翟天宇, 張 燦, 趙 琳

(延安大學醫(yī)學院解剖教研室,陜西, 延安 716000)

脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)是一種致殘率和致死率較高的疾病。全球范圍內,每年大約有90多萬例SCI事件發(fā)生[1]。該疾病不僅給患者帶來嚴重的生理負擔,并且在心理上也造成一定的創(chuàng)傷,嚴重降低了患者的生活質量。目前,由于SCI病理過程的復雜性以及神經可塑性差,臨床對于SCI的治療效果和康復預后并不理想。因此,明確其更清晰的機制以及研究治療SCI的新靶點和新方法十分重要。SCI分為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷兩個階段,在繼發(fā)性損傷階段,機體內環(huán)境紊亂,內質網穩(wěn)態(tài)遭到破壞,未折疊或者折疊錯誤的蛋白質積累,引發(fā)內質網應激(endoplasmic reticulum stress,ERS)[2]。大量研究表明,脊髓損傷后神經元的異常凋亡和炎癥等并發(fā)癥與ERS存在密切聯(lián)系,從ERS的調節(jié)入手可能會成為治療SCI的新途徑[2,3]。目前,在調節(jié)ERS的途徑中發(fā)揮主要作用的是未折疊蛋白反應(unfolded protein response,UPR),其次是內質網相關降解(ER-associated degradation,ERAD)和內質網自噬(endoplasmic reticulum autophagy,ER-phagy)。以上3種途徑主要是抑制ERS時蛋白質的合成,以及促進腔蛋白質聚集體的降解,去除內質網中不需要的部分來維持內質網的體積和質量,從而維持內質網穩(wěn)態(tài)[4-6]。本綜述簡要概述了ERS的3種調節(jié)方式,探討了ERS在SCI中的相關機制,系統(tǒng)總結分析了SCI后調控ERS的最新相關文獻,有望為SCI的治療開辟新的方向。

1 內質網應激

當機體處于營養(yǎng)缺乏、缺氧和鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡等狀態(tài)時,錯誤折疊和未折疊蛋白質在內質網腔內積累,內質網穩(wěn)態(tài)被打破,激活ERS[2]。SCI后,ERS相關基因發(fā)生了一定的變化,內質網應激信號通路被激活,進而引發(fā)一系列細胞應激反應和病理生理過程。例如,轉錄激活因子4(activating transcription factor 4,ATF4)在SCI后其表達水平可能增加,從而促進內質網應激相關基因的轉錄;C/EBP同源蛋白質(CCAAT enhancer binding protein homology protein,CHOP)表達水平的增加,通過參與細胞凋亡以及炎癥反應等介入ERS的調控;葡萄糖調節(jié)蛋白78(glucose-regulated protein 78,GRP78)/免疫球蛋白結合蛋白(immunoglobulin binding protein,Bip)作為內質網膜上重要的分子伴侶,在SCI時表達水平升高,以維持細胞內的平衡[7]。內質網應激不僅參與SCI的軸突再生和髓鞘修復,還對SCI時的白質保留、膠質瘢痕的形成、神經環(huán)路的介導以及運動功能的恢復發(fā)揮一定作用[8-12]。研究稱內質網應激主要通過激活適應性機制UPR,在輕度的SCI中發(fā)揮保護作用,但如果在UPR的調節(jié)限度內仍不能恢復內質網穩(wěn)態(tài),內質網應激則引起細胞凋亡。UPR主要包括3個跨內質網膜的感受器:肌醇酶1(inositol-requiring kinase 1,IRE1)、蛋白激酶樣內質網激酶(protein kinase-like ER kinase,PERK)和轉錄激活因子6(activating transcription factor 6,ATF6)。正常生理條件下,上述3個感受器與GRP78緊密結合,處于穩(wěn)定狀態(tài),但在內質網應激條件下,GRP78與3個感受器分離,并與內質網錯誤折疊蛋白質相結合,通過其下游分支發(fā)揮調節(jié)作用[4]。為了進一步闡明跨內質網膜感受器IRE1在SCI中的作用,研究人員將大鼠的IRE1敲低,結果表明,其可以減輕SCI時炎癥小體信號的傳導以及焦亡的發(fā)生[8]。PERK也是ERS途徑的主要信號轉導分子,直接抑制PERK的表達具有顯著的神經保護作用。在小鼠SCI時,抑制PERK的表達能夠降低內質網應激,增加損傷部位少突膠質祖細胞(oligodendrocyte progenitor cells,OPC)的分化,促進SCI后的髓鞘再生,并改善小鼠后肢運動功能的恢復[9]。先前有研究報道,在脊髓星形膠質細胞的體外氧糖剝奪模型中,敲低PERK能夠有效減少活性氧(reactive oxygen species,ROS)的產生,降低星形膠質細胞介導的炎癥反應,并且增加SCI時白質及軸突保留[10]。除此之外,將PERK信號通路上的CHOP敲除后發(fā)現(xiàn),其也能夠促進SCI小鼠的運動功能恢復,但上述的結果可能僅限于中度挫傷的SCI,并不足以促使嚴重SCI損傷的功能恢復[11]。有其他相關證據(jù)證明,CHOP及其上游靶點ATF4可以潛在調節(jié)OPC介導的軸突再生以及髓鞘的修復,敲低CHOP或者上調ATF4的表達能夠在SCI恢復期介導精細運動控制的神經環(huán)路[12]。在成年斑馬魚的SCI研究中,上調ATF6的表達有助于SCI后運動功能的恢復和軸突的再生,這種對神經元的保護作用可能是通過激活ATF6后抑制CHOP而實現(xiàn)的[13]。但與之相反的是,將SCI小鼠的ATF6α敲除后即使能夠增強PERK的表達調節(jié)ERS,但并不能保護少突膠質祖細胞,運動功能也未見明顯的變化,這可能是由于ATF 6α的缺失對SCI恢復過程的影響較小,又或者是由ATF6的另一個相關分子ATF6β在體內對其損失進行的補償[14]。以上證據(jù)均證明,內質網應激是SCI后十分有吸引力的治療靶點,更好的理解ERS的調節(jié)方式以及進一步研究具體基因的變化機制,將有助于靶向與內質網穩(wěn)態(tài)失調相關疾病的治療。

