長因子等炎癥因子，介導(dǎo)早期炎癥反應(yīng)，加重對(duì)腦組織和神經(jīng)元的損傷［3］。星形膠質(zhì)細(xì)胞也可增強(qiáng)神經(jīng)元對(duì)低糖和缺氧的耐受性，調(diào)節(jié)細(xì)胞外液K+濃度，攝取谷氨酸，表達(dá)神經(jīng)營養(yǎng)因子，有利于缺血性腦損傷神經(jīng)功能的恢復(fù)［4］。另有研究表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦內(nèi)的抗原呈遞細(xì)胞，具有多種免疫功能。因此，有學(xué)者提出星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦缺血的強(qiáng)有力的治療靶點(diǎn)，合理調(diào)節(jié)腦缺血損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài)及功能可以成為今后研究神經(jīng)保護(hù)的新思路［5］。

1 腦缺血時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)

大量離體和在體實(shí)驗(yàn)顯示，星形膠質(zhì)細(xì)胞可因缺血受到損傷，腦缺血幾秒鐘后即開始肥大，出現(xiàn)形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)的改變，隨后出現(xiàn)細(xì)胞增殖，表達(dá)多種細(xì)胞因子。

1.1 膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）

GFAP 是一種僅見于星形膠質(zhì)細(xì)胞的Ⅲ型中間絲狀蛋白，參與細(xì)胞骨架的構(gòu)成，為成熟和反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞的特征性標(biāo)記物［6］。腦缺血后，GFAP 的表達(dá)會(huì)增加，其表達(dá)水平與星形膠質(zhì)細(xì)胞激活程度密切相關(guān)［7］?；罨男切文z質(zhì)細(xì)胞能增強(qiáng)清除興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸、H+、K+的能力，對(duì)神經(jīng)元的修復(fù)和損傷起重要作用［8］。

1.2 表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）

有研究發(fā)現(xiàn)，中風(fēng)、顱腦損傷等中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷患者，腦組織中EGFR 的表達(dá)顯著增加，且大多表達(dá)在活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞中［9］，EGFR 基因沉默對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化有良好的抑制作用，其機(jī)制可能與阻礙STAT3 磷酸化有關(guān)。EGFR 可能成為抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞活化的一個(gè)潛在的、有價(jià)值的靶點(diǎn)［10］。

1.3 巢蛋白（nestin）

Nestin 屬于第Ⅵ類中間絲蛋白，是活化星形膠質(zhì)細(xì)胞中間絲的動(dòng)態(tài)成分［11］，是反映星形膠質(zhì)細(xì)胞激活的敏感指標(biāo)。有文獻(xiàn)報(bào)道，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞呈強(qiáng)烈的巢蛋白反應(yīng)，陽性細(xì)胞的形態(tài)和數(shù)量有較大的改變。在離受損區(qū)最近的區(qū)域，巢蛋白陽性細(xì)胞密集，并且胞體肥大，呈星形，突觸粗而長，交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，圍繞在受損區(qū)的周邊，減少受損區(qū)的進(jìn)一步擴(kuò)大，有利于損傷的修復(fù)。

1.4 S-100 蛋白

S-100 蛋白是星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，人體S-100 蛋白增高為人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷靈敏和特異的生化指標(biāo)［12］。腦中S-100β主要由星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，在細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中起雙重作用，低濃度（1～10 ng·mL-1）S-100β 保護(hù)培養(yǎng)的神經(jīng)元免于谷氨酸誘導(dǎo)的損害，但高濃度誘導(dǎo)培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS），并進(jìn)而生成NO，導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元死亡。研究表明，局部腦缺血時(shí)，受損腦組織內(nèi)S-100β蛋白表達(dá)增多，梗死區(qū)周圍的神經(jīng)膠質(zhì)增加，星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，提示 S-100 蛋白可能參與中樞神經(jīng)的再生與修復(fù)，且S-100β蛋白的胞漿濃度與梗塞面積顯著相關(guān)［13］。

