石悅桐 馮貴龍

1）山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，山西 太原 030001 2）山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院，山西 太原 030001

腦損傷是導(dǎo)致人類(lèi)死亡和殘疾的主要原因之一，隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，其發(fā)生率不斷升高，造成嚴(yán)重的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響。根據(jù)發(fā)病原因，腦損傷分為兩類(lèi)：創(chuàng)傷性腦損傷（traumatic brain injury，TBI）和非創(chuàng)傷性腦損傷（non-traumatic brain injury，NTBI）。創(chuàng)傷性腦損傷是指在交通事故、爆炸等傷害中由機(jī)械力造成的損害，其病死率很高，尤其是重型顱腦損傷的病死率高達(dá)50%［1］。非創(chuàng)傷性腦損傷主要指發(fā)生在心臟或呼吸驟停、代謝紊亂、腦卒中、瀕死經(jīng)歷等之后的腦損傷［2-3］，其中腦卒中是成人永久性殘疾的主要原因，包括缺血性腦卒中（約占腦卒中的80%）及出血性腦卒中（占腦卒中的10%～20%）。根據(jù)病理生理機(jī)制，腦損傷又分為原發(fā)性腦損傷和繼發(fā)性腦損傷。原發(fā)性腦損傷是出血、缺血及外力直接引起的一種損傷，這種直接損傷導(dǎo)致的病理生理失衡引起繼發(fā)性腦損傷，包括神經(jīng)炎癥、血-腦脊液屏障（BBB）破壞、細(xì)胞凋亡、壞死、能量代謝改變和自由基產(chǎn)生［4-6］，其中神經(jīng)炎癥為繼發(fā)性腦損傷的重要機(jī)制之一，控制神經(jīng)炎癥的發(fā)展也成為治療腦損傷、改善患者預(yù)后的重要手段。

生長(zhǎng)刺激表達(dá)基因2（ST2）為白細(xì)胞介素-33 受體，屬于白細(xì)胞介素-1 受體家族，ST2與白細(xì)胞介素33 結(jié)合可激活炎癥反應(yīng)，并參與某些炎癥性疾病的病理生理過(guò)程，如創(chuàng)傷、急性胰腺炎［7-9］。與白細(xì)胞介素-1受體家族的其他成員一樣，ST2 也以可溶性形式存在（sST2）。sST2 以其半衰期短、生物變異性低、不受年齡、性別、體重指數(shù)及腎功能影響的特點(diǎn)及其已知的預(yù)測(cè)價(jià)值成為一種新的生物標(biāo)志物［10-11］，如心肌梗死及膿毒血癥［12-13］，其單獨(dú)或與其他工具聯(lián)合使用有助于監(jiān)測(cè)治療及指導(dǎo)用藥［14］。本文將從sST2 的生理特性作用、在腦損傷中的作用機(jī)制及其作為腦損傷生物標(biāo)志物的前景三個(gè)方面對(duì)sST2與腦損傷的相關(guān)性做一綜述。

1 sST2的概述

1989年日本學(xué)者TOMINAGA等［15］在研究細(xì)胞周期G0-G1的轉(zhuǎn)變機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種cDNA 克隆，其編碼的蛋白質(zhì)在序列上與免疫球蛋白超家族成員高度相似，特別是與小鼠白細(xì)胞介素1 受體的胞外部分，暫將其命名為T(mén)1/ST2蛋白，并推測(cè)其作用可能與生長(zhǎng)信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。后研究證實(shí)ST2 是白細(xì)胞介素-1 受體樣-1（interleukin-1 receptor-like-1，IL1RL1）家族成員，位于人類(lèi)染色體2q12 上［15-16］。ST2 mRNA 經(jīng)過(guò)替代啟動(dòng)子剪接和3 次轉(zhuǎn)錄處理后，產(chǎn)生了4種ST2蛋白亞型，包括兩種基本形式，其一是跨膜形式，即相對(duì)分子質(zhì)量為67 000的ST2 配體（ST2L）和3 個(gè)細(xì)胞外IgG 結(jié)構(gòu)域；其二是較小的可溶性分泌形式，相對(duì)分子質(zhì)量為37 000，具有類(lèi)似的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)，但沒(méi)有跨膜和細(xì)胞內(nèi)部分［17］。2002年，WEINBERG等［9］發(fā)現(xiàn)sST2 在心肌梗死后小鼠的血清中短暫增加，且在人心肌梗死1 d后體循環(huán)內(nèi)水平升高，而其具體的表達(dá)機(jī)制仍是一團(tuán)迷霧。直至2005 年由SCHMITZ 等［18］發(fā)現(xiàn)的白介素-33 證實(shí)是其特異性功能配體，ST2的作用機(jī)制才逐漸明了。

