中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶—神經(jīng)保護的作用新靶點

眾所周知，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的很多疾病都伴隨著損傷局部及其周圍組織的炎癥反應(yīng)，包括腦缺血、腦出血、腦創(chuàng)傷、驚厥等。炎癥作為一種對腦損傷的應(yīng)答反應(yīng)，包括中性粒細(xì)胞即多形核白細(xì)胞(PMN)與單核/巨嗜細(xì)胞向損傷腦區(qū)的浸潤，殘存腦細(xì)胞（如小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞）的活化，前炎癥細(xì)胞因子、黏附分子及其他炎癥介質(zhì)的表達等。盡管炎癥在腦損傷中的作用究竟是有利還是有害目前尚存在爭議，但PMN的活化在腦損傷中起著重要作用卻已為大量實驗所證實。PMN活化后可釋放一種彈性蛋白酶，稱為中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(NE)。目前關(guān)于NE在急性肺損傷中的作用已被肯定，但NE在腦損傷中的作用還很少有報道。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中作用廣泛

在腦缺血/再灌注損傷中的作用

關(guān)于腦缺血/再灌注后神經(jīng)元損傷與死亡的病理生理機制，目前認(rèn)為可能與細(xì)胞內(nèi)鈣離子超載、興奮性氨基酸的興奮毒性、氧自由基產(chǎn)生過多所致的氧化應(yīng)激等因素有關(guān)。動物實驗研究顯示，拮抗上述因素的藥物如尼莫地平、MK-801、依達拉奉等，都具有明顯的神經(jīng)保護作用。近年來，炎癥反應(yīng)在腦缺血/再灌注中的作用引起了廣泛關(guān)注。大量證據(jù)表明，炎癥反應(yīng)介導(dǎo)了腦缺血/再灌注損傷，而PMN的聚集、浸潤是炎癥反應(yīng)發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵步驟?，F(xiàn)已證實，白細(xì)胞（尤其PMN）及炎癥細(xì)胞因子觸發(fā)的血管炎癥反應(yīng)在腦缺血/再灌注中具有重要作用，主要包括兩個方面：（1）機械性阻塞作用：PMN在腦缺血/再灌注后數(shù)小時即可在缺血區(qū)腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞表面黏附，阻塞毛細(xì)血管，形成無復(fù)流現(xiàn)象，從而影響腦組織的血液供應(yīng)。細(xì)胞黏附分子在這一過程中起了重要作用，因此，阻止PMN與血管內(nèi)皮黏附的抗體對腦缺血/再灌注損傷有明顯的保護作用。（2）釋放炎癥介質(zhì)與蛋白水解酶（主要是NE），加重缺血腦組織損傷：PMN在微血管內(nèi)聚集，同時釋放炎癥介質(zhì)與蛋白水解酶，炎癥介質(zhì)可吸引更多的中性粒細(xì)胞聚集；蛋白水解酶可降解幾乎所有的白細(xì)胞外基質(zhì)成分，襲擊完整的細(xì)胞，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞脫落，血腦屏障由此遭受嚴(yán)重的破壞。白細(xì)胞由破壞的血腦屏障進入腦實質(zhì)直接攻擊正常組織，也使梗死體積擴大。

基于上述NE參與肝、肺、腸、心肌等多種組織、器官缺血/再灌注損傷的研究，很容易想到NE是否在腦缺血/再灌注損傷中也發(fā)揮著作用，但目前尚無直接研究NE在腦缺血/再灌注損傷中作用的文獻報道。臨床研究顯示，腦梗死患者血中的NE活性明顯增高，表明NE活性與腦梗死有關(guān)。日本學(xué)者在光化學(xué)誘導(dǎo)的大鼠腦梗死模型中，發(fā)現(xiàn)給予NE抑制劑西維來司鈉可顯著減小腦梗死面積，降低腦組織的含水量，并明顯改善大鼠的神經(jīng)功能缺陷，甚至在腦缺血后3小時給藥都有效。這表明抑制NE對腦缺血有顯著的神經(jīng)保護作用。由于腦缺血后的再灌注過程將促使血流中更多的PMN在損傷的腦血管內(nèi)皮黏附，進而募集于損傷的腦組織周圍，釋放大量NE，從而加重腦組織的損傷。據(jù)此認(rèn)為，在腦缺血/再灌注所致的腦損傷中，NE可能是一重要的促損傷因素。目前國內(nèi)有關(guān)人員正從在體和離體模型，研究NE在腦缺血/再灌注中的作用。

在腦出血性損傷中的作用

腦出血系指非外傷性腦實質(zhì)內(nèi)的出血。腦出血后可引起機體和腦組織局部的一系列病理性反應(yīng)，其中除了腦內(nèi)血腫、血腫分解產(chǎn)物和腦組織直接損傷釋放出的血管活性物質(zhì)所致的腦水腫、局部腦血流量、凝血纖溶系統(tǒng)變化等外，血腫周圍半暗帶局部血流的改變、水腫、細(xì)胞凋亡等都參與了腦出血后的繼發(fā)性腦損傷。

