高胰岛素对血管的损伤作用_邓宜鹂

现代医药卫生2012年5月30日第28卷第10期JModMedHealth，May30，2012，Vol.28，No.10胰岛素抵抗（insulinresistance，IR）是高血压、成人糖尿病、冠心病、X综合征等血管病的共同特征。所谓IR是指：一定量的胰岛素产生的生物学效应，即促进靶细胞摄取和利用葡萄糖低于预计正常水平，也就是机体对胰岛素的敏感性降低，从而使机体代偿性分泌更多的胰岛素，因此常伴有高胰岛素血症，高胰岛素血症是微血管病的必要条件。IR的发生机制颇为复杂，主要与胰岛素受体、受体前和受体后信号转导异常有关。由于IR生物学效应的前提是配体与胰岛素受体结合，并通过一系列信号级联效应而发挥生理学或病理学作用，胰岛素受体属于受体酪氨酸激酶家族（receptortyrosinekinases，RTK）的Ⅱ型亚家族，与其配体结合，通过一系列的结构构象变化，激活细胞内酪氨酸激酶，起始胞内信号传导，在生物体内发挥重要的生理功能。因此，受体的数量、胰岛素与受体的亲和性，尤其是受体酪氨酸激酶的活性状态尤为重要[1-2]。目前认为，编码胰岛素受体的基因突变引起的信号传导网络，尤其是胰岛素受体自动磷酸化功能的障碍是IR的主要分子机制[3]。高胰岛素血症及IR是冠心病发病的重要危险因素，动物实验与基础研究证实胰岛素可致动脉粥样硬化，已有研究证实胰岛素可诱发实验性动脉粥样硬化的发生[4]；在超生理浓度下，胰岛素刺激培养的动脉平滑肌细胞增生和迁移[5]；胰岛素亦可刺激血管内皮细胞下胆固醇聚集，以及低密度脂蛋白与动脉平滑肌细胞和单核巨噬细胞的结合[6]。长期给予外源胰岛素导致血脂异常与动脉壁增厚、胰岛素输注加速了输注动脉的动脉粥样硬化，胰岛素参与动脉粥样硬化的形成是导致冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronaryheartdisease，CHD）的原因之一[4，7]。在IR的因素当中，高胰岛素血症占据重要作用。高浓度胰岛素可激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinase，MAPK）信号转导系统，使内皮细胞释放炎症相关因子如血小板来源的生长因子（platelet-de-rivedgrowthfactor，PDGF）、胰岛素类生长因子-Ⅰ（insulin-likegrowthfactorⅠ，IGF-Ⅰ）等损伤内皮细胞功能导致脂质沉积，引起动脉粥样硬化，同时可促使血管平滑肌细胞增殖[4]。Hill等[8]研究发现胰岛素还可通过磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide3-kinases，PI3K）信号系统影响一氧化氮（nitrousoxide，NO）的释放从而造成内皮功能障碍，大量临床和流行病学研究也 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明IR和医源性的高胰岛素血症在高血压和CHD的发病中起着重要作用[9-10]，Lee等[11]研究发现高胰岛素血症和IR能促使冠状动脉钙化，同时升高患者血中C反应蛋白的水平。Solymoss等[12]在一项现况调查中将1119例受试者根据血清空腹胰岛素水平高低分为4组，发现无论男性或女性，血清空腹胰岛素水平最高组的既往心肌梗死发生率和冠状动脉造影证实的冠状动脉狭窄程度均显著高于血清空腹胰岛素水平最低组，巴黎的一项随访15年的前瞻性流行病学调查表明：服糖后2h的胰岛素浓度是预测CHD的死亡率的独立危险因素，高水平的胰岛素不仅是CHD的危险因素，也是CHD预后不良的指标[13]。1高胰岛素对血管内皮的损伤作用高胰岛素血症是CHD独立的危险因素，对于这一临床现象目前有多种假说，其中最主要是胰岛素对内皮细胞的双相作用，生理浓度促进NO合成和释放，发挥抗动脉粥样硬化作用，高浓度时损害内皮，表现为致动脉粥样硬化作用；动物实验中生理或低浓度胰岛素（0.1～1.0nmol/L）亦可促进内皮祖细胞（endothe-lialprogenitorcells，EPCs）的增殖和NO分泌，延缓EPCs衰老，而10nmol/L胰岛素对于EPCs增殖仅有较弱的促进，对衰老和NO分泌无明显影响[14]，Zhao等[15]研究亦发现，不论是在正常或高糖状态下，生理浓度为（0.1、1.0nmol/L）的胰岛素通过表达刺激NO、抑制活性氧生成促进EPCs增殖，机制涉及蛋白激酶B（Akt）的低磷酸化和抑制内皮型一氧化氮合酶（endothelialnitricoxidesyn-thase，eNOS）的表达，而Zhang等[16]发现高糖＋胰岛素干预EPCs7d后，EPCs休眠在G1/G0，抑制EPCs增殖，该作用伴细胞凋亡蛋白酶3高表达；上述实验现象提示胰岛素对EPCs也有双相作用，但其作用机制尚不清楚。