ST2L主要存在于TH2細(xì)胞和肥大細(xì)胞表面，在活化的白細(xì)胞包括TH1 細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞、2 組固有淋巴樣細(xì)胞（ILC2s）、CD8+T 細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（NK）中也有表達(dá)，在受到促炎刺激后，ST2L 與IL-33 的IL-1樣細(xì)胞因子結(jié)構(gòu)域結(jié)合，招募并綁定IL-1受體輔助蛋白質(zhì)（IL-1RAcP）形成一個(gè)異源三聚體信號(hào)復(fù)合物，通過(guò)核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB），絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶ERK/MAPK 以及MAPK主要后續(xù)通路c-Jun n 端激酶（JNK）激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路，這些通路又能促進(jìn)促炎細(xì)胞因子1L-3、IL-4 和IL-5 的釋放［19-21］。而血清可溶性生長(zhǎng)刺激表達(dá)基因2作為IL-33可溶性受體和靶細(xì)胞效應(yīng)阻滯劑［18］，在循環(huán)中通過(guò)與IL-33結(jié)合抑制IL-33/ST2L信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和有益效應(yīng)，如抑制Th2 細(xì)胞的活化反應(yīng)和抗炎細(xì)胞因子（IL-4、IL-5、IL-10、IL-13）的釋放，調(diào)節(jié)Th1 淋巴細(xì)胞的激活與炎性細(xì)胞因子的釋放［22-23］。已有研究證明，ST2L 在T 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫性疾病，如哮喘和類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中發(fā)揮了重要作用［7，24］，而給予外源性sST2則會(huì)阻斷其與配體結(jié)合從而下調(diào)Th2淋巴細(xì)胞功能，提示sST2具有抑制炎癥反應(yīng)的作用。

2 sST2與腦損傷機(jī)制

2.1 sST2與小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥炎癥在腦損傷的發(fā)病機(jī)制中起至關(guān)重要的作用［25］，其過(guò)程涉及常駐小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞、外周血白細(xì)胞穿透減弱的血-腦脊液屏障以及炎癥介質(zhì)的釋放等。其中，小膠質(zhì)細(xì)胞在將炎癥傳播到損傷核心部位附近的組織中起關(guān)鍵作用。小膠質(zhì)細(xì)胞有兩種亞型：M1和M2，其中M1亞型能夠分泌較高水平的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）與較低水平的抗炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-10（IL-10）。相反，M2激活會(huì)產(chǎn)生較低水平的TNF-α，但會(huì)產(chǎn)生較高水平的IL-10。在腦損傷急性期，小膠質(zhì)細(xì)胞被招募到損傷部位，并從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到M1表型，分泌高水平的TNF-α和低水平的IL-10，從而導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)生抑制、神經(jīng)元丟失和器官功能障礙（所謂的小膠質(zhì)細(xì)胞激活Ⅰ）。隨著疾病的進(jìn)展或在特定刺激下，小膠質(zhì)細(xì)胞的M1 表型可能會(huì)切換到M2表型，M2表型小膠質(zhì)細(xì)胞的激活能夠促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生和組織恢復(fù)（所謂的小膠質(zhì)細(xì)胞激活Ⅱ）［26］。腦損傷的嚴(yán)重程度取決于小膠質(zhì)細(xì)胞激活Ⅰ和小膠質(zhì)細(xì)胞激活Ⅱ之間的凈效應(yīng)［27］。

