人组织激肽释放酶对脑组织的保护作用的研究进展

1、 人组织激肽释放酶对脑组织的保护作用的研究进展周乐平 王均炉 温州医学院附属第一医院麻醉科 1909年，Abelous等首次报告了尿液中具有降压作用的物质即尿激肽释放酶。人尿激肽释放酶（human urinary kallikrein, HUK）是分泌到尿液的组织激肽释放酶（human tissue kallikrein, HTK），它通过激肽释放酶激肽系统（kallikreinkinin system ,KKS）参与人体多器官功能调节和多种病理生理过程，具有调节心血管、肾脏、神经系统，调节葡萄糖代谢、舒张血管，参与炎症反应、疼痛刺激和休克反应 13。近年来随着分子生物学技术的发展，对人组织激

2、肽释放酶（HTK）的研究也日渐深入，涉及的领域也更广泛，如HUK在缺血/再灌注损伤中的作用，KKS受体与新生血管形成的关系等。现就HUK对脑组织保护作用的研究进展阐述如下。1 组织激肽释放酶的生物学性质和作用机制人体内的激肽释放酶包括血浆激肽释放酶和组织激肽释放酶,二者分别由前激肽释放酶（prekalikrein）和激肽释放酶原（prokallikrein）转换而来。血浆激肽释放酶催化高分子激肽原水解，生成缓激肽（bradykinin）和胰激肽（kallidin）3,4。在人体内，组织激肽释放酶又称为胰/肾激肽释放酶4，它能催化低分子激肽原水解，生成胰激肽。缓激肽和胰激肽在激肽酶I的作用下羧基

3、端水解掉Arg，分别生成des-Arg_-BK和des-Arg_-kallidin，后者仍具有生物活性，需要血管紧张素转化酶或氨基肽酶才能完全灭活35 激肽主要与G蛋白耦联的B1 R，B2 R结合发挥作用。B2 R为管家基因表达，是正常状态下激肽发挥作用的主要受体，对缓激肽，胰激肽敏感；而B1R在炎症和缺血等损伤下诱导生成，对des-Arg_-kallidin，des-Arg -BK敏感，其中B1 R对des-Arg_-kallidin的敏感度大于des-Arg -BK。目前认为B1R可能参与损伤部位的炎症反应和循环改善，并在新生血管生成中起重要作用5,6。 激肽与受体结合后，激活NO-CGM

4、P和PG-CAMP途径，从而调节NO和PG等生物活性物质的释放来参与多器官功能调节和多种病生过程，如抑制凋亡、炎症、肥大、纤维化，促进心肾脑血管的新生血管的生成和脑的新生神经的生成7,8。2 组织激肽释放酶在心血管及肾脏的保护作用 HTK 广泛存在于人肾、心血管、中枢神经系统、胰、肠等脏器中，并通过其代谢产物与受体结合，来发挥其广泛的病理生理作用6。其中以HTK 在心血管及肾疾病方面的研究最多。KKS在维持正常血压，保护心脏方面起重要作用，KKS缺陷会引起高血压，Berry在1989年对一份家族进行的研究显示HUK可减少高血压的风险。许多高血压或心肌缺血再灌注(IR)模型的动物实验表明，以腺病

5、毒为载体的人组织激肽释放酶基因（ad. htk）转导能降低高血压，缓解心肌肥厚和纤维化，还可提高心脏功能，减少心肌梗死范围，减少心肌IR后的室颤和凋亡2,5。HUK是一种显著的肾血管扩张剂，利尿剂，促钠排泄剂，能保护肾脏。HUK下降会引起住院病人轻度肾病，严重者可引起严重肾衰，KKS可通过抑制炎症和氧化酶来对抗高盐饮食或药物引起的肾衰2,9。3 组织激肽释放酶对脑组织的保护作用在人类，已证实组织激肽释放酶分布在丘脑、下丘脑、脑灰质、脑干网状结构的神经元和腺垂体细胞及脉络丛细胞上10。B2R在人星形神经胶质、少突胶质细胞、小胶质细胞、脑血管内皮细胞、大脑皮质、纹状体、丘脑、下丘脑的神经元上都有表