胰岛素亦可通过刺激血管内皮细胞产生内皮素（endothelin，ET-1），给予一氧化氮合酶（nitrousoxidesynthase，NOS）抑制剂或高血糖条件下，胰岛素通过ET-1刺激血管收缩，IR患者NO依赖的血管舒张作用下降，而ET-1释放无变化，该作用可能经由MAPK信号通路发挥作用[14]。此外，胰岛素还通过MAPK途径促进内皮细胞表达血浆纤溶酶原激活物抑制物-1（plasminogenactivitorinhibitorone，PAI-1）和细胞黏附分子如细胞间黏附分子-1、血管细胞黏附分子-1、E选择素。wortmannin或LY294002抑制PI3K信号或高表达PI3K显性负性突变体、Akt等，增强胰岛素诱导的PAI-1和黏附分子表高胰岛素对血管的损伤作用邓宜鹂，于长青，王旭开（第三军医大学大坪医院心内科，重庆400042）【提要】高胰岛素血症及胰岛素抵抗是冠状动脉粥样硬化性心脏病（简称冠心病）发病的重要危险因素，动物实验与基础研究证实胰岛素可致动脉粥样硬化，已有研究证实胰岛素可诱发实验性动脉粥样硬化的发生；在超生理浓度下，胰岛素刺激培养的动脉平滑肌细胞增生和迁移；胰岛素亦可刺激血管内皮细胞下胆固醇聚集，以及低密度脂蛋白与动脉平滑肌细胞和单核巨噬细胞的结合、长期给予外源胰岛素导致脂异常与动脉壁增厚、胰岛素输注加速了输注动脉粥样硬化进程，胰岛素参与动脉粥样硬化的形成是导致冠状动脉性疾病的原因之一。高胰岛素血症是冠心病独立的危险因素，对于该临床现象目前有多种假说，其中最主要是胰岛素对内皮细胞的双相作用，生理浓度促进NO合成和释放，发挥抗动脉粥样硬化作用，高浓度时损害内皮，表现为致动脉粥样硬化作用；作者的研究表明，胰岛素可促进体外培养的人血管平滑肌细胞（vascularsmoothmusclecells,VSMC）增殖和DNA合成，对高血压患者和正常人的VSMC给予胰岛素干预后，发现高血压患者VSMC细胞数明显增高，提示VSMC的异常增殖对高血压的发生有着重要意义。【关键词】高胰岛素血症；胰岛素抵抗；内皮,血管；动脉粥样硬化文章编号：1009-5519（2012）10-1530-04中图法分类号：R586.9文献标识码：A通讯作者：王旭开（E-mail：wangxuk@163.com）。·1530·DaMeiNiu高亮DaMeiNiu打字机文本DaMeiNiu打字机文本DaMeiNiu打字机文本DaMeiNiu打字机文本DaMeiNiu打字机文本现代医药卫生2012年5月30日第28卷第10期JModMedHealth，May30，2012，Vol.28，No.10达，提示胰岛素通过刺激PI3K/Akt信号通路拮抗血管内皮的血栓因子表达，而下调PI3K信号并不影响胰岛素对MAPK信号的刺激[17-18]。近年来亦有相似的研究发现：生理浓度的胰岛素有益于EPCs功能改善，胰岛素有可能通过胰岛素受体底物（insulinreceptorsubstrate，IRS）/PI3K/Akt途径发挥双相作用，磷酸化Akt可导致eNOS磷酸化，使eNOS酶活性增强，从而增加NO释放，NO活化使造血干细胞和EPCs的前体得以向外周血迁移。IR时，高浓度胰岛素使IRS/PI3K/Akt通路受阻，可能损害EPCs的生物学功能，高浓度胰岛素对EPCs的损伤作用可能是IR致动脉粥样硬化的机制之一[19-20]。高浓度胰岛素不仅刺激ET-1释放，而且抑制前列环素（prostacyclin，PGI2）的分泌，从而使血管内皮细胞分泌PGI2/ET-1的比例失平衡从而对内皮细胞产生毒性作用。已有大量的体内、体外实验证明胰岛素可因细胞类型不同而对血管产生直接的保护或损伤作用，目前一般认为胰岛素的血管保护作用依赖PI3K信号通路，胰岛素通过刺激内皮细胞产生NO，发挥舒张血管以及抑制动脉粥样硬化的发生[21]。