朱蕓燕， 張傳武， 陳 靖， 曾名望， 楊 超， 張文福綜述， 梁偉東，2，3，4審校

據(jù)統(tǒng)計，缺血性腦卒中（ischemic stroke，IS）是僅次于冠心病的全球第二大死亡原因。IS是由腦血管閉塞引起的，占腦卒中病例的75%～80%［1］。組織型纖溶酶原激活劑等溶栓治療和短時間內(nèi)的介入取栓術(shù)是最佳的治療策略，但其狹窄的治療窗口限制了其臨床應(yīng)用［2］。錯過溶栓治療時間的患者僅有10%頸內(nèi)動脈及25%大腦動脈部分再通的效果，嚴重威脅患者生命安全［3］。而在治療窗口期內(nèi)接受治療的患者，腦血流復通后的缺血再灌注損傷（IRI）是造成缺血腦組織二次損傷的重要因素，嚴重影響著治療效果和患者預(yù)后。探究IRI 的防治措施及機制對治療缺血性相關(guān)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有重要意義。缺血預(yù)處理（ischemic preconditioning，IP）最早于1986年由Murry 等［4］提出，主要通過對靶器官進行反復、短暫、非致死性的缺血預(yù)適應(yīng)訓練以激發(fā)機體內(nèi)源性保護機制，產(chǎn)生并釋放腺苷、緩激肽、炎癥因子等內(nèi)源性保護物質(zhì)，誘導缺血耐受，從而提高靶器官對后續(xù)缺血缺氧的耐受能力。大量臨床及基礎(chǔ)研究證實，肢體遠端缺血預(yù)處理（remote ischemic preconditioning，RIPC）同樣可誘導缺血耐受，提高遠端重要臟器（如大腦、心臟）對后續(xù)致死性缺血/缺氧損傷的耐受能力［5］。而且，RIPC 一般采用四肢充氣加壓袖短暫反復阻斷血流即可完成，具有無創(chuàng)、便捷、操作性強、廉價的優(yōu)點。研究報道，RIPC 保護腦缺血損傷的機制包括調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥/免疫調(diào)節(jié)、減輕血腦屏障損傷、抑制氧化應(yīng)激及減少細胞凋亡等［6］。神經(jīng)炎癥在缺血性腦卒中的病理生理過程中具有重要作用，RIPC 通過調(diào)節(jié)神經(jīng)炎癥是其發(fā)揮保護作用中的重要機制。

1 AIS誘發(fā)的炎癥反應(yīng)機制

炎癥反應(yīng)在缺血性腦卒中的病理生理過程中發(fā)揮著重要作用。腦缺血打破促炎和抗炎反應(yīng)之間的動態(tài)平衡，過度的炎癥反應(yīng)加重對缺血腦組織的損傷［7］。炎癥因子及免疫細胞是缺血性腦卒中的關(guān)鍵因素，膠質(zhì)細胞和外周免疫細胞均參與調(diào)節(jié)缺血性腦卒中的炎癥反應(yīng)。