6、达。而B1R在丘脑、下丘脑的神经元和基底动脉中有表达 6,11。体外研究显示人类B1R在血管内皮细胞、大动脉的平滑肌细胞、冠状动脉、肌性小动脉中都有存在12。在缺血等损伤或炎症时，B1R表达上调。这些都为组织激肽释放酶通过代谢产物激肽结合B1R和B2R来保护脑组织提供了前提，具体的神经保护作用及其作用机制表现如下：3.1 扩张脑动脉，改善缺血脑组织血供和氧供人们对脑缺血的病理生理进行了深入研究,并提出了多种学说，但迄今为止没有一种机制能完全阐明脑缺血的损伤机制。现认为参与脑缺血损伤的分子机制有兴奋性氨基酸的释放、钙离子稳态失衡、自由基的形成、蛋白酶的激活及NO的介导作用等13,14。NO在脑缺

7、血损害中所起的作用一直是研究的热点。NO具有神经保护和神经毒素双重作用。目前认为NO的双重作用与其产生来源有关，NO由NOS 催化底物L - 精氨酸合成。NOS 可分为结构型(cNOS) 和诱导型(iNOS) ,cNOS 包括内皮源性(eNOS) 和神经源性(nNOS) 。实验证明,源于iNOS和nNOS过度表达所形成的NO有神经毒性,而源于eNOS所产生的NO却有神经保护作用15。所以能通过上调eNOS来增加NO的药物能起神经保护作用。B1R和B2R是特殊的可调节的G蛋白耦联受体，已证实它们在内皮细胞中的细胞信号转导通路相同。当激肽与B1 R或B2 R结合后，受体胞内端耦联的G蛋白激活磷酸酯

8、酶C(PLC)激活,PLC进一步水解4，5二磷酸肌醇（IP3），IP3弥散到胞浆中与肌浆网中IP3受体结合，引起贮库中Ca2+释放，细胞外Ca2+内流，使细胞内Ca2+增加，最后激活eNOS,产生NO。胞内Ca2+增加还激活磷脂酶A2（PLA2），诱生PGI211,9。Lamontagne，Be´lichard 等指出des-Arg_-BK扩血管作用至少部分由NO介导，PG似乎不重要16。激肽扩张脑动脉的作用部分来自NO的释放8。急性中风病人在缺血发作起始后8天期间外周循环中胰激肽升高11。Simone 17等研究显示：22例较大梗死灶的大脑中动脉闭塞患者较14例正常成人，其组织激肽

9、释放酶浓度呈升高趋势，胰激肽浓度升高。这些都说明在缺血脑组织中，组织激肽释放酶和胰激肽激活。胰激肽具有明显的扩张血管作用。胰激肽及其代谢物des-Arg_-kallidin能分别与B2R,B1R结合并释放NO，扩张脑动脉。在正常人和动物，扩血管作用主要由B2R介导;而在炎症或缺血等损伤情况下，主要由新表达的B1R介导扩血管作用。如在病理情况下，B1R显示出比B2R更明显的扩张冠脉的作用12,16,18。在急性脑梗死等缺血性损伤时，缺血部位血管细胞被诱导生成B1R，此时激肽即与B1R结合扩张缺血区脑组织的动脉血管，从而改善缺血脑组织血供和氧供。3.2促进缺血脑组织的新生血管的生成 在外周血管病的

10、病人和动物模型中显示KKS上调，KKS在心肌/四肢缺血性疾病中的促进新生血管形成和抑制细胞凋亡中起重要作用。有理论认为，激肽通过增强血管形成对缺血组织存在长时间的保护作用。局部转导HTK基因能引起该区血管生成和促进组织恢复。活体实验表明，HTK 基因转导能促进兔角膜新生血管的生成和毛细血管增生。有研究表明，低剂量（106 PFU）的ad. htk 转导入小鼠能促进四肢肌肉毛细血管、动脉的生长，107 PFU的ad.htk可使微血管进一步扩张。对链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减少的进程中止。这一作用是通过抑制凋亡，促进血管再生来实现的。运用组织激肽释放酶抑制剂KLK

11、结合蛋白抑制KLK后，可观察到其抑制毛细血管内皮的增值并诱导其凋亡，最终抑制新生血管的形成2,19-21。在体外研究中发现，激肽通过IP3-AKt/蛋白激酶B(即IP3-AKtB)或钙调蛋白途径激活内皮一氧化氮合酶（eNOS），从而使血管内皮生长因子受体通过eNOS介导引起基质层内皮细胞形成。体内研究表明，AKtB和eNOS与ad.htk引起的新生血管形成通路是功能相关的。ad.htk诱导生成的激肽与血管内皮生长因子A共同发挥以下作用：诱发血管生成，产生NO，舒张血管19。药理学研究表明：B1R在毛细血管增殖方面起作用22-26。B1R在缺血性损伤中不仅直接调解内皮细胞的生长和存活（激肽能有效

