預示缺血性卒中側支循環形成的血清標志物

張曉俊 武寧 賈帥 王炎強

缺血性卒中是由于顱腦血管狹窄、閉塞導致組織缺血梗死的一組疾病，主要病因為腦動脈粥樣硬化性血管狹窄。缺血性卒中具有高發病率、高死亡率、高致殘率的特性，因此卒中的防治是全球關注的熱點。當缺血性卒中發生時，腦動脈側支循環形成，血液通過開放或新生的微血管向缺血區供血，從而減小梗死核心區，降低術后出血率[1]。側支循環的形成對缺血性卒中診療策略、病情評估、預后有著臨床指導價值[2]。但目前側支循環多以顱腦影像學如經顱多普勒超聲(TCD)、CT血管造影(CTA)、數字減影血管成像(DSA)等評估為主，尚缺乏側支循環全面客觀的評價體系。研究發現，血清因子標志物對側支循環形成具有提示意義。本文對預示缺血性卒中側支循環形成的血清標志物的研究現狀進行綜述，為缺血性卒中病人的預后評估及治療策略提供參考。

1 腦側支循環血清標志物的研究

1.1 血管內皮生長因子(VEGF) VEGF是一種特異性肝素結合生長因子，能刺激內皮細胞增生、遷移，使血管再生。其家族包括VEGF-A、B、C、D和胎盤生長因子 (placental growth factor, PLGF)。大鼠模型研究發現，缺血性卒中后腦組織VEGF表達增強，與內皮細胞膜上VEGF受體結合，使受體磷酸化，通過磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)-腦外信號調節激酶(ERK)通路使PI3K-Akt和MAPK-ERK表達增加，促進內皮細胞增生[3]。Xue等[4]研究表明，缺血性卒中后的VEGF /內皮抑素比率與內皮祖細胞(EPCs)數量顯著相關，VEGF可介導EPCs增生。

1.2 Apelin Apelin是人染色體上Xq25～26.1的APLN基因產生的多肽，包括Apelin-12、13、17、36等亞型，分布于心、腦、肺、胰腺等組織中，具有新生血管、調節葡萄糖穩態等功能[5]。Chen等[6]對小鼠腦梗死模型連續給予Apelin-13(4μg/kg)，結果3 d后小鼠體內Apelin受體(APLNR)及Bcl-2水平增加，而caspase-3等介導細胞凋亡的蛋白酶及小膠質細胞活性降低，Toll樣受體4分泌減少。此外，Apelin-13上調VEGF和基質金屬蛋白酶(MMP)-9的表達，促進新生血管形成。Jiang等[7]發現缺血性卒中病人側支循環良好組Apelin-17表達水平明顯增高，可能機制為Apelin-17誘導NO-cGMP途徑，引起腦動脈擴張，側支循環開放。

1.3 微小RNA(microRNAs,miRNAs) miRNAs是一種降解信使RNA或抑制特定蛋白質的內源性非編碼 RNA，是調控血管新生的基因之一。部分miRNAs表現出雙重性，如hsa-miR-21-5p在缺氧環境下表達上調，抑制血管生成，而在常氧環境下促進血管內皮增生，血管生成，但表達被抑制[8]。彭彬等[9]對急性腦梗死病人研究發現，側支循環良好者miR-126、miR-132、miR-210表達水平高于健康者，側支循環良好者及健康者miR-15b、miR-92a表達水平低于不良者。miR-126可促進VEGF的表達，使內皮細胞遷移、增生及血管新生，并下調spred-1和PIK3R2/p85β等Akt及ERK通路的負性調節因子的表達，增強VEGF的作用[10]。但miR-132、miR-210、miR-15b、miR-92a對腦側支循環形成的作用機制尚無結論。

1.4 MMP MMP是一種炎癥介質，其家族包括MMP-1、2、3、9、12以及Ⅰ類模型基質金屬蛋白酶(MT1-MMP)等。當機體處于炎癥、缺氧、氧化應激等狀態時，MMP被激活，細胞外基質(ECM)降解、重塑，干細胞和祖細胞募集及VEGF表達增加，血管內皮細胞和平滑肌細胞增生、遷移，形成新生血管[11]。Haas等[12]發現腸系膜側支動脈中MMP-2和MT1-MMP的表達上調，引起血管管腔擴張。葉祖森等[13]發現三級側支循環開放的急性缺血性卒中病人血清MMP-9水平明顯高于一級和二級開放病人。說明MMP-2、MT1-MMP及MMP-9通過血管管腔結構性擴張和血管新生兩方面促進側支循環的形成。

