过氧化物酶体增殖物激活受体γ脑缺血抗炎神经保护作用机制与中药研究新思路.doc

过氧化物酶体增殖物激活受体-γ脑缺血抗炎神经保护作用机制与中药研究新思路【关键词】 脑缺血；炎症反应；过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ)；中药缺血性脑损伤是指以脑循环血流量减少为特征的中枢神经系统疾病,脑缺血炎症反应是其重要病理机制之一脑缺血后,缺血区产生的具有致炎作用的细胞因子诱导多种粘附分子的表达,并进一步促进白细胞的浸润,产生炎症反应,加重脑损伤因此,干预缺血性卒中炎症反应的某些环节,有可能成为治疗脑梗死新的有效途径新近发现,过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ)是调节脑缺血炎症反应的重要作用靶点,而中药通过干预炎症反应的各个环节而发挥神经保护作用开展中药调节脑缺血后PPAR-γ信号通路依赖性抗炎机制的研究,对临床有效地防治脑缺血及再灌注损伤无疑具有重要的理论和应用价值笔者现结合近几年来相关研究概况,对今后中药治疗脑缺血炎症反应的研究思路讨论如下　　1 脑缺血与炎症反应　　临床与实验研究均已证实,在缺血性脑血管病的病理生理过程中存在明显的炎症反应,脑缺血炎症反应在缺血性脑损伤中发挥重要作用脑缺血尤其在溶栓治疗血流再通(包括自然再通)的脑血流再灌注后,小胶质细胞、星形胶质细胞激活,细胞粘附因子表达的增加,炎性细胞在缺血灶的聚集和浸润,某些转录因子的活化促进了脑组织炎性细胞因子及蛋白水解酶表达的上调是脑缺血再灌注早期神经细胞损伤和血脑屏障破坏的重要病理机制。

因此,寻求调节炎性反应致病信号通路的方法和途径,是缺血性脑血管病的治疗策略之一　　2 脑缺血炎症反应与过氧化物酶体增殖物激活受体-γ　　2.1 过氧化物酶体增殖物激活受体-γ的生物学属性　　过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)是配体活化的核转录因子,属Ⅱ型核激素受体超家族成员之一[1]PPARs有α、β/δ和γ 3种亚型,其中以PPAR-γ的研究最为深入研究表明,PPARs参与机体多种生理和病理过程,包括脂肪代谢、细胞增殖与分化、炎症及免疫反应、氧化应激、肿瘤发生等近年来研究发现,PPAR-γ及其激动剂在抗缺血再灌注损伤方面起着重要作用,是细胞炎症及缺血反应的重要调节因子[2-3] 　　人类PPAR-γ分子由6个结构域和4个功能区组成：氨基端功能区由A/B结构域形成,丝裂原蛋白激酶(MAPK)可磷酸化此功能区的某些Ser残基并使其活化；C结构域为DNA结合区 (DBD),PPAR-γ通过此区与DNA上相应的反应元件结合而调节靶基因的转录；D结构为转录活性调节功能区,许多核内因子与此功能区结合后可影响PPAR-γ的活性；E/F结构域为配体结合区(LBD),此功能区在从激素信号至转录激活的转导过程中起关键作用[1]。

　　PPAR-γ配体有天然配体和合成配体两大类[1]天然配体主要以多不饱和脂肪酸及其衍生物为代表,如15-脱氧前列腺素J2(15d-PGJ2)及白三烯,来源于饮食及机体的代谢产物PPAR-γ的合成配体有胰岛素增敏剂噻唑烷二酮类(thiazolidinediones,TZDs)药物,又称格列酮类,包括匹格列酮(pioglitazone)、罗格列酮(rosiglitazone)等；一些非甾体抗炎药物如消炎痛、芬布芬、布洛芬等也能作为配体与PPAR-γ相结合新近发现,TZDs与PPAR-γ结合后,可增强胰岛素敏感性、促进糖代谢、刺激脂肪细胞分化及代谢、减轻胰岛素抵抗、发挥抗炎作用等[4]PPAR-γ主要表达于脂肪组织,在免疫系统中的单核细胞/巨噬细胞、B和T细胞中也观察到PPAR-γ的表达；正常成年大脑,PPAR-γ以相对较低水平主要表达于海马齿状回的颗粒细胞,而基底神经节的尾壳核和苍白球、丘脑和梨状皮质中同样观察到PPAR-γ的表达[5]有研究表明,脑内PPAR-γ的表达主要位于小胶质细胞和星形胶质细胞,这类细胞在中枢神经系统的炎症反应中发挥重要的作用[6]　　2.2 过氧化物酶体增殖物激活受体-γ抑制炎症反应的可能机制　　PPAR-γ被其天然与合成配体激活后,可抑制炎性细胞因子IL-1β、IL-6及TNF-α等的分泌,抑制粘附因子ICAM-1及P-选择素、E-选择素和MMPs等的表达,同时也能减少诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的表达,从而发挥抑制炎症反应的作用。