2高胰岛素对血管平滑肌细胞的损伤作用2.1胰岛素的体外促生长作用1924年Gey和Thalhimer最早发现了胰岛素对培养的组织细胞生长的促进作用，随后大量的实验证实胰岛素能够刺激从酵母细胞直至哺乳动物神经元等一系列细胞的DNA合成与增殖分化，体外培养的大多数细胞株在无血清条件下生长时都需要胰岛素的存在；恶性转化后的细胞大大减少或丧失对血清或一些生长因子的需求，但对胰岛素的需求却并没有或没有完全丧失[22-23]。早期的研究发现，在成纤维细胞，胰岛素在高浓度（0.1~1.0μmol/L）时有显著的促生长作用，一般倾向于认为胰岛素在这些细胞体系中是通过与其亲和力较低的IGF-Ⅰ受体结合发挥其促生长作用，最近的研究发现在血管平滑肌细胞（vascularsmoothmusclecells，VSMCs）中胰岛素是通过IGF-Ⅰ结合蛋白4和5的不同表达和生物学活性作用而发挥促增殖作用[24-25]。在其他实验研究中，胰岛素在生理浓度下通过胰岛素受体刺激VSMC的增殖，提示存在对胰岛素“敏感”或具有“专一性”的细胞，该现象在糖尿病患者的外周动脉VSMC无血清培养下得到证实，高胰岛素血症产生的生长因子效应促进VSMC合成胶原和迁移，可能是老年血管病的病因[4，10，13]，作者研究表明，胰岛素可促进体外培养的人VSMC增殖和DNA合成，对高血压患者和正常人的VSMC给予胰岛素干预后，发现高血压组VSMC细胞数明显增高[5]，提示VSMC的异常增殖对高血压的发生有着重要意义。体外培养条件下，胰岛素可以单独促进VSMC的增殖，在多数情况下需与其他的生长因子如成纤维细胞生长因子（fibroblastgrowthfactor，FGF）、PDGF、佛波酯（12-o-tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA）等协同才能发挥作用，进一步的研究发现，在细胞周期中存在两类生长因子：“感受态”（competence）因子如PDGF、TPA等，能够促使细胞在G1/G0期发生一种稳定的生化改变而进入“感受态”、胰岛素、IGF等“进行态”（progression）因子，则使已处于感受态的细胞由G1期进入S期[1，22，25]。2.2胰岛素的体内促生长作用胰岛素体内促VSMC生长作用的证据最早来自于临床病例，部分糖尿病胎儿或新生儿糖尿病患者往往伴随有生长迟滞、脂肪缺乏以及肌肉瘦小等症状，一些罕见的病例会表现出更极端的现象[26]；与此相反，高胰岛素症的患者则会出现体形、体质量的增大以及一些组织的不正常增殖现象。近年来发现胰岛素在哺乳动物的胚胎发育、神经组织的发育与增殖及其他一些组织的生长中都有重要的作用，胰岛素在体内的生长与发育中可能为一种重要的调节因子[22，27-28]。2.3胰岛素促生长的作用机制与它的代谢调节作用一样，胰岛素促生长作用的第一步也是与细胞表面的受体相结合，由于胰岛素与IGF-Ⅰ、胰岛素受体与IGF-Ⅰ受体分别都具有相当的同源性及结构上的相似性，胰岛素和IGF-Ⅰ都可能与对方的受体相结合，尽管这种结 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 他们与自己的受体的结合相比要微弱得多。目前的研究发现胰岛素在不少细胞体系中需在高浓度下刺激细胞的增殖，胰岛素的促生长作用究竟是通过自己的受体还是IGF-Ⅰ受体介导成为一个令人困惑的问题[22]。胰岛素对人表皮成纤维细胞的促生长作用，一直受到人们的关注，早期有实验表明胰岛素对细胞DNA合成的刺激可能由IGF-Ⅰ受体介导，但通过仔细地建立和比较胰岛素及IGF-Ⅰ促细胞生长的剂量-效应曲线，以及使用针对两种不同受体的“特定”抗体进行研究，人们证实在这种IGF-Ⅰ受体占有优势地位的细胞体系中，低浓度的胰岛素能够通过自己的受体促进细胞的增殖，而高浓度时则可通过IGF-Ⅰ受体产生更高的效应，在另一类同样具有丰富的IGF-Ⅰ受体而胰岛素受体的数目相对稀少的VSMC中，也得到了类似结果[22，29-30]。少数的细胞体系缺乏IGF-Ⅰ受体同样表现出灵敏的胰岛素刺激作用，如H35小鼠肝癌细胞和CHO细胞株（CHO-K1），胰岛素是惟一必需的刺激因子，胰岛素是通过细胞表面丰富的胰岛素受体刺激了DNA合成与细胞的分裂；在成骨瘤细胞UMR-106-01中，胰岛素受体的数目大大高于IGF-Ⅰ受体，胰岛素也就具有比IGF-Ⅰ高得多的促生长活性，更有说服力的是，细胞表面不存在IGF-Ⅰ受体的LBT淋巴瘤细胞，胰岛素是一个十分有效的促有丝分裂剂[22]。