人組織激肽釋放酶對腦組織的保護作用的研究進展

1、 人組織激肽釋放酶對腦組織的保護作用的研究進展周樂平 王均爐 溫州醫(yī)學院附屬第一醫(yī)院麻醉科 1909年，Abelous等首次報告了尿液中具有降壓作用的物質即尿激肽釋放酶。人尿激肽釋放酶（human urinary kallikrein, HUK）是分泌到尿液的組織激肽釋放酶（human tissue kallikrein, HTK），它通過激肽釋放酶激肽系統(tǒng)（kallikreinkinin system ,KKS）參與人體多器官功能調節(jié)和多種病理生理過程，具有調節(jié)心血管、腎臟、神經系統(tǒng)，調節(jié)葡萄糖代謝、舒張血管，參與炎癥反應、疼痛刺激和休克反應 13。近年來隨著分子生物學技術的發(fā)展，對人組織激

2、肽釋放酶（HTK）的研究也日漸深入，涉及的領域也更廣泛，如HUK在缺血/再灌注損傷中的作用，KKS受體與新生血管形成的關系等?，F(xiàn)就HUK對腦組織保護作用的研究進展闡述如下。1 組織激肽釋放酶的生物學性質和作用機制人體內的激肽釋放酶包括血漿激肽釋放酶和組織激肽釋放酶,二者分別由前激肽釋放酶（prekalikrein）和激肽釋放酶原（prokallikrein）轉換而來。血漿激肽釋放酶催化高分子激肽原水解，生成緩激肽（bradykinin）和胰激肽（kallidin）3,4。在人體內，組織激肽釋放酶又稱為胰/腎激肽釋放酶4，它能催化低分子激肽原水解，生成胰激肽。緩激肽和胰激肽在激肽酶I的作用下羧基

3、端水解掉Arg，分別生成des-Arg_-BK和des-Arg_-kallidin，后者仍具有生物活性，需要血管緊張素轉化酶或氨基肽酶才能完全滅活35 激肽主要與G蛋白耦聯(lián)的B1 R，B2 R結合發(fā)揮作用。B2 R為管家基因表達，是正常狀態(tài)下激肽發(fā)揮作用的主要受體，對緩激肽，胰激肽敏感；而B1R在炎癥和缺血等損傷下誘導生成，對des-Arg_-kallidin，des-Arg -BK敏感，其中B1 R對des-Arg_-kallidin的敏感度大于des-Arg -BK。目前認為B1R可能參與損傷部位的炎癥反應和循環(huán)改善，并在新生血管生成中起重要作用5,6。 激肽與受體結合后，激活NO-CGM

4、P和PG-CAMP途徑，從而調節(jié)NO和PG等生物活性物質的釋放來參與多器官功能調節(jié)和多種病生過程，如抑制凋亡、炎癥、肥大、纖維化，促進心腎腦血管的新生血管的生成和腦的新生神經的生成7,8。2 組織激肽釋放酶在心血管及腎臟的保護作用 HTK 廣泛存在于人腎、心血管、中樞神經系統(tǒng)、胰、腸等臟器中，并通過其代謝產物與受體結合，來發(fā)揮其廣泛的病理生理作用6。其中以HTK 在心血管及腎疾病方面的研究最多。KKS在維持正常血壓，保護心臟方面起重要作用，KKS缺陷會引起高血壓，Berry在1989年對一份家族進行的研究顯示HUK可減少高血壓的風險。許多高血壓或心肌缺血再灌注(IR)模型的動物實驗表明，以腺病

5、毒為載體的人組織激肽釋放酶基因（ad. htk）轉導能降低高血壓，緩解心肌肥厚和纖維化，還可提高心臟功能，減少心肌梗死范圍，減少心肌IR后的室顫和凋亡2,5。HUK是一種顯著的腎血管擴張劑，利尿劑，促鈉排泄劑，能保護腎臟。HUK下降會引起住院病人輕度腎病，嚴重者可引起嚴重腎衰，KKS可通過抑制炎癥和氧化酶來對抗高鹽飲食或藥物引起的腎衰2,9。3 組織激肽釋放酶對腦組織的保護作用在人類，已證實組織激肽釋放酶分布在丘腦、下丘腦、腦灰質、腦干網(wǎng)狀結構的神經元和腺垂體細胞及脈絡叢細胞上10。B2R在人星形神經膠質、少突膠質細胞、小膠質細胞、腦血管內皮細胞、大腦皮質、紋狀體、丘腦、下丘腦的神經元上都有表

