血清內皮素1與降鈣素基因相關肽在腦卒中發病機制中的作用研究進展▲

劉黎敏 盧昌均 周哲屹 甘艷艷 李苑碩 王廣亮

(1 廣西中醫藥大學研究生學院，廣西南寧市 530000； 2 廣西中醫藥大學第三附屬醫院暨柳州市中醫院，廣西柳州市 545000)

【提要】 腦卒中是由于腦血管痙攣缺血引起的腦功能障礙,其發生與腦血管舒縮功能失調、受損的內皮細胞增殖重構，進而導致腦部再灌注損傷有關。血清內皮素1是血管活性收縮因子，降鈣素基因相關肽(CGRP)是血管活性舒張因子，兩者共同作用于血管內皮細胞。內皮素1與CGRP釋放平衡失調是導致腦卒中的重要原因。本文就內皮素1與CGRP在腦卒中發病機制中的作用研究進展做一綜述。

腦卒中可分為缺血性腦卒中與出血性腦卒中，主要由于腦部血管血流供應障礙或腦實質內出血導致腦損傷及神經壞死，其患病率高，發病后易致殘、致死[1]，給個人、家庭和社會帶來沉重負擔。腦卒中的發病機制主要涉及血流動力學、血管內皮損傷、生化免疫因素、炎癥反應，神經生理等。血清內皮素1是負責收縮血管的活性多肽，降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)是內源活性最強的血管舒張肽，二者均作用于血管內皮細胞,可作為評估血管內皮損傷的兩個代表性因子。CGRP作為血管活性舒張因子，能對抗內皮素1的收縮血管作用，使血管微循環及調節功能穩定；血管內皮功能損傷后，內源性CGRP表達下調導致內皮素1水平升高，使血管內皮功能失調，加速血管組織細胞缺血壞死[2]。研究表明，內皮素1與CGRP之間的失衡可引起血管的舒縮功能障礙，是腦卒中發病機制中的重要環節。本文從血管內皮細胞的角度對內皮素1與CGRP在腦卒中發病機制中的作用研究進展進行綜述。

1 腦卒中與血管內皮細胞的關系

血管內皮細胞在調節血管舒張功能、抑制炎癥細胞及動脈粥樣硬化等方面起著重要作用。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是當前發現的促血管生長活性最強的細胞因子之一，其具有減緩神經細胞凋亡速度、加快血管微循環生成等作用，可縮小腦梗死面積[3]。VEGF在正常腦組織內僅有少量分泌，當腦血管痙攣或腦組織缺血水腫壞死時，體內VEGF及其受體含量會應激性升高，通過直接參與血管內皮細胞增殖及分化、增加血管內皮通透性等環節，起到促血管新生和減輕腦卒中內皮損傷的作用[4]。

2 內皮素1

2.1 內皮素1與血管內皮細胞的關系 內皮素主要分布在血管內皮細胞中，包括內皮素1、內皮素2和內皮素3等亞型，具有強大的血管收縮功能[5]。其中，內皮素1收縮血管的作用最強，血管內皮細胞功能受損可能與體液因子內皮素1合成及釋放障礙相關，內皮素1在血管內皮細胞內具有一定的特異性，其含量水平的變化是血管內皮功能障礙的標志[6]。有研究表明，內皮素1對血管內皮細胞的增殖及遷移的影響是通過其正面調節的作用來完成[7]，主要機制可能是內皮素1激活細胞外調節蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinase 1/2，ERK1/2)-E26轉錄因子1(E26 transcription factor 1，ETS1)通路誘導人腹膜內皮細胞增殖，并促進VEGF的釋放，故內皮素1可作為誘導血管新生的活性肽因子[8]。內皮素1通過內皮素A受體(endothelin subtype A receptor,ETAR)和內皮素B受體(endothelin subtype B receptor，ETBR)發揮促血管生成及收縮平滑肌的作用。腦血流的改變影響內皮素1的分泌釋放，而內皮素1的合成與釋放又對腦血流產生重要影響。當血管功能障礙時，內皮素1分別與ETAR、ETBR結合誘導相互對立的反應(內皮素1結合ETAR使血管平滑肌發生收縮，而結合ETBR則引起血管舒張)，使其功能處于失衡狀態[9-10]。有研究證實，血管平滑肌ETBR在正常情況下有助于血管收縮，但血管內皮細胞上，內皮素1通過介導ETBR發揮舒張血管的作用[11-12]。內皮素1可促進VEGF釋放、增加血管內皮細胞增殖活力等，對血管功能的調節與修復均有重要作用。因此，內皮素1在腦血管疾病發病機制中的作用逐漸引起研究者的關注。

