張 琳 郭 軍 (南京醫(yī)科大學基礎醫(yī)學實驗教學中心，江蘇 南京 210029)

衰老是加劇缺血性腦損傷的危險因素之一，它增加缺血性腦損傷的易感性，增強缺血后損傷效應，減弱缺血后損傷修復能力，使老齡缺血性腦損傷發(fā)病率、致殘率、死亡率均明顯增高。衰老時機體的重要表現有能量代謝異常，形態(tài)學變化及蛋白變化，主要包括線粒體ATP生成減少，自由基生成增多及損害加重，神經內分泌調控紊亂，神經元突觸前間隙減小，樹突缺失以及體內蛋白水平和功能的失調等的一系列變化。對衰老伴隨的蛋白水平和功能失調的研究有利于從分子水平認識老齡腦缺血的發(fā)病機制，并為防治缺血性腦損傷提供理論和實驗依據。本文就老齡蛋白水平和功能的失調，探討了老齡缺血性腦損傷的分子機制。

1 老齡缺血性腦損傷與血漿蛋白變化

1.1 低密度脂蛋白(LDL)與老齡血管堵塞 LDL是富含膽固醇的脂蛋白，由極低密度脂蛋白(VLDL)轉變而來，是轉運肝合成的內源性膽固醇的主要形式。研究表明，衰老伴隨的LDL的濃度升高可致血管堵塞，增加腦缺血的易感性〔1〕。血漿LDL濃度隨衰老升高，主要因為LDL的降解減少。衰老時，轉化為膽汁酸的膽固醇減少，致使LDL清除率降低，血漿LDL的濃度升高;此外肝臟合成膽固醇的量因膽汁酸減少而降低，也使LDL受體表達減少，從而與該受體特異性結合而降解的LDL減少，進一步促進血漿LDL濃度升高〔2〕。同時，LDL誘導大血管動脈粥樣硬化，也是腦缺血的重要誘因〔3〕。LDL包含許多大小、密度不等的粒子，其中小密低密度脂蛋白(sd-LDL)易穿過血管壁與內膜蛋白多糖形成LDL蛋白多糖復合體。LDL蛋白多糖復合體對氧化有高度敏感性，易形成氧化型LDL(oxLDL)。oxLDL可被清道夫受體識別結合而吞噬，形成泡沫細胞，導致動脈粥樣硬化。動脈粥樣硬化斑塊導致的血管狹窄、堵塞可引發(fā)腦缺血〔4〕。

1.2 內皮素-1(ET-1)與老齡血管收縮及腦血流減少 ET-1作為一種內皮源性血管收縮蛋白〔5〕，可以通過平滑肌細胞和內皮上的ETA和ETB受體直接作用于腦動脈，使腦動脈收縮，減少腦血流量，誘導腦缺血的發(fā)生〔6，7〕。ET-1縮血管活性的增強也是老齡缺血性腦損傷高發(fā)的重要因素。①ET-1的濃度升高與氧化應激有關。經證明ET-1的表達與氧化應激的標志物硝基酪氨酸的量成正比，活性氧簇(如過氧化氫，oxLDL)也可增加ET-1的合成。因此ET-1的濃度可因衰老過程中的氧化應激的增加而增加〔8，9〕。②ET-1與其受體結合后使血管的持續(xù)收縮是由蛋白激酶C激活的，衰老可誘導Ca2+依賴性蛋白激酶C增多。這說明衰老可通過蛋白激酶C誘導ET-1的縮血管活性增強〔10〕。

2 老齡缺血性腦損傷與神經元蛋白變化

2.1 谷氨酸受體與鈣信號改變 谷氨酸可以激活多種突觸后離子通道，其中最主要的是對Ca2+通透性高的NMDA型谷氨酸通道，以及對Ca2+通透性低的AMPA型谷氨酸通道〔11〕。

腦缺血時，大量的Ca2+內流引起細胞內Ca2+超負荷，繼發(fā)引起一系列的反應，如氧化應激，線粒體功能障礙，血腦屏障的通透性改變，炎癥反應，過量的Ca2+還可以導致氧自由基的大量生成和磷酸酯酶，蛋白酶，內切核酸酶的活化，最終導致腦缺血損傷〔12，13〕。

