中西综述慢性脑缺血免疫炎性损伤机制及针刺的调节作用

慢性脑缺血免疫炎性损伤机制及针刺的调节作用[摘要]缺血性脑血管病是临床的常见病和多发病，且病残率、病死率和复发率高。近年来研究表明，脑缺血再灌注后的炎症反应是导致继发性损伤的关键，免疫细胞作为脑缺血再灌注后炎症因子的靶细胞，向缺血区域浸润、聚集后，导致继发性神经元损伤和梗死面积的扩大，引起脑组织损伤;针刺调节脑缺血再灌注损伤相关免疫细胞活动的研究正逐步深入。[关键词]针刺；脑缺血；炎症反应；免疫细胞；综述慢性脑缺血是各种原因引发的长期慢性脑血流灌注不足导致的以持久或进展性认知功能障碍为主要表现的一组疾病，是血管性痴呆、Alzheimer病和Binswanger病等多种疾病的共同病理基础，其主要的病理学改变包括皮质萎缩、皮质和海马神经元变性、白质疏松、胶质细胞增生和毛细血管床改变等，主要的损伤机制有凋亡、免疫炎性损伤、氧化应激损伤、突触结构和功能异常、能量代谢障碍、中枢胆碱能及单胺能系统神经递质功能紊乱等。近年来有报道，炎性免疫反应在痴呆等慢性缺血性脑血管病方面有重要作用，国内外已有应用FK506、雷公藤多甙等免疫抑制剂减轻慢性脑缺血脑损伤的报道。作为治疗缺血性脑血管病重要手段之一的针刺疗法，对缺血性脑血管病急性炎症反应中相关细胞活动的影响引起了众多学者的关注。现就其炎性免损伤的主要机制及针刺的调节作用进行综述。1炎性免疫细胞在慢性脑缺血损伤中的作用炎性免疫细胞在慢性脑缺血时被激活，作为炎性因子的靶细胞在脑缺血的损伤过程中起重要作用，激活的炎性免疫细胞可通过氧自由基产生、细胞毒性酶释放、血管舒缩性改变、细胞因子增加和趋化因子释放等机制引起或加重组织损伤。1.1神经胶质细胞近年的研究表明，慢性脑缺血引起神经胶质细胞的活动异常，包括小胶质细胞的活化、星形胶质细胞的增生和活化，少突胶质细胞的损伤等反应[1]。而神经胶质细胞的功能也不仅限于对神经元的支持和营养及对坏死组织的清除作用，在神经内分泌、免疫网络、炎性反应、分泌细胞因子和趋化因子等方面也有重要作用[2,3]。1.1.1小胶质细胞小胶质细胞是神经系统中明确的免疫活性细胞，可启动中枢神经系统的免疫应答，形成局部的免疫系统[4]。慢性脑缺血时，能量代谢障碍、细胞内外离子失衡、神经递质紊乱、多种可溶性炎性因子的表达、一氧化氮及氧自由基的生成等，引起损伤级联反应，使神经元去极化，小胶质细胞被激活[1,5]。研究[6]指出在慢性脑缺血模型中小胶质细胞明显活化、增殖。活化后的小胶质细胞的效应是双向的，既有神经毒性作用，也有神经营养作用[5]。激活的小胶质细胞一方面能够通过自分泌或旁分泌的方式分泌大量的生物活性因子如肿瘤坏死因子α（tumornecrosisfactorα，TNF-α）、白细胞介素3（interleukin3，IL-3）、IL-1、IL-6、集落刺激因子、干扰素γ（interferon-γ，IFN-γ）、转化生长因子（transforminggrowthfactor，TGF）、诱导型一氧化氮合酶（induciblenitricoxidesynthase，iNOS）等，这些生物活性因子通过不同的途径反馈性加重小胶质细胞的活化效应，此外还可以直接对神经组织产生各自的作用加重炎性反应，并且激活星形胶质细胞，导致恶性循环，促进神经元损伤；并可以抑制神经元突触产生的长时程增强，长时程增强是学习记忆的神经基础之一，是突触可塑性的功能性指标之一，抑制神经元突触产生的长时程增强可导致学习记忆障碍[5,7]。另一方面，小胶质细胞被激活后分泌生长因子等一系列因子,有利于神经元的存活、重建缺血区稳态、降低缺血性梗死灶面积、减少胶质细胞斑痕形成，间接保护神经元[5]。国内的一些研究[8]也表明，慢性脑灌注不足的大鼠模型中皮层小胶质细胞的活化和星形细胞反应性增生不仅是对早期脑缺血发生反应，也是贯穿于慢性脑灌注不足的皮层损害的整个病理过程.1.1.2星形胶质细胞星形胶质细胞是脑内最多的一种胶质细胞，作为中枢神经系统内一种免疫活性细胞，同小胶质细胞一样，参与中枢神经系统的免疫应答。