3胰岛素对血管的致病效应糖尿病与血管疾病之间的关系错综复杂，糖尿病表现为高血糖和高胰岛素血症，高胰岛素血症伴脂质代谢异常（尤其是高三酰甘油血症和低高密度脂蛋白胆固醇）、肥胖、高血压、高纤维蛋白原血症等致病因素，这些因素均可引起血管的病变，从而产生CHD、脑血管缺血、卒中、糖尿病心肌病、视网膜病、肾病、皮肤病、周围神经疾病、自主神经疾病等。有研究表明X综合征和变异性心绞痛均与IR有关。X综合征和变异性心绞痛与早期动脉粥样硬化斑块形成以及冠状动脉血流储备降低有关。IR相关的血脂异常是X综合征患者的主要特征。变异性心绞痛被认为完全是由于冠状动脉痉挛所致，其发生胸痛的机制与微血管病变引起的血流紊乱、血管活动张力的改变、血液或者心肌内的生化的异常相关。尽管目前缺乏IR与X综合征、变异性心绞痛患者冠状动脉微血管功能失调之间的直接证据。但已有学者提出血管异常引起的IR假说。骨骼肌是全身性IR的主要器官，在部分X综合征患者短暂前臂血流阻断后出现顿抑的高血流反应现象，而在变异性心绞痛患者则无此现象发生。IR和继发性高胰岛素血症被认为是形成动脉粥样硬化的危险因素，X综合征和变异性心绞痛就是冠状动脉粥样硬化的早期表现，血管内超声研究揭示X综合征患者心内膜动脉有局限性的粥样斑块和弥漫性内膜增厚；血管内皮细胞是胰岛素作用的靶器官之一，血管内皮细胞存在胰岛素受体，胰岛素与血管内皮细胞上的胰岛素受体结合通过PI3K-Akt使eNOS的第1177位丝氨酸磷酸化，从而增加eNOS活性，导致·1531·现代医药卫生2012年5月30日第28卷第10期JModMedHealth，May30，2012，Vol.28，No.10内源性NO产生和血管舒张，IR时可导致血管内皮功能异常和血管舒张功能受损，导致微血管出现异常的血流动力学改变。但是X综合征、变异性心绞痛患者有冠状动脉血流减少亦不能完全解释患者的症状，因为冠状动脉造影显示一些患者大血管正常却仍存在微血管功能异常，而“正常”的大血管为什么会痉挛或激惹？对于该现象的解释目前缺乏有效的手段和模型去证实[9，19，31-32]。4高胰岛素促增殖的机制IR多伴有代偿性高胰岛素血症，胰岛素介导VSMC增殖和迁移参与了动脉粥样硬化和血管再狭窄的发生，胰岛素本身对VSMC仅有轻度的促增殖作用，但可明显增加PDGF及其他生长因子对VSMC的促增殖作用，其介导血管损伤的作用可能通过RAS-RAF-MEKK-MAPK-c-fos信号通路发挥作用，应用选择性MAPK信号通路抑制剂PD98059可抑制胰岛素介导的促VSMC增殖，提示MAPK在胰岛素促VSMC有丝分裂信号转导中的调节作用[19，21，26]。国内有学者报道胰岛素可刺激猪主动脉平滑肌细胞内脂质过氧化物产生，抑制PGI2生成，促进动脉硬化的形成与发展[4]。糖尿病患者PAI-1水平升高与微血管和大血管病变密切相关，机制为胰岛素通过FoxO3a转录因子刺激VSMC中PAI-1表达而减弱纤维蛋白溶解作用，导致粥样硬化和血管狭窄[33]。Mouquet等[34]研究发现代谢综合征患者冠状动脉血管阻塞与高水平PAI-1关联，IR的2型糖尿病PAI-1可刺激巨噬细胞金属基质蛋白表达导致血管斑块不稳定性增加和血管狭窄发生[35]。Tamaroglio和LO[36]研究发现胰岛素可通过IGF-Ⅰ受体刺激VSMC纤维连接蛋白表达和胞外基质产生增加。5临床用胰岛素的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化建议无论体内还是离体研究均表明高浓度胰岛素对心血管系统具有直接、或间接的损伤作用，临床医生在关注胰岛素治疗效果的同时更应对其所造成的心血管损害作用引起足够的重视，因此，在临床治疗一定要强调生活方式的干预，熟悉胰岛素的种类及其药效动力学和药代动力学知识，改变过去“早用”的习惯，提倡尽量晚用、少量用和重在改善胰岛素受体敏感性的治疗。规范、合理地使用胰岛素，增强胰岛素的敏感性，对于平稳控制血糖纠正各种原因高胰岛素血症，对于减缓心血管系统疾病并发症的发生和发展有着积极意义。