1.5 血管生成素 (Ang) Ang是由間充質細胞表達，維持血管穩定、促進血管新生的生長因子。由Ang-1、2、3、4等4種因子組成，其中Ang-1、Ang-2與血管新生密切相關，且Ang-2具有拮抗Ang-1，破壞血管內皮穩定的作用。研究認為，Ang-2與酪氨酸激酶受體(Tie-2)結合，使血管結構疏松、穩態破壞，而Ang-1與Tie-2結合，促進血管新生、成熟，并維持血管穩定；同時Ang-2增強了VEGF的作用，并使VEGF與Ang-1及Ang-2結合共同受體Tie-2相互作用，共同促進新生血管形成[14]。研究發現,急性腦梗死側支循環形成良好者入院2 d內Ang-1的表達水平較不良者明顯增高[15],但之后表達水平逐漸下降。此外,動物模型實驗顯示，Ang-2與受體結合后的信號通路能對急性缺血的腦組織提供保護，促進側支循環的形成[16]。

1.6 血清轉化生長因子β(TGF-β) TGF-β是一類能調節細胞生長、分化的細胞因子，包含TGF-β1、2、3及激活素 A等多個成員，結合并激活特定的Ⅰ型和Ⅱ型絲氨酸/蘇氨酸激酶受體，促進血管內皮細胞和平滑肌細胞增殖、遷移和ECM的合成[17]。研究發現，煙霧病病人的平滑肌細胞及血清中TGF-β1水平明顯升高[18]，提示新生血管形成與TGF-β1存在相關性。臨床觀察發現，急性腦梗死病人側支循環開放者TGF-β1水平高于未開放者，提示TGF-β1水平對腦側支循環形成有一定的預測作用[19]。

1.7 低氧誘導因子-1 (hypoxia inducible factor-1, HIF-1) HIF-1是一種僅在缺氧環境中穩定表達，調節哺乳動物細胞適應性反應的轉錄蛋白，由亞基HIF-1α和HIF-1β組成。Li等[20]的研究表明，長非編碼RNA HIF1A-AS2 通過miR-153-3p可促進HIF-1α表達上調，增強內皮細胞活性，促進血管生成。臨床研究認為，卒中病人HIF-1的表達增加以HIF-1α為主，通過增強VEGF啟動子功能，使VEGF表達上調，促進側支循環血管生成[21]。HIF-1可作為缺血性卒中病人預后情況的預測指標及治療靶點。

1.8 基質細胞衍生因子-1a(SDF-1a) SDF-1a是分布于心、腦、肺、腎等器官的炎癥趨化因子。半胱氨酸-X-半胱氨酸趨化因子受體4(CXCR4)是介導SDF-1a跨膜信號傳導的G蛋白偶聯受體。Huang等[22]發現急性缺血性卒中病人的SDF-1a表達及CXCR4抗體表達明顯升高，與腦梗死體積呈負相關。證明SDF-1a及CXCR4促進梗死灶缺血半暗帶區的側支循環形成，減小梗死體積。其作用機制為SDF-1a與CXCR4結合，促進血管內皮修復；SDF-1a/CXCR4軸可促進平滑肌細胞祖細胞的增生、遷移[23]，共同促進缺血區側支循環生成。

2 其余側支循環相關血清標志物

研究發現，不同濃度的高遷移率族蛋白 B1(HMGB1)對腦組織的作用不同：缺血性卒中急性期受損的神經元細胞等分泌高濃度的HMGB1，導致內皮細胞的炎癥反應；而恢復期星形膠質細胞等分泌低濃度HMGB1促進受損腦組織修復，血管新生[24]。肝細胞生長因子(HGF)轉染可促進大腦中動脈閉塞(MCAO)模型大鼠新生血管形成以及神經功能恢復[25]。小型豬動物模型研究結果顯示，新生的血管細胞中，單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)表達上調，可促進腦血管生成[26]。以上血清標志物基于動物模型證明可促進腦側支循環形成，但未有臨床研究明確。

3 總結

血清炎性因子、免疫細胞自身及其介導的信號通路從不同途徑參與顱腦側支循環的生成過程。然而，目前對其分子生物學功能的研究主要集中在臨床病例、動物實驗的觀察及初步機制的探討。因此，根據缺血性卒中不同致病階段中各炎性細胞及因子生物學功能的差異，篩選特異的生物學標志物，明確其共同與特異性調節作用中的機制，將有助于側支循環形成機制的明確，為針對側支循環的生成尋找有效的診療靶點提供重要參考。