2.2 內皮素1與缺血性腦卒中的關系 動脈粥樣硬化在腦卒中的發病機制中占主導地位，血管內皮功能受損使血管舒縮功能失調,導致血管收縮痙攣、血管脆性增加及血流障礙，促進動脈血管粥樣硬化的發生。缺血性腦卒中發生后，內皮素1通過激活ETBR發揮著舒張血管作用而改善腦循環，又可激活ETAR使血管收縮，促進腦組織興奮性氨基酸的分泌；二者失衡時，可促使缺血區血流障礙，進而導致神經細胞凋亡壞死[13]。內皮素1可通過反向激活轉化生長因子β受體，上調軟骨蛋白合成酶-1蛋白的表達，加速動脈粥樣硬化的病變進程[14]。龐睿娟[15]研究發現，內皮素1直接或間接參與動脈粥樣硬化性血栓的形成，導致腦血管內皮損傷，從而加重腦梗死病情的進展。有研究表明，內皮素1水平變化是一種機體自身調節的反應性保護機制，其機制可能是由于腦梗死后血管活性因子表達增加，腦組織再灌注后內皮素1分泌減少，進而有助于穩定腦血流量，減輕腦血管缺血程度，減少繼發性腦損害[13]。隨著大腦動脈血管缺血時間的延長，血漿內皮素1過度表達可導致大鼠腦缺血損傷后血管通透性加強，血腦屏障被破壞從而加速腦梗死的進程[16]。缺血性腦卒中后局部血管供血障礙或血栓形成,血管閉塞區神經元或膠質細胞缺血壞死，導致壞死區血管內皮細胞釋放的內皮素1增多，而且在血栓形成急性期間，機體自身應激反應使去甲腎上腺素及腎上腺素表達上調，進一步導致內皮素1釋放增多。內皮素1大量釋放可導致腦血管舒縮功能失調，腦組織進一步缺血缺氧，進而誘發腦神經元廣泛壞死。李素萍等[17]研究發現，腦梗死患者的血漿內皮素1水平明顯高于健康對照組,表明內皮素1與腦血管受損程度相關。腦梗死后患者血液循環系統中內皮素1含量呈進行性增高，并刺激炎癥因子的分泌，誘發全身炎癥反應等綜合征。王德林等[18]發現，腦梗死患者易發生全身炎癥反應綜合征與應激綜合征，導致腎上腺素增加，致使內皮素1生成及釋放增多；腦梗死患者顱內壓升高，腦組織局部缺血缺氧加重，促進內皮素1的產生，同時凝血酶原激活亦促進內皮素1的生成。綜上所述，缺血性腦卒中后，血管內皮受損可導致內皮素1釋放增多，引起血管強烈收縮、血管內皮功能紊亂，進而影響動脈粥樣硬化進程，使缺血腦細胞神經損傷程度加重，最終導致梗死區血管及神經壞死程度進一步加重。

