粘附分子與腦缺血

發布時間：2011/11/1 14:53:45

【關鍵字】粘附分子 腦缺血

一、粘附分子的定義和由來

在細胞與細胞、細胞與基質之間存在的相關多種糖蛋白，統稱為細胞粘附分子。腦缺血再灌注時，參與的細胞粘附分子有3組：(1)整合素組(integrinfamily)：白細胞與血管內皮細胞是否粘附取決于白細胞表面的整合素。所有的整合素的亞單位都含有CD11和CD18^①。具有代表性的整合素是整合素1、整合素2、淋巴細胞功能相關抗原1和溶膜附著復合體1。一般情況下，整合素儲存于白細胞陰性顆粒中，當內環境變化時則轉移到白細胞表面。(2)免疫球蛋白組(immunoglubilinfamily)：免疫球蛋白組的粘附分子包括CD4、CD8、CD2、細胞間粘附分子1(ICAM-1)、細胞間粘附分子2(ICAM2)、血管粘附分子、以及血小板內皮細胞粘附分子1(ICAM-1)等。正常狀態下，ICAM-1存在于血管內皮細胞，在腦缺血后細胞因子組中白細胞介素1α、干擾素α、腫瘤壞死因子α、脂多糖等刺激下數倍增加。在炎癥性疾病時大部分以外排的形式表達出來。ICAM-2在所有的血管內皮細胞結構中均可見到，且明顯多于ICAM-1，但是不受炎癥性細胞因子的誘導。ICAM-1和ICAM-2作為LFA-1、Mac-1的配體參與抗原特異免疫反應性細胞粘附的全過程。PECAM-1存在于血管內皮細胞與內皮細胞之間即緊密連接處，與白細胞游走到血管外有關。(3)選擇素組(selectinfamily)：根據細胞表面的糖蛋白的不同，被分為L-選擇素、E-選擇素，以及P-選擇素。它們都有共同的結構，即N-末端Ca依賴性凝集素、上皮生長因子、補體、膜通道以及細胞質。L-、E-、P-選擇素在結構上的區別在于補體數目不同^②。L-選擇素參與了白細胞的構成，在炎癥部位的白細胞和血管內皮細胞的粘附方面起著重要作用。L-選擇素在心肌缺血1小時再灌注時立即100%地表達。E-選擇素在白細胞介素，腫瘤壞死因子等細胞因子以及缺血再灌注等因素的誘導下，4～6小時在血管內皮細胞表面緩慢地表達。P-選擇素在組織胺和凝血酶等刺激下10～20分鐘內很快在細胞表面表達。各種選擇素的配體都是唾液酸-x或者唾液酸-a。

二、細胞粘附過程中白細胞的作用

研究報道越來越清楚地表明，白細胞參與了腦梗塞形成的過程。Adams等^③發現，腦缺血發作24～36小時時白細胞出現在小血管周圍并浸潤梗塞區，48小時時白細胞反應到達高峰，提示白細胞特別是多核白細胞的積聚引起血流障礙，促進血栓形成，使缺血性損傷惡化^④。用體內白細胞數減少的實驗發現，白細胞減少的同時腦梗塞的體積亦減少。人與動物的腦梗塞病灶中無疑存在著白細胞的聚積。大鼠大腦中動脈閉塞后24小時同側大腦半球中觀察到白細胞浸潤。白細胞浸潤的量與缺血的持續時間以及梗塞體積的大小有關，再灌注時白細胞的浸潤亦明顯增加。白細胞釋放的活性酶、白細胞介素1、白三烯等活性物質對促進缺血再灌注后腦水腫的惡化起著重要作用^⑤⑥。在腦缺血再灌注階段，白細胞的積聚與血管內皮細胞的粘附是緊密聯系的。缺血再灌注后白細胞和內皮細胞的粘附，可能經過以下4個階段^①⑦，即：①L-選擇素、P-選擇素表達，白細胞滾動(rolling)速度減慢;②由于細胞因子的刺激，血管內皮細胞粘附分子活化;③白細胞以及血小板在血管內皮細胞表面積聚;④內皮細胞與內皮細胞之間的PECAM-1激活，內皮細胞的間隙增寬，白細胞從血管內游走到血管外，在缺血區積聚損傷組織。