缺血性腦卒中發(fā)生后，表現(xiàn)為炎癥抑制信號減弱，而來自受損神經(jīng)元釋放的如損傷相關(guān)分子模式（damage associated molecular patterns，DAMPs）的信號增強［8］。在IS 相關(guān)炎癥反應(yīng)過程中，DAMPs 譜包括腺苷、熱休克蛋白、高遷移率基團盒1和白介素IL-33 等［9］。這些信號通過模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR）進一步激活靜止的小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞和周細胞，而被激活的腦免疫細胞上調(diào)促炎因子和趨化因子的表達，激活基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs），破壞血腦屏障完整性，招募外周免疫細胞到損傷的腦組織區(qū)域，導致繼發(fā)性血腦屏障損傷。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細胞是最先對這些危險信號做出反應(yīng)的細胞群之一［10］。在損傷后的幾分鐘內(nèi)，小膠質(zhì)細胞被激活，發(fā)生形態(tài)變化，并分泌細胞因子。作為大腦中數(shù)量最多的膠質(zhì)細胞，星形膠質(zhì)細胞通過招募外周免疫細胞，并通過分泌細胞因子和趨化因子與小膠質(zhì)細胞相互作用，積極參與損傷后的免疫反應(yīng)［2］。此外，星形膠質(zhì)細胞也可能在急性期支持缺血神經(jīng)元的存活。中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管內(nèi)皮細胞的激活、血小板的失調(diào)，以及外周髓系細胞和淋巴細胞的侵襲，共同推動炎癥的進展，導致神經(jīng)元細胞和血管內(nèi)皮的損傷［11］。IS后，血腦屏障會在早期發(fā)生破壞，從而促進外周血白細胞向受損大腦的浸潤［10］。白細胞通過釋放促炎細胞因子、活性氧和MMPs，進一步加劇血腦屏障破壞［12］。在腦損傷的急性期，局灶性炎癥通過增強興奮性毒性、直接細胞溶解、氧化應(yīng)激和血栓性炎癥加重腦損傷。這些事件進一步造成微血管功能障礙，腦水腫擴大，并最終惡化臨床結(jié)果［13］。相反，局灶性神經(jīng)炎癥也可能參與碎片清除、神經(jīng)營養(yǎng)因子產(chǎn)生和免疫調(diào)節(jié)，這些作用隨著時間的推移而明顯演變［14］。

2 炎癥反應(yīng)在缺血性腦卒中的雙重作用

越來越多的證據(jù)表明，炎癥反應(yīng)是一把“雙刃劍”，因為它不僅加劇了腦卒中急性期的繼發(fā)性腦損傷，而且有利于腦卒中后的大腦恢復［15］。臨床研究表明，全身炎癥可影響患者對腦卒中的易感性及治療的預(yù)后。然而，抑制炎癥反應(yīng)可能會惡化缺血性腦卒中后的神經(jīng)修復和遠期功能恢復。探明缺血性腦卒中不同階段激活的促炎通路與抗炎通路之間的動態(tài)平衡，對缺血性腦卒中的治療研究具有重要意義。

小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）中主要的常駐免疫巨噬細胞，廣泛分布于大腦和脊髓，是神經(jīng)血管單元的一個重要組成部分［16］。小膠質(zhì)細胞在腦缺血時可迅速（在幾分鐘內(nèi)）被激活，其激活和擴張在缺血性腦卒中后2～3 d達到峰值，并在初始損傷后持續(xù)數(shù)周?，F(xiàn)已證實，在缺血性腦卒中病理生理過程中，激活的小膠質(zhì)細胞具有雙重作用。在正常情況下，小膠質(zhì)細胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要的免疫巨噬細胞，能夠在缺血、炎癥和神經(jīng)變性的情況下發(fā)揮“清道夫”的作用，清除因缺血而損傷的組織、細胞和過量的活性氧(reactive oxygen species,ROS) 、活性氮(reactive nitrogen species,RNS)等，使腦內(nèi)微環(huán)境在一定時間內(nèi)保持穩(wěn)定和正常。此外，小膠質(zhì)細胞的存在阻止了缺血時星形膠質(zhì)細胞介導的炎癥因子的分泌。以維持炎癥動態(tài)平衡和大腦的正常功能。小膠質(zhì)細胞還可產(chǎn)生各種神經(jīng)營養(yǎng)因子，促進神經(jīng)發(fā)生和可塑性［17］。然而，過度激活的小膠質(zhì)細胞也會參與腦損傷的過程。例如，缺血性腦卒中后，應(yīng)激但存活的腦細胞（主要是神經(jīng)元）可能被小膠質(zhì)細胞吞噬，加劇神經(jīng)元的損失。這種過度吞噬也可導致遲發(fā)性腦萎縮和神經(jīng)退行性改變。小膠質(zhì)細胞激活轉(zhuǎn)化為吞噬細胞后，釋放多種具有細胞毒性的物質(zhì)參與炎癥反應(yīng)，增加血腦屏障通透性，導致腦水腫及組織壞死［18］。研究表明，小膠質(zhì)細胞等雙重作用可能與被激活的時間有關(guān)，早期激活主要參與損傷過程，而晚期激活主要參與神經(jīng)修復。此外，不同亞群的小膠質(zhì)細胞在腦缺血中的作用不同，可增加或減少腦損傷［1］。

