降钙素基因相关肽与缺血性脑性脑损伤关系的研究
摘要: 降钙素基因相关肽(calcitonin genereptide,CGRP)是一种由37个氨基酸组成的生物活性多肽,广泛分布于神经系统和脑血管系统及其他一些非神经组织,参与机体许多功能的调节,与多种疾病有着密切关系。本文就CGRP对缺血性脑损伤的保护作用作一简述。
关键词: 降钙素基因相关肽;缺血性脑损伤;研究进展
1 CGRP增加脑血流
CGRP能缓解脑动脉痉挛、扩大血管,善侧枝循环,而增加缺血脑组织血供。Holland[1]等研究发现:大脑中动脉闭塞后,CGRP缺血半球血流量降低的水平较对照组低。张鑫[2]等人应用脂质包裹的人降钙素基因相关肽(hCGRP)—血捷活素对椎-基底动脉粥样硬化引起的椎-基底动脉供血不全进行治疗,效果明显且未见明显副作用。CGRP增加脑血流量的可能机制:①CGRP与内皮细胞上的受体结合,通过cAMP途径增加细胞内Ca2+浓度,上调一氧化氮合酶(NOS)产生NO。NO穿过细胞膜,活化平滑肌内可溶性鸟苷酸环化酶(sGC),经cGMP通路活化蛋白激酶G,后者作用于Ca2+ATP酶,使细胞内游离Ca2+浓度下降而舒张平滑肌;②CGRP与平滑肌受体结合,激活腺苷酸环化酶,使细胞内cAMP浓度升高,促进Ca2+从胞浆摄入至细胞内的膜结构中,阻断Ca2+向细胞内流动,引起细胞内Ca2+浓度下降,最终导致钙调蛋白形成、肌球蛋白轻链激酶、肌动球蛋白的ATP酶激活障碍,产生扩血管效应。
2 CGRP调节能量代谢
在缺血缺氧状态下,ATP的产生减少,无糖酵解增加,产生大量的乳酸,PH下降,而细胞内H+清除障碍,细胞内H+增多,激活与CL-/HCO3-偶联的Na+H+交换通道,促进Na+、Cl-进入细胞并伴有大量H2O摄入,促发并加重脑水肿。同时进入线粒体内Ca2+的不能封存,导致细胞内Ca2+浓度异常升高,触发一系列病理反应,如脂质和蛋白质分解、微管解聚、蛋白质磷酸化及兴奋性氨基酸释放,进一步加重损伤。再灌注血供恢复后,缺血期堆积的ATP降解产物黄嘌呤产生大量的H2O2和氧自由基,这些产物一方面可诱发炎症反应,另一方面可引起细胞内DHA、RNA、氨基酸、蛋白质等的氧化、交联、变性或降解。因此,脑缺血所致的乳酸中毒可严重损害神经元、胶质细胞和毛细血管内皮细胞,产生广泛的脑损伤。在脑缺血前预防性地给予CGRP可使缺血后全脑乳酸水平降低,ATP水平增加,随CGRP给予时间的延长,ATP含量增加越明显。但CGRP的这一作用存在最佳剂量,即超过一定剂量后ATP含量不再明显增加[3]。
3 CGRP与损伤级联反应
损伤级联反应包括兴奋性毒性、梗死组织周围去极化、炎症和细胞凋亡等病理生理过程。它们均由缺血引发,彼此重叠而又互相联系[4]。
3.1 CGRP与兴奋性毒性 脑缺血缺氧后兴奋性氨基酸(EAA),主要是谷氨酸浓度升高,引起突触后神经元一系列反应,对神经产生兴奋毒性作用。EAA造成的神经细胞毒性作用主要有两个过程:一是以Na+、Cl、H2O的内流,发生以细胞水肿为特征的急性损伤过程;二是通过激活EAA受体,直接或间接启动Ca2+通道, Ca2+大量内流,Na+Ca2+交换减弱,以及三磷酸肌醇(IP3)使细胞贮存Ca2+释放增加,细胞内Ca2+超载,造成神经元变性坏死的迟发性损伤过程[5]。Ca2+内流以及自由基积聚是EAA兴奋性的主要机制主要产生下列病变:①细胞膜、细胞器膜的不饱合脂肪酸发生脂质过氧化反应,降解磷脂使其活性丧失;②增加细胞膜对Na+、Ca2+以及大分子物质的通透性,细胞发生水肿、释放兴奋性递质;③使细胞的生物酶活性丧失或转化为对细胞有害的酶;④破坏线粒体呼吸功能,能量生成障碍,大量溶酶体溢出胞质,促使神经元自溶。CGRP可抑制高阈值钙离子通道,降低细胞膜Ca2+通透性,从而拮抗缺氧引起的细胞内钙超载,对神经元有直接的保护作用。
3.2 CGRP与梗死周围去极化 缺血性脑损伤时,缺血中心区的细胞出现低氧性去极化而不能复极,梗死周围附近(半暗带)由于保留了部分再灌注,细胞可以复极但也消耗了部分能量,细胞仍可对胞外谷氨酸和K+水平增加产生去极化反应,这种重复去极化称为梗死周围去极化[6]。梗死周围去极化的程度与梗死灶大小有关。静脉注射CGRP可减少梗死灶的面积,可能与CGRP能有效抑制梗死周围去极化、逆转半暗区蛋白质合成的抑制有关。
3.3 CGRP与炎症在脑缺血及再灌注过程中,炎症细胞、细胞因子导致脑组织炎症反应,与之关系密