1.5 熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）

腦細(xì)胞受熱及其他刺激后能發(fā)生熱休克反應(yīng)，誘導(dǎo)熱休克基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，生成HSP，其表達(dá)有利于神經(jīng)細(xì)胞損傷后的修復(fù)。產(chǎn)生HSP70 的細(xì)胞主要為星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞，正常腦組織幾乎測(cè)不到HSP70 mRNA 或蛋白，局灶性或全腦缺血均可誘導(dǎo)HSP70 基因的表達(dá)。研究顯示，修飾后HSP70（以便穿過血腦屏障）在靜脈給藥時(shí)對(duì)大鼠腦缺血具有保護(hù)作用。HSP70在腦內(nèi)的生物學(xué)意義尚不清楚，但缺血時(shí)產(chǎn)生的足夠HSP70 有可能防止神經(jīng)元死亡［14］。

1.6 β-淀粉樣蛋白（amyliod β protein，Aβ）與其前體蛋白（amyliod precurso protein，APP）

APP 是一種跨膜糖蛋白，在人體大部分組織細(xì)胞中均有表達(dá)，但在腦組織神經(jīng)元及星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)含量最高，APP 先后經(jīng)過β及γ分泌酶的作用后產(chǎn)生Aβ，近年研究發(fā)現(xiàn)，大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞后，梗死區(qū)周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞中APP 免疫活性明顯升高，Aβ具有神經(jīng)毒性，Aβ通過自身產(chǎn)生的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和誘導(dǎo)Ca2+內(nèi)流發(fā)生鈣超載，影響能量代謝，損傷神經(jīng)元［15］。

1.7 載脂蛋白（apolipoprotein E，ApoE）

中樞神經(jīng)系統(tǒng)的ApoE 是由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生和分泌的，已被公認(rèn)具有神經(jīng)保護(hù)作用，對(duì)各種神經(jīng)退行性疾病都有作用。腦缺血后，反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞ApoE 產(chǎn)生和分泌明顯增加。ApoE 參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)的下調(diào)，可抑制膠質(zhì)細(xì)胞分泌TNF-a，減輕缺血性損傷；ApoE 還可通過將類脂送往缺血神經(jīng)細(xì)胞，促進(jìn)神經(jīng)元的修復(fù)［16］。

2 星形膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血或腦缺血耐受中的作用

星形膠質(zhì)細(xì)胞在缺血狀態(tài)下具有較強(qiáng)的耐受力，在腦缺血中起著損傷和保護(hù)腦組織的雙重作用。明確星形膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中的作用及其機(jī)制，將為腦缺血的治療提供新的靶點(diǎn)。

2.1 保護(hù)作用

2.1.1 維持腦組織代謝和神經(jīng)遞質(zhì)平衡

研究表明星形膠質(zhì)細(xì)胞可為神經(jīng)元的有氧氧化提供大量的底物。低氧預(yù)處理能增加腦內(nèi)基礎(chǔ)糖原的含量，而星形膠質(zhì)細(xì)胞在維持缺血腦組織的新陳代謝方面發(fā)揮重要作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞具有攝取突觸間隙谷氨酸的功能，其細(xì)胞膜上存在谷氨酸/天門冬氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（glutamate-aspartate transporter，GLAST）及谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1（glutamate transporter 1，GLT-1），兩種轉(zhuǎn)運(yùn)體能迅速轉(zhuǎn)移神經(jīng)元外的谷氨酸，防止過量谷氨酸對(duì)周圍神經(jīng)元引起興奮性毒性。體外缺血預(yù)處理能增加細(xì)胞對(duì)谷氨酸的攝取，并增加星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)，星形膠質(zhì)細(xì)胞能通過清除谷氨酸抑制興奮性毒性的發(fā)生。研究顯示星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體GLT-1 對(duì)谷氨酸的反向吸收在神經(jīng)元缺血耐受中發(fā)揮重要作用［17-18］。