6、達。而B1R在丘腦、下丘腦的神經元和基底動脈中有表達 6,11。體外研究顯示人類B1R在血管內皮細胞、大動脈的平滑肌細胞、冠狀動脈、肌性小動脈中都有存在12。在缺血等損傷或炎癥時，B1R表達上調。這些都為組織激肽釋放酶通過代謝產物激肽結合B1R和B2R來保護腦組織提供了前提，具體的神經保護作用及其作用機制表現(xiàn)如下：3.1 擴張腦動脈，改善缺血腦組織血供和氧供人們對腦缺血的病理生理進行了深入研究,并提出了多種學說，但迄今為止沒有一種機制能完全闡明腦缺血的損傷機制。現(xiàn)認為參與腦缺血損傷的分子機制有興奮性氨基酸的釋放、鈣離子穩(wěn)態(tài)失衡、自由基的形成、蛋白酶的激活及NO的介導作用等13,14。NO在腦缺

7、血損害中所起的作用一直是研究的熱點。NO具有神經保護和神經毒素雙重作用。目前認為NO的雙重作用與其產生來源有關，NO由NOS 催化底物L - 精氨酸合成。NOS 可分為結構型(cNOS) 和誘導型(iNOS) ,cNOS 包括內皮源性(eNOS) 和神經源性(nNOS) 。實驗證明,源于iNOS和nNOS過度表達所形成的NO有神經毒性,而源于eNOS所產生的NO卻有神經保護作用15。所以能通過上調eNOS來增加NO的藥物能起神經保護作用。B1R和B2R是特殊的可調節(jié)的G蛋白耦聯(lián)受體，已證實它們在內皮細胞中的細胞信號轉導通路相同。當激肽與B1 R或B2 R結合后，受體胞內端耦聯(lián)的G蛋白激活磷酸酯

8、酶C(PLC)激活,PLC進一步水解4，5二磷酸肌醇（IP3），IP3彌散到胞漿中與肌漿網(wǎng)中IP3受體結合，引起貯庫中Ca2+釋放，細胞外Ca2+內流，使細胞內Ca2+增加，最后激活eNOS,產生NO。胞內Ca2+增加還激活磷脂酶A2（PLA2），誘生PGI211,9。Lamontagne，Be´lichard 等指出des-Arg_-BK擴血管作用至少部分由NO介導，PG似乎不重要16。激肽擴張腦動脈的作用部分來自NO的釋放8。急性中風病人在缺血發(fā)作起始后8天期間外周循環(huán)中胰激肽升高11。Simone 17等研究顯示：22例較大梗死灶的大腦中動脈閉塞患者較14例正常成人，其組織激肽

9、釋放酶濃度呈升高趨勢，胰激肽濃度升高。這些都說明在缺血腦組織中，組織激肽釋放酶和胰激肽激活。胰激肽具有明顯的擴張血管作用。胰激肽及其代謝物des-Arg_-kallidin能分別與B2R,B1R結合并釋放NO，擴張腦動脈。在正常人和動物，擴血管作用主要由B2R介導;而在炎癥或缺血等損傷情況下，主要由新表達的B1R介導擴血管作用。如在病理情況下，B1R顯示出比B2R更明顯的擴張冠脈的作用12,16,18。在急性腦梗死等缺血性損傷時，缺血部位血管細胞被誘導生成B1R，此時激肽即與B1R結合擴張缺血區(qū)腦組織的動脈血管，從而改善缺血腦組織血供和氧供。3.2促進缺血腦組織的新生血管的生成 在外周血管病的

10、病人和動物模型中顯示KKS上調，KKS在心肌/四肢缺血性疾病中的促進新生血管形成和抑制細胞凋亡中起重要作用。有理論認為，激肽通過增強血管形成對缺血組織存在長時間的保護作用。局部轉導HTK基因能引起該區(qū)血管生成和促進組織恢復。活體實驗表明，HTK 基因轉導能促進兔角膜新生血管的生成和毛細血管增生。有研究表明，低劑量（106 PFU）的ad. htk 轉導入小鼠能促進四肢肌肉毛細血管、動脈的生長，107 PFU的ad.htk可使微血管進一步擴張。對鏈脲霉素引起的糖尿病小鼠，局部予KLK能使其后肢骨骼肌微血管減少的進程中止。這一作用是通過抑制凋亡，促進血管再生來實現(xiàn)的。運用組織激肽釋放酶抑制劑KLK