参考文献[1]FeihlF，LiaudetL，LevyBI，etal.Hypertensionandmicrovascularremod-eling[J].CardiovascRes，2008，78（2）：274-285.[2]MulvanyMJ.Smallarteryremodellinginhypertension：causes，consequ-encesandtherapeuticimplications[J].MedBiolEngComput，2008，46（5）：461-467.[3]MackoAR，BenezeAN，TeacheyMK，etal.Rolesofinsulinsignallingandp38MAPKintheactivationbylithiumofglucosetransportininsulin-resistantratskeletalmuscle[J].ArchPhysiolBiochem，2008，114（5）：331-339.[4]王旭开，何作云.高胰岛素血症致微血管病变的机理探讨[J].微循环学杂志，2000，10（2）：36-38.[5]王旭开，王燕，杨成明，等.胰岛素对大鼠血管平滑肌细胞增殖及胶原蛋白合成的影响[J].第三军医大学学报，2006，28（24）：2416-2418.[6]刘同美，王家富，宋秀嫒，等．高糖、高脂、高胰岛素血症对大鼠血管平滑肌细胞功能的影响[J]．中国病理生理杂志，2000，16（10）：958.[7]王旭开，杨成明，王红勇，等.医源性不同胰岛素剂量对中年2型糖尿病患者合并冠状动脉事件的作用[J].中国动脉硬化杂志，2005，13（3）：345-347.[8]HillMM，ConnollyLM，SimpsonRJ，etal.Differentialproteinphosphory-lationin3T3-L1adipocytesinresponsetoinsulinversusplatelet-derivedgrowthfactor.Noevidenceforaphosphatidylinositide3-kinase-indepen-dentpathwayininsulinsignaling[J].JBiolChem，2000，275（32）：24313-24320.[9]ArcaroG，CrettiA，BalzanoS，etal.Insulincausesendothelialdysfunc-tioninhumans：sitesandmechanisms[J].Circulation，2002，105（5）：576-582.[10]ZitzmannM.Testosteronedeficiency，insulinresistanceandthemetabolicsyndrome[J].NatRevEndocrinol，2009，5（12）：673-81.[11]LeeKK，CiprianoLE，OwensDK，etal.Cost-effectivenessofusinghigh-sensitivityC-reactiveproteintoidentifyintermediate-andlow-cardiovas-cular-riskindividualsforstatintherapy[J].Circulation，2010，122（15）：1478-1487.[12]SolymossBC，BourassaMG，CampeauL，etal.Effectofincreasingmeta-bolicsyndromescoreonatheroscleroticriskprofileandcoronaryarterydiseaseangiographicseverity[J].AmJCardiol，2004，93（2）：159-164.[13]LeeKK，FortmannSP，FairJM，etal.Insulinresistanceindependentlypredictstheprogressionofcoronaryarterycalcification[J].AmHeartJ，2009，157（5）：939-945.[14]MuniyappaR，QuonMJ.Insulinactionandinsulinresistanceinvascularendothelium[J].CurrOpinClinNutrMetabCare，2007，10（4）：523-530.