劉小慧，王寶軍

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

急性一氧化碳中毒遲發(fā)性腦?。╠elayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning,DEACMP）是一氧化碳（CO）中毒后嚴重的并發(fā)癥之一，CO 中毒后經(jīng)治療，部分患者意識有所恢復(fù)，但約1/3 急性CO 中毒存活患者經(jīng)過2～60 d 不等的“假愈期”后逐漸發(fā)展為DEACMP，后表現(xiàn)出以認知、記憶功能障礙等為主的神經(jīng)精神癥狀[1]。該疾病具體發(fā)病機制多樣且復(fù)雜，當(dāng)前臨床尚無有效治療方式。目前認為其發(fā)生機制大致分為缺血缺氧、免疫炎癥損傷、再灌注及自由基損傷幾種類型[2]。近些年也有研究不斷證實多條信號通路的激活及炎癥因子釋放參與DEACMP 的發(fā)病過程，常見的信號通路包括核轉(zhuǎn)錄因子-κB-基質(zhì)金屬蛋白酶-9（NF-κB-MMP-9）信號通路、核因子-κB/神經(jīng)型一氧化氮合酶（NF-κB/nNOS）信號通路、絲裂原活化蛋白激酶-c-Jun 氨基末端激酶（MAPKs-JNK）通路、受體酪氨酸激酶家族TAM-Toll-1ike 受體（TAM-TLRs）信號通路[3]。本文對參與DEACMP 發(fā)病機制中一些信號通路進行以下綜述。

1 NF-κB-MMP-9 信號通路

NF-κB 是指P50/P65 組成的異源二聚體，此類異源二聚體可與κB 家族中起抑制作用的κB 抑制蛋白（IκB）結(jié)合并轉(zhuǎn)換為三聚體，轉(zhuǎn)換后的三聚體會以無活性的復(fù)合物形式存在于胞漿中。當(dāng)細胞遭受炎癥刺激時，胞漿中細胞核轉(zhuǎn)錄因子κB 抑制蛋白（NF-κB-IκB）三聚體解離成二聚體形式，從而暴露P50、P65 兩個基因結(jié)合位點并表現(xiàn)為激活狀態(tài)，活化后的NF-κB 可從胞漿進入胞核內(nèi)，與相應(yīng)靶位基因結(jié)合，參與下游一系列轉(zhuǎn)錄調(diào)控，如多種炎癥基因的表達，而這些隨之產(chǎn)生的炎性因子，又會以正反饋的形式上調(diào)NF-κB，并加重機體炎癥損傷[4]。基質(zhì)金屬蛋白酶系（MMPs）是鋅鈣依賴性蛋白酶的一個家族，主要以蛋白酶分解激活的非活性原酶的形式分泌神經(jīng)元表達的，在突觸中產(chǎn)生，以非活性的酶原形式釋放于細胞外，其最具特征性表達為MMP-9，它是由成年腦神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞表達的，在生理和病理條件下隨著神經(jīng)元活性的增強而釋放[5]。有研究表明，MMPs家族中MMP-9 為NF-κB 二聚體下游重要的炎癥因子，其基因中啟動含有一段與NF-κB/P65 位點結(jié)合的基因序列，其與位點結(jié)合后，MMP-9 轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)，可通過降解細胞外基質(zhì)引起突觸重塑，通過改變突觸可塑性影響學(xué)習(xí)記憶力，過度表達時即可引起一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如卒中、癲癇等[6]。在一項DEACMP動物研究中也證實，使用NF-κB 特異性抑制劑吡咯烷二硫代氨基甲酸鹽（PDTC）阻斷此信號通路時，海馬區(qū)域內(nèi)NF-κB、MMP-9 顯著減少，神經(jīng)凋亡減少、突觸重塑現(xiàn)象減輕，同對照組比，動物水迷宮實驗平均潛伏期縮短、穿越平臺次數(shù)增加，學(xué)習(xí)記憶能力較之前有較大改善[7]。當(dāng)然，此保護作用僅在持續(xù)應(yīng)用此阻滯劑時間有明顯效果，并不能夠阻止遲發(fā)性腦病的發(fā)生，由此可見NF-κB-MMP-9 信號通路，僅是DEACMP 認知功能障礙中發(fā)揮重要作用的通路之一。