2.3 內皮素1與出血性腦卒中的關系 高血壓腦出血(hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH)與蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)是出血性腦卒中的常見類型，在我國其占腦卒中的20%～30%[19]。內皮素1在HICH發病機制中發揮著重要作用，其表達水平與神經損傷程度及患者預后相關[20]。血壓升高及血管破裂出血的雙重刺激可引起血清內皮素1合成及釋放增多,神經細胞內鈣超載刺激血管內皮炎性反應，促進出血后腦水腫的形成，或導致腦出血加劇，進一步加重出血性腦卒中的繼發性損害。劉思洋等[21]研究發現，HICH患者格拉斯哥昏迷評分與血清內皮素1水平呈負相關。Edvinsson等[22]的研究表明，抑制內皮素1分泌可改善SAH患者的血管收縮程度，減輕患者神經功能受損程度。內皮細胞和平滑肌細胞是腦血管細胞組織的重要組成部分，對血管功能的調控起著至關重要作用[23]。血管內皮細胞的完整性和血管平滑肌細胞收縮表型是維持血管張力和調節血流量的重要因素[24]。Zhang等[25]發現，SAH大鼠模型的腦組織內皮素1含量與血管平滑肌細胞的表型轉化呈正相關，通過降低ETAR含量可抑制血管平滑肌細胞的表型轉化及降低血管平滑肌細胞的體外遷移能力，從而起到改善SAH大鼠腦循環、減輕腦水腫程度及改善神經功能的作用。可見，血清內皮素1的分泌情況與出血性腦卒中的腦水腫程度及神經功能受損情況呈負相關，對出血性腦卒中患者的病情進展及預后有一定的影響。

3 CGRP

3.1 CGRP與血管內皮細胞的關系 CGRP是一種血管活性多肽，在心腦血管和神經系統等組織中分布較多，主要在血管內皮細胞與血管平滑肌細胞中發揮舒張血管的作用[26]。CGRP通過激活降鈣素受體樣受體和受體活性修飾蛋白1，使血管內皮細胞分化、增殖并刺激環鳥苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase，CGAS)-環磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，CAMP)-蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)相關通路，從而達到舒張血管的作用[27]。有研究表明，外源性CGRP可促進人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cell，HUVEC)分泌VEGF,而內源性CGRP可促血管活性生成及促進VEGF的增殖、遷移[28]。缺血性腦卒中小鼠模型腦組織中CGRP含量下降，可使VEGF受體與堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)水平降低；而CGRP激動劑可使HUVEC及VEGF受體水平升高[29]。一氧化氮是血管內皮細胞分泌的活性物質之一，與CGRP同為血管舒張因子[30]。CGRP的舒張血管作用與一氧化氮兩條通路相關：一是CGRP與一氧化氮-平滑肌細胞通路中的CGRP1受體結合，使細胞組織CAMP和蛋白激酶A含量增加；二是通過一氧化氮-血管內皮細胞通路使一氧化氮合成酶生成一氧化氮，導致一氧化氮釋放增多使血管舒張[31]。綜上所述，CGRP作為強血管活性肽，可通過激動其受體促進VEGF及一氧化氮的釋放，發揮舒張血管與促進血管內皮細胞增殖的作用。

3.2 CGRP與缺血性腦卒中的關系 CGRP是調節腦血管循環的重要組成部分，其主要通過抑制動脈粥樣硬化與抑制血管炎癥反應發揮腦保護作用，急性缺血性腦卒中患者腦損傷嚴重程度與CGRP表達水平呈負相關[32]。CGRP與動脈血管粥樣硬化緊密相關，動脈血管粥樣硬化及斑塊形成可使周圍血管CGRP受體減少，血管舒張功能障礙，導致冠狀動脈痙攣或促進血栓形成，加重腦血流循環障礙。缺血性腦卒中會引起機體炎癥因子水平急速上升，加重腦血管缺血缺氧及神經系統損傷程度。CGRP可通過直接擴張血管，并抑制白細胞介素(interleukin,IL)-6、腫瘤壞死因子α、IL-1等促炎因子的釋放以促進新生血管形成[33]。CGRP還可通過核因子κB通路降低壞死的血管內皮細胞中趨化因子C-C基序配體2和C-X-C基序配體1等炎性因子的含量，減輕血管內皮細胞炎癥反應程度，從而促進腦血管內皮損傷的修復再生，對腦細胞的新陳代謝起到保護作用[34]。動物實驗研究表明，CGRP可通過Ca2+通道、蛋白激酶C和PKA途徑抑制小鼠巨噬細胞的炎癥反應，調節巨噬細胞去極化，從而誘導血管平滑肌細胞松弛，使血管保持舒張狀態[35]。總之，CGRP可擴張血管，其血清含量增高可起到抑制促炎因子的釋放、抗氧自由基損傷、抗動脈粥樣硬化等作用，進而改善缺血性腦卒中后的腦部缺血程度。

