中性粒细胞弹性蛋白酶—神经保护的作用新靶点

来源：

众所周知，中枢神经系统的很多疾病都伴随着损伤局部及其周围组织的炎症反应，包括脑缺血、脑出血、脑创伤、惊厥等。炎症作为一种对脑损伤的应答反应，包括中性粒细胞即多形核白细胞(PMN)与单核/巨嗜细胞向损伤脑区的浸润，残存脑细胞（如小胶质细胞和星形胶质细胞）的活化，前炎症细胞因子、黏附分子及其他炎症介质的表达等。尽管炎症在脑损伤中的作用究竟是有利还是有害目前尚存在争议，但PMN的活化在脑损伤中起着重要作用却已为大量实验所证实。PMN活化后可释放一种弹性蛋白酶，称为中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)。目前关于NE在急性肺损伤中的作用已被肯定，但NE在脑损伤中的作用还很少有报道。
■在中枢神经系统疾病中作用广泛
◆在脑缺血/再灌注损伤中的作用
关于脑缺血/再灌注后神经元损伤与死亡的病理生理机制，目前认为可能与细胞内钙离子超载、兴奋性氨基酸的兴奋毒性、氧自由基产生过多所致的氧化应激等因素有关。动物实验研究显示，拮抗上述因素的药物如尼莫地平、MK-801、依达拉奉等，都具有明显的神经保护作用。近年来，炎症反应在脑缺血/再灌注中的作用引起了广泛关注。大量证据表明，炎症反应介导了脑缺血/再灌注损伤，而PMN的聚集、浸润是炎症反应发生、发展的关键步骤。现已证实，白细胞（尤其PMN）及炎症细胞因子触发的血管炎症反应在脑缺血/再灌注中具有重要作用，主要包括两个方面：（1）机械性阻塞作用：PMN在脑缺血/再灌注后数小时即可在缺血区脑微血管内皮细胞表面黏附，阻塞毛细血管，形成无复流现象，从而影响脑组织的血液供应。细胞黏附分子在这一过程中起了重要作用，因此，阻止PMN与血管内皮黏附的抗体对脑缺血/再灌注损伤有明显的保护作用。（2）释放炎症介质与蛋白水解酶（主要是NE），加重缺血脑组织损伤：PMN在微血管内聚集，同时释放炎症介质与蛋白水解酶，炎症介质可吸引更多的中性粒细胞聚集；蛋白水解酶可降解几乎所有的白细胞外基质成分，袭击完整的细胞，导致内皮细胞脱落，血脑屏障由此遭受严重的破坏。白细胞由破坏的血脑屏障进入脑实质直接攻击正常组织，也使梗死体积扩大。
基于上述NE参与肝、肺、肠、心肌等多种组织、器官缺血/再灌注损伤的研究，很容易想到NE是否在脑缺血/再灌注损伤中也发挥着作用，但目前尚无直接研究NE在脑缺血/再灌注损伤中作用的文献报道。临床研究显示，脑梗死患者血中的NE活性明显增高，表明NE活性与脑梗死有关。日本学者在光化学诱导的大鼠脑梗死模型中，发现给予NE抑制剂西维来司钠可显著减小脑梗死面积，降低脑组织的含水量，并明显改善大鼠的神经功能缺陷，甚至在脑缺血后3小时给药都有效。这表明抑制NE对脑缺血有显著的神经保护作用。由于脑缺血后的再灌注过程将促使血流中更多的PMN在损伤的脑血管内皮黏附，进而募集于损伤的脑组织周围，释放大量NE，从而加重脑组织的损伤。据此认为，在脑缺血/再灌注所致的脑损伤中，NE可能是一重要的促损伤因素。目前国内有关人员正从在体和离体模型，研究NE在脑缺血/再灌注中的作用。
◆在脑出血性损伤中的作用
脑出血系指非外伤性脑实质内的出血。脑出血后可引起机体和脑组织局部的一系列病理性反应，其中除了脑内血肿、血肿分解产物和脑组织直接损伤释放出的血管活性物质所致的脑水肿、局部脑血流量、凝血纤溶系统变化等外，血肿周围半暗带局部血流的改变、水肿、细胞凋亡等都参与了脑出血后的继发性脑损伤。