2.1.1 腦缺血時NMDA受體(NMDARs)轉錄下降 NMDARs是離子型電壓依賴型谷氨酸通道，主要是Ca2+內流的通道〔12〕。它對神經系統的毒性主要是由腦損傷后細胞外的Ca2+大量內流引起的。腦缺血時機體NMDARs數量下降，其目的是通過下調NMDARs的數量來減少Ca2+內流，從而保護神經元。老齡NMDARs的轉錄調節(jié)能力下降可能是加重老齡缺血性腦損傷的原因之一。這可能是衰老能使體內對腦缺血再灌注的應答強度下降造成的。有實驗表明:在腦缺血損傷后使用消炎藥(美洛昔康)，腦部分區(qū)域內炎性標志物mRNA減少的同時由缺血再灌注引起的NMDARs下調也被阻斷，因此推測炎癥參與缺血再灌注引起的NMDARs mRNA水平的調節(jié)〔14〕。衰老時的氧化應激使小膠質細胞退化，即小膠質細胞缺失或小膠質細胞的神經保護功能下降，因此老齡缺血再灌注時小膠質細胞的應答下降，產生的炎性標志物減少，阻斷了缺血再灌注引起的NMDARs的下降，使老齡NMDARs在缺血再灌注時任有高水平的表達〔15，16〕，Ca2+內流多，神經元損傷更嚴重。

2.1.2 腦缺血時AMPA受體(AMPARs)GluR2亞基表達下降

有功能的AMPARs是同質或異質低聚體的集合，這些低聚體分別是由GluR1，GluR2，GluR3和GluR4四種亞基經不同方式組合而成的，分布在腦的各個區(qū)域。AMPARs的Ca2+/Zn2+通透性與其是否表達GluR2亞基有關〔11〕:有GluR2亞基表達的AMPARs的Ca2+/Zn2+通透性低，相反沒有GluR2亞基表達的AMPARs有Ca2+/Zn2+通過〔17〕。研究證明腦缺血誘導 GluR2亞基在腦中某些區(qū)域(如海馬CA1區(qū))表達減少，增加Ca2+/Zn2+內流，損傷神經元。在衰老過程中，海馬的GluR2亞基轉錄水平的下降是因為衰老抑制了GluR2亞基轉錄的激活，或加速GluR2亞基mRNAs降解，使GluR2亞基轉錄減少或轉錄驟停;炎癥反應對GluR2亞基轉錄的影響與NMDARs的影響相同，也可以使 GluR2亞基轉錄下降〔15，17〕。腦缺血時，由于老齡GluR2亞基轉錄下降，老年人體內相對年輕人低表達的GluR2受體增加了胞內的Ca2+/Zn2+累積，促進缺血性腦損傷，減弱了老年人對缺血神經損傷的耐受能力〔17〕。

2.2 熱休克蛋白70(HSP70)與神經保護功能 HSP70是分子伴侶中的一種，它可以防止蛋白質聚集，促使肽鏈正確折疊，在腦缺血缺氧時有及其重要的保護作用。機體應激后，HSP70在老齡體內表達下降〔18〕。腦缺血時，應激產生的HSP70通過兩種途徑來保護神經:①HSP70阻斷NF-κB激活，抑制炎癥因子的轉錄，減少腦缺血時炎癥因子的分泌;②HSP70通過影響一些細胞凋亡相關蛋白的功能，阻礙這些關鍵蛋白對細胞的損傷，同時增加抗凋亡蛋白bcl-2的表達來調節(jié)腦缺血時細胞凋亡〔19，20〕。衰老伴隨著熱休克因子(HSF-1)與熱休克元件(HSE)的結合下降〔21〕，促使HSP70在機體缺血缺氧時的轉錄隨衰老而減少，其神經保護作用減弱，加重老齡缺血性腦損傷。