目前發(fā)現(xiàn)ST2 信號(hào)是調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞表型的重要因素［28］。ST2 一般在包括小膠質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)的多種免疫細(xì)胞上表達(dá)，其配體IL-33是細(xì)胞損傷后釋放的一種免疫警報(bào)蛋白，在CNS 中主要由少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生［29］。雖然IL-33/ST2L 通路在大腦中的功能仍存在爭(zhēng)議，但大多數(shù)研究已經(jīng)證明，該通路在不同類(lèi)型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥進(jìn)程中起負(fù)調(diào)節(jié)作用［29-30］。Toll 樣受體（TLRs），包括TLR2和TLR4，已被確定為介導(dǎo)促炎反應(yīng)的先天免疫識(shí)別受體［31］，TLR 信號(hào)通過(guò)接頭蛋白MyD88介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，在炎癥早期階段誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為M1 表型，增強(qiáng)其吞噬活性和IL-1 家族細(xì)胞因子編碼基因的轉(zhuǎn)錄［32-33］。ST2L與其配體結(jié)合，阻斷接頭蛋白MyD88，減弱了Toll樣受體4（TLR4）促炎級(jí)聯(lián)反應(yīng)［34］，誘導(dǎo)Th2 型免疫應(yīng)答，使小膠質(zhì)細(xì)胞極化為M2型。ST2 誘導(dǎo)的M2 型小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)釋放IL-10，抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生、下調(diào)MHC-II抗原、降低NF-κB的活動(dòng)從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［35］。相反，sST2 作為IL-33 可溶性受體和靶細(xì)胞效應(yīng)阻滯劑，通過(guò)與IL-33 結(jié)合減少I(mǎi)L-33 與ST2L 的相互作用，可抑制IL-33/ST2L 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，同時(shí)ST2L 與MyD88 結(jié)合增加，與TLR4 相互作用［34］使小膠質(zhì)細(xì)胞表型向促炎的M1型轉(zhuǎn)變。TLR4 的激活使小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬活性增強(qiáng)，在炎癥條件下小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬會(huì)主動(dòng)誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡［36］，增強(qiáng)缺血缺氧事件后的腦損傷。流式細(xì)胞儀分析顯示靜息狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞上ST2表達(dá)水平較高，缺血缺氧事件發(fā)生后這種表達(dá)進(jìn)一步增強(qiáng)［37］，且sST2 的分泌隨著ST2L 表達(dá)的升高而升高［38］，其機(jī)制可能是直接的病理生理過(guò)程和疾病惡化的象征，或是相關(guān)細(xì)胞上IL-33/ST2L 相互作用的結(jié)果和反饋。

2.2 sST2 通過(guò)增強(qiáng)自噬、細(xì)胞凋亡及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活參與繼發(fā)性腦損傷自噬、細(xì)胞凋亡及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活也是導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷的重要機(jī)制。自噬普遍存在于細(xì)胞中，包括正常生理狀態(tài)下的神經(jīng)元，自噬通量對(duì)細(xì)胞的存活至關(guān)重要。在輕度的應(yīng)激狀態(tài)下，自噬的激活有利于細(xì)胞內(nèi)容物的循環(huán)，但在嚴(yán)重的病理應(yīng)激下，自噬的過(guò)度激活可能導(dǎo)致壞死或凋亡的結(jié)局［39］。研究發(fā)現(xiàn)，自噬途徑的異常激活是導(dǎo)致急慢性腦損傷后的繼發(fā)性損害的重要因素［40］。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力也是自噬的有效觸發(fā)因素，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)可由各種條件觸發(fā)，這些條件擾亂了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)的折疊［41］，大量證據(jù)表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞功能障礙是許多不同疾病和損傷的主要原因之一，包括繼發(fā)性腦損傷［42］。細(xì)胞凋亡是一個(gè)高度復(fù)雜的程序性細(xì)胞死亡過(guò)程，在正常生理?xiàng)l件下與神經(jīng)元發(fā)育和穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)［43］。細(xì)胞凋亡也參與了病理?xiàng)l件下的神經(jīng)功能紊亂過(guò)程，被認(rèn)為是患者病情進(jìn)展和預(yù)后的關(guān)鍵因素。腦損傷發(fā)生后，sST2 通過(guò)與IL-33結(jié)合，下調(diào)凋亡相關(guān)抑制蛋白Bcl-2基因表達(dá)，增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白（GRP-78）、自噬相關(guān)蛋白Beclin-1 的分泌，增強(qiáng)細(xì)胞凋亡、自噬及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致更嚴(yán)重的繼發(fā)性損傷［44］。已有研究證明，在小鼠腦損傷模型中給予外源性sST2，通過(guò)TUNEL染色發(fā)現(xiàn)凋亡神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量顯著增加，GRP-78及自噬標(biāo)記物L(fēng)C3-Ⅱ的含量也較假手術(shù)組升高［45-46］，表明sST2確實(shí)影響了腦損傷后細(xì)胞凋亡、自噬及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活的進(jìn)程。