上述炎性因子的表达均依赖于转录因子AP-1、NF-κB的活性而发挥作用,而活化的PPAR-γ可以抑制二者的活性其中,核转录因子NF-κB在炎症反应基因的活化中作用突出在静止细胞的胞质中能发现NF-κB和抑制性蛋白IκB相结合而不具转录活性炎症反应时细胞因子信号释放,使IκB的激酶(IKK)活化并磷酸化IκB的两个Ser残基进而使其降解,与IκB相结合的NF-κB被释放出来并转移到细胞核刺激靶基因的表达,从而导致炎症因子的释放[2-3]研究显示,PPAR-γ活化后可通过抑制IKK的活性从而阻止IκB的降解；通过减少与NF-κB相结合的p50/p65烷基化二聚体的水平,或直接抑制NF-κB DNA合成,从而抑制NF-κB的表达(抑制IKK或抑制NF-κB合成这两种机制是发生在不同细胞类型上的不同表现)；通过干预信号转导转录激活蛋白(JAK-STAT)途径抑制炎症反应的进程[7]　　2.3 过氧化物酶体增殖物激活受体-γ抑制脑缺血炎症反应的神经保护作用　　目前研究认为,PPAR-γ所具有的抗脑缺血性损伤作用主要和其调节炎症反应有关[2-3]新近研究显示,短暂的局灶性脑缺血本身可增加缺血灶周围脑组织PPAR-γ的蛋白含量,脑缺血后最快6 h即可在梗死灶检测到增多的PPAR-γ mRNA表达[8],且在缺血后4 h～14 d可检测到PPAR-γ免疫阳性神经元[9],然而其在缺血后的神经元和小胶质细胞的表达仅持续12 h[10]。

当采用匹格列酮脑室注射处理后,PPAR-γ表达增强的同时伴随着梗死体积的减小,以及梗死灶周围皮质区的TNF-α水平、COX-1和COX-2阳性细胞数量的减少[11]而且,经匹格列酮处理后的培养神经元也能够抑制COX-2增加所致的H2O2产生,但是经PPAR-γ抑制剂GW9662处理后可消除上述效应,提示PPAR-γ可直接影响神经元COX-2的作用[11]Victor等[9]的研究进一步显示,采用罗格列酮处理后,随着PPAR-γ mRNA的表达和蛋白水平的增加可使梗死体积相应减小,而使用抑制剂T0070907处理则使上述效果消失并使损伤显著增加,提示位于半暗带神经元的内源性PPAR-γ激活对缺血脑组织保护有积极意义　　脑缺血可促进PPAR-γ与缺血侧大脑靶基因的结合,而罗格列酮处理则加强了这种结合,并最终导致这种结合活动在损伤半球显著增加Ou等[8]还采用PPAR-γ识别探针在大脑中动脉阻塞(MCAO)再灌注后缺血脑半球发现PPAR-γ阳性细胞,用其天然配体15d-PGJ2处理可促使PPAR-γ与PPRE的结合,并减少梗死面积更为有趣的是,15d-PGJ2和罗格列酮的脑内注射也可很好地增加正常动物大脑中PPAR-γ蛋白含量[12]。

