腫瘤壞死因子-α對缺血性腦卒中的作用

姚立巖 楊曉煒

牡丹江醫學院公共衛生學院，黑龍江 牡丹江 157011

隨著社會的發展，我國正在步入老齡化社會，中老年人是缺血性腦卒中(cerebral ischemic stroke，CIS)的高危人群，該病致殘、致死率高，嚴重威脅中老年人的生活質量及生命安全[1]。因此，研究和防治缺血性腦卒中是基礎和臨床醫學的重要課題。缺血性腦卒中病理生理機制極為復雜，且臨床癥狀和體征常發生變化，臨床治療效果目前仍不理想。近年來，有關缺血性腦卒中的發病機制方面的探究已經獲得一定突破，缺血性腦卒中最基礎的病理改變為動脈粥樣硬化(atherosclerotic，AS)，當血管再通，恢復供血后又可能產生缺血再灌注(IR)損傷，不利于疾病的恢復。克服腦缺血再灌注損傷是影響預后的關鍵因素。在動脈粥樣硬化形成的過程中及腦缺血再灌注損傷過程中炎癥均發揮了重要作用[2]，腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)作為具有代表性的炎癥因子在動脈粥樣硬化斑塊的形成、破裂過程中起到至關重要的作用，并且參與到腦缺血再灌注損傷的急性炎癥反應中，對缺血性腦卒中的發生、進展及預后都有重要影響[3]，然而，以往針對TNF-α的直接或間接抗炎干預在缺血性腦卒中的臨床治療中并沒有取得理想的效果，究其原因可能是對TNF-α在缺血性腦卒中進展過程中的作用效果及動態規律沒有全面的了解，干預的方式及時機等選擇不當。因此，本文對TNF-α在缺血性腦卒中致病機制中的作用及規律進行如下綜述。

1 TNF-α的生物特性及生理功能

TNF-α是免疫調節網中的重要的多效性炎癥因子，在免疫炎癥反應過程中發揮著重要作用。TNF-α主要由已激活的單核/巨噬細胞產生，也可以由T細胞、自然殺傷細胞以及肥大細胞所產生。高濃度的TNF-α也可以激活單核/巨噬細胞、中性粒細胞等，使其釋放更多的炎性介質，共同參與到炎癥過程中，促進炎癥進展[4]。這對腦缺血、腦梗死的形成有著重要作用。除此之外，TNF-α也具有抗炎、組織修復等保護作用，從而參與疾病的恢復過程。

2 TNF-α與缺血性腦卒中的發病風險

缺血性腦卒中是一種多病因疾病，公認的危險因素包括動脈粥樣硬化、高血壓、糖尿病、吸煙及心臟病等。19世紀時急性感染開始被認為與兒童及青年人腦卒中的發生有關[5]。

當然，動脈粥樣硬化是導致缺血性腦卒中的最主要、最常見的病因，動脈粥樣硬化是血管內膜對長期炎癥刺激作出的纖維增生性反應，是缺血性腦卒中的重要病理、生理基礎。動脈粥樣硬化致腦梗死的可能機制為：一方面，因動脈斑塊破裂直接脫落，形成血栓，堵塞血管；另一方面，破裂的斑塊促使凝血因子的釋放，形成血栓。炎性反應參與動脈粥樣硬化過程，是血栓性疾病發作的基礎[6]。TNF-α是炎性組織中數量較大的早期介質之一，也是炎癥因子的重要啟動因子，可上調其他炎癥因子(如IL-l、IL-6、IL-8 等)的產生，促進腦組織的炎性反應及血管斑塊的形成。其機制為：(1)TNF-α調節細胞間黏附因子-1(ICAM-1)的表達，使血管出現炎癥反應，并將炎性細胞轉移至神經組織中。(2)TNF-α改變血管的內皮細胞，使血管的通透性增加。(3)TNF-α可促進激活凝血系統的相關因子增加，加速凝血過程，最終導致血栓及出血的發生。(4)TNF-α也可干擾脂質代謝，間接促進動脈粥樣硬化的進展[7]。(5)TNF-α可促成血管舒縮因子的下降和內皮素(ET)的增加引發血管收縮，增加局部卒中的危險性。另外，TNF-α可促進穩定斑塊轉變為易損斑塊，易損斑塊破裂致，側支循環失代償，腦梗死的速度加快。TNF-α通過許多途徑促使動脈粥樣硬化斑塊呈現不穩定性，是反映硬化斑塊穩定性的主要候選炎性相關標志物之一[8]。

動物實驗顯示，給以大鼠腹腔或腦內注射TNF-α 24 h，即可發現大量的白細胞附著于腦局部毛細血管內壁，并且有許多細胞已經侵入至內皮下層，表明TNF-α可在急性期轉移炎性細胞進入缺血損傷的腦組織，引起腦組織的炎癥損傷。而腦缺血前5 h腹腔注射TNF-α單克隆抗體或可溶性TNF-αⅠ型受體，拮抗TNF-α，能減輕腦損傷[9-10]。可見，TNF-α是進展性腦卒中的獨立危險因素，在缺血性腦卒中發生過程中起到非常重要的作用。

