針刺治療缺血性腦卒中的Notch信號通路研究進展

王娜娜，杜小正，何文潔，張馨予，鄭欣，李夢莘

甘肅中醫藥大學針灸推拿學院，甘肅蘭州市730000

缺血性腦卒中是指各種原因所致腦部血液供應障礙，致使局部腦組織缺血、缺氧而出現相應神經功能缺損的一類臨床綜合征[1]，約占全部腦卒中的69.6%[2]。針刺治療缺血性腦卒中療效確切[3]，但作用機制尚不明確。

近年來基于Notch 信號通路的研究不斷深入。Notch 首次于果蠅體內被發現，因其功能缺失可導致果蠅翅膀邊緣出現缺口而得名。正常情況下，Notch 信號通路呈現相對抑制狀態，當發生缺血性改變后被激活[4]，在細胞凋亡、血管生成、神經發生、免疫炎癥等方面發揮作用[5-7]。針刺治療缺血性腦卒中，Notch信號通路也發揮了作用。

1 Notch信號通路

Notch 信號通路由Notch 受體(Notch1～Notch4)、Notch 配體(Delta-like 1、3、4 和Jagged1、Jagged2)、CSL (CBF-1、suppressor of hairless 和Lag 的合稱)-DNA 結合蛋白、相關調節因子、靶因子等組成，Notch 受體由胞外區(notch extracellular domain,NECD)、跨膜區(transmembrane domain,TM)和胞內區(notch intracellular domain,NICD)三部分組成[8]。當配體(Jagged或Delta)與Notch 受體結合時，NICD 轉移到細胞核，并與CSL轉錄因子復合物等結合因子相互作用[9]；與CSL 結合的NICD聚集核轉錄激活蛋白家族mastermind-like(MAML)，而MAML聚集其他蛋白，這些蛋白是Notch 信號通路轉錄機制的重要組成部分[10]。Notch 信號通路的激活可以發揮對相鄰細胞的調控作用，包括細胞發育、組織模式，還對細胞命運、細胞增殖、細胞分化和細胞凋亡具有決定作用[11]。Notch 信號通路的靶因子主要包括發狀相關分裂增強子(hairy and enhancer of split,Hes)家族[12]，Hes1、Hes3、Hes5 在該通路中發揮作用，其中Hes1 和Hes5 與維持神經干細胞(neural stem cells,NSCs)的未分化狀態關系密切[13]。

2 與缺血性腦卒中的相關性

Notch 信號通路的配體、受體、靶因子等在不同部位表達水平不同，參與不同的功能活動。缺血性腦卒中發生后，Notch 信號通路相關因子水平發生變化，影響疾病的發展。Notch1 和它的配體Jagged1 存在于突觸，可調控神經元形態、突觸可塑性、學習和記憶[14-16]；Notch1 還可以促進內皮細胞增殖，為內皮細胞完整性和損傷后再生所必需[17]；缺血性腦損傷會誘導Notch1大量產生，可能導致細胞凋亡[18]。Notch2在海馬和皮質神經元的表達低于Notch1[19]，在海馬缺血損傷后立即被誘導產生，加劇進行性腦損傷，且表達模式區別于Notch1[20]。Notch3主要存在于神經膠質瘤細胞、脈絡叢和血管中，在常染色體顯性遺傳性腦動脈病伴皮質下梗死和白質腦病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy,CADASIL)中，Notch3 活性增加，導致腦動脈最大擴張能力降低，可能減少腦血流[21]。Notch4在局灶性腦缺血再灌注大鼠額頂葉皮質中表達增加[22]。對Notch 配體與缺血性腦卒中關系的研究相對較少。當缺血缺氧發生時，內皮細胞Delta-like 4 表達上調，有利于血管發生[23]。Notch 受體與配體結合后形成的復合體刺激靶因子Hes1 和Hes5 等的轉錄[24]，抑制相關轉錄因子的表達，阻滯NSCs 向神經元分化[25]，促進NSCs增殖。