12、吸引白细胞，白细胞是产生内皮细胞生长因子需要的），还能通过增加血管外血浆蛋白的渗出来参与缺血后新生血管的生成（这些蛋白为血管形成提供临时支架）。新近有研究表明：遗传性B1R缺乏则修复性的新生血管就不能形成19, 20,27。所以，B1R在促进缺血组织的新生血管的生成中起重要作用。在急性脑缺血和细胞损伤时，缺血部位细胞B1R表达上调，组织激肽释放酶通过代谢产物des-Arg_-kallidin与B1R结合，并进一步通过IP3-AKtB或钙调蛋白途径激活内皮一氧化氮合酶（eNOS），从而促进缺血脑组织的新生血管的生成。3.3促进神经胶质细胞迁移和抑制细胞凋亡，减少炎症细胞的侵润不同的动物模型都表明

13、组织激肽释放酶（KLK）通过抑制细胞凋亡和炎症细胞侵润来减少心肾脑等器官损伤2,28。Julie Chao和 Lee Chao在阻断大脑中动脉（MCAO）造成大鼠局部脑缺血的模型中，将ad.htk导入脑室后，能明显减少缺血诱导的神经功能损伤，缩小脑梗死面积，促进神经胶质细胞存活和迁移至缺血性半影区和中心，减少神经细胞和神经胶质细胞的凋亡，炎症细胞的侵润，促进新生血管生成和神经细胞再生，从而提高了存活率8。脑MCAO后静脉持续微泵输入人组织激肽释放酶对缺血再灌注引起的行动障碍等神经功能恢复有直接作用29。 MCAO引起的脑缺血再灌注破坏了血脑屏障，KLK基因或蛋白可通过血脑屏障进入脑缺血损伤区，

14、进而发挥神经保护作用29。形态学分析显示：KLK基因转导增强了存活率，促进神经胶质细胞迁移至缺血性半影区和中心。KLK基因导入后细胞存活率提高与与升高脑中NO水平和phospho-Akt,Bcl-2水平，减少半胱天冬酶3活化，降低NAD(P)H氧化酶活性，抑制超氧化物产生有关。这说明KLK基因或蛋白转入对脑缺血性损伤的保护作用不依赖于其扩血管，降血压作用，而是通过以下途径：促进神经胶质细胞存活和迁移，通过抑制氧化应激和抑制Akt-Bcl-2信号转导通路来抑制凋亡8。研究显示激肽在细胞迁移和凋亡方面的效应能被B2 R拮抗剂艾替班特阻滞，表明B2 R介导这些作用，B2 R在保护缺血脑卒中的作用同时

15、也在B2 R缺陷鼠中得以证实。B2 R缺陷鼠在缺血再灌注（I/R）损伤后比野生型鼠表现出更明显的梗死范围和凋亡，更严重的行动障碍。它们在缺血第1天白细胞聚集比野生型鼠减少，但在缺血第3天白细胞聚集比野生型鼠多。有研究显示早期（脑缺血0.25 h6.25 h）用B2 R拮抗剂可通过抑制水肿形成来减弱一过性脑缺血损伤。以上表明B2R有双重的效应：缺血早期促进炎症细胞的侵润，引起血管渗透性增加，但晚期通过促进Akt磷酸化，降低NAD(P)H氧化酶活性，抑制超氧化物起神经保护作用8, 29。3.4拮抗血管损伤，抑制动脉肥厚 Murakami等在给行血管球囊成形术后鼠左颈总动脉局部转导KLK基因后，动脉内膜/中膜比值明显比对照组低，这一作用被NOS抑制剂L-NAME拮抗，说明它是NO依赖性的。Emanueli等在鼠动脉重构模型中，发现全身给KLK基因通过改变血管剪切应力来减少新内膜形成2。zhang等在高盐饮食引起的鼠高血压脑出血模型中转导KLK基因后，显著缓解高血压，抑制动脉肥厚，减轻脑血肿，正是通过以上作用，组织激肽释