国外研究[9]在2-VO的鼠的模型中观察到星形胶质细胞在海马组织表达增加，说明在慢性脑缺血的动物模型中有星形胶质细胞的增生。景玉宏等[10]的研究进一步发现在星形胶质细胞增生较多的部位TNF-α也表现出同步增加的趋势，说明TNF-α的表达和星形胶质细胞的反应有相关性。TNF-α是一种早期炎性因子，可作为炎症级联的启动者，引起继发性脑损害，所以推测星形胶质细胞的过度表达在慢性脑缺血的炎性免疫损伤机制中有重要作用。研究[11]也发现，在慢性低灌注的动物模型中均有星形胶质细胞、小胶质细胞的增生及髓鞘的脱失。星形胶质细胞的在缺血损伤后还可以产生许多细胞因子，如TNF-β、IL-1、IL-6和IL-10和IFN-α和IFN-β等，参与脑损伤后的炎性反应[12]。综上可以认为，星形胶质细胞在慢性脑缺血中发挥双刃剑的作用.1.1.3少突胶质细胞国外研究[13]发现，激活的小胶质细胞可以通过有丝分裂原激活蛋白途径产生炎性细胞因子对少突胶质细胞产生损害作用，导致脑室周围白质病变。国内学者[14]通过2-VO部分血流阻断的方法发现长期低灌注可导致少突胶质细胞超微结构的改变，进而影响髓鞘碱性蛋白的合成、髓鞘脱失，呈现白质疏松。脑缺氧缺血后，小胶质细胞和持续性增生活化的星形细胞可直接破坏少突胶质细胞，同时缺血缺氧后血脑屏障破坏，星形细胞、小胶质细胞、巨噬细胞和中性白细胞被激活后释放一系列潜在的神经毒性物质和大量的炎性细胞因子如氧自由基、一氧化氮、TNF-α、蛋白酶等，这些物质可以激活细胞表面的TNF受体、Fas受体以及低亲和性神经生长因子受体，从而引起一系列细胞反应，导致少突胶质细胞死亡。一些报道指出[15-17]脑缺血引起少突胶质细胞有丝分裂原激酶和细胞外信号相关激酶信号通路的激活及少突胶质细胞的死亡，最终导致脑白质缺血髓鞘。1.2外周血中免疫细胞中性粒细胞、淋巴细胞及自然杀伤细胞等外周血中免疫细胞在脑缺血时被激活并浸润、聚集到缺血区，参与脑缺血的免疫炎性损伤，研究发现[18]，慢性脑灌注不足中血脑屏障的紧密连接结构及功能被破坏，中性粒细胞通过破坏的血脑屏障的紧密连接浸润皮层和丘脑，参与其免疫损伤机制，因为研究发现在2-VO小鼠模型中可见海马及皮层claudin-3及myleoperoxidase（MPO）免疫活性的增强，claudin-3是血脑屏障紧密连接的一个重要成分，其免疫活性增加可导致血脑屏障渗透性的增加；而MPO是中性粒细胞浸润的标志物。Gurney等[19]研究发现在神经炎性损伤中金属基质蛋白酶与血脑屏障的破坏及中性粒细胞的浸润有很大关系。而金属基质蛋白酶通过降解细胞外基质破坏血脑屏障的基底膜，使其渗透性增加，它主要由机体的基质细胞、中性粒细胞和巨噬细胞合成和分泌。2炎症免疫因子在慢性脑缺血损伤中的作用2.1炎性细胞因子在急性脑梗死的研究中发现给予细胞因子阻断剂，抗黏附分子抗体、免疫抑制剂可有效的减少脑梗死缺血面积[20]。研究表明，IL-6、IL-1β、TNF-α是中枢神经系统与缺血有关的3种重要的炎性反应因子，可以导致髓鞘脱失、少突胶质细胞的凋亡、血栓形成、血管增值、白细胞浸润及血脑屏障的破坏[11]，但IL-6同时也显示出对N-甲基-D-天（门）冬氨酸受体介导的兴奋毒性损伤的保护作用[21]。然而人们在对炎性细胞因子脑缺血方面的研究多集中在急性脑缺血，尤其是在短暂脑缺血后的再灌注方面。早在20世纪90年代，就有研究[22]发现，激活的小胶质细胞和星形胶质细胞可合成、分泌多种致炎因子。研究发现[23]Alzheimer病及多梗死灶型血管性痴呆患者的外周血TNF-α、IL-1β含量增加，抗炎因子IL-10含量减少，该实验还发现外周血细胞释放TNF-α、IL-6的能力降低，推测可能是对脑或内皮细胞高水平炎性反应的代偿，这部分患者的体内促炎因子和抗炎因子系统受到了较广泛的影响。国内研究[24，25]发现，在2-VO大鼠海马区及颞叶皮质IL-6、IL-1β、TNF-α、免疫阳性细胞数增高，认为炎性细胞因子参与了慢性脑缺血所致血管性痴呆的过程。