2.1.2 星形膠質(zhì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)和縫隙連接

星形膠質(zhì)細(xì)胞之間通過小孔形成縫隙連接，腦缺血后，只要膠質(zhì)細(xì)胞膜完整存在，它們之間的縫隙連接就會(huì)存在，從而組成調(diào)節(jié)和整合內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的縫隙連接把梗死區(qū)與周圍環(huán)境聯(lián)系在一起，有利于膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)缺血區(qū)K+和神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而減輕缺血區(qū)損傷。星形膠質(zhì)細(xì)胞縫隙連接的主要成分縫隙連接蛋白43（connexin 43，CX-43）在缺血預(yù)處理中發(fā)揮作用，上調(diào)CX-43 的表達(dá)可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的過度活化，阻斷CX-43 半通道表達(dá)可減少神經(jīng)元的獨(dú)立生存能力［19］。余瓊［20］等采用免疫熒光染色和蛋白印跡法檢測(cè)CX-43 的表達(dá)情況，兩項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果都證實(shí)，腦缺血再灌注24 h 后缺血側(cè)腦組織內(nèi)CX-43 顯著減少，七氟醚預(yù)處理可減輕腦缺血再灌注損傷后縫隙連接的破壞和CX-43 的缺失，起到神經(jīng)保護(hù)作用。

2.1.3 血腦屏障和水平衡

在與缺血性腦損傷相伴隨的腦水腫過程中星形膠質(zhì)細(xì)胞能通過分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子保護(hù)血腦屏障并使其再生。缺血和低氧預(yù)處理能促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞源性營養(yǎng)因子的分泌，有助于維持血腦屏障的穩(wěn)定；其合成的視黃酸可通過防止血腦屏障受到炎癥侵害而對(duì)神經(jīng)炎癥反應(yīng)起到內(nèi)源性保護(hù)作用［21］。研究表明，水通道蛋白4（aquaporin 4，AQP4）可介導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)節(jié)水在腦、血管和腦室之間的交換，還參與腦缺血發(fā)生后星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活，AQP4 基因敲除的小鼠MCAO 術(shù)后存活率高，且星形膠質(zhì)細(xì)胞周圍毛細(xì)血管腫脹度及腦水腫程度較野生型小鼠明顯減輕［22］；下調(diào)AQP4 表達(dá)，可減輕腦水腫和腦缺血誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化［23］。

2.1.4 表達(dá)抗損傷因子

腦缺血時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞可表達(dá)多種抗損傷因子，抑制神經(jīng)元凋亡，促進(jìn)細(xì)胞的增生和分化，修復(fù)受損神經(jīng)。膠質(zhì)源性神經(jīng)生長因子（glial cell derived neurotrophic factor，GDNF）是由膠質(zhì)細(xì)胞分泌的一種神經(jīng)生長因子，缺氧預(yù)處理可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞GDNF 高表達(dá)，明顯降低神經(jīng)元的凋亡，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［24］；成纖維細(xì)胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF），短暫腦缺血后海馬和皮層反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞的bFGF 樣免疫活性及其mRNA 水平升高，腦缺血后側(cè)腦室內(nèi)注入bFGF 可防止CA1 神經(jīng)元受損［25］；促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO），在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，EPO 主要由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，體外研究發(fā)現(xiàn)，海馬腦片給予EPO 對(duì)糖氧剝奪（oxygen-glucose deprivation，OGD）的神經(jīng)元損傷具有保護(hù)作用；體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，EPO 可降低短暫性MCAO 模型動(dòng)物的腦梗死面積。