2 NF-κB/nNOS 信號通路

NF-κB 是一個復(fù)雜的信號傳導(dǎo)系統(tǒng)，靜息狀態(tài)與其抑制蛋白結(jié)合，停留于胞漿中，受到刺激時被磷酸化隨之進入胞核，調(diào)控并產(chǎn)生多種不同的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物如細胞因子、黏附因子、一氧化氮合酶等。而這些復(fù)合物的形成和穩(wěn)定性又受到多種蛋白修飾調(diào)節(jié)，包括磷酸化、泛素化、谷胱甘肽化及活性氧和氮物種的修飾，被修飾后的物質(zhì)進一步參與神經(jīng)系統(tǒng)中的炎癥損傷過程[8]。而一氧化氮（NO）在神經(jīng)系統(tǒng)中，作為神經(jīng)傳遞、突觸可塑性和大腦發(fā)育的調(diào)節(jié)因子，在神經(jīng)毒性和神經(jīng)變性的神經(jīng)細胞死亡事件中起著非常重要的作用，它是由L-精氨酸通過3 種一氧化氮合酶亞型合成的：神經(jīng)型一氧化氮合酶（nNOS 或1 型）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS或2 型)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS 或3 型），其中nNOS 在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用較為突出[9]。NO 本身具有神經(jīng)毒性及神經(jīng)保護的雙重作用，這種雙重作用也取決于炎癥損傷的程度及NO 的來源，生理情況下來源于eNO 所產(chǎn)生的NO 通過一系列的反饋調(diào)節(jié)，對神經(jīng)系統(tǒng)有著積極作用；但當(dāng)損傷加重時來源于nNOS的NO 積聚卻可出現(xiàn)細胞死亡、潛在的神經(jīng)毒性和神經(jīng)變性的病理事件。有研究證實，NO 對NF-κB 介導(dǎo)的促炎細胞因子在巨噬細胞的轉(zhuǎn)錄中起著關(guān)鍵作用，兩者之間存在較為密切的聯(lián)系并成為影響發(fā)病機制的相關(guān)傳導(dǎo)通路[10]。這條信號通路雖在多種細胞中有所表達，但在海馬組織中表達甚多，尤以小膠質(zhì)細胞表達更為明顯。在一項CO 中毒腦損傷動物模型研究中顯示，當(dāng)遭受氧化應(yīng)激、炎癥因子等刺激時，胞內(nèi)的NF-κB 蛋白活化，細胞中NF-κB/nNOS 信號通路激活，誘導(dǎo)nNOS 表達增多，產(chǎn)生大量NO 并進一步積聚，從而誘導(dǎo)神經(jīng)細胞凋亡的發(fā)生，之后的動物行為學(xué)研究，也均顯示動物存在較為明顯的認知功能障礙[11]?？梢奛F-κB/nNOS 信號通路參與DEACMP 疾病的發(fā)生發(fā)展過程。

3 MAPKs-JNK 通路

絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）是一種絲氨酸蘇氨酸激酶，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛存在，受多種因素調(diào)控，介導(dǎo)與細胞增殖、分化、存活、死亡、轉(zhuǎn)化等多種細胞活動相關(guān)的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)[12]。哺乳動物MAPK 家族由細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、p38 和JNKs 組成。有研究表明其中JNK 是一種應(yīng)激激活激酶，是細胞內(nèi)信號通路中最重要的MAPK 之一，由JNK1/2/3 組成，JNK1/2在機體中存在廣泛表達，而JNK3 于神經(jīng)系統(tǒng)表達更為明顯，是介導(dǎo)真核細胞對外部細胞微環(huán)境中多種不同類型刺激的細胞內(nèi)反應(yīng)的重要分子，且是維持機體健康及疾病狀態(tài)的重要靶點之一；同時這些信號分子又可通過一連串磷酸化事件將細胞外信號從細胞膜傳遞到細胞核中，當(dāng)細胞遭受炎癥、滲透壓改變、輻射、缺血缺氧刺激時，JNK 可由其上游雙特異性激酶MKK4/MKK7 經(jīng)雙磷酸化激活[13-14]?；罨蟮牧姿峄瘧?yīng)激活化蛋白激酶（p-JNK）蛋白可從胞質(zhì)移入胞核內(nèi)，激活與細胞凋亡有關(guān)的靶向因子如轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1（AP-1）、p53、c-Myc 及其他相關(guān)凋亡因子，并誘發(fā)其表達增強，發(fā)揮其生物學(xué)作用。在一項DEACMP 動物研究中顯示，中毒后動物海馬組織CA1 區(qū)中1/3 段磷酸化JNK（p-JNK）明顯增強，且凋亡細胞也增多，后期動物行為學(xué)研究提示動物有明顯的學(xué)習(xí)、認知功能障礙；當(dāng)使用特異性抑制劑SP60012 抑制通路中JNK 磷酸化后，發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)p-JNK 表達明顯減弱，對應(yīng)神經(jīng)元凋亡相應(yīng)也減少；Morri 水迷宮實驗也顯示動物平均潛伏期縮短、穿越平臺次數(shù)增加，提示其學(xué)習(xí)記憶功能有所改善[15]。而此實驗僅表明MAPKs-JNK 通路為DEACMP 發(fā)病機制中較為重要的一條通路，其他信號通路也可能參與DEACMP 的發(fā)生，此疾病的病理生理過程仍需不斷探討研究。