參與腦卒中炎癥反應(yīng)的神經(jīng)炎性因子主要包括白介素、干擾素、腫瘤壞死因子α、生長因子、細胞刺激因子等。這些炎性因子主要是由于外周的免疫細胞合成的，包括淋巴細胞、小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞等。當缺血發(fā)生時，浸潤的白細胞和小膠質(zhì)細胞會使細胞因子升高，腦缺血后駐留的膠質(zhì)細胞也會產(chǎn)生細胞因子。在腦缺血損傷時，促炎細胞因子和抗炎細胞因子的表達均上調(diào)，其上調(diào)的空間和時間上的差異主要取決于所使用的腦缺血類型［19］。3 種主要的促炎細胞因子是白細胞介素1β（IL-1β）、白細胞介素-6（IL-6），腫瘤壞死因子-α（TNF-α），它們引發(fā)并加重卒中后的炎癥反應(yīng)［20，21］。另外，轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）和IL-10 是抗炎細胞因子，可抑制促炎細胞因子的表達，從而減輕缺血性卒中后的炎癥［22］。這些促炎因子和抗炎因子的動態(tài)平衡調(diào)節(jié)參與了腦卒中后的神經(jīng)損傷和修復過程，其主要作用很大程度上取決于大腦損傷的程度和病理生理狀態(tài)［23］。

3 IPC與IS后炎癥反應(yīng)

3.1 RIPC 概述 遠端缺血預(yù)處理（remote ischemic preconditioning，RIPC）是指通過短暫、非致死性的遠端肢體缺血預(yù)適應(yīng)刺激來誘導大腦的內(nèi)源性保護機制，提高對后續(xù)缺血性事件的耐受能力，從而在后期腦缺血事件中減少神經(jīng)細胞凋亡及壞死，減輕腦水腫，改善預(yù)后的一種干預(yù)措施［24］。早在1945 年就有科學家提出缺氧耐受的理論，認為在組織器官缺血、缺氧事件發(fā)生前后對機體進行一定的處理能夠調(diào)動細胞內(nèi)外的應(yīng)急系統(tǒng)，從而在缺血、缺氧性事件中為受損臟器提供一定的保護效應(yīng)［25］。人們又將遠端缺血器官延伸到肢體上，從而大大減少了預(yù)處理的損傷程度，還可以通過無創(chuàng)袖帶加壓法阻斷血流等此類無創(chuàng)方式實施預(yù)處理，簡便易行。關(guān)于遠端肢體缺血預(yù)處理的可能機制，目前國際公認的有神經(jīng)、體液、免疫相關(guān)途徑3 條主要途徑［5］。此外，尚有三者共同起作用的共同通路學說也在遠端肢體缺氧預(yù)處理的神經(jīng)保護機制中占據(jù)一席之地，該學說認為：神經(jīng)因素、體液因素以及免疫因素在遠端肢體缺血預(yù)處理對腦缺血的作用并非是單一的，而是相互影響，共同起作用的，當然也不排除有其他因素的參與［26］。

3.2 RIPC 作用于外周及中樞免疫系統(tǒng) 腦缺血發(fā)生初期，血腦屏障破壞，黏附因子/趨化因子表達增多，吸引多種免疫細胞在腦缺血損傷的不同階段浸潤病灶組織，致使梗死體積進一步擴大［27］。眾所周知，許多外周免疫細胞，如T淋巴細胞、B淋巴細胞、自然殺傷細胞（NK）、中性粒細胞、單核細胞和巨噬細胞，對于腦卒中的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)歸都至關(guān)重要。免疫調(diào)節(jié)可能是RIPC 發(fā)揮腦保護效應(yīng)的重要機制，RIPC 主要通過調(diào)控細胞免疫和體液免疫來減輕缺血再灌注損傷，其機制可能與改變免疫細胞亞群和循環(huán)中炎癥相關(guān)細胞因子的水平有關(guān)［28］。