[15]ZhaoL，CaoF，YinT，etal.Moderatedoseinsulinpromotesfunctionofendothelialprogenitorcells[J].CellBiolInt，2011，35（3）：215-220.[16]ZhangW，WangX，JinH，etal.Effectsofhighglucoseplushighinsulinonproliferationandapoptosisofmouseendothelialprogenitorcells[J].InflammRes，2008，57（12）：571-576.[17]RibauJC，SamisJA，SenisYA，etal.AorticendothelialcellvonWille-brandfactorcontent，andcirculatingplasminogenactivatorinhibitor-1areincreased，butexpressionofendothelialleukocyteadhesionmoleculesisunchangedininsulin-dependentdiabeticBBrats[J].Atherosclerosis，2000，149（2）：331-342.[18]MukaiY，WangCY，RikitakeY，etal.Phosphatidylinositol3-kinase/pro-teinkinaseAktnegativelyregulatesplasminogenactivatorinhibitortype1expressioninvascularendothelialcells[J].AmJPhysiolHeartCircPhysiol，2007，292（4）：H1937-1942.[19]CohenP.Thetwentiethcenturystruggletodecipherinsulinsignalling[J].NatRevMolCellBiol，2006，7（11）：867-873.[20]KimT，ChanKK，DhaliwallJK，etal.Anti-atherogeniceffectofinsulininvivo[J].JVascRes，2005，42（6）：455-462.[21]PotenzaMA，AddabboF，MontagnaniM.Vascularactionsofinsulinwithimplicationsforendothelialdysfunction[J].AmJPhysiolEndocrinolMetab，2009，297（3）：E568-577.[22]StrausDS.Growth-stimulatoryactionsofinsulininvitroandinvivo[J].EndocrRev，1984，5（2）：356-369.[23]NoguchiA，NelsonT.IGF-Istimulatestropoelastinsynthesisinneonatalratpulmonaryfibroblasts[J].PediatrRes，1991，30（3）：248-251.[24]BouallegueA，VardatsikosG，SrivastavaAK.Involvementofinsulin-likegrowthfactor1receptortransactivationinendothelin-1-inducedsignalinginvascularsmoothmusclecells[J].CanJPhysiolPharmacol，2010，88（5）：501-509.[25]MoralezAM，MaileLA，ClarkeJ，etal..Insulin-likegrowthfactorbind-ingprotein-5（IGFBP-5）interactswiththrombospondin-1toinduceneg-ativeregulatoryeffectsonIGF-Iactions[J].JCellPhysiol，2005，203（2）：328-234.[26]SowersJR.Insulinresistanceandhypertension[J].AmJPhysiolHeart-CircPhysiol，2004，286（5）：H1597-1602.