上述研究提示,至少在MCAO后2 h内将15d-PGJ2和罗格列酮注射入脑,可缩小梗死体积,降低缺血性脑损伤后caspase-3活性、减少细胞凋亡/坏死级联反应的发生　　动物实验显示,PPAR-γ激活可以抑制脑组织缺血再灌注导致的NF-κB、AP-1、IL-1β、COX-2、TNF-α等转录因子和炎性细胞因子基因的表达,从而减轻炎性细胞在缺血灶的炎性浸润及细胞毒性作用[2]PPAR-γ抑制炎性反应的调控作用在离体神经细胞实验中也得到证实[3],如使用PPAR-γ激动剂可以使干扰素-γ激活的单核/巨噬细胞、淋巴细胞仍表现出静止期细胞的多种功能,抑制iNOS、MMP-9及多种炎性介质mRNA的表达　　上述研究表明,PPAR-γ表达的增强与抑制脑缺血再灌注的炎性损伤密切相关,PPAR-γ激动剂和天然配体促进PPAR-γ活化表达,进而增强其对炎性反应相关靶基因的调控能力,这可能是其发挥抑制脑缺血再灌注炎性反应,产生神经保护作用的重要机制因此,探讨PPAR-γ的激活方法,寻求治疗缺血性脑血管病的新靶点具有重要意义[1-3]　　3 中药抑制脑缺血炎症反应的神经保护作用　　研究表明,中药可以调控相关炎症因子、介质的表达,抑制发生脑缺血炎症反应,而配体活化的核转录因子PPAR-γ被激活后可反式抑制多种炎性反应相关因子及介质的基因表达,从而抑制炎症反应,发挥神经保护作用,被认为是治疗脑缺血损伤新的作用靶点[13]。

据此我们可以认为,中药对脑缺血再灌注损伤的神经保护作用可能通过调节PPAR-γ信号活化影响促炎相关靶基因的表达,进而抑制脑缺血再灌注炎症反应而实现的因此,选择不同的动物模型,采用合理的研究方案,在单味中药与组方中筛选有效的PPAR-γ激动剂,继之在各个不同环节上观察其影响效应,探讨其作用机制乃是今后重要的研究方向　　4 展望　　胰岛素增敏剂TZDs类药物以PPAR-γ作为靶点进行干预,对抑制脑缺血再灌注后的炎性反应有着肯定的效果,但不可否认其在发挥神经保护作用的同时,也对机体糖脂代谢及内分泌产生了不良的影响,很大程度上限制了其临床应用[3]　　中药成分复杂,在辨证论治的整体思想指导下配伍组方,往往可以通过多层次、多途径、多靶点综合作用于多个病理环节,从整体上有效阻断炎症级联反应的瀑布效应,保护脑缺血损伤,这是中医药优势所在目前,中医药在缺血性脑血管病的临床使用仍处在初级阶段,应深入挖掘其潜在功能,并向多元化发展随着分子生物等技术的发展,从新的药理靶点深入研究中药治疗缺血性脑损伤的神经保护作用机制,在传统中药中筛选有效的PPAR-γ激动剂,势必成为中药治疗脑血管疾病的一个崭新研究与应用领域。

参考文献】 　　[1] Heneka MT, Landreth GE. PPARs in the brain[J]. Biochim Biophys Acta,2007,1771(8)：1031－1045.　　[2] Kapadia R, Yi JH, Vemuganti R. Mechanisms of anti-inflammatory and neuroprotective actions of PPAR-gamma agonists[J]. Front Biosci,2008,13：1813－1826.　　[3] Culman J, Zhao Y, Gohlke P, et al. PPAR-gamma： therapeutic target for ischemic stroke[J]. Trends Pharmacol Sci,2007,28(5)：244－249.　　[4] Escher P, Wahli W. Peroxisome proliferator-activated receptors：insight into multiple cellular functions[J]. Mutat Res,2000, 448(2)：121－138.　　[5] Moreno S, Farioli-Vecchioli S, Ceru MP. Immunolocalization of peroxisome proliferator-activated receptors and retinoid X receptors in the adult rat CNS[J]. Neuroscience,2004,123(1)：131－145.　　[6] Bernardo A, Levi G, Minghetti L. Role of the peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-gamma) 。