3.2.1 淋巴細胞 淋巴細胞是一類主要的免疫細胞，主要通過細胞免疫參與神經(jīng)炎癥和腦損傷。有研究報道，嚴重聯(lián)合免疫缺陷（SCID）小鼠或缺乏成熟B 和T 淋巴細胞的小鼠在短暫性腦缺血后表現(xiàn)出更小的腦梗死面積和更好的神經(jīng)功能，說明淋巴細胞參與了腦卒中后的神經(jīng)損傷作用［15］。另有研究報道，參與缺血性腦損傷的淋巴細胞主要為CD4+T細胞和CD8+T 細胞亞群［29］。缺血性腦卒中后，血腦屏障的破壞，為外周血T 淋巴細胞（主要為CD4+T 細胞和CD8+T 細胞）滲入到缺血大腦提供了通道。有研究證實，RIPC 可顯著降低腦卒中后血液中CD8+T細胞的數(shù)量，降低腦卒中后炎癥反應(yīng)水平，產(chǎn)生腦保護作用［28］。RIPC 通過減少細胞毒性CD8+T 細胞浸潤到缺血性大腦進而參與腦保護作用。

B 淋巴細胞通過體液免疫參與腦卒中后神經(jīng)炎癥反應(yīng)，主要表現(xiàn)為神經(jīng)保護作用。有研究報道，在小鼠大腦中動脈栓塞模型（middle cerebral artery occlusion，MCAO） 中，B 淋巴細胞可通過分泌IL-10 等細胞因子產(chǎn)生神經(jīng)保護作用。B 細胞缺陷會加重腦卒中后神經(jīng)損傷，而當B 細胞過繼轉(zhuǎn)移到B 細胞缺陷小鼠中后可減少梗死面積，改善神經(jīng)功能評分［30］。研究證實，MCAO 損傷可導致B 細胞種群減少，而RIPC 可促進MCAO 后B 細胞種群的增殖，提高B 細胞的占比，產(chǎn)生神經(jīng)保護作用［31］。RIPC 引起的血液中B 細胞的上調(diào)可能是由于B 細胞生成的增加或從儲存處（如脾臟或骨髓）釋放增加，即使沒有中樞滲透，也可能通過分泌保護性炎癥因子對缺血腦組織產(chǎn)生保護作用。

3.2.2 外周單核/巨噬細胞 單核/巨噬細胞是循環(huán)中重要的抗原呈遞細胞，在T 細胞分化、吞噬和天然免疫中發(fā)揮重要作用。研究表明，在缺血性腦卒中后，單核/巨噬細胞主要分化成代表促炎（Ly-6Chi）和抗炎（Ly-6Clow）的兩種細胞亞群。隨著腦缺血后血腦屏障功能破壞，外周血單核/巨噬細胞很快滲入梗死區(qū)，并參與腦損傷和損傷后的修復。在小鼠中，促炎（Ly-6Chi）亞群表達G 蛋白連接膜蛋白CCR2受體。由炎癥組織產(chǎn)生的單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）特異性地將Ly-6Chi/CCR2+單核細胞亞群募集到損傷部位，并成為典型活化的M1 型巨噬細胞。相反，Ly-6Clow單核細胞亞群主要表達CX3CR1受體。這種抗炎的Ly-6Clow/CX3CR1+亞群被招募到正常組織中，分化成為常駐的M2 型巨噬細胞，在損傷后發(fā)揮宿主防御和修復的功能［32］。MCAO 小鼠模型血液中的非炎性單核細胞數(shù)量減少，而炎性單核細胞數(shù)量保持不變［33］。RIPC 可在腦卒中發(fā)生前增加循環(huán)中的非炎性單核/巨噬細胞水平，進而減輕腦缺血再灌注損傷［34］?？梢姡琑IPC 的腦保護作用可能也與誘導抗炎的Ly-6Clow/ CX3CR1+單核/巨噬細胞亞群相關(guān)。