三、抗細胞粘附分子抗體的治療

抗細胞粘附分子抗體的治療就是抑制白細胞在血管內皮的粘附。正常白細胞的體積大，彈性高，通過毛細血管時塑形能力強。腦缺血時由于多種粘附分子表達，白細胞不僅變硬，彈性降低，而且極易與內皮細胞粘附。因此，用細胞粘附分子的抗體治療對降低細胞的粘附、改善微循環有效。把這種方法用于治療缺血性心肌梗塞^⑧、出血性休克^⑨、脊髓缺血^⑩等，均取得了減輕組織損傷的效果。在缺血性動物模型中應用抑制白細胞-內皮細胞粘附的方法，亦取得了成功的報道。在用狒狒制作的缺血再灌注模型中，投入抗CD18單克隆抗體IB4，再灌注后腦梗塞減輕。應用對抗ICAM-1單克隆抗體，缺血半暗區的血流改善，抑制白細胞浸潤，腦梗塞體積減少，再灌注梗塞亦減輕。計算白細胞滾動數的抑制程度，抗白細胞單克隆抗體投入動物模型中，滾動的白細胞減少50%，投入抗P-選擇素抗體白細胞減少90%。從腦缺血中血栓形成的白細胞積聚的抑制程度分析，用白細胞抗體治療白細胞積聚50%減少，用抗P-選擇素白細胞積聚80%減少。Geng等根據腦缺血再灌注過程中選擇素的變化，用P-、E-、L-選擇素的23～30殘基人工合成的寡肽能夠有效地阻斷白細胞的粘附。尤其是人工合成的E-選擇素寡肽(以下稱人工E-選擇素)對于所有選擇素依賴性粘附均有抑制作用。為了探討人工E-選擇素治療效果的原因，用內螢光射線對人工E-選擇素23～30，54～63，70～79氨基酸的Ca2+濃度進行了測定，結果表明人工E-選擇素23～30殘基序列的氨基酸Ca2+的濃度明顯高于其它組。此外，配體的特異性亦存在著微妙差別。

四、人工E-選擇素的作用機理

E-選擇素的作用機理，是阻斷白細胞對血管內皮細胞的粘附，增加局部腦血流，此外還有可能直接抑制局部損傷因子，炎性因子的釋放，從而減輕腦組織損傷，在應用人工合成的可溶性P-選擇素的實驗中發現，不僅抑制白細胞對血管內皮的粘附，而且抑制白細胞釋放的超氧化陰離子。循環中的白細胞不能活性化，也起到了保護腦組織的作用^⑾。P-選擇素在血小板表面表達，導致血小板和白細胞的粘附以及纖維素的凝集，因此，由于抑制了P-選擇素引致的細胞粘附從而抑制了微血管內血栓形成，使非再流現象減少，局部血流增加，微循環改善。最近有用含有唾液酸的寡糖治療心肌損傷取得滿意效果的報道^⑿。已知唾液酸是選擇素的配體。象人工合成的選擇素這樣的能夠抑制白細胞的細胞粘附，改善組織灌注的治療制劑，如抗選擇素的單克隆抗體、可溶性選擇素、人工E-選擇素等都有與選擇素近似的可溶性碳水化合物。在這些制劑中，哪一種制劑對臨床應用更有效，有必要作進一步的探討。

五、臨床意義

腦缺血治療的最大課題之一是最大限度地減少缺血再灌注后的腦損傷。有關急性期腦缺血的治療，用重組DNA技術合成rtPA，溶解急性期血管內血栓的治療法已廣泛用于臨床^⒀⒁。在腦缺血臨床癥狀發作后的急性期內投入rtPA,有癥狀改善和微循環回復的一面，也有腦實質出血、水腫以及再閉塞的另一面。因此，單純用血栓溶解的方法治療血栓栓塞性腦損傷，還存在著不少問題。從這一點出發，用抑制白細胞和血小板對血管內皮細胞粘附現象，改善缺血后再灌注的方法，可能得到更好的治療效果。而且從用抗粘附分子單克隆抗體的有效性實驗中已經得到確認。用對L-、E-特別是P-選擇素粘附有效抑制的人工E-選擇素，提示在腦缺血再灌注實驗中梗塞體積減少，腦血流增加。臨床上腦缺血后短時間內再灌注的病例并不少見，對于這樣的病例用人工合成的E-選擇素治療可能是更安全有效的方法。

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