3 sST2作為腦損傷的生物標(biāo)志物

考慮到腦損傷后sST2的上調(diào)和在相關(guān)機(jī)制中的作用，其可能反映神經(jīng)損傷的發(fā)生和嚴(yán)重程度。而腦內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生的sST2濃度與血液中sST2的增加同步，這可能是由于血-腦脊液屏障通透性增強(qiáng)而使sST2 進(jìn)入循環(huán)。因此，血清sST2 可作為一種新的腦損傷的生物標(biāo)志物。

3.1 sST2 作為缺血性腦卒中的生物標(biāo)志物PAULA等［30］對(duì)4.5 h內(nèi)入院的急性缺血性腦卒中患者的血液樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其血清sST2 水平較健康對(duì)照組增加，且是腦卒中預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。此后，一項(xiàng)針對(duì)無(wú)腦缺血病史健康人群的前瞻性研究證實(shí)了這一觀點(diǎn)，不僅如此，還發(fā)現(xiàn)血清sST2水平與短暫性腦缺血的發(fā)生顯著相關(guān)，且較高的sST2 濃度與較低的總腦體積及較差的延遲視覺(jué)再現(xiàn)測(cè)試結(jié)果之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示sST2 可能在腦缺血早期炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用［47］。CHEN 等［48］進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，急性缺血性腦卒中患者血清sST2 濃度隨梗死體積和卒中嚴(yán)重程度的增加而增加。這些研究表明血清sST2 作為缺血性腦卒中的生物標(biāo)記物具有潛在價(jià)值。

3.2 sST2 作為出血性腦卒中的生物標(biāo)志物出血性腦卒中是由于各種原因?qū)е履X血管破裂而引起局部腦組織損傷的一種疾病，其中以蛛網(wǎng)膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）最為常見(jiàn)。MATTHEW 等［49］研究表明SAH患者的血漿sST2水平顯著高于健康對(duì)照組，且動(dòng)脈瘤破裂后早期測(cè)定血漿sST2 能夠預(yù)測(cè)DCI、神經(jīng)功能預(yù)后和病死率，表明早期血清sST2是SAH患者預(yù)后和生存的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。根據(jù)mRS評(píng)分對(duì)SAH患者的預(yù)后進(jìn)行分級(jí)發(fā)現(xiàn)，預(yù)后不良（mRS 3～6）的患者sST2水平顯著高于預(yù)后良好的患者，其中繼發(fā)遲發(fā)性腦缺血及癲癇樣異?；颊咧锌捎^察到更高的sST2 濃度［50］，進(jìn)一步證實(shí)了血清sST2 對(duì)SAH結(jié)局轉(zhuǎn)歸的預(yù)測(cè)作用。

3.3 sST2 作為創(chuàng)傷性顱腦損傷的生物標(biāo)志物雖然理論研究證明sST2 在TBI 繼發(fā)性損傷中發(fā)揮作用［46］，但目前關(guān)于sST2與TBI的相關(guān)研究較少。DU等［51］納入106例孤立性腦損傷患者及106例健康對(duì)照者，對(duì)比其血清sST2濃度發(fā)現(xiàn)TBI患者顯著高于對(duì)照組，且其濃度與GCS評(píng)分顯著相關(guān)，是預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

目前臨床上對(duì)反映腦損傷的嚴(yán)重程度及預(yù)后的指標(biāo)仍在探索中。而血清sST2作為一種白細(xì)胞介素-1受體樣-1的家族成員，在不同的組織中都表現(xiàn)出了其復(fù)雜的抗炎及免疫調(diào)節(jié)作用，且以其半衰期短、生物變異性低的優(yōu)勢(shì)，在很多慢性、急性炎癥疾病中都作為獨(dú)立的診斷及預(yù)后指標(biāo)?，F(xiàn)關(guān)于IL-33/ST2通路在腦損傷事件后的調(diào)控作用已經(jīng)有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，血清sST2 作為腦損傷嚴(yán)重程度和預(yù)后的新生物標(biāo)志物也有一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，但其對(duì)腦損傷的早期干預(yù)及治療的指導(dǎo)作用仍然需要進(jìn)一步的探索。