2.2 損傷作用

2.2.1 釋放谷氨酸加重腦缺血損傷

谷氨酸的興奮性毒性是急性腦損傷的重要因素，腦梗死期間，神經(jīng)元通過突觸末梢釋放大量的谷氨酸至突觸間隙，同時(shí)突觸后膜和星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)谷氨酸再攝取作用減弱，致使細(xì)胞外液大量的谷氨酸聚集；星形膠質(zhì)細(xì)胞也能主動(dòng)釋放谷氨酸，缺糖缺氧促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸的釋放，降低星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)，間接導(dǎo)致谷氨酸在細(xì)胞外液蓄積［26］。

2.2.2 釋放炎癥因子

短暫腦缺血再灌注后，早期的繼發(fā)性損傷主要來自于炎癥刺激，星形膠質(zhì)細(xì)胞參與早期炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生。腦缺血發(fā)生后，反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增多并進(jìn)一步釋放NO、TNF-α和白介素等炎癥因子［27］。腦缺血星形膠質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)的多種腦細(xì)胞中NF-κB 激活，調(diào)節(jié)TNF-α、ICAM-1、IL、IFN 等表達(dá)，NF-κB 在缺血周邊活化后誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，對(duì)局部腦組織造成損傷；ICAM-1 蛋白在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的合成在腦缺血/再灌注2 h 開始增加，48 h 達(dá)到高峰，持續(xù)到72 h，可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞死亡［28］。

2.2.3 表達(dá)損傷因子

黃遞酶（NADPH-D），正常海馬區(qū)星形膠質(zhì)細(xì)胞不表達(dá) NADPH-D，但短暫性全腦缺血后1 d 大量反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞開始表達(dá) NADPH-D，NADPH-D 被認(rèn)為是一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）的組織學(xué)標(biāo)記，NOS 參與NO 的合成，NO 具有很強(qiáng)的神經(jīng)毒性［29］，NADPH-D/NOS 表達(dá)的增加是缺血后發(fā)生的一系列變化中的一個(gè)重要因素；內(nèi)皮素（endothelin，ET），短暫性腦缺血后，損傷區(qū)腦組織的星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生大量的ET-1和ET-3，ET-1 可有效地可促進(jìn)反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖，研究表明降低ET-1 的水平或阻斷ET-1 的作用通路可為未來治療膠質(zhì)瘢痕提供一個(gè)新的研究方向［30］。

2.3 雙重作用

腦缺血后活化星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β），集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）以及白介素-6（interleukin-6，IL-6）等在神經(jīng)細(xì)胞缺血缺氧后如何發(fā)揮作用，存在一定的爭議。

2.3.1 TGF-β

腦缺血后，星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)TGF-β mRNA 表達(dá)增加，TGF-β與其受體結(jié)合后，抑制谷氨酰胺合成酶的活性，避免谷氨酸的神經(jīng)毒性，增多的TGF-β又能抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞過度增生，減少膠質(zhì)瘢痕的形成，具有缺血保護(hù)作用［31］。但TGF-β抑制星形細(xì)胞谷氨酰胺合成酶的活性可使外源性谷氨酸的含量增加，造成神經(jīng)元損傷。

2.3.2 CSF

中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)CSF 主要由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，腦出血后，粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte CSF，G-CSF）可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞過度活化，改善ICH 大鼠神經(jīng)功能［32］。粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocytemacrophage CSF，GM-CSF）在動(dòng)物模型中被證明具有神經(jīng)保護(hù)作用，特別是在中風(fēng)的大腦中動(dòng)脈閉塞模型。但反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌過多的GM-CSF 可通過刺激小膠質(zhì)細(xì)胞增殖，釋放細(xì)胞毒性物質(zhì)和炎性介質(zhì)，具有神經(jīng)毒性作用［33］。

