正五聚蛋白3與急性腦梗死發(fā)生發(fā)展的關系概述

楊 渺綜述，酈憶文審校

腦梗死，又稱缺血性腦卒中，是指腦局部供血障礙導致的腦組織缺血缺氧，進而產生局灶性腦功能障礙的臨床表現。目前已知的危險因素為：高血壓、糖尿病、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、高脂血癥、高同型半胱氨酸血癥、吸煙、酗酒、年齡、肥胖等，與此同時，炎癥級聯(lián)反應在腦梗死的發(fā)生發(fā)展中也起到重要的作用。其中急性期蛋白PTX3屬于正五聚蛋白家族，被認為是一種新的炎癥介質，參與急性缺血性腦卒中后血腦屏障滲透性的調節(jié)、血管生成及神經再生，而且PTX3在致動脈粥樣硬化的不同方面均發(fā)揮重要作用，也可能是評價缺血性腦卒中嚴重程度及預后的一種新的指標[1]。現就近年來 PTX3 在急性缺血性腦卒中發(fā)生發(fā)展過程中可能起到的作用進行總結，為急性缺血性腦卒中的深入研究提供參考。

1 PTX3家族

1.1 PTX3家族成員 PTX3與C反應蛋白(C reactive protein，CRP)同屬于五聚蛋白超家族[2]。正五聚蛋白依據結構不同，可分為兩支：短正五聚蛋白和長正五聚蛋白[3]。經典的短正五聚蛋白包括CRP和血清淀粉樣蛋白 P(Serum amyloid A，SAP)，其中CRP為人類的急性期蛋白，SAP為小鼠的急性期蛋白。CRP 和 SAP是在肝臟中產生的非特異性炎癥因子，最顯著的刺激因子為白介素-6(interleukin-6，IL-6)。長正五聚蛋白家族除了PTX3，還包括豚鼠精子中的頂體蛋白、神經元正五聚蛋白 1(neuronal pentraxin 1，NPTX1)、神經元正五聚蛋白 2(neuronal pentraxin 2，NPTX2)、神經元正五聚蛋白受體(neuronal pentraxin receptor，NPR)即神經元的跨膜蛋白[4]以及正五聚蛋白4(pentraxin 4，PTX4)[5]。

1.2 PTX3的結構及產生 人PTX3基因定位于第3條染色體q25帶上，由3個外顯子組成，分別編碼先導肽、氨基末端及羧基末端[6]。該家族為進化偏保守的蛋白家族，其特征為環(huán)狀多聚體結構及羧基末端200個氨基酸組成的結構域。長正五聚蛋白可由單核細胞、中性粒細胞、內皮細胞、樹突狀細胞、成纖維細胞等產生，且不同的信號通路均可影響PTX3的產生，取決于細胞類型及刺激因子[3]。PTX3作為人類急性期蛋白，正常情況下水平較低(約2 ng/ml)，在接受炎癥刺激后會迅速增加(峰值在6～8 h)，可多至數百納克[7]。PTX3還可以儲存在中性粒細胞的特定顆粒中，識別一部分微生物和炎癥信號時被釋放入血[8]。

2 PTX3的相關作用

2.1 PTX3可維持卒中后血腦屏障的完整性 血腦屏障(Blood-brain barrier，BBB)是一個獨特的動態(tài)調節(jié)邊界，限制并調節(jié)血液和中樞神經系統(tǒng)之間的物質交換，是維護大腦內部環(huán)境平衡的重要條件[9]。BBB的一級結構中含有腦內皮細胞、星形膠質細胞、周細胞、神經元、支持結構(小膠質細胞、少突膠質細胞)和細胞外基質[10]，其中，相鄰內皮細胞之間由緊密連接蛋白claudins和occluddin以及其他輔助細胞溶質蛋白如胞質緊密粘連蛋白1、2，極性蛋白AF6等與細胞骨架相連，在維持血腦屏障中起重要作用[9]。缺血條件下，血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor VEGF)表達同樣增加，VEGF能對claudin 5蛋白和其mRNA進行下調，增加腦內皮細胞的通透性[11]，卒中患者血管炎性水腫、出血性轉化和死亡率也同樣增加[9]。

在Shindo等的研究中，發(fā)現梗死周圍區(qū)域BBB的滲漏主要發(fā)生在PTX3含量低的區(qū)域，而PTX3含量高的區(qū)域則相反，這種負相關(R=0.7123，P<0.05)提示星形膠質細胞來源的PTX3可能在急性腦卒中時調節(jié)BBB通透性中起關鍵作用，其機制可能與PTX3能夠增加ZO-1和claudin 5水平相關。在體外試驗時證實，PTX3通過與VEGF強結合，抵消VEGF對BBB的負性影響，從而保護血腦屏障[11]。

