李步德, 秦將均, 吳方錦綜述, 王改青審校
腦出血作為一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,具有高死亡率和高致殘率,嚴(yán)重威脅著人類的健康。一項(xiàng)全國社區(qū)調(diào)查表明,腦出血約占所有卒中的24%[1],但是在少數(shù)地區(qū)這個比例甚至高達(dá)50%~61%[2]。腦出血通過最初的血腫占位效應(yīng)、血液成分的毒性炎癥反應(yīng)和氧化損傷造成繼發(fā)性腦損傷[3]。血腫作為腦出血后腦損害的始動因素,有效清除血腫對于預(yù)防及減輕出血后早期腦損傷至關(guān)重要[4]。盡管指南推薦在有條件的醫(yī)院,經(jīng)嚴(yán)格選擇后可應(yīng)用微創(chuàng)手術(shù)清除血腫[5~7],但因手術(shù)本身創(chuàng)傷,早期開顱血腫清除與保守治療相比并未改善患者臨床預(yù)后及生存率[7~10]。盡管血腫在自然狀態(tài)可逐漸被吸收,但神經(jīng)功能恢復(fù)緩慢且不完全。故探索腦出血后早期血腫的內(nèi)源性清除機(jī)制非常必要。近年來研究發(fā)現(xiàn)核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)是一種具有神經(jīng)保護(hù)的轉(zhuǎn)錄因子,通過促進(jìn)血腫清除、抗炎、抗氧化達(dá)到預(yù)防或減輕腦出血后繼發(fā)性腦損傷[11]。經(jīng)我國獨(dú)特發(fā)酵技術(shù)而成的食用色素-紅曲是一種新型的Nrf2天然激動劑[12],也是中成藥血脂康的唯一成分。故強(qiáng)化Nrf2的表達(dá)對于促進(jìn)腦出血后血腫清除、改善腦出血患者的臨床預(yù)后具有現(xiàn)實(shí)意義。
Moi等在1994年首次克隆出Nrf2,并且發(fā)現(xiàn)它是一種具有亮氨酸拉鏈的轉(zhuǎn)錄因子。據(jù)有關(guān)研究表明,Nrf2在腦出血后維持細(xì)胞的氧化還原穩(wěn)態(tài),并發(fā)揮抗炎功能,Nrf2主要受Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Keap1)的負(fù)向調(diào)控,Keap1主要通過結(jié)合Nrf2,將Nrf2蛋白控制在一個很低的水平,當(dāng)遇到外源或內(nèi)源的應(yīng)激時,Nrf2與Keap1解偶連,使得細(xì)胞質(zhì)中的Nrf2含量增加,過多的Nrf2會從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移入核與抗氧化反應(yīng)元件 (ARE)結(jié)合,啟動下游對抗氧化應(yīng)激的靶基因的轉(zhuǎn)錄,如血紅素加氧酶(HO)-1,Nrf2激動劑可通過強(qiáng)化這一信號通路,促使腦出血后神經(jīng)功能的恢復(fù)[13,14]。Nrf2分子是屬于具有堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)(bZIP)的CNC(cap'n'collar)轉(zhuǎn)錄因子家族中的一員,且轉(zhuǎn)錄活性最強(qiáng)。在肝、腎、心、肺、神經(jīng)組織、消化道等組織細(xì)胞中都有表達(dá)。Nrf2是一種模塊蛋白,具有7個Nrf2-ECH同源結(jié)構(gòu)域(Neh1-7),每個結(jié)構(gòu)域具有不同的功能。Neh1是Nrf2的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域,它與核酸結(jié)合,并調(diào)控Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性。Neh2是一個重要的調(diào)控域,與Keap1相互作用。在正常情況下,Keap1通過Neh2域調(diào)控Nrf2的穩(wěn)定性。在氧化應(yīng)激等條件下,Neh2與Keap1的結(jié)合減弱,避免Nrf2的泛素化和降解。Neh3與轉(zhuǎn)錄激活因子CBP(CREB-binding protein)/p300相互作用,增強(qiáng)Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性。Neh4和Neh5參與Nrf2的轉(zhuǎn)錄激活,并與轉(zhuǎn)錄因子AP-1相互作用。Neh6通過與β-TrCP相互作用,參與Nrf2的泛素化和降解過程。Neh7參與Nrf2的抑制作用,與轉(zhuǎn)錄共抑制因子CTBP(C-terminal binding protein)相互作用[15,16]。這些結(jié)構(gòu)域的復(fù)雜互動賦予Nrf2多重功能,包括抗氧化應(yīng)激、抗炎和細(xì)胞保護(hù)等。研究Nrf2結(jié)構(gòu)域的功能和相互作用有助于深入了解其調(diào)控機(jī)制,從而為癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病、糖尿病以及心血管、腎臟和肝臟疾病的治療提供理論基礎(chǔ)及潛在靶點(diǎn)[17]。