4 TAM-TLRs 信號通路

TLRs 是一類較為重要的模式識別受體，這類受體在天然免疫中發(fā)揮重要作用，同時也參與宿主的免疫識別和免疫反應(yīng)調(diào)控。不僅表達于多種免疫細胞，如小膠質(zhì)細胞、樹突狀細胞中，且表達于多種組織黏膜上皮細胞，如肺、腎、小腸和生殖管道。當(dāng)機體組織遭受損傷時，TLRs 被激活并產(chǎn)生多種宿主防御因子，從而引起局部炎癥。小膠質(zhì)細胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的免疫細胞，被證實TLR 受體中Toll 樣受體2/4（TLR2/4）參與了其調(diào)控，此受體是小膠質(zhì)細胞對外來刺激產(chǎn)生信號傳導(dǎo)的一類很關(guān)鍵的受體蛋白[16]。而TAM-RTKs 也是調(diào)控小膠質(zhì)細胞的受體之一，亞家族在多種組織中，如免疫、神經(jīng)、生殖系統(tǒng)中廣泛表達，主要由Tyro3、mer、Axl 構(gòu)成，它們擁有相同配體：生長停滯特異性基因產(chǎn)物6（Gas6）和ProteinS；這類受體具有重要生理學(xué)效應(yīng)，包括調(diào)節(jié)細胞因子、受體或TLR 介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)通路中重要的靶基因[17-18]。有研究顯示，當(dāng)機體受到外來病原體入侵時，樹突狀細胞表面的TLR 受體被激活，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，此時異源二聚體受體-信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子（IFNAR-STAT1）通路被生產(chǎn)的α-干擾素（IFN-α）等炎癥因子激活，促使TAM 受體表達上調(diào)并激活Gas6/ProS-TAM 信號系統(tǒng)，后者誘導(dǎo)產(chǎn)生TLR 通路的抑制物，最終對炎癥反應(yīng)過程起到負調(diào)控作用[19-20]?？梢奣AM-TLRs 信號通路通過免疫細胞介導(dǎo)的一系列免疫炎癥反應(yīng)參與神經(jīng)損傷過程。DEACMP 發(fā)病機制中免疫炎癥損傷占重要比重，這促使我們猜想，TAM、TLR信號通路可能參與DEACMP 的發(fā)病機制，目前關(guān)于此類型的研究證據(jù)尚不足，所以仍需對TAM、TLRs 通路進行更深層次的研究，或許可為DEACMP 發(fā)病機制的研究提供更多的證據(jù)及思路。

5 小結(jié)與展望

DEACMP 發(fā)病過程十分復(fù)雜，發(fā)病過程中涉及較多信號分子及信號通路的參與，而這些信號通路相互交錯，共同參與DEACMP 的發(fā)生。NF-κB-MMP-9 信號通路通過促進海馬區(qū)域內(nèi)NF-κB、MMP-9 表達，誘導(dǎo)神經(jīng)細胞凋亡及突觸重塑現(xiàn)象，進而參與疾病的發(fā)病過程；正常生理情況下，神經(jīng)系統(tǒng)遭受損傷刺激時eNOS 合成的微量NO 雖可發(fā)揮保護作用，但當(dāng)損傷加重時，伴隨NF-κB/nNOS 信號通路的激活，大量NO 的堆集，即可誘導(dǎo)神經(jīng)細胞凋亡的發(fā)生，造成腦細胞的損傷及一系列神經(jīng)精神癥狀；而MAPKs-JNK 通路通過一系列磷酸活化后，激活與細胞凋亡有關(guān)的基因，誘發(fā)其表達增強并加重神經(jīng)細胞的凋亡，參與疾病的病理生理過程。當(dāng)疾病發(fā)生時，使用其通路的特異性抑制劑后發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細胞凋亡程度、相關(guān)動物行為學(xué)較之前均有較大改善。今后有望通過免疫炎癥將疾病的發(fā)生與TAM、TLRs 通路聯(lián)系起來，這也可能為DEACMP 發(fā)病機制的研究提供更多的證據(jù)及思路。隨著對這些信號通路的不斷深入研究及闡明，將為DEACMP 的發(fā)生機制提供新的認知，進而研發(fā)出有效控制DEACMP 的途徑及方法。