2.3.3 IL-6

IL-6 能降低NMDA 受體介導(dǎo)谷氨酸興奮作用，缺血后，緩激肽的活性增強(qiáng)，可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)IL-6，調(diào)節(jié)IL-1 和TNF-α的合成，發(fā)揮抗炎作用，對(duì)缺血腦組織有保護(hù)作用，但同時(shí)也能引起神經(jīng)纖維脫髓鞘，促進(jìn)凝血作用，介導(dǎo)白細(xì)胞浸潤，增加血腦屏障通透性［34］。但是到目前為止，IL-6 為什么既有促進(jìn)CNS損傷后修復(fù)的作用，同時(shí)又導(dǎo)致CNS 損傷的機(jī)制尚不清楚，目前普遍認(rèn)為這可能與IL-6 表達(dá)的時(shí)空關(guān)系不同有關(guān)。因此，尚需要進(jìn)一步闡明IL-6 表達(dá)時(shí)空關(guān)系，從而更加有效的利用其神經(jīng)保護(hù)作用。

3 腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)信號(hào)通路

3.1 Ca2+信號(hào)通路

神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣超載、鈣穩(wěn)態(tài)失衡是導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡的最后共同通道。星形膠質(zhì)細(xì)胞中Ca2+的水平是缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞活化的指標(biāo)之一［35］。腦細(xì)胞缺血缺氧時(shí)，能量降低，Ca2+通道被激活使細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流，鈣泵功能失調(diào)，細(xì)胞內(nèi)Ca2+排除障礙，引起鈣超載，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。有研究發(fā)現(xiàn)缺血腦卒中后同側(cè)半球內(nèi)神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中的Ca2+信號(hào)在不同時(shí)期會(huì)發(fā)生變化，提示對(duì)腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)Ca2+信號(hào)變化的研究，將有助于腦缺血的保護(hù)［36］。

3.2 p38MAPK 通路

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路，尤其是 p38MAPK 途徑是控制炎癥反應(yīng)最主要的信號(hào)途徑之一。p38MAPK 在各種細(xì)胞外刺激，包括紫外線、細(xì)胞因子、熱休克、滲透壓變化等作用下被激活，激活NF-κB、STAT 等多種轉(zhuǎn)錄因子，從而調(diào)節(jié)TNF-α、IL-6 等炎性細(xì)胞因子的基因表達(dá)，抑制p38MAPK 信號(hào)通路，可抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥，提示該通路在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎性病變中可能發(fā)揮重要作用。此外，突觸間隙內(nèi)Glu 穩(wěn)態(tài)的維持主要依靠星形膠質(zhì)細(xì)胞上GLT-1 的轉(zhuǎn)運(yùn)［37］，p38MAPK 對(duì)GLT-1 具有調(diào)節(jié)作用，p38MAPK 的適度激活可能介導(dǎo)GLT-1 表達(dá)的上調(diào)。腦缺血損傷后，在一定范圍內(nèi)應(yīng)用p38MAPK 特異性抑制劑SB203580，隨著劑量的增加GLT-1 的表達(dá)量也隨之減少，呈現(xiàn)明顯的劑量依賴性阻斷效應(yīng)［38］。

3.3 Notch 信號(hào)通路

Notch 信號(hào)通路是鄰近細(xì)胞之間通過彼此聯(lián)系進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞發(fā)育的重要通路。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，成熟星形膠質(zhì)細(xì)胞是靜止的并且在健康大腦中不分化，但在缺血損傷后會(huì)增殖活化。Notch-1 是中風(fēng)后梗死周邊區(qū)域反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖的關(guān)鍵因素，可通過與GFAP 基因形成轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體引導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成星形膠質(zhì)細(xì)胞［39］。大鼠進(jìn)行Notch-1 的敲除能使GFAP 陽性的星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量下降，表明在缺氧相關(guān)的疾病中，Notch 通路參與控制了星形膠質(zhì)細(xì)胞的行為。但是，關(guān)于Notch 信號(hào)對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的調(diào)節(jié)機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。