2 內質網應激的調節(jié)方式

2.1 未折疊蛋白反應

未折疊蛋白反應是ERS最重要的調節(jié)方式,當錯誤折疊的蛋白質在內質網中積累時,UPR的3個分支被激活,促進內質網的折疊、分泌和降解能力的調整。ERS時,GRP78與錯誤折疊蛋白質結合,IRE1發(fā)生自磷酸化,自磷酸化的IRE1能夠介導X-盒結合蛋白1(X-box binding protein1,XBP1)的mRNA剪接,產生轉錄調節(jié)因子XBP1s(X-box binding protein1 s,XBP1s)導致內質網擴張;并通過招募腫瘤壞死因子受體相關因子/凋亡信號調節(jié)激酶1(tumornecro-sisfactor receptor associated factor/apoptosis signal- regulating kinase 1,TRAF2/ASK1)復合物激活c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal Kinase,JNK),引起細胞凋亡[15];此外,IRE1還介導“受調控的IRE1依賴性衰減(regulateing IRE1dependent decay,RIDD)”過程,直接降解內質網中分泌蛋白質的mRNA來降低應激水平,重新平衡蛋白質的產生和折疊能力[16]。PERK腔結構域可以直接與錯誤折疊的蛋白質相互作用,首先發(fā)生自磷酸化,隨后導致真核起始因子2亞基α(eukaryotic initiation factor 2-α,eIF2α)磷酸化,促進全局蛋白質翻譯的衰減并抑制蛋白質的合成[15]。磷酸化的eIF2α還會選擇性促進ATF4的翻譯,反過來上調GRP78的合成,并促進其下游關鍵靶點CHOP的表達。DNA生長阻滯和DNA損傷誘導蛋白-34(growth arrest and damage-inducible protein-34,GADD34)是CHOP和ATF4的一個特別重要的轉錄靶點,主要作用是將磷酸化的eIF2α去磷酸化,恢復全局蛋白質翻譯,并將ATF4的翻譯恢復到基礎水平[17]。內質網應激時,ATF6轉運至高爾基體,依次被site-1蛋白酶(sit-1 proteinase,S1P)和site-2蛋白酶(sit-2 proteinase,S2P)切割和激活。激活的ATF6主要釋放出可溶性的堿性亮氨酸拉鏈(basic-region leucine zipper,bZIP)轉錄因子ATF6-N,轉位到細胞核并誘導內質網應激響應基因的表達,在轉錄水平調控GRP78,促進蛋白質折疊酶的合成和內質網的擴張[4]。UPR的每個分支都像是一個精細的調節(jié)器,可以根據(jù)應激刺激強度和持續(xù)時間等信號,進一步作用于各自所對應的靶標,高度調節(jié)UPR并為內質網穩(wěn)態(tài)的重建做出反應[4](Fig.1)。