2006年Nrf2已被證實(shí)在缺血性腦卒中中的保護(hù)作用[18]。2007年Wang等[14]發(fā)現(xiàn)Nrf2基因敲除小鼠腦出血模型的白細(xì)胞浸潤、活性氧含量及腦損傷體積增大,提出Nrf2可通過抗炎、抗氧化減輕ICH小鼠早期腦損傷。同年,Zhao等[13]利用Nrf2激動劑-蘿卜硫素證實(shí)Nrf2可減輕ICH后的中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、氧化損傷和神經(jīng)功能缺損。Nrf2基因敲除小鼠腦出血表現(xiàn)出更嚴(yán)重的神經(jīng)功能缺損,而蘿卜硫素對于Nrf2基因敲除小鼠腦出血不具有保護(hù)作用。此后關(guān)于Nrf2在腦出血后腦保護(hù)作用的機(jī)制不斷被提出,隨之越來越多的Nrf2激動劑應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)性腦出血中,富馬酸二甲酯就是其中一種,它可以通過強(qiáng)化腦出血后Nrf2的表達(dá),刺激小膠質(zhì)細(xì)胞對紅細(xì)胞的吞噬,通過血腫清除改善小鼠的神經(jīng)功能缺損,而Nrf2基因敲除小鼠腦出血后的神經(jīng)功能結(jié)果與之相反[19]。同年,Iniaghe等[20]提出富馬酸二甲酯通過誘導(dǎo)Nrf2與Keap1的解離,促使Nrf2磷酸化,在膠原酶與自體血腦出血小鼠模型中的腦含水量均降低,并改善神經(jīng)功能缺損。
基于Nrf2在ICH中的神經(jīng)保護(hù)作用,Nrf2的信號調(diào)控通路也逐漸被發(fā)掘。其中HO-1作為Nrf2下游對抗氧化應(yīng)激的靶基因轉(zhuǎn)錄蛋白,Nrf2/HO-1信號通路成為改善ICH后神經(jīng)功能損傷的重要研究靶點(diǎn)。研究顯示腦出血模型星形膠質(zhì)細(xì)胞選擇性過表達(dá)HO-1可降低死亡率、血腦屏障破壞、血細(xì)胞周圍細(xì)胞損傷和神經(jīng)功能缺損。外源性增加星形膠質(zhì)細(xì)胞 HO-1 可能在腦出血后發(fā)揮保護(hù)作用[19]。Yang等[21]研究也表明,血紅蛋白激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞可通過 Nrf2/HO-1通路強(qiáng)化對血紅素毒性的抵抗力。這種現(xiàn)象被認(rèn)為是ICH病理過程中的適應(yīng)性自我防御,提出Nrf2/HO-1可作為ICH后神經(jīng)保護(hù)的干預(yù)靶點(diǎn)。Dai等[22]通過研究得出,間歇性禁食通過上調(diào)小膠質(zhì)細(xì)胞Sirt3激活Nrf2/HO-1信號通路,在小鼠腦出血模型通過增強(qiáng)血腫清除、減輕急性期腦水腫及慢性期紋狀體萎縮程度,進(jìn)而發(fā)揮抗炎抗氧化、改善神經(jīng)功能缺損的作用。Sugiyama等[23]發(fā)現(xiàn)RS9 激活 Nrf2上調(diào)HO-1,可抑制小鼠腦出血后的氧化應(yīng)激,減少血腫體積,減輕腦水腫、改善神經(jīng)功能缺損發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。這種保護(hù)作用會被HO-1抑制劑所抵消,進(jìn)一步證實(shí)Nrf2/HO-1信號通路的保護(hù)作用。原兒茶酸也可通過強(qiáng)化 Nrf2/HO-1信號通路,減輕 ICH后腦水腫及血腦屏障(BBB)的破壞而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[24]。最近Tseng等[25]發(fā)現(xiàn),腦室內(nèi)注射重組人腦多巴胺神經(jīng)營養(yǎng)因子(rhCDNF)也是通過激活Nrf2/HO-1通路加速血腫清除,減輕血腫周圍氧化應(yīng)激及水腫,進(jìn)一步改善神經(jīng)功能缺損。
上述研究結(jié)果均基于動物實(shí)驗(yàn),Nrf2在ICH患者中是否發(fā)揮保護(hù)作用目前仍有爭議。Wang等[26]研究發(fā)現(xiàn),與健康對照組相比,ICH患者血清Nrf2水平顯著升高,在6 h開始升高,12~18 h達(dá)到峰值,18~24 h達(dá)到平臺,此后逐漸下降?;颊哐錘rf2水平與美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)評分和血腫體積獨(dú)立相關(guān)。血清 Nrf2 水平越高,患者病情越嚴(yán)重,早期神經(jīng)系統(tǒng)惡化和90 d不良結(jié)局的可能性越大;結(jié)合腦組織中Nrf2的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制,血清Nrf2可能是反映ICH后血腫大小、清除血腫的潛力以及對炎癥和氧化損傷的一種代償反應(yīng)。血清Nrf2在ICH后的確切作用及機(jī)制尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。