3.4 NF-κB 和VEGF 通路

低氧下星形膠質(zhì)細(xì)胞中NF-κB/p65 和VEGF 表達(dá)明顯升高，IL-1β和TNF-α是兩種與神經(jīng)毒性有關(guān)的促炎細(xì)胞因子，二者受NF-κB 的調(diào)節(jié)，過多的VEGF將破壞血腦屏障，造成神經(jīng)系統(tǒng)炎性病變，siRNA 敲除VEGF 和NF-κB 后，可抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和活化。已有研究表明，中腦星形膠質(zhì)細(xì)胞來源的神經(jīng)營養(yǎng)因子（mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor，MANF）通過減輕血腦屏障破壞和顱內(nèi)神經(jīng)炎癥，對(duì)TBI 后的急性腦損傷具有神經(jīng)保護(hù)作用，抑制NF-κB 信號(hào)通路可能是一種潛在的機(jī)制［40］。

3.5 TLR4/NF-κB 信號(hào)通路

Toll 樣受體是參與非特異性免疫的一類重要蛋白質(zhì)分子，也是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁，故在炎性和免疫反應(yīng)中有著重要作用。而TLR4 是最早被發(fā)現(xiàn)的TLRs 家族成員，在腦組織中主要表達(dá)于星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞及神經(jīng)元上，已被用作對(duì)心腦血管風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)的標(biāo)志物［41］。NF-κB 是TLR4 重要的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子之一，p65 是其最具代表性的活性亞基，正常情況下以無活性形式存在于細(xì)胞漿中。NF-κB在細(xì)胞內(nèi)受到多種物質(zhì)調(diào)控，如IL-1β、TNF-α、IL-2等，而NF-κB 活化后，亦可增強(qiáng)前述各物質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄，使其釋放增多，從而導(dǎo)致炎癥信號(hào)的進(jìn)一步放大。TLR4/NF-κB 信號(hào)途徑在誘導(dǎo)免疫/炎癥反應(yīng)以及多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病過程中均發(fā)揮關(guān)鍵作用［42］。

3.6 AQP4 和Kir 4.1 通道

AQP4 是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最主要的水通道蛋白，廣泛存在于星形膠質(zhì)細(xì)胞，是決定星形膠質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能的重要分子［43］。在短暫性MCAO 中，星形膠質(zhì)細(xì)胞AQP4的蛋白表達(dá)會(huì)在缺血1 h 后達(dá)到高峰，AQP4 高表達(dá)與腦水腫有一定的相關(guān)性。有證據(jù)表明，AQP4 對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)起關(guān)鍵的作用［44］。細(xì)胞內(nèi)流鉀通道蛋白Kir 4.1 廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等，參與調(diào)控神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞膜興奮性，參與K+的緩沖。研究表明，AQP4 和Kir 4.1 在生物體內(nèi)不僅有共同表達(dá)，而且生物功能具有相關(guān)性，共同維持腦組織中正常的水轉(zhuǎn)運(yùn)。目前，關(guān)于AQP4 和Kir 4.1 在CNS 中的細(xì)胞定位還有待深入研究，是否可能成為新的治療靶點(diǎn)還有待深入探索［45］。

4 基于星形膠質(zhì)細(xì)胞的抗腦缺血治療策略及藥物靶點(diǎn)

腦缺血短時(shí)間內(nèi)，星形膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量逐漸減少，但隨著缺血的時(shí)間增加，星形膠質(zhì)細(xì)胞活化增加，在梗死灶周圍及遠(yuǎn)離腦區(qū)出現(xiàn)大量反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞，表達(dá)多種蛋白和細(xì)胞因子，會(huì)發(fā)生明顯的細(xì)胞死亡，而垂死的星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)殺死鄰近的神經(jīng)元。因此，星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)腦缺血損傷的加重或抑制至關(guān)重要。