2.2 內質網相關降解

內質網相關降解是除UPR外細胞應對ERS時激活的另一種保護機制,其不僅涉及對蛋白質質量的控制,還涉及其數(shù)量的控制,與上述的UPR存在聯(lián)系,但也獨立于UPR[5]。內質網中的多蛋白復合物能夠被識別、清除和泛素化;此外錯誤折疊的蛋白質能夠被遞送到26S蛋白酶體在胞漿中降解,這被稱為內質網相關降解。在調節(jié)內質網穩(wěn)態(tài)的過程中,主要包括錯誤折疊的多肽被轉運回胞漿和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)降解這兩個步驟[18]。具體過程為:內質網中靶向降解的蛋白質底物被特定的蛋白質識別,然后轉移到內質網的細胞質側,并被泛素連接酶泛素化。最后,泛素化的底物通過腺苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)依賴的途徑從內質網釋放到細胞質中,并被蛋白酶體降解。除ERAD外,內質網-溶酶體相關降解(ER-to-lysosome-associated degradation,ERLAD)過程中溶酶體能直接與內質網來源的囊泡融合并進行降解[18,19],同樣具有控制內質網質量并影響內質網應激的作用。

2.3 內質網自噬

ER-phagy主要是通過改變內質網質量和容量進一步維持其形狀和功能,并且其在不同的生理或病理情況下可以誘導不同的內質網亞結構域降解。自噬普遍存在于真核細胞中,并且是由溶酶體參與的一種緊密協(xié)調的自我降解和循環(huán)過程,該過程可以調節(jié)機體的穩(wěn)態(tài)。根據(jù)自噬降解的特異性底物不同,目前將選擇性降解受損的內質網亞結構域和過量的內質網腔蛋白質過程稱為ER-phagy,是選擇性自噬的類型之一。當UPR難以維持內質網穩(wěn)態(tài)時,細胞會通過ER-phagy來維持[6]。內質網網絡的完整性和周轉依賴于特異性的ER-phagy受體。在哺乳動物中,它們通過與微管相關蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,MAP1-LC3)或γ氨基丁酸受體相關蛋白(γ-aminobutyric acid receptor-associated protein,GABARAP)相互作用,使內質網發(fā)生選擇性斷裂,促進內質網的破碎,最后將這些碎片運送到溶酶體進行降解和再循環(huán)。當?shù)鞍踪|過度擁擠,內質網不能提供足夠的空間時,ER-phagy選擇性地去除內質網不需要的部分,并擴大自身容量來緩解這一現(xiàn)象,之后能夠通過降解多余的膜來幫助內質網收縮回原來的大小[20]。由此看出,這也說明哺乳動物中存在更精細的ER-phagy調控機制,暗示了ER-phagy在高等真核生物中維持或調節(jié)內質網功能的重要性。