·1532·现代医药卫生2012年5月30日第28卷第10期JModMedHealth，May30，2012，Vol.28，No.10缺血性脑损伤是缺血性脑疾病中必经的病理过程，在此过程中细胞凋亡占有重要的比重。而在机体凋亡与抗凋亡过程中，Caspase-3、缺氧诱导因子-1（HIF-1）属于关键因子。鉴于两者在缺血性脑损伤中的重要性，在此对其在缺血性脑损伤中的作用做一综述。1Caspase-3、凋亡与缺血性脑损伤1.1Caspase-3的生物学特性Caspase-3是1994年Fernandez-Alnemri等利用RI-PCR技术在BenBank表达序列标记（expres-sionsequencetag，EST）数据库中找到一段ICE/CED-3活性中心同源的序列，用它合成探针后，筛选人JurkatT淋巴细胞cDNA文库，从中克隆到一种新基因，其编码分子量为32kDa的半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶，此酶即Caspase-3[1]。人Caspase-3基因定位于4q32~4q35.1区。该蛋白是IL-1β转化酶家族成员之一。分子结构包括N端结构域及大、小亚基各1个。大、小亚基形成二聚体，2个二聚体形成具有生物活性的四聚体。四聚体存在2个独立催化位点，每一个催化位点都含有可与底物结合的必需氨基酸。Caspase-3酶原N端结构域的氨基酸序列和长度具有高度可变性，可自发激活或被酶级联反应激活。正常状况下，胞质中的Caspase-3无活性，以酶原形式存在。当细胞接受凋亡刺激时，它被系列反应激活，进一步诱导细胞发生凋亡。Caspase-3分布广泛，包括淋巴结、骨髓、上皮等，在某些恶性肿瘤组织中也有表达。1997年，Liu等[2]发现了一条由Caspase-3启动到DNA片段形成因子（DNAfragmentationfactor，DFF）激活再到DNA裂解的信号转导路径，初步了解DFF是一种高度保守的核酸内切酶。在非凋亡细胞中，DFF由DFF45（ICAD-L）和DFF40（Caspase-activateddeoxyribounclease，CAD）2个亚单位组成，各亚单位本身都有独立的核定位信号区（NLS），使其以非活性异二聚体形式存在于细胞核中。DFF45（ICAD-L）起伴侣样作用帮助DFF40（CAD）正确的折叠，DFF45的剪接变异体DFF35（ICAD-S）由于缺失NLS，只存在于胞浆中，参与CAD的核易位调节[3]。ICAD的2个变异体构成了DFF40（CAD）的安全机制，使其在正常情况下免受激活；当刺激引起Caspase-3激活，随后裂解ICAD，游离出具备活性的DFF40（CAD）核酸酶，形成超分子复合体，降解染色体DNA[4]。活化的Caspase-3主要通过裂解抑制凋亡的蛋白而发挥促凋亡作用，这些裂解底物主要包括以下几类：（1）ICAD/DFF45、Bcl-2、mdm2等。如前所述，ICAD/DFF45是一种核酸酶抑制剂，在非凋亡细胞中CAD与ICAD形成复合物DFF，以非活性状态存在[5]；在凋亡过程中ICAD被Caspase-3灭活，使CAD发挥核酸酶的功能。有研究表明Caspase-3能裂解Bcl-2[6]，在体外过度表达Caspase-3的细胞中，Fas配基FasL诱导细胞凋亡时Caspase-3能在Bcl-2蛋白环区域（loopdomain）的Asp34处裂解Bcl-2，Bcl-2C末端裂解产物能触发细胞凋亡，Bcl-2的裂解产物还进一步激活下游的Caspase并导致Caspase级联反应放大，引起恶性循环。mdm2蛋白能负调节P53蛋白的功能，抑制P53蛋白诱导的细胞凋亡，有实验表明活化的Caspase-3能裂解mdm2蛋白[7]。（2）细胞外基质蛋白及骨架蛋白如角化蛋白（actin）、D4-GDI、局部粘连激酶（focaladhesionkinasw，FAK）、肌动蛋白、p21激活的激酶2（PAK2）、层粘连蛋白等，D4-GDI是细胞骨架重组的重要成分，细胞与细胞外Caspase-3和缺氧诱导因子-1在缺血性脑损伤中的作用马思文1综述，罗永杰2审校（1.泸州医学院研究生院，四川泸州646000；2.