3.3 CGRP與出血性腦卒中的關系 HICH或SAH患者因腦血流動力學改變、血管內皮細胞功能受損、血管壁變性壞死，引起腦實質內出血，主要表現為腦組織水腫、顱內壓增高或腦疝形成。HICH可使內源性CGRP生成增多，破裂血管保持持續舒張狀態，使腦出血程度進一步加重[36]。SAH可導致顱內壓升高、腦組織破壞、神經內分泌功能異常等，SAH患者血液和腦脊液中CGRP釋放減少，使鳥苷酸環化酶及Ca2+通道被激活，環鳥苷酸可降低Ca2+含量，使CGRP的舒張血管作用減弱，增強血管收縮能力,進而導致腦血管痙攣[37]。此外，腦出血后機體血液中內皮素含量升高，抑制CGRP生成，腦血流量及腦血管收縮調節狀態失衡,腦組織血流量及供氧減少,致使出血區神經細胞水腫、壞死程度加深[38]。張碧波等[39]研究發現，腦出血后患者不僅血液循環中炎癥因子水平相應升高，而且CGRP釋放減少，導致舒張血管作用減弱而發生血管痙攣。綜上所述，腦出血后機體顱內壓升高、腦周圍組織水腫及神經炎性刺激可使CGRP含量降低，導致血管舒張功能失調而引起血管痙攣，造成腦出血量加重或神經缺血壞死等，對出血性腦卒中患者疾病進展及預后產生一定的影響。

4 內皮素1、CGRP與腦卒中的關系

在腦卒中發生、發展過程中，CGRP一方面可通過拮抗內皮素1的縮血管反應改善腦血管狹窄、缺血及梗死情況；另一方面，神經細胞損傷壞死后釋放內皮素1等血管收縮因子，導致CGRP等血管舒張因子分泌功能減弱，使CGRP在血液循環中的分泌量減少，血管內皮細胞中內皮素1與CGRP的表達水平呈反比，二者無法維持動態平衡，最終導致腦血管損傷程度進一步加重[40]。急性腦卒中時,腦部缺血缺氧打破CGRP和內皮素1之間的平衡狀態,血管內皮細胞及神經細胞等組織水腫壞死，壞死的神經細胞穿過血腦屏障，使腦血管中內皮素1分泌增多,內皮素1與ETAR結合后激活磷脂酶C，使細胞壁鈣通道內Ca2+內流，血管收縮加劇，腦血管痙攣致使腦組織缺血壞死而加重腦損傷[41]；CGRP通過與其受體結合使細胞膜上Ca2+流動減少而發揮血管舒張效應，緩解腦血管的攣縮狀態，使顱腦內血流情況改善，從而減輕腦損傷[42]。文龍龍等[43]研究發現，腦卒中后內皮素1生成增多，加劇血管收縮,使腦血流動力減弱，此時機體不能產生足夠CGRP，導致血液循環中CGRP含量下降，進一步加重腦組織的損傷程度；急性腦卒中后血清內皮素1釋放增多，加劇血管收縮，而CGRP含量減少無法抑制血管收縮，導致血管舒縮功能障礙，血管內皮受損加重，腦血管痙攣缺血缺氧，形成惡性循環。

5 小 結

血管內皮細胞功能障礙是腦血管疾病發病的重要環節。近年來有關血管新生因子在腦卒中發病機制中的作用已成為研究熱點，內皮素1與CGRP具有舒縮血管的作用，二者均可促進VEGF釋放，與VEGF同為促進血管新生的活性因子，在血管內皮細胞的增殖、遷移中起到關鍵作用。內皮素1與CGRP可通過影響促炎細胞釋放、興奮性氨基酸釋放、神經損傷及動脈粥樣硬化進展，參與腦卒中發生、發展的各個階段。進一步探討內皮素1與CGRP在腦卒中發病機制中的作用，可為腦卒中診療提供新的思路。