血脂康是我國傳統(tǒng)的中藥,它的唯一成分是紅曲。紅曲是以紅曲米為主要原料, 經(jīng)紅曲霉發(fā)酵而制成的一種紫紅色米曲。傳統(tǒng)的紅曲主要用于食品的制作與保存。紅曲在降低血脂、血糖、血壓、防癌等方面均有一定效果[27]。紅曲中可提取洛伐他汀、黃酮類化合物、麥角甾醇氨基酸、不飽和脂肪酸、微量元素等有效成分[28]。最早在2013年我國臺灣學(xué)者Hsu等[12]發(fā)現(xiàn)紅曲可以通過激活Nrf2,進(jìn)而改善胰島素的敏感性。基于Nrf2在腦出血后的保護(hù)作用,我們進(jìn)行了紅曲在腦出血動物模型的系列研究。首先我們證實(shí)高劑量紅曲可通過促進(jìn)血腫清除、降低血腦屏障通透性及腦水腫在腦出血后發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[29]。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)紅曲可同時激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)/Nrf2,并強(qiáng)化A類清道夫受體(SRA)的表達(dá)促進(jìn)血腫吞噬,提示紅曲可能通過激活PPAR-γ-Nrf2-SRA促進(jìn)腦出血后血腫清除而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[30]。此外我們還發(fā)現(xiàn)紅曲可通過激活Nrf2強(qiáng)化血管周圍小膠質(zhì)細(xì)胞血紅素結(jié)合蛋白(Hx)及血紅素-低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1(LRP1)的表達(dá)促進(jìn)血腫清除,同時減輕腦出血后水腫形成,即Nrf2可通過調(diào)控血紅素-Hx-LRP1通路參與腦出血后血腫清除[31]。
血脂康是治療血脂異常的傳統(tǒng)中成藥,研究表明血脂康中洛伐他汀的含量為11.1 g/kg[32]??山档湍懝檀?、甘油三酯、低密度脂蛋白并升高高密度脂蛋白[33,34]。多中心臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了血脂康的有效性及安全性[35]。隨著循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的不斷積累,血脂康除降脂作用和抗動脈粥樣硬化之外,還有肝臟保護(hù)、腎臟保護(hù)、抗癌、改善胰島素抵抗、抑制心室重構(gòu)及輔助降壓等多重作用[36]。血脂康通過抗氧化應(yīng)激、抗炎、抗細(xì)胞凋亡等發(fā)揮保護(hù)作用[37]。目前血脂康在腦出血中的作用除本團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果外尚未見其他公開文獻(xiàn)報道。但他汀在血腫清除中的作用已被證實(shí)[38],血脂康是否通過其中的他汀成分促進(jìn)血腫清除尚需進(jìn)一步證實(shí)。我們前期研究顯示,血脂康通過上調(diào)髓樣細(xì)胞上表達(dá)的Ⅱ型受體(Trem2)、CD206、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的表達(dá)強(qiáng)化小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬功能,促進(jìn)腦出血后血腫產(chǎn)物的清除并促進(jìn)神經(jīng)修復(fù);同時可下調(diào)髓樣細(xì)胞上表達(dá)的Ⅰ型受體(Trem1)、CD80及腫瘤壞死因子(TNF-α)的表達(dá),抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng),減輕出血后水腫及神經(jīng)毒性而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用,Nrf2基因敲除的結(jié)果相反,證實(shí)血脂康可通過增強(qiáng)Nrf2的表達(dá)強(qiáng)化腦出血后血腫清除[39,40]。
目前針對腦出血的內(nèi)科治療手段有限。但外科開顱手術(shù)與內(nèi)科治療相比對于患者長期臨床預(yù)后沒有顯著差別,因此深入探討內(nèi)源性腦清除系統(tǒng)在腦出血后的血腫清除機(jī)制非常必要。研究發(fā)現(xiàn)Nrf2在腦出血后通過抗炎、抗氧化、減輕細(xì)胞損傷、促進(jìn)血腫清除及神經(jīng)修復(fù)等發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。針對Nrf2的激動劑可能成為未來治療腦出血的新型靶點(diǎn),對于腦出血患者臨床治療指導(dǎo)意義重大。本團(tuán)隊(duì)前期已證實(shí)Nrf2激動劑-血脂康在腦出血動物模型中的腦保護(hù)作用,目前已進(jìn)行相關(guān)臨床試驗(yàn),已得到初步臨床驗(yàn)證。血脂康在腦出血后的作用機(jī)制和展望將為腦出血患者提供全新的治療方向。尚需要更多的實(shí)驗(yàn)研究和臨床試驗(yàn)深入理解其作用機(jī)制、確定治療的最佳時機(jī)和劑量,并評估其在腦出血患者中的安全性和有效性。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明:李步德負(fù)責(zé)文章撰寫;秦將均、吳方錦負(fù)責(zé)文獻(xiàn)收集;王改青負(fù)責(zé)擬定寫作思路、指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。