腦出血后血腫周圍半暗帶伴有明顯的炎癥反應(yīng)，而且，腦出血后的炎癥反應(yīng)較非出血性腦損傷更為明顯。腦出血后6～12小時，血腫周圍出現(xiàn)PMN浸潤，18～72小時達高峰。PMN可通過釋放各種細(xì)胞因子、腫瘤壞死因子（TNF）、白介素（IL）-6、干擾素和氧自由基等加重腦損傷，并且可能通過阻塞腦微血管，引起局灶性缺血。國內(nèi)研究人員以膠原酶誘導(dǎo)的大鼠腦出血模型，研究了NE在腦出血后神經(jīng)元損傷中的作用。結(jié)果顯示，大鼠腦出血后給予NE抑制劑西維來司鈉，可明顯改善其神經(jīng)病學(xué)評分，減輕腦水腫的程度和病理組織學(xué)變化。這表明NE參與了腦出血后神經(jīng)元的損傷。

通過多種機制參與腦損傷過程

關(guān)于NE在腦損傷中的作用機制，根據(jù)目前的研究資料，認(rèn)為可能與以下因素有關(guān)。

加重腦微血管損傷

日本研究人員以大鼠脊髓擠壓傷動物模型研究發(fā)現(xiàn)，抑制NE可減輕血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，從而對脊髓損傷有明顯的保護作用。美國研究人員通過腦內(nèi)直接注射彈性蛋白酶，發(fā)現(xiàn)其可明顯增加腦微血管的通透性。國內(nèi)科研人員等在體外共培養(yǎng)PMN和血管內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)PMN釋放的NE在PMN介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞損傷中起重要作用，抑制NE可以明顯減輕這種損傷。重慶醫(yī)科大學(xué)近期在大鼠腦出血模型中也發(fā)現(xiàn)，抑制NE可顯著降低血腦屏障的通透性和腦組織的含水量。這些都提示NE可能通過損傷腦微血管加重腦損傷。腦損傷后的缺血/缺氧即可使腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，血管通透性增加，進而使大量PMN黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞，隨后穿越血管內(nèi)皮，在趨化因子的作用下，向損傷腦區(qū)募集。PMN釋放的大量NE，除了直接殺傷受損周圍組織的神經(jīng)細(xì)胞外，還可損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，水解腦微血管基質(zhì)，從而增加微血管的通透性，加重腦水腫。

促進炎癥細(xì)胞因子的表達

研究表明，NE可上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞-白細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）、細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）及IL-8的表達，促進PMN與內(nèi)皮細(xì)胞間的黏附，進而向組織浸潤，釋放炎癥介質(zhì)。而國內(nèi)有關(guān)人員在腦出血模型中的研究結(jié)果提示，NE可上調(diào)腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的表達。IL-8與TNF-α都可促進PMN向損傷組織募集，而微血管通透性增加所致的大量PMN進入組織中，使PMN又釋放大量的NE，TNF-α同時還可誘導(dǎo)PMN釋放NE，如此形成惡性循環(huán)，從而加重腦組織的損傷。實驗還發(fā)現(xiàn)，NE抑制劑西維來司鈉可使腦出血后腦組織中浸潤的PMN數(shù)目明顯減少。表明抑制NE可減輕PMN的浸潤，從而減輕腦組織的損傷。

促進過氧化損傷

研究人員在肝臟缺血/再灌注損傷動物模型中發(fā)現(xiàn)，給予NE抑制劑可顯著降低肝組織脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）的含量。在大鼠腦出血模型中研究人員也發(fā)現(xiàn)，NE抑制劑西維來司鈉治療可顯著降低腦組織的MDA含量，升高超氧化物歧化酶（SOD）的活性。這都提示NE可能具有促進過氧化損傷的作用。但NE究竟通過怎樣的方式促進過氧化損傷，目前還不很清楚。

干擾組織細(xì)胞的能量代謝

在大鼠肝臟缺血/再灌注損傷動物模型中，抑制NE可顯著升高肝組織三磷酸腺苷（ATP）的含量。日本研究人員在大鼠異體心臟移植動物模型中，給予大鼠靜脈持續(xù)輸注NE抑制劑西維來司鈉10毫克/千克，可使大鼠心肌的ATP含量降低明顯低于對照組。這些結(jié)果間接提示，NE可能通過干擾組織細(xì)胞的能量代謝發(fā)揮其促損傷作用。由此推測，NE可能通過降解與能量代謝有關(guān)的酶或抑制其活性而干擾能量代謝。

隨著對NE在腦損傷中的作用研究的進一步深入，我們相信，NE抑制劑將可能作為一類新型神經(jīng)保護劑，用于腦缺血、腦出血、腦外傷等疾病的輔助治療。