3 靶向內質網應激對脊髓損傷的作用

3.1 靶向內質網應激抑制細胞凋亡

脊髓損傷時,神經細胞的死亡有創(chuàng)傷導致的壞死和其它因素導致的程序性細胞死亡(細胞凋亡、自噬、焦亡、鐵死亡、銅死亡等)兩種途徑,內質網應激作為細胞凋亡的內在刺激之一,其激活的通路在SCI時的細胞凋亡中發(fā)揮重要作用。IRE1和PERK能夠介導凋亡蛋白質的表達,例如,其能夠上調GRP78、CHOP和p53等的表達并導致神經元死亡。有研究表明,神經細胞凋亡在SCI后4 h發(fā)生,其凋亡數(shù)量呈增加趨勢,并且直到損傷后第3 w神經細胞凋亡數(shù)量才有下降趨勢[21]。此外,內質網應激和氧化應激是雙向的,未折疊的蛋白質在內質網腔內的聚集足以引發(fā)ROS的產生,進而誘導氧化應激。氧化應激的增加進一步損害內質網折疊功能,導致錯誤折疊蛋白質的積累和氧化,從而加劇內質網應激,并觸發(fā)細胞死亡,形成惡性循環(huán)[22]。未來,對SCI中內質網應激介導的細胞凋亡和與氧化應激的雙向機制研究,可能會是SCI治療的新策略。

西洋參皂苷(panax quinquefolius saponin,PQS)是從西洋參葉和莖中提取的活性化合物,主要的作用是抗炎和抗凋亡[23]。在ASCI的SD大鼠中使用PQS可以調節(jié)內質網應激,抑制神經細胞凋亡,并促進神經突起修復。體外研究也顯示出了類似的結果。例如,在內質網應激誘導劑甘油三酯處理的PC12細胞中加入PQS,其能顯著抑制GRP78、CHOP等蛋白質的表達[23]。除此之外,梓醇(catalpol,CAT)對SCI的治療也表現(xiàn)出相似的作用。對SCI大鼠進行30 d的梓醇灌胃治療,Basso-Beattie-Bresnahan(BBB)評分和步態(tài)印跡結果發(fā)現(xiàn),大鼠后肢運動功能與對照組大鼠相比具有明顯的恢復。這可能是通過下調CHOP、GRP78、胱天蛋白酶3(caspase-3)等蛋白質的表達減輕內質網應激,進而通過Caspase-3/Bax/Bcl-2抑制凋亡等途徑來實現(xiàn)的[24]。而且CAT幾乎無副作用,其小分子可以穿過血腦屏障(blood brain barrier,BBB),這提示其應用于SCI后的治療具有較大的優(yōu)勢。

右美托咪定(dexmedetomidine,DEX)是一種新型的高選擇性α2腎上腺素能受體激動劑。研究表明,DEX能促進創(chuàng)傷性SCI大鼠脊髓神經元的的恢復,抑制神經細胞凋亡。除此之外,DEX還抑制了內質網應激相關蛋白質的表達[25]。冠層同源物2(canopy 2,CNPY2)是PERK‐CHOP介導凋亡信號通路的主要觸發(fā)因子,其通過與PERK結合參與UPR[26]。在大鼠脊髓缺血再灌注損傷(spinal cord ischaemia-reperfusion injury,SCIRI)前腹腔注射DEX,能有效減弱SCIRI誘導的CNPY2和PERK的表達水平,同時Dex會抑制SCIRI后內質網應激依賴性凋亡蛋白質ATF4、CHOP、胱天蛋白酶9和胱天蛋白酶3的表達,促進Bcl-2的表達。由此推測,DEX可能通過抑制CNPY2‐PERK通路減輕內質網應激誘導的神經元凋亡[27]。

淫羊藿苷(icariin,ICA)是從傳統(tǒng)中藥淫羊藿中分離得到的主要活性成分,具有抗氧化、免疫調節(jié)和神經保護等廣泛的功效[28]。通過C57BL/6小鼠SCI模型研究發(fā)現(xiàn),小鼠經過持續(xù)8 w的ICA灌胃治療,其后肢運動功能明顯恢復,ICA組脊髓組織的損傷面積較小,顯著改善了內質網的結構。此外,ICA顯著降低了CHOP、Bax、Bcl-2、胱天蛋白酶12等凋亡蛋白質的表達水平,這可能是通過調控PI3K/AKT信號通路,進而抑制內質網應激介導的神經元凋亡實現(xiàn)的[28]。2022年,ICA軟膠囊順利通過Ⅲ期臨床試驗,用于晚期肝癌的免疫治療[29],并且有關研究設計了相關的納米藥物,可以與ICA形成共價和/或非共價的相互作用,并可以在一定條件下(近紅外線照射等)控制ICA的釋放,改善ICA的穩(wěn)定性并增加其靶向性[30]。