3.2.3 缺氧誘導因子 缺氧誘導因子（Hypoxia inducible factor， HIF）是一種敏感的氧穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)因子，在缺氧/缺血后被迅速誘導。它在腦卒中的病理生理中發(fā)揮著廣泛的作用，包括神經(jīng)元存活、神經(jīng)炎癥、血管生成、葡萄糖代謝和血腦屏障調(diào)節(jié)。HIF 被認為是炎癥的重要信號調(diào)節(jié)因子，它在腦內(nèi)的時空表達隨著缺血性腦卒中的進展而發(fā)生變化。急性缺血性腦卒中發(fā)生后48 h，HIF-1α 和HIF-2α mRNA表達上調(diào)3倍以上，這一結(jié)果與梗死面積呈正相關(guān)［35］。RIPC 已被證明可以降低缺血性腦卒中HIF-1α 和HIF-2α 的表達，并降低血液和腦中的促炎細胞因子IL-1β和IFN-γ的蛋白水平。而使用HIF-1α抑制劑ACF 則消除了RIPC 對梗死和神經(jīng)功能的保護作用。此外，ACF 還抑制了RIPC 誘導的促炎因子下調(diào)，包括血液中的IL-6 和IFN-γ 以及腦中的IL-1β和IFN-γ。ACF 還消除了大腦中Akt 信號通路的激活。綜上所述，HIF 在RIPC 的保護效應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其機制可能與調(diào)節(jié)Akt 信號通路介導的全身炎癥反應(yīng)有關(guān)［36］。

3.2.4 細胞因子 細胞因子是一種能夠調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，它們在細胞活化、分化和增殖過程中起著至關(guān)重要的作用，也是作為體液免疫中參與腦卒中后神經(jīng)炎癥反應(yīng)的重要組分之一［37］。TNF-α 是腦缺血損傷后炎癥反應(yīng)中最早出現(xiàn)的細胞因子之一，參與缺血性腦卒中的炎癥反應(yīng)過程。在缺血損傷的后1 d，腦組織中的TNF-α 水平可繼續(xù)升高，并與缺血損傷的嚴重程度相關(guān)，因此，TNF-α 可作為腦卒中發(fā)展過程或預(yù)后的生物標志物［38］。TNF-α 也是最早被確定為誘導缺血耐受所必需的細胞因子之一，它具有保護腦實質(zhì)免受缺血再灌注損傷的作用［34］。通過脂多糖和CpG寡脫氧核苷酸等進行炎癥預(yù)處理刺激，可增加循環(huán)中的TNF-α，產(chǎn)生神經(jīng)保護作用，而在TNF-α 缺陷小鼠中這些預(yù)處理刺激不能減輕神經(jīng)缺血性損傷［39］。此外，TNF-α本身可作為一種預(yù)處理刺激來保護大腦免受缺血損傷。研究證實，RIPC 可提高MCAO 后小鼠血清中TNF-α 水平，產(chǎn)生腦保護作用［31］。因此，RIPC 后TNF-α 的誘導可能是遠端肢體預(yù)處理介導的保護作用的重要機制之一。