4.1 以星形膠質(zhì)細(xì)胞為靶點(diǎn)的治療策略

腦缺血時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞活躍，在保護(hù)神經(jīng)元和腦損傷修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用，例如產(chǎn)生抗氧化物質(zhì)GSH、分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子、促紅細(xì)胞生成素等。但也可通過產(chǎn)生興奮性氨基酸、釋放炎癥介質(zhì)、降低縫隙連接等損傷神經(jīng)元?？刂菩切文z質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中的活化，抑制其過度表達(dá)，對(duì)腦損傷的修復(fù)至關(guān)重要［46］。人參皂苷對(duì)腦缺血再灌注損傷的AS 有一定的保護(hù)作用，能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制其凋亡，降低細(xì)胞內(nèi)ROS 水平［47］。

4.2 以興奮性氨基酸為靶點(diǎn)的治療策略

星形膠質(zhì)細(xì)胞攝取谷氨酸是防止缺血性腦卒中后興奮性毒性導(dǎo)致神經(jīng)元死亡的重要機(jī)制。但是，過量的谷氨酸也可以導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞的死亡。研究表明，調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞GLT-1 介導(dǎo)的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)能力可達(dá)到減輕腦損傷的作用［48］；頭孢曲松鈉可通過上調(diào)星形膠質(zhì)細(xì)胞GLT-1 表達(dá)、減少細(xì)胞外液谷氨酸水平、減輕AQP4 抗體對(duì)體外培養(yǎng)的大鼠腦皮質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的毒性作用［49］。

4.3 以抗氧化為靶點(diǎn)的治療策略

星形膠質(zhì)細(xì)胞含有遠(yuǎn)大于神經(jīng)元的GSH 及其合成代謝相關(guān)的酶，由星形膠質(zhì)細(xì)胞合成和產(chǎn)生的GSH在保護(hù)神經(jīng)元免受反應(yīng)氧族損傷的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過星形膠質(zhì)細(xì)胞-神經(jīng)元谷胱甘肽轉(zhuǎn)運(yùn)體向神經(jīng)元提供神經(jīng)保護(hù)性GSH。有研究證明，IL-1β可通過促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞GSH 的產(chǎn)生來保護(hù)神經(jīng)元免受氧化劑誘導(dǎo)的損傷［50］；谷氨酸半胱氨酸連接酶（glutamate cysteine ligase，GCL）是GSH 生物合成的限速酶，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的抗氧化和解毒肽，AMPK 通過PGC-1α活化選擇性地調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞中GCLM（谷氨酸半胱氨酸連接酶調(diào)節(jié)亞單位）的表達(dá)，PGC-1α依賴性地誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞和嚙齒動(dòng)物視網(wǎng)膜中GSH 合成和抗氧化活性，增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中保護(hù)性星形膠質(zhì)細(xì)胞抗氧化能力［51］。

4.4 以炎癥因子為靶點(diǎn)的治療策略

腦和脊髓損傷后，活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞可釋放多種細(xì)胞因子與多種炎癥介質(zhì)及其他細(xì)胞因子相互協(xié)同，加重免疫炎癥反應(yīng)。已有研究表明，慢病毒載體（miR-136-5p）具有靶向NF-κB/A20 信號(hào)通路（下調(diào)A20 蛋白的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)p-NF-κB 蛋白的表達(dá)）調(diào)控IL-17 誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)［52］；AICAR在OGD 模型中，能夠抑制原代星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌TNF-α、IL-1β和IL-6 等炎性因子，下調(diào)磷酸化p38 表達(dá)，減少炎癥反應(yīng)，對(duì)損傷神經(jīng)元具有保護(hù)作用［53］；另有研究發(fā)現(xiàn)可以通過抑制NF-κB 和MAPK 信號(hào)通路來預(yù)防與星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥損傷相關(guān)的神經(jīng)毒性，該研究還表明，可以通過迅速調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)來預(yù)防神經(jīng)元損傷［54］。