3 TNF-α在缺血性腦卒中過程中的變化規律及臨床意義

動態研究發現，TNF-α于腦缺血后3 h即可升高，缺血后12 h到達峰值，增加的TNF-α可迅速活化小膠質細胞分泌出更多的炎癥因子，加劇炎癥反應，促成缺血再灌注損傷。且在梗死部位可檢測到TNF-α陽性神經元，說明TNF-α參與神經元的凋亡[11]，有體外實驗與此研究結果一致[12]。LIU等[13]研究發現，早期TNF-α表達增加在神經元，5 d后主要在星形膠質細胞。說明不同時程TNF-α的來源可能不同。有研究發現，小鼠全腦缺血再灌注1.5 h在缺血側海馬區TNF-α升高，6～24 h略降低，3 d后再度升高，5 d后TNF-α在海馬區消失[14]。SAITO等[15]研究顯示，短暫全腦缺血(5～10 min)再灌注早期，TNF-α在海馬和紋狀體的表達有所增加，而小腦和丘腦則未見表達，也有臨床實驗發現，腦缺血出現48 h內，血漿和腦脊液TNF-α濃度明顯升高[16]，說明不同區域TNF-α表達不同。有研究對梗死灶大小加以分析，發現梗死灶越大TNF-α峰值出現的越早。因此，缺血性腦卒中后TNF-α的變化可能與檢測部位、模型制備方式、再灌注時間、病灶大小等多種因素有關。要想科學準確把握TNF-α的變化規律，指導臨床干預時機，要綜合考慮以上因素，謹慎得出結論。

4 TNF-α與缺血性腦卒中的預測

研究表明，炎癥標志物TNF-α、CRP均可反應缺血性腦卒中發生早期的炎性狀態，CRP可作為腦血管事件的預測因子之一此前早有報道[17]，而TNF-α預告性則更強于CRP，因為TNF-α水平升高早于CRP，在發病當日有患者頭部CT尚未顯示異常，TNF-α即已升高。即發病當天測定血清TNF-α的值可有效預測腦梗死的發生，為腦梗死的早期診斷和治療提供依據。

在神經系統中，腦細胞缺血損傷時，神經元、小膠質細胞、血管內皮細胞均可產生TNF-α，致其水平上升，血清TNF-α濃度越高，提示可能患者腦梗死體積越大，病情越重。因而TNF-α是缺血后神經細胞損傷的臨床檢驗標志物[18]。早期動態檢測TNF-α有助于判斷病灶大小、病情輕重及估計預后。

然而，單獨檢測TNF-α不足以準確地預測缺血性腦卒中，由于大腦是神經中樞，當急性腦梗死后，可出現全身的應激反應，外周血清中炎性因子的增高不能完全反應腦內情況，如果將TNF-α聯合CRP、凝血指標、甲狀腺功能等其他指標檢測對急性缺血性腦卒中的嚴重程度預測具有更重要價值。然而，聯合指標的選擇還需要進一步作細致的研究。

5 TNF-α在腦損傷過程中的作用

許多證據表明，TNF-α作為一種促炎因子，可加重腦缺血后的炎性反應，造成血管內皮細胞損傷，使得血管損傷加重并促使血栓的生成。TNF-α還可以通過增加氧自由基、興奮性氨基酸、鈣超載、破壞血腦屏障等機制產生神經毒性，加重腦缺血再灌注損傷。有實驗證明，注射TNF-α可以增加局灶性腦缺血后半球梗死體積，用TNF-α結合蛋白或單克隆抗體抑制外源性和內源性TNF-α則能顯著減小梗死體積[19-20]。

然而，關于TNF-α是保護還是加重缺血神經元損傷，目前還存在爭論。GARY等[21]研究發現，缺乏Ⅰ型TNF受體的小鼠在實施局灶性腦缺血再灌注后神經損傷較野生型小鼠更為嚴重，說明基礎釋放量的TNF-α在缺血初期具有保護作用。有研究發現，TNF-α預處理可誘導腦缺血耐受，對缺血后腦損傷有一定神經保護作用。研究[22-23]證明了TNF-α不僅在炎癥的發生和發展中起到重要作用，在炎癥的終止方面也起到一定作用。TNF-α在腦缺血恢復期即缺血7～30 d可促進神經膠質細胞釋放絲氨酸激酶、微管蛋白-2激酶等物質從而促進組織修復[24]。因此，TNF-α對中樞神經系統的功能效應可能具有雙向性，既有保護作用又有損傷作用，在急性期和缺血再灌注損傷期抑制其含量可能減輕損傷程度，在缺血性腦卒中發生前給予預注射，或在恢復期提高其含量也可能有助于疾病的恢復，WILDE等[25]的研究證明了上述結論。因此，在缺血性腦卒中的不同時程把握適宜的時機阻斷或提高TNF-α表達，有望成為缺血性腦卒中治療的新的途徑。