脑出血后血肿周围半暗带伴有明显的炎症反应，而且，脑出血后的炎症反应较非出血性脑损伤更为明显。脑出血后6～12小时，血肿周围出现PMN浸润，18～72小时达高峰。PMN可通过释放各种细胞因子、肿瘤坏死因子（TNF）、白介素（IL）-6、干扰素和氧自由基等加重脑损伤，并且可能通过阻塞脑微血管，引起局灶性缺血。国内研究人员以胶原酶诱导的大鼠脑出血模型，研究了NE在脑出血后神经元损伤中的作用。结果显示，大鼠脑出血后给予NE抑制剂西维来司钠，可明显改善其神经病学评分，减轻脑水肿的程度和病理组织学变化。这表明NE参与了脑出血后神经元的损伤。
■通过多种机制参与脑损伤过程
关于NE在脑损伤中的作用机制，根据目前的研究资料，认为可能与以下因素有关。
◆加重脑微血管损伤
日本研究人员以大鼠脊髓挤压伤动物模型研究发现，抑制NE可减轻血管内皮细胞损伤，从而对脊髓损伤有明显的保护作用。美国研究人员通过脑内直接注射弹性蛋白酶，发现其可明显增加脑微血管的通透性。国内科研人员等在体外共培养PMN和血管内皮细胞，发现PMN释放的NE在PMN介导的内皮细胞损伤中起重要作用，抑制NE可以明显减轻这种损伤。重庆医科大学近期在大鼠脑出血模型中也发现，抑制NE可显著降低血脑屏障的通透性和脑组织的含水量。这些都提示NE可能通过损伤脑微血管加重脑损伤。脑损伤后的缺血/缺氧即可使脑微血管内皮细胞受损，血管通透性增加，进而使大量PMN黏附于血管内皮细胞，随后穿越血管内皮，在趋化因子的作用下，向损伤脑区募集。PMN释放的大量NE，除了直接杀伤受损周围组织的神经细胞外，还可损伤血管内皮细胞，水解脑微血管基质，从而增加微血管的通透性，加重脑水肿。
◆促进炎症细胞因子的表达
研究表明，NE可上调内皮细胞-白细胞黏附分子-1（VCAM-1）、细胞间黏附分子-1（ICAM-1）及IL-8的表达，促进PMN与内皮细胞间的黏附，进而向组织浸润，释放炎症介质。而国内有关人员在脑出血模型中的研究结果提示，NE可上调肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的表达。IL-8与TNF-α都可促进PMN向损伤组织募集，而微血管通透性增加所致的大量PMN进入组织中，使PMN又释放大量的NE，TNF-α同时还可诱导PMN释放NE，如此形成恶性循环，从而加重脑组织的损伤。实验还发现，NE抑制剂西维来司钠可使脑出血后脑组织中浸润的PMN数目明显减少。表明抑制NE可减轻PMN的浸润，从而减轻脑组织的损伤。
◆促进过氧化损伤
研究人员在肝脏缺血/再灌注损伤动物模型中发现，给予NE抑制剂可显著降低肝组织脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的含量。在大鼠脑出血模型中研究人员也发现，NE抑制剂西维来司钠治疗可显著降低脑组织的MDA含量，升高超氧化物歧化酶（SOD）的活性。这都提示NE可能具有促进过氧化损伤的作用。但NE究竟通过怎样的方式促进过氧化损伤，目前还不很清楚。
◆干扰组织细胞的能量代谢
在大鼠肝脏缺血/再灌注损伤动物模型中，抑制NE可显著升高肝组织三磷酸腺苷（ATP）的含量。日本研究人员在大鼠异体心脏移植动物模型中，给予大鼠静脉持续输注NE抑制剂西维来司钠10毫克/千克，可使大鼠心肌的ATP含量降低明显低于对照组。这些结果间接提示，NE可能通过干扰组织细胞的能量代谢发挥其促损伤作用。由此推测，NE可能通过降解与能量代谢有关的酶或抑制其活性而干扰能量代谢。
随着对NE在脑损伤中的作用研究的进一步深入，我们相信，NE抑制剂将可能作为一类新型神经保护剂，用于脑缺血、脑出血、脑外伤等疾病的辅助治疗。