3.3 信號通路

3.3.1 NF-κB 信號通路 NF-κB 信號通路在炎癥性疾病以及包括重要炎性成分的疾病中發(fā)揮核心作用［40］。NF-κB信號通路可被缺血、缺氧、紫外線、輻射等傷害性刺激激活。有證據(jù)表明，NF-κB通過調(diào)控腦缺血靶基因的轉(zhuǎn)錄表達和其他腦缺血相關(guān)通路的活性，在腦缺血耐受的形成中發(fā)揮重要作用［41］。NF-κB 信號通路在缺血性腦卒中后的炎癥反應(yīng)中同樣具有參與神經(jīng)損傷和保護的雙重作用。其作用取決于通路激活的時間和參與激活的損傷因素的劇烈程度。研究表明，缺血預(yù)處理（IPC）可激活NF-κB 信號通路，增強NF-κB 蛋白在神經(jīng)元中的DNA 結(jié)合活性，上調(diào)下游抗凋亡基因BCL-2 的表達，從而誘導缺血耐受抵抗后續(xù)致死性缺血缺氧損傷，NF-κB抑制劑PDTC可逆轉(zhuǎn)IPC的神經(jīng)保護作用［42］。此外，RIPC通過激活NF-κB 信號通路產(chǎn)生的神經(jīng)保護作用可被Notch1通路抑制劑DAPT減弱，這表明NF-κB通路是RIPC中Notch1信號通路的下游靶點。其機制可能與Notch1 與NF-κB 組分之間的互作轉(zhuǎn)錄調(diào)控和物理相互作用，以及Notch1與IKK 復合物組分的結(jié)合有關(guān)。而Notch1與NF-κB通路在RIPC介導的神經(jīng)保護中相互作用的確切機制有待進一步研究。

3.3.2 Notch 信號通路 生物體內(nèi)普遍存在的高度保守的Notch信號通路，與神經(jīng)元分化、成熟、再生、功能形成以及神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變存在著非常密切的關(guān)系。Notch信號通路在腦卒中病理生理過程中也體現(xiàn)出損傷與抗損傷的雙重作用，這可能與Notch信號通路激活的方式和時間點及其在不同病理生理階段中動態(tài)變化的作用有關(guān)［43，44］。據(jù)報道，腦缺血和缺氧可以激活Notch1信號通路和四條顯著的相互作用通路（NF-κB、p53、HIF-1α 和Pin1），它們匯聚在一個保守的DNA 相關(guān)核多蛋白復合體上，控制著決定神經(jīng)元命運基因的表達。當神經(jīng)元經(jīng)歷亞致死的缺血刺激（預(yù)適應(yīng)）時，核多蛋白復合體上調(diào)了編碼促進神經(jīng)元存活的蛋白質(zhì)的適應(yīng)性應(yīng)激反應(yīng)基因，但當缺血是致死刺激時，核多蛋白復合體誘導編碼觸發(fā)和執(zhí)行神經(jīng)元死亡程序的蛋白質(zhì)的基因［45］。RIPC誘導腦缺血耐受機制也與Notch信號通路的激活有關(guān)。RIPC 通過Notch 信號通路間接調(diào)控AIS 后的神經(jīng)炎癥反應(yīng)。研究報道，在小鼠短暫性腦缺血模型中，RIPC 可通過激活Notch1 信號通路，進而抑制小膠質(zhì)細胞活化，降低IL-1β、TNF-α 等細胞因子的表達，從而減輕腦缺血后的炎癥反應(yīng)，減少神經(jīng)元凋亡產(chǎn)生神經(jīng)保護作用［43］。此外，RIPC還可以通過激活Notch信號通路誘導腦缺血后的血管新生。局灶性腦缺血大鼠模型實驗表明，與未處理的MCAO 大鼠相比，經(jīng)過RIPC后的大鼠腦切片中血管生成率更高［34］。

4 小 結(jié)

急性缺血性腦卒中后過度的炎性反應(yīng)是造成梗死后腦組織繼發(fā)性神經(jīng)損傷的重要因素。遠端缺血預(yù)處理（RIPC）對炎癥反應(yīng)的調(diào)控作用是其發(fā)揮神經(jīng)保護作用的重要機制之一。RIPC 主要通過對細胞免疫和體液免疫及相關(guān)的細胞因子和信號通路的調(diào)控發(fā)揮作用。進一步全面闡明參與RIPC 誘導的神經(jīng)保護的免疫細胞亞群功能及相關(guān)分子機制對AIS后炎癥反應(yīng)的防治具有重要意義。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：朱蕓燕負責論文設(shè)計、撰寫；張傳武、陳靖負責文獻檢索、數(shù)據(jù)收集；曾名望、楊超負責論文文字潤色；張文福負責修訂格式；梁偉東負責指導選題、論文框架搭建并最后定稿。