上述藥物被證明可能會靶向內質網應激介導的細胞凋亡,發(fā)揮神經保護作用,對SCI的治療具有較好的前景,但也存在一定的不足。例如,CAT的半衰期較短[31];較高劑量和長時間暴露的Dex則會導致副交感神經活動減少和腸蠕動緩慢;納米藥物的應用可能會在體內積聚、存在一定毒性等[32]。隨著對上述藥物作用機制的不斷深入研究及相關問題的解決,將會加速有關SCI治療藥物的臨床轉化過程。

3.2 靶向內質網應激調節(jié)細胞自噬

在SCI中,內質網應激與自噬也存在一定的交互作用,當UPR、凋亡等機制調節(jié)內質網應激仍不能恢復其穩(wěn)態(tài)時,可能會刺激自噬活性,作為補償性措施進一步清除ERS引起的失調蛋白質和受損的內質網,控制內質網的質量和數(shù)量[33]。以往研究中提到的內質網應激誘導的自噬,主要包括內質網應激介導的自噬和ER-phagy。當抑制或激活ERS時,自噬標志物LC3II、Beclin-1、p62的蛋白質表達水平發(fā)生變化,提示自噬與內質網應激存在關聯(lián),這屬于內質網應激介導的自噬[34]。內質網應激不僅可以通過UPR激活細胞自噬,還可以促進大量Ca2+外流及抑制Bcl-2等途徑誘導細胞自噬。雖然自噬具有應激保護的作用,但應激程度和持續(xù)時間的增加會誘導自噬依賴的細胞凋亡,并導致細胞損傷[35]。因此,內質網應激誘導的自噬對神經細胞存活的影響是不同的,具有促存活和促死亡的雙重作用。分析其原因,除了SCI損傷部位或所處階段不同外,也可能與內質網應激以及自噬被激活的程度及持續(xù)時間存在一定關系,更詳細的探究SCI中內質網應激與自噬關系,可能有助于SCI后的進一步治療。

?；切苋パ跄懰?tauroursodeoxycholic acid,TUDCA)是一種親水性膽汁酸衍生物。在ASCI大鼠中,TUDCA可以改善組織水腫和脊髓空洞,并通過激活AKT信號通路,增強神經元的自噬表達,有效降低內質網應激相關因子的表達,最終抑制細胞凋亡[36]。體外研究中,對SCI的SD大鼠脊髓神經細胞進行TUDCA處理,細胞中自噬溶酶體數(shù)量明顯增加,自噬相關蛋白質Beclin-1和Lc3II/I的表達也明顯增加,表明TUDCA的神經保護作用可能與自噬以及內質網應激的調節(jié)有關[37]。對SCIRI后的C57BL/6小鼠進行腹腔注射黃岑素(baicalein,BA),結果顯示,BA與TUDCA具有類似的作用,其能夠增強自噬水平、清除未折疊蛋白質并且有效抑制內質網應激介導的細胞凋亡,從而增強小鼠運動功能的恢復[38]。值得注意的是,2016年BA在中國健康人類志愿者的兩項Ⅰ期臨床試驗均已完成[39,40]。2021年有報道稱,中國健康受試者多次口服劑量范圍在200～600 mg的BA是安全和可耐受的,這為之后BA的II期床實驗的順利進行提供借鑒[41]。雖然BA通過腹腔注射在SCI動物模型中展現(xiàn)出較為顯著的治療益處,但在臨床轉化過程中,多采用口服的方式,由于其溶解度低,導致口服吸收差,限制了其在臨床上的應用。需要提出新策略改善BA的生物利用度,例如最近的納米共晶策略[42]、黃芩素固體脂質納米粒[43]等?？傊?BA的神經保護作用在目前的許多研究中已經達成共識,也提示其可能會減緩甚至阻止SCI疾病的進一步發(fā)展,并成為未來SCI治療中一種有前途的治療劑。