朱幼丽等[26]也发现，血管性痴呆患者外周血中IL-2、IL-6含量较对照组高而IL-8的含量低于对照组，且降低的水平与痴呆的严重程度（MMSE评分）呈正相关。2.2核因子κB（nuclearfactor-κB，NF-κB）与环氧化酶2NF-κB是一种广泛存在于真核细胞中的重要转录因子，被认为是脑缺血后炎症级联反应的始动因素。多种因素如IL-1、TNF-α、星形胶质细胞激活等刺激后可以激活NF-κB。脑缺血后应用蛋白酶阻滞剂抑制NF-κB的活性可以缩小梗死体积。COX-2是一重要的炎性因子，在急、慢性脑缺血中均有表达的增多。Wakita等[22]的研究发现，COX-2抑制剂尼美舒利可以减少2-VO小鼠脑组织主要组织相容性复合物免疫活性，使被激活的小胶质细胞数量显著减少，减轻脑白质的损伤程度。宋志宇等[27]采用2-VO法制备慢性脑缺血模型，发现海马CA1区锥体细胞损伤明显，NF-κB、COX-2蛋白表达高于假手术组，并认为NF-κB与COX-2表达相互促进。大鼠慢性脑缺血可刺激海马CA1区的锥体细胞，并活化NF-κB，使其进入细胞核内，与COX-2启动子区域的NF-κB结合位点结合。COX-2启动子区域含有2个NF-κB结合位点，结合后促进COX-2基因的转录表达，参与缺血后的脑组织损伤和认知能力障碍。蔡志友等[28]的研究发现，应用2-VO方法制备大鼠慢性低灌注模型发现其脑组织NF-κB表达显著高于对照组，表明NF-κB参与了慢性脑缺血损伤过程。Liu等[29]研究发现，芍药苷通过抑制NF-κB的表达而保护海马神经元。3黏附分子黏附分子介导的黏附过程参与缺血性脑损伤，脑缺血时产生的多种炎性因子可诱导脑微血管内皮细胞表达多种黏附分子包括细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子、单核细胞黏附蛋白、选择素等。可以诱导中性粒细胞和单核细胞趋化因子等炎性因子的产生，进一步导致外周血中白细胞、单核细胞等炎性细胞的向内皮细胞的黏附和聚集，甚至游出并可迁移到局部缺血脑组织[30]。炎性细胞可以产生各种神经毒性物质导致脑组织损伤。所以可以认为细胞间黏附分子的表达上调引起炎性细胞聚集是脑缺血炎性损伤的关键。黏附分子在慢性脑缺血中的研究不多，程莹莹等[31]研究发现，慢性脑缺血、高脂血症及合并高脂血症的慢性脑缺血模型均有细胞间黏附分子1表达的上调，并随着时间的延长表达逐渐增加，时间越长，内皮细胞损伤越明显，之后转为胶质细胞表达，介导免疫炎性反应对神经元造成的损伤。Janciauskiene等[32]通过检测Alzheimer病患者的局部脑血流量及脑脊液中可溶性细胞间黏附分子Ⅰ和血管紧张素转化酶的水平并和无认知功能的对照组进行比较发现究发现，脑脊液中的可溶性细胞间黏附分子Ⅰ和血管紧张素转化酶水平的升高和与认知功能有关的大脑皮层血流量下降有明显的相关性，说明可溶性细胞间黏附分子Ⅰ参与慢性脑缺血的损伤过程。4针刺抑制脑缺血损伤炎性反应的作用机制4.1.调节炎性细胞因子和炎性介质的表达及含量4.1.1抑制IL-1β及其受体的合成与分泌肖达等[33]证实电针可明显减少大脑中动脉阻塞模型大鼠脑组织含水量,缩小脑梗死灶体积,明显减少纹状体内IL-1βmRNA的表达量,但对其在皮层内的表达无明显影响,提示针刺的神经保护作用机制可能与降低脑内IL-1βmRNA的表达量有关。郭永明等[34]证实,“醒脑开窍”针法治疗永久性局灶性脑缺血后6-48h,脑组织IL-1β含量较同时段缺血组显著降低,提示该针法能抑制缺血区脑组织IL-1β的合成和分泌,从而发挥脑保护作用。IL-1β的生物学效应是由其特异性受体(interleukin1receptorI,IL-1RI)介导的,而IL-1受体拮抗剂(interleukin1receptorantagonist,IL-1Ra)是体内产生的唯一具有选择性和竞争性的受体拮抗剂,对缺血性脑损伤具有显著的保护