2.2 PTX3對血管、神經的影響 卒中后，血管生成依賴于血管生成因子和抑制劑相互協(xié)調[12]。新血管的形成是增加受影響組織供氧的潛在機制，VEGF是最有效的血管生成因子[9]。血管生成因子誘導內皮細胞增殖遷移，在缺血邊界區(qū)進行血管生成[13]。缺血邊緣區(qū)的血管生成可能通過恢復存活神經元的細胞代謝而有助于危險組織的恢復，并為新產生的神經元提供必要的營養(yǎng)支持。缺血半暗帶神經元的存活和功能保存是臨床治療的最終目標。目前基本認為PTX3在缺血性腦損傷血管生成方面起促進作用。在小鼠大腦中動脈栓塞模型中，PTX3基因缺乏的小鼠缺血14 d和28 d后腦血流量的恢復明顯低于野生型小鼠，且血管直徑、血管增殖、血管密度和反應性星形膠質細胞明顯減少，因此可認為PTX3能夠促進腦缺血后腦血流量、血管生成的修復[14]。Rodriguez-Grande等的研究中也同樣證實了PTX3的血管生成作用[15]。

神經發(fā)生是從神經干/祖細胞(neural sten cells，NSCs)中產生新功能神經元的過程，包括內源性NSCs的增殖、遷移和向成熟功能神經元的分化[13]。目前認為血管生成與神經發(fā)生是相耦合的，且這種耦合介質為VEGF。生長因子如成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2，FGF-2)、VEGF等誘導內源性神經干細胞增殖、側腦室腦室下區(qū)(sub-ventricular zone，SVZ)神經母細通過吻側遷移流向嗅球遷移、而SVZ血管內皮細胞缺乏緊密連接，中風會增加腦干龕中BBB的通透性，VEGF表達升高，VEGFR-2通過Delta樣配體(deltalike 4，DLL4)激活下游Notch信號，進而誘導干細胞的顯著增殖及神經發(fā)生[16]。PTX3基因敲除的小鼠缺血損傷后海馬體齒狀回的神經發(fā)生明顯減少，表現在巢蛋白陽性的神經干細胞明顯減少，BrdU-NeuN雙標記陽性的成熟神經元同樣缺乏。而在體外試驗，將重組PTX3加入含有白介素1β(interleukin 1β，IL-1β)的神經球，可具有神經源性[15]。因此可以認為PTX3有望成為腦缺血后血管修復和神經發(fā)生的關鍵靶點。盡管目前研究認為PTX3對卒中后神經發(fā)生起重要作用，但大多都是從側面證實的，PTX3參與神經發(fā)生的機制還暫未得到明確闡述。

2.3 PTX3可促進卒中后膠質瘢痕形成及水腫消退 缺氧引起腦組織損傷后，纖維性星形膠質細胞增生，形成膠質瘢痕，膠質纖維酸性蛋白染色呈強陽性。膠質瘢痕是限制損傷擴散的基礎。研究表明，PTX3缺乏會減少腦損傷后膠質瘢痕的形成。PTX3基因敲除小鼠中，膠質纖維酸性蛋白陽性細胞明顯較少，瘢痕形成也顯著減少，梗死周邊只有52%的區(qū)域被瘢痕覆蓋，而野生型小鼠的覆蓋率則能達到87%。而兩組小鼠同側半球星形膠質細胞的數量和增殖能力并無明顯差別，分析兩組之間瘢痕形成的差異，考慮PTX3促進瘢痕形成的機制可能在于：(1)PTX3基因缺乏的小鼠瘢痕間隙中層黏連蛋白a-4明顯減少，損害了腦損傷后的膠質反應和細胞外基質沉積；(2)PTX3基因缺乏的小鼠梗死周圍瘢痕和紋狀體梗死中心的小膠質細胞增殖明顯減少，這對膠質瘢痕的形成也很重要。PTX3的缺乏嚴重損害了缺血性損傷后恢復期血腦屏障的完整性和腦水腫的消退，可認為PTX3在腦內介導膠質瘢痕的形成和腦水腫的消退方面有獨特的作用[17]。

2.4 PTX3與動脈粥樣硬化及缺血性腦卒中之間的關系 機體中促炎介質的表達在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中起到重要的作用。研究表明，對206例缺血性腦卒中患者進行頭部CTA檢查，其中頸動脈狹窄組患者血漿PTX3水平明顯高于無頸動脈狹窄組(P值=0.000)。在頸動脈狹窄組中，狹窄≥50%組PTX3顯著高于<50%組(P值=0.001)，PTX3水平升高是頸動脈狹窄發(fā)生的獨立危險因素，且PTX3水平與頸動脈狹窄程度相關[18]。易立等認為其促進頸動脈狹窄的機制可能與動脈粥樣硬化脂質代謝有關[19]。