為了進一步探究內質網應激與自噬的交互作用,在SD大鼠SCI中,將H2S的供體NaHS用于評估外源性H2S遞送對SCI的治療潛力。與對照組相比,NaHS(5.6 mg/kg)處理組明顯抑制了內質網應激相關蛋白質GRP78、ATF6、CHOP和自噬相關蛋白5同源物(autophagy related 5 homolog,ATG5)、自噬相關蛋白7同源物(autophagy related 7 homolog,ATG7)、Beclin-1的表達水平,并且對BSCB的完整性具有保護作用[44]。另外,褪黑素在慢性頸髓壓迫大鼠模型中也體現(xiàn)出了有益的作用[45]。術后給予褪黑素連續(xù)治療28 d,在7～28 d,大鼠BBB評分顯著增加,運動功能明顯恢復。褪黑素被證明能夠促進ER-phagy受體Sec.62的表達,通過ER-phagy調節(jié)途徑抑制內質網應激和神經細胞的凋亡,并促進內質網形態(tài)的重塑。但是褪黑素半衰期短,代謝速率快[46],這限制了它的臨床應用,仍需進一步探討其臨床效果。

MicroRNA(miRNA)是一種小的非編碼蛋白質的RNA分子,它們通過與靶mRNA結合在基因沉默和翻譯抑制中發(fā)揮作用[47]。在脊髓壓迫損傷大鼠模型中,研究發(fā)現(xiàn)miR-384-5p的表達明顯降低,并結合雙熒光素酶報告分析發(fā)現(xiàn),miR-384-5p能夠直接靶向Beclin-1通路并抑制自噬[48],對SCI具有一定的保護作用。除此之外,生長因子在SCI后也顯現(xiàn)出較大的治療潛力。在SD大鼠SCI后12w,顯微注射高濃度成纖維細胞生長因子22(fibroblast growth factor 22,FGF22)(10 mg/mL),組織密度增加,神經元存活率提高,內質網應激誘導的細胞凋亡降低[49]。在之前的研究中,堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)治療的挫傷型SCI大鼠中也觀察到類似的結果。挫傷型SCI大鼠經過7 d的治療,與對照組相比,bFGF處理組上調了神經保護因子生長關聯(lián)蛋白43(growth associated protein 43,GAP43),并且降低了內質網應激誘導的CHOP、GRP78和胱天蛋白酶12的表達水平[50]。最近報道了一種用于遞送bFGF并治療SCI的雙靶向脂質體:bFGF@Lip-Cp&Rp[51],該脂質體可以穿過BSCB,在SCI損傷部位釋放,具有一定的病灶靶向性。未來可以將重點放在生長因子與藥物遞送系統(tǒng)的結合,不斷提高藥物的BSCB滲透性、損傷部位靶向性以及治療效果的穩(wěn)定性。

目前,大多數(shù)研究集中于自噬介導的內質網應激誘導的神經元凋亡,在SCI過程中其他類型的程序性細胞死亡(例如鐵死亡、銅死亡和焦亡等)也參與細胞凋亡過程,那它們是否也與自噬一樣對內質網應激介導的細胞凋亡存在一定的聯(lián)系和作用呢?一項有關轉錄因子E3(transcription factor E3,TFE3)的研究中,過度表達的TFE3能減輕自噬流的破壞并抑制內質網應激,促進C57BL/6小鼠SCI的恢復,推測自噬的研究結果可能也適用于SCI中的鐵死亡和焦亡[52],這給了我們一個很好的借鑒。為了探究鐵死亡與損傷或疾病中的內質網應激密切相關。研究利用生物信息學技術篩選出68個與鐵死亡和內質網應激相關的差異表達基因,約占所有鐵死亡基因的26.255%,研究表明,鐵死亡途徑可能在內質網應激過程中發(fā)揮重要作用。結果顯示,在這些已經篩選出的的差異表達基因中,內質網應激中的PERK-eIF2α-ATF4-CHOP途徑與鐵死亡之間的聯(lián)系最為密切[53]。此外,內質網應激也能夠介導細胞焦亡的發(fā)生。在脊髓損傷組織和氧糖剝奪神經元模型中,敲低IRE1基因能夠抑制消皮素蛋白D(gasdermin D,GSDMD)的表達減少焦亡的發(fā)生,促進SCI后的功能恢復[8]。銅死亡與上述的細胞死亡方式相比,是一種新型的程序性細胞死亡方式,其特征在于脂?；鞍踪|聚集和Fe-S蛋白質的損失。過量的Cu2+可能通過凋亡、半胱天冬酶非依賴性細胞死亡或ROS積累誘導細胞死亡[54]。由于內質網應激抑制劑已被證明可以減少ROS,并且內質網應激的持續(xù)時間和嚴重程度決定了細胞死亡是通過胱天蛋白酶12依賴性途徑還是非依賴性途徑發(fā)生的,雖然目前研究較少,但可以推測,銅死亡也可能與內質網應激介導的細胞凋亡存在一定的聯(lián)系。因此,探索內質網應激及其介導凋亡的相關靶點以及它們之間存在的聯(lián)系,可能是未來治療SCI的潛在切入點之一。