6 TNF-α與缺血性腦卒中的抗炎治療

目前，缺血性腦卒中治療的最基本措施還是通過溶栓、取栓、擴張血管等盡早使血管再通，使缺血腦組織實現血流再灌注。但是在實現腦缺血再灌注的過程中，機體處于應激狀態，導致鈣超載，大量自由基生成，往往出現比缺血本身更為嚴重的不可逆性損傷，即缺血再灌注損傷，減輕缺血再灌注損傷是確保治療效果的關鍵[26-27]。腦缺血再灌注損傷機制復雜，包括能量代謝障礙、炎癥反應、細胞凋亡等，其中再灌注后的急性炎癥反應是其主要機制[28-29]。如果能在缺血再灌注過程中有效地降低TNF-α等炎癥因子含量，可能減輕對神經組織的損傷。現階段臨床常用的治療藥物有阿司匹林、阿托伐他汀、轉換酶抑制劑、TNF-α抑制劑等。這些藥物均可直接或間接降低TNF-α，起到抗炎作用。

阿司匹林(aspirin，ASA)除抗血栓作用外，還可通過抑制腦缺血再灌注損傷過程中的炎性反應而發揮神經保護作用[30]。

他汀類藥物(statins) 是調脂治療的一線藥物。它除具有明確的調節血脂作用外，還具有抗炎、調節細胞因子生成的作用，可穩定粥樣硬化斑塊、保護腦組織[31]。對于高危患者，如及時地給予針對性的他汀類藥物干預，可有效降低缺血性血管事件的發生率[32]。國內研究顯示，阿托伐他汀鈣聯合阿司匹林可提高急性缺血性腦卒中臨床療效，減輕炎癥反應，改善神經功能，且不良反應少，安全性高。

轉換酶抑制劑(angiotension converting enzyme inhibition，ACEI)主要具有改善血流、擴張血管、降低血壓的作用，且其保護作用也與抗炎效應有關。HEMANDEZ-PRESAT等[33]將奎拉普利(quinapril)應用于兔動脈粥樣硬化模型中，有效抑制了單核趨化因子-I(MCP-1)的表達，從而減少了炎性細胞向斑塊中的聚集，緩解了斑塊炎癥，抑制了缺血性腦卒中的進展。

有報道顯示，中藥大黃總蒽醌、青蒿素、蘆薈素等對腦缺血再灌注損傷也有一定的保護作用，也與抑制炎癥反應相關。此外，遠程缺血后處理(RIPC) 實驗發現，RIPC也可通過減緩炎性因子的釋放、減輕炎性反應程度等途徑發揮了在腦缺血再灌注損傷中的神經保護作用[34]。

TNF-α抗體可通過抗原抗體反應阻斷內毒素所致的TNF-α的產生和作用，減少TNF-α的病理性產生和釋放，阻斷TNF-α及其引發的炎癥因子的級聯反應。近年來，用抗TNF-α治療Crohn’s病、類風濕性關節炎等疾病取得了良好效果，同時也為我們治療缺血性腦卒中提供了新思路。動物實驗顯示，缺血后3～6 h內注射TNF-α單克隆抗體，能減輕腦損傷[35]。TNF-α抗體很多，較易在臨床推廣應用的是注射用重組人Ⅱ型腫瘤壞死因子受體-抗體融合蛋白(rhTNFR：Fc)[36]，rhTNFR：Fc在國內已有商品化制劑益賽普。因其安全性在臨床應用中已有保障，值得在缺血性腦卒中治療中加以嘗試和推廣。

7 小結

減輕炎癥反應是治療缺血性腦卒中的關鍵，缺血性腦卒中的抗炎治療雖已逐漸受到重視，但在臨床上的應用還存在一些困難。如在動物模型中有效的抗炎治療卻在臨床實踐中達不到預期效果。究其原因，可能是由于對炎癥因子時向變化規律及其與證候表現的關聯性了解不夠深入，干預的方法及時機的選擇不盡合理。腦缺血早期是疾病治療的最佳時期，如果能在腦缺血再灌注前或再灌注早期給予腦保護劑，降低TNF-α等炎癥因子含量，有助于在腦缺血早期抑制炎癥反應，減輕腦組織炎癥損傷，減少神經元的凋亡，在腦缺血再灌注的恢復期TNF-α則可以促進組織的修復，不宜繼續采取減少其含量的抗炎治療，臨床如果能把握以上規律，或許可對缺血性腦卒中的防治提供一定的幫助。