3 在針刺治療缺血性腦卒中中的作用機制

3.1 促進神經發生

神經發生是指NSCs 增殖并分裂成定向祖細胞，逐漸向功能區域遷移，發生可塑性變化，與其他神經元建立突觸聯系、產生神經功能的完整過程。在缺血性腦卒中發生、發展過程中，神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞損傷[26]。電針刺激大腦中動脈閉塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠曲池、足三里后，大鼠神經行為學評分升高，腦梗死體積縮小，神經元結構尚完整，排列較整齊，腦組織中Notch1、Hes1 蛋白增加[27-28]。Hes1 是調控NSCs 增殖分化的重要因子，可促進膠質生成，改善缺血性腦卒中后神經功能損傷；使用γ-分泌酶抑制劑阻斷Notch1信號通路則抑制NSCs增殖[29]。

3.2 增強缺血、缺氧耐受性

缺血耐受性是指在缺血性應激反應發生時，誘導神經細胞產生內在的防御機制的現象。缺血再灌注前電針預處理MCAO大鼠，可增加紋狀體中Notch 通路蛋白Notch1、Notch4 和Jagged1 表達，且較單純缺血提前達峰；阻斷Notch 通路激活可以拮抗電針預處理誘導的腦缺血耐受[30]。

大腦缺血會同時導致缺氧發生。缺氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)可在組織缺氧狀態下調控相關靶基因的轉錄、翻譯和表達，產生缺氧保護作用[31]。電針預處理可以增強MCAO 大鼠神經元HIF-1α 的表達，減少梗死體積，改善神經功能評分，抑制神經元凋亡；而HIF-1α、Notch 信號通路抑制劑則會降低神經保護作用[32]。

3.3 抑制細胞凋亡

細胞凋亡是由基因控制的細胞自主有序死亡。Tian 等[33]發現，電針MCAO 小鼠可提高Notch3 信號通路相關基因表達水平，改善神經功能恢復，減少腦梗死面積，降低海馬神經元凋亡；而抑制劑組海馬神經元凋亡率和腦梗死面積增加。

3.4 促進血管生成

機體血管新生經歷血管叢發生、動靜脈和各類血管生成兩個過程。血管生成是對抗缺氧的一種重要防御反應，對缺血性腦卒中長期神經恢復非常重要。在病理條件下，高表達的抗血管生成因子導致新生血管能力喪失[34]。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)可刺激血管內皮細胞有絲分裂，促進血管發生。缺血性腦卒中后VEGF 在內皮細胞上的表達，對誘導血管新生意義重大。電針刺激MCAO 大鼠曲池、足三里7 d后，海馬中Notch1和NICD表達升高，血清中VEGF分泌增加[35]。眼針運動療法干預MCAO大鼠后，缺血半暗帶腦組織VEGF、血管內皮生長因子受體(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)、Notch1表達增加，側支循環明顯改善[36]。

3.5 提高認知功能

部分腦卒中患者可出現記憶、執行、結構和視空間功能障礙[37]；約46%的患者會發展成為血管性癡呆，也可導致抑郁發生[38]。突觸可塑性是學習和記憶功能形成的基礎。Notch1敲除的成年小鼠，齒狀回區樹突顆粒細胞神經元小于正常；在成熟神經元中敲除Notch1 會對樹突棘產生影響，并可誘導多種記憶功能明顯受損[39-40]。電針MCAO 大鼠百會、人中，大鼠缺血側齒狀回Notch1 蛋白表達升高，Morris 水迷宮逃避潛伏期縮短[41]。

4 小結

針刺治療缺血性腦卒中可能與Notch 信號通路有關，其機制包括促進神經發生、抑制細胞凋亡、增加缺血缺氧耐受性、促進血管生成、改善認知能力等。目前針刺治療的機制研究多集中于神經修復、細胞凋亡和缺血耐受等方面，關于血管生成和改善認知方面的研究相對較少；干預措施多以電針、體針為主，頭針、微針等其他干預方法研究較少。Meta分析顯示，頭針治療缺血性腦卒中的療效明顯優于體針[42]。在后續研究中，可積極探究頭針在治療缺血性腦卒中血管生成、提升認知能力等方面的作用機制。