Table 1 The role of targeted ERS for SCI

3.3 靶向內質網應激改善炎癥反應

內質網應激不僅介導凋亡和自噬等途徑,還參與SCI后小膠質細胞的程序性壞死,啟動先天性免疫應答所必需的炎性途徑。有研究表明,調節(jié)內皮細胞和巨噬細胞中的內質網應激信號,可以保護SCI后血管損傷并且減輕炎癥,例如,直接靶向ATF6可以通過調節(jié)內質網應激,從而有效減輕SCI誘導的炎癥[13],IRE1α能夠募集銜接TRAF2,使活化的IRE1α與不同的炎癥途徑偶聯(lián)。有研究在SCI的C57BL/6小鼠壞死的小膠質細胞內質網膜上,發(fā)現(xiàn)了執(zhí)行細胞壞死的分子成分——混合系激酶域樣蛋白(mixed lineage kinase domain-like protein,MLKL)和相互作用蛋白3(receptor-interacting protein 3,RIP3)。并且,GRP78也在SCI后MLKL陽性的小膠質細胞中被上調[55]。此外,SCI引起的慢性炎癥可能與神經系統(tǒng)中重要腦區(qū)的內質網應激激活存在一定的關聯(lián)性,并導致神經元破壞、海馬神經生成障礙以及生理性抑郁癥等[56]。以上研究表明,SCI后的炎癥反應和內質網應激存在密切的聯(lián)系,具體機制仍需進一步探究。

嗎啡是一種比較熟知的阿片類配體。研究證明,在嚙齒類動物SCI的早期給予嗎啡治療,會破壞運動功能的恢復,增加細胞的死亡,不利于SCI的恢復[57]。但在細胞研究中,結果與上述情況恰恰相反,嗎啡能夠減少脊髓損傷后星形膠質細胞的凋亡,并主要通過調節(jié)Ca2 +水平和內質網應激2個途徑發(fā)揮作用[58]。上述爭議可能與嗎啡破壞了SCI動物中促炎細胞因子濃度的平衡有關,并進一步抑制運動功能的恢復。在SCI的基礎研究中,首次提出了內質網應激可能是介導嗎啡耐受性的主要因素,并且抑制UPR3個分支中的任何一個都可以減弱嗎啡的耐受性。這個發(fā)現(xiàn)提示一種潛在的預防嗎啡耐受的臨床策略,并可能有助于擴大嗎啡在臨床上的使用。除此之外,仍需要考慮嗎啡的致癮性以及個體的差異性,并且在優(yōu)化嗎啡的給藥方案中給予更加明確的指示,從而更大程度上發(fā)揮嗎啡在SCI治療中的有效性。

4 問題與展望

盡管SCI后的病理生理癥狀始于原發(fā)性SCI,但繼發(fā)性SCI在損傷機制中發(fā)揮重要的作用。大多數(shù)研究表明,內質網應激參與繼發(fā)性SCI,并直接或間接的影響了SCI的恢復進程。雖然基礎研究中,在有關調節(jié)內質網應激治療SCI的策略顯示出了不小的潛力,但仍然存在許多問題。本文歸納了內質網應激相關基因的變化對SCI的影響,從調節(jié)內質網應激的3種主要方式切入,總結了近幾年靶向內質網應激治療SCI比較有前景的潛在治療藥物,并對其優(yōu)缺點進行分析,這可能為將來SCI的研究提供借鑒。未來的研究可以集中在內質網應激在SCI中的分子機制、相關藥物的治療、多種治療方式的聯(lián)合應用以及多學科的結合等方面,隨著這些相關問題的解決,可能會加速SCI的臨床轉化進程,為SCI提供更安全有效的治療策略。