4.5 以縫隙連接及膠質(zhì)瘢痕為靶點(diǎn)的治療策略

腦缺血時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的縫隙連接開放程度增大，有利于加快缺血區(qū)神經(jīng)元的營養(yǎng)供應(yīng)，從而減輕神經(jīng)元損傷、延緩腦損傷擴(kuò)散進(jìn)程。CX-43 主要表達(dá)于星形膠質(zhì)細(xì)胞，是治療缺血性卒中藥物的重要靶點(diǎn)［55-57］。柚皮苷可通過下調(diào)CX-43 減少自由基、興奮性氨基酸以及凋亡啟動(dòng)信號(hào)的擴(kuò)散從而發(fā)揮保護(hù)作用［58］。阿托伐他汀通過下調(diào)CX-43、GFAP 表達(dá)以減少星形膠質(zhì)細(xì)胞的縫隙連接通訊和減輕星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而起到減輕腦缺血損傷的作用。缺血病變區(qū)形成膠質(zhì)瘢痕可抑制再生性軸突的生長，抑制膠質(zhì)瘢痕的形成可用于治療神經(jīng)元再生。

5 結(jié)語及展望

目前臨床上仍然缺少具有理想療效的抗腦缺血藥物，對(duì)抗腦缺血藥物的研究依然是藥學(xué)研究和新藥開發(fā)的重點(diǎn)［59-60］。近年來，隨著星形膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血中的重要性被認(rèn)識(shí)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于病理?xiàng)l件下星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化和凋亡展開了一系列的研究。已有的研究表明在缺血狀態(tài)下星形膠質(zhì)細(xì)胞活化增殖，可通過多種途徑保護(hù)神經(jīng)元，如維持腦組織代謝和調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)平衡、釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子、調(diào)節(jié)縫隙連接等，但也可通過產(chǎn)生興奮性氨基酸、釋放炎癥介質(zhì)、降低縫隙連接等損傷神經(jīng)元。星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)腦卒中后神經(jīng)功能的維持和修復(fù)具有雙重作用。不少學(xué)者指出星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦缺血的強(qiáng)有力的治療靶點(diǎn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞中眾多相關(guān)的酶、離子通道以及信號(hào)分子都可成為潛在的治療靶點(diǎn)。合理調(diào)節(jié)腦缺血損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài)及功能可以成為今后研究神經(jīng)保護(hù)的新思路。

目前，星形膠質(zhì)細(xì)胞與腦缺血及缺血耐受的關(guān)系尚不明確，仍有一些問題有待解決。星形膠質(zhì)細(xì)胞在腦缺血過程中發(fā)揮保護(hù)或損傷作用的時(shí)間及深入機(jī)制還不完全清楚，缺血性腦卒中后是減弱星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性和功能，還是加強(qiáng)其活化及增殖，有待進(jìn)一步研究；星形膠質(zhì)細(xì)胞激活的程序是怎樣的，如何通過調(diào)控細(xì)胞周期來控制星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活，建立有效的早期神經(jīng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)腦缺血治療上的突破；星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過多靶點(diǎn)、多途徑保護(hù)缺血腦組織，如何明確作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞藥物的分子機(jī)制；此外，星形膠質(zhì)細(xì)胞呈現(xiàn)雙向特征，在缺血過程中如何促進(jìn)保護(hù)因子的表達(dá)，抑制損傷因子表達(dá)，造成其激活的后果及影響存在不確定性。

明確這些基本問題，可以為基于星形膠質(zhì)細(xì)胞的新藥研發(fā)，腦缺血損傷的治療和預(yù)后提供新思路。設(shè)法促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞的保護(hù)功能，抑制其對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不利影響，是今后研究的重點(diǎn)之一。星形膠質(zhì)細(xì)胞作為腦缺血治療的新靶點(diǎn)，藥物作用于星形膠質(zhì)細(xì)胞后其表達(dá)及發(fā)揮作用的分子機(jī)制和信號(hào)通路需要進(jìn)行深入研究。此外，通過調(diào)控細(xì)胞周期控制星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活與凋亡，實(shí)現(xiàn)腦卒中的早期神經(jīng)保護(hù)作用也是未來研究的重點(diǎn)之一，對(duì)于缺血性腦損傷的防治具有重要意義。