11、結合蛋白抑制KLK后，可觀察到其抑制毛細血管內皮的增值并誘導其凋亡，最終抑制新生血管的形成2,19-21。在體外研究中發(fā)現(xiàn)，激肽通過IP3-AKt/蛋白激酶B(即IP3-AKtB)或鈣調蛋白途徑激活內皮一氧化氮合酶（eNOS），從而使血管內皮生長因子受體通過eNOS介導引起基質層內皮細胞形成。體內研究表明，AKtB和eNOS與ad.htk引起的新生血管形成通路是功能相關的。ad.htk誘導生成的激肽與血管內皮生長因子A共同發(fā)揮以下作用：誘發(fā)血管生成，產生NO，舒張血管19。藥理學研究表明：B1R在毛細血管增殖方面起作用22-26。B1R在缺血性損傷中不僅直接調解內皮細胞的生長和存活（激肽能有效

12、吸引白細胞，白細胞是產生內皮細胞生長因子需要的），還能通過增加血管外血漿蛋白的滲出來參與缺血后新生血管的生成（這些蛋白為血管形成提供臨時支架）。新近有研究表明：遺傳性B1R缺乏則修復性的新生血管就不能形成19, 20,27。所以，B1R在促進缺血組織的新生血管的生成中起重要作用。在急性腦缺血和細胞損傷時，缺血部位細胞B1R表達上調，組織激肽釋放酶通過代謝產物des-Arg_-kallidin與B1R結合，并進一步通過IP3-AKtB或鈣調蛋白途徑激活內皮一氧化氮合酶（eNOS），從而促進缺血腦組織的新生血管的生成。3.3促進神經膠質細胞遷移和抑制細胞凋亡，減少炎癥細胞的侵潤不同的動物模型都表明

13、組織激肽釋放酶（KLK）通過抑制細胞凋亡和炎癥細胞侵潤來減少心腎腦等器官損傷2,28。Julie Chao和 Lee Chao在阻斷大腦中動脈（MCAO）造成大鼠局部腦缺血的模型中，將ad.htk導入腦室后，能明顯減少缺血誘導的神經功能損傷，縮小腦梗死面積，促進神經膠質細胞存活和遷移至缺血性半影區(qū)和中心，減少神經細胞和神經膠質細胞的凋亡，炎癥細胞的侵潤，促進新生血管生成和神經細胞再生，從而提高了存活率8。腦MCAO后靜脈持續(xù)微泵輸入人組織激肽釋放酶對缺血再灌注引起的行動障礙等神經功能恢復有直接作用29。 MCAO引起的腦缺血再灌注破壞了血腦屏障，KLK基因或蛋白可通過血腦屏障進入腦缺血損傷區(qū)，

14、進而發(fā)揮神經保護作用29。形態(tài)學分析顯示：KLK基因轉導增強了存活率，促進神經膠質細胞遷移至缺血性半影區(qū)和中心。KLK基因導入后細胞存活率提高與與升高腦中NO水平和phospho-Akt,Bcl-2水平，減少半胱天冬酶3活化，降低NAD(P)H氧化酶活性，抑制超氧化物產生有關。這說明KLK基因或蛋白轉入對腦缺血性損傷的保護作用不依賴于其擴血管，降血壓作用，而是通過以下途徑：促進神經膠質細胞存活和遷移，通過抑制氧化應激和抑制Akt-Bcl-2信號轉導通路來抑制凋亡8。研究顯示激肽在細胞遷移和凋亡方面的效應能被B2 R拮抗劑艾替班特阻滯，表明B2 R介導這些作用，B2 R在保護缺血腦卒中的作用同時

15、也在B2 R缺陷鼠中得以證實。B2 R缺陷鼠在缺血再灌注（I/R）損傷后比野生型鼠表現(xiàn)出更明顯的梗死范圍和凋亡，更嚴重的行動障礙。它們在缺血第1天白細胞聚集比野生型鼠減少，但在缺血第3天白細胞聚集比野生型鼠多。有研究顯示早期（腦缺血0.25 h6.25 h）用B2 R拮抗劑可通過抑制水腫形成來減弱一過性腦缺血損傷。以上表明B2R有雙重的效應：缺血早期促進炎癥細胞的侵潤，引起血管滲透性增加，但晚期通過促進Akt磷酸化，降低NAD(P)H氧化酶活性，抑制超氧化物起神經保護作用8, 29。3.4拮抗血管損傷，抑制動脈肥厚 Murakami等在給行血管球囊成形術后鼠左頸總動脈局部轉導KLK基因后，動脈內膜/中膜比值明顯比對照組低，這一作用被NOS抑制劑L-NAME拮抗，說明它是NO依賴性的。Emanueli等在鼠動脈重構模型中，發(fā)現(xiàn)全身給KLK基因通過改變血管剪切應力來減少新內膜形成2。zhang等在高鹽飲食引起的鼠高血壓腦出血模型中轉導KLK基因后，顯著緩解高血壓，抑制動脈肥厚，減輕腦血腫，正是通過以上作用，組織激肽釋