四川省人民医院，四川成都610000）【提要】脑卒中、癫痫、颅脑外伤、颅内肿瘤及一些少见脑血管病变（如烟雾病、脑型Buerger病）会导致中枢神经系统缺血性事件，严重影响人类健康，具有发病率、死亡率、致残率、复发率高等特点。神经元凋亡是缺血性脑损伤的重要形式，脑组织面对缺血低氧状态会相应的启动一些应答机制来减轻低氧缺血带来的不良后果，其中Caspase-3、缺氧诱导因子-1（hypoxia-induciblefactor-1，HIF-1）最具代表性。干预上述两因子可能为缺血性脑损伤治疗提供新的途径。【关键词】脑缺血；脑损伤；半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶；缺氧诱导因子-1文章编号：1009-5519（2012）10-1533-04中图法分类号：R681.57文献标识码：A通讯作者：罗永杰（E-mail：luoyjyj@yahoo.com）。[27]HaeriS，KhouryJ，KovilamO，etal.Theassociationofintrauterinegrowthabnormalitiesinwomenwithtype1diabetesmellituscomplicatedbyvas-culopathy[J].AmJObstetGynecol，2008，199（3）：278.e1-5.[28]DesaiM，LiT，RossMG.Fetalhypothalamicneuroprogenitorcellculture：preferentialdifferentiationpathsinducedbyleptinandinsulin[J].Endo-crinology，2011，152（8）：3192-3201.[29]VanAsscheFA，DevliegerR，HarderT，etal.Mitogeniceffectofinsulinanddevelopmentalprogramming[J].Diabetologia，2010，53（6）：1243.[30]GoldsteinRH，PoliksCF，PilchPF，etal.Stimulationofcollagenforma-tionbyinsulinandinsulin-likegrowthfactorIinculturesofhumanlungfibroblasts[J].Endocrinology，1989，124（2）：964-970.[31]张鹏，蒋锦琪.心脏X综合征发病机制的研究-内皮功能功能障碍[J].心血管康复医学杂志，2007，16（2）：195-197.[32]沈利亚.胰岛素抵抗与心血管疾病[J].江汉大学学报，2003，31（3）：70-73.[33]JagUR，ZavadilJ，StanleyFM.InsulinactsthroughFOXO3atoactivatetranscriptionofplasminogenactivatorinhibitortype1[J].MolEndocrinol，2009，23（10）：1587-1602.[34]MouquetF，CuilleretF，SusenS，etal.Metabolicsyndromeandcollater-alvesselformationinpatientswithdocumentedoccludedcoronaryarter-ies：associationwithhyperglycaemia，insulin-resistance，adiponectinandplasminogenactivatorinhibitor-1[J].EurHeartJ，2009，30（7）：840-849.[35]BoylePJ.Diabetesmellitusandmacrovasculardisease：mechanismsandmediators[J].AmJMed，2007，120（9Suppl2）：S12-7.[36]TamaroglioTA，LoCS.Regulationoffibronectinbyinsulin-likegrowthfactor-Iinculturedratthoracicaorticsmoothmusclecellsandglomerularmesangialcells[J].ExpCellRes，1994，215（2）：338-346.（收稿日期：2012-03-05）（本文编辑：周丽）·1533·