目前認為PTX3可能從以下幾個方面參與動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展：(1)頸總動脈分叉血管的存在，導致復雜的血管內流動結構，包括流動分離和再循環(huán)，從而導致低剪切應力[20]。PTX3處理的單核細胞來源的樹突狀細胞(monocyte-derived dendritic cells，moDCs)在低切條件下組織因子活性顯著增加，表明PTX3在一定程度上參與了炎癥條件下moDCs 組織因子表達的增加，且血栓彈性分析顯示，即使沒有moDCs的補充，PTX3也能引起全血的高凝狀態(tài)。組織因子是外源性凝血途徑的開始，因此可以認為PTX3從此方面廣泛參與動脈粥樣硬化的發(fā)展和斑塊形成[21]；(2)PTX3可能通過影響巨噬細胞脂質的積累參與動脈粥樣硬化進展。增強子結合蛋白(enhancer-binding protein delta，CEBPD)在人動脈粥樣硬化斑塊的巨噬細胞中表達，能夠上調PTX3，通過對低密度脂蛋白巨胞飲促進M1巨噬細胞的脂質沉積，還可以通過過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activatedreceptor，PPARγ)下調三磷酸腺苷結合盒轉運體A1(ABCA1)的表達，降低M1巨噬細胞內膽固醇的流出，從而參與動脈粥樣硬化的發(fā)生[22]；(3)PTX3可能與頸動脈內膜中層厚度及斑塊穩(wěn)定性相關[22]。研究表明[23]，頸動脈內膜中層厚度與血清 PTX3 呈顯著正相關(P<0.05)，且頸動脈斑塊易損組的血漿PTX3水平均高于斑塊穩(wěn)定組，是急性腦梗死患者頸動脈粥樣斑塊穩(wěn)定性的獨立危險因素[24]，曹端華[23]、王金成等[25]的試驗中也證實了這一點。而Tazaki等則應用光層相干斷層掃描技術(OCT)直接評估冠狀動脈斑塊易損性，與纖維斑塊或厚帽纖維粥樣瘤等表型更穩(wěn)定的患者相比，在薄帽纖維粥樣瘤患者中檢測到高水平的PTX3[26]；(4)缺血性腦卒中發(fā)生后，PTX3的水平升高，大劑量PTX3可能在人體具有促凝血活性，從而加重缺血性腦卒中的發(fā)生發(fā)展[21]。

但Baragetti等的前瞻性研究試驗則認為血漿PTX3水平不能作為評估動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的因子[27]。盡管目前PTX3能否作為評估動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的因子仍有爭議，但國際上多數研究更傾向于承認PTX3在動脈粥樣硬化斑塊形成及發(fā)展中的作用。

缺血性腦卒中發(fā)生后，PTX3處于高表達狀態(tài)，進行體外細胞培養(yǎng)試驗，基本認定大鼠急性缺血性卒中后PTX3的來源為反應性星形膠質細胞[11]。研究表明[1]，老年急性腦梗死患者PTX3的高水平與神經缺損程度(依據NIHSS評分獲得)嚴重、預后(出院90 d后依據改良Rankin量表評分獲得)不良相關，且PTX3對預后的預測價值優(yōu)于CRP。在Ryu等的研究中，納入了376名缺血性腦卒中患者，依據三分位數將血漿PTX3水平分為3組進行隨訪觀察，平均隨訪時間為1574 d，PTX3水平最高的分組患者的死亡率比PTX3水平最低的分組患者死亡率高2.6倍，證實了高水平的PTX3與缺血性腦卒中后患者死亡率的增加獨立相關[2]。

盡管針對PTX3關于缺血性腦卒中的研究日益增加，但我們對PTX3在缺血性腦卒中的發(fā)生的作用及其機制仍然知之甚少。例如，PTX3是從哪幾個方面來對缺血后腦組織進行保護與傷害等，在急性期和非急性期的作用是否不同，不同點在哪里等。目前關于PTX3對缺血腦組織前后的作用及作用機制大多是通過側面加以驗證的，具有的機制還未經直接明確闡述，因此尚需進一步的研究與探索，完善對PTX3作用的了解。此外，現有的國內外各項研究中針對PTX3對急性腦梗死的發(fā)生發(fā)展研究樣本量均較少，有可能造成數據的偏倚，后續(xù)仍需擴大樣本量進行進一步的完善和驗證。