3 老齡缺血性腦損傷與促神經再生蛋白變化

衰老蛋白表達變化也調節(jié)了缺血性腦損傷后神經再生能力，影響患者腦功能的恢復。微管結合蛋白(MAP)是調節(jié)神經形態(tài)的關鍵蛋白。實驗證明:新生鼠的腦中微管結合蛋白1B(MAP1B)的含量是成年鼠的10倍，表明在發(fā)育過程中MAP1B促進神經生長的作用;腦損傷后，MAP1B表達升高，說明MAP1B也作用于神經系統損傷后的神經再生。盡管各年齡段的病人在腦損傷后MAP1B表達都升高，但MAP1B升高所需的時間卻不相同:老齡缺血性腦損傷后MAP1B升高所需的時間更長，證實了衰老抑制了缺血性腦損傷后MAP1B的表達〔22〕。缺血性腦損傷后年長者和年幼的生長促進基因的基因表達譜不同:老齡延緩了缺血性腦損傷后生長促進基因的激活，使老齡缺血性腦損傷后促神經生長蛋白的表達較晚〔23，24〕。因為老齡缺血性腦損傷后MAP1B升高較緩，而不是完全不增長，所以老齡缺血性腦損傷后仍有一定的神經再生能力，只是能力較弱，神經再生需要的時間較長，同時又有研究表明28個月的大鼠已無神經再生能力。因此老年人從缺血性腦損傷中恢復需要更長的時間，甚至由于生長促進基因激活較晚而不能康復。此外，除了MAP1B以外的促神經生長蛋白都有類似的現象，大大延緩了老齡神經再生的時間〔23，24〕。

4 老齡缺血性腦損傷與神經細胞蛋白變化

體內蛋白的作用是復雜的，部分蛋白改變可提高老齡缺血性腦卒中的易感性，又可誘導老齡腦缺血時體內的神經保護功能減弱。促紅細胞生成素(EPO)是造血生長因子之一，但EPO和EPO受體也存在于神經系統，這使得EPO具有造血功能以外的生物學作用。EPO既是神經營養(yǎng)因子，又是神經保護因子，可以調節(jié)各種神經功能，包括鈣內流，膜去極化和神經遞質的合成，也包括調節(jié)細胞凋亡〔24〕。目前已有實驗證實EPO在腦脊液中的濃度隨衰老而下降〔25〕，以及老齡腦缺血損傷后濃度升高不明顯〔26〕。腦源性 EPO可以由低氧誘導因子-1α(HIF-1)誘導生成〔24，25〕。衰老過程中，腦血流改變，血液運送氧的能力減弱，促進HIF-1生成，但此時誘導生成的HIF-1活性下降，使HIF-1下游產物EPO生成不足;隨著神經系統的衰老，神經細胞蛋白質合成功能減弱，促使EPO生成減少。有實驗表明輕度缺氧已不能夠刺激老齡的HIF-1聚集且生成的HIF-1活性下降，因此老齡對缺血缺氧的敏感度下降〔26〕。

此外，一些實驗組已分別證實在缺血性中風的老鼠模型中，EPO保護神經免受谷氨酸毒性影響的同時也可以減輕缺血性腦損傷及其造成的神經功能障礙〔24〕。EPO通過激活Ca2+通道以及使絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)的活化來減少谷氨酸的興奮性毒性對神經元的影響;通過活化抗氧化酶來減少腦缺血對腦實質造成的損傷;通過減少NO介導形成的自由基和拮抗其毒性來發(fā)揮EPO的神經保護作用〔25〕。老齡缺血性腦損傷后腦脊液中的EPO濃度升高不顯著增加了老齡損傷效應。

5 小結

腦缺血的發(fā)病機制十分復雜，老年人發(fā)病率和致殘率的增高都表明衰老是腦缺血的危險因素之一。對衰老過程中蛋白水平和功能的變化加劇缺血性腦損傷的機制的研究，能夠加深對老齡缺血性腦損傷的認識，可為老年人缺血性腦卒中提供新的預防和治療方法，有助于維持老年人的健康。

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