血红素加氧酶与急性脑血管疾病
医学理论与实践2010年第23卷第6期JMedTheor&PracV01.23,No.6,Jun2010
・综述与讲座・
血红素加氧酶与急性脑血管疾病
刘立君
湖南省汉寿县人民医院415900
关键词血红素加氧酶HDl脑梗死脑出血蛛网膜下腔出血
中图分类号:R743文献标识码:A文章编号:1001-7585(2010)06-0646-03
血红索加氧酶(HO)是血红素代谢的起始酶和限速酶,在急性脑血管疾病中均有适应性表达。H0在还原辅酶Ⅱ(N√虹)PH)和02的存在下将血红素分解生成胆绿素、一氧化碳(cO)和自由铁,胆
绿索被胆绿索还原酶转化成直接胆红素(BiL),同
时产生CO;一氧化碳为内源性CO的主要产生途径;自由铁则参与细胞的增殖分化、电子传递、细胞呼吸、能量代谢及解毒等过程。
1
H0的组成与分布
目前已发现HO的3种同工酶形式:Hpl、HD2、HO-3,分别为不同的基因所编码。
1.1
H01是诱导型酶主要分布于脾、心、肾、
肺、肝、骨髓等的微粒体内,以脾中的活性最高。在
重金属、过氧化氢、低氧、细胞因子、细胞外酸中毒、
炎症、氧化剂、内质网应激及本身的底物血红素的诱导下可上调表达[¨。HO-l在包括神经系统在内的许多系统可被氧化应激或其他伤害性刺激诱导激
活,大量表达[2]。
1.2
H02是结构型酶HD2基因在神经元、内
皮细胞和许多其他类型细胞中表达,在脑内HD2呈弥漫性分布,在多个区域能检测到H02的正常表达,如小脑的浦肯野细胞、颗粒细胞、星形细胞等。
1.3
HO-3是一种新的结构型酶基因表达主要
在肝、脾、胸腺、前列腺、心、脑、肾及睾丸。HD3活性较H◇1、HO-2低,其生物学作用尚待进一步阐
明。
2HO-1的生物学效应
2.1
HDl系统的细胞保护作用H01系统被认
为具有维持微循环、抗氧化、抗凋亡、调节细胞周期及抗炎症等功能[3l。HO-1在心脑缺血及再灌注损伤时具有很强的保护作用。有学者[4]对大鼠的实验研究发现,使用H01的拮抗剂,HDl表达下降,
梗死面积进一步扩大。
2.2
HO-I系统可维持微循环Hpl下游主要调
节剂CO是一种内源性的生物信使。Huang等[5]认
万方数据
为,CO是一种新型气体信号分子,具有舒张血管、抑制VSMCs增殖等作用,对维持血管的正常功能具有重要意义。动物实验[6]表明,长期应用血红素培养的鼠主动脉VSMC增生可被HO显著抑制,使细胞静止在G。/G,期,从而减缓细胞增殖进程,进一步证实H01的抗增殖作用。近期研究[7]表明,
C0与NO一样被视为重要的化学气体信使,cO是
一个潜在的血管舒张因子,被认为参与了血管舒张的调节,与NO一样具有舒血管效应。
2.3
H01系统的抗氧化、抗凋亡作用H0作为
体内保护基因,通过抗氧化应激作用对机体起保护应激激发的细胞凋亡,不仅通过下调经p38MAPK激活的增强因子结合蛋白同源蛋白的表达,而且上
调核因子相关因子一2依赖的H01表达。
H0在急性脑血管疾病中的作用
HO在脑梗死、脑出血、蛛网膜下腔出血中均有
导致或加剧靶器官的损害。
3.1脑梗死脑梗死的发生是一个缺血性级联反伤。动物实验[10]表明,实验大鼠脑缺血后在海马齿表达增高,并在缺血再灌注后12h、24h、48h均可分缺血再灌注后所诱导产生的H◇1在动物活体模型
中有保护脑组织、防止神经细胞死亡的作用。不过
song等In]新近的研究发现,Hpl过度表达可导致
大鼠星形胶质细胞的线粒体脂质、蛋白和核酸的氧化损伤,细胞生长停滞直至死亡,且上述作用可被
H0抑制剂或铁螯合剂所减弱。H◇1催化产生内
作用[8]。凋亡是细胞的程序性死亡。HDl诱导表达可通过其酶解产物c0及BiL发挥有效的抗凋亡作用。KimE9]认为,CO保护内皮细胞,抵抗内质网
3
适应性表达,适度表达可影响HO及其酶解产物发
挥其生物学效应,对脑组织有保护作用,过度表达可
应,急性脑梗死是由缺血中心及其周围的缺血半暗
带组成,后者是目前抢救的关键,以尽量减少脑损状回和CAI区的星形胶质细胞均可检测到H01
别检测H01高表达,且在48h达高峰。这说明在
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源性Co,Pae等[12]认为,CO是继NO之后的另一种具有重要生理作用的可调节气体分子,也是一种重要的细胞生物信使,具有抗氧化、抗凋亡及抗增殖等多种生物学作用。但Kanu等[13]研究发现,CO水平过度增加时,可导致脑血管持续扩张及脑血流的过度灌注,从而可能干扰脑的神经递质功能,使神经元处于亢奋状态,导致神经细胞受损。H◇2组织型在神经元中大量表达。它具有神经元防御作用,可保护神经元免受有害物质的损伤。H◇2在
脑缺血时的保护作用已得到动物实验的证实口4|。
H02染色体缺失(HO-2+)的大鼠较野生型大鼠易
导致神经毒性增加和一过性脑缺血的发生。
3.2脑出血脑出血后红细胞溶解引起的血脑屏障破坏及脑水肿的发生严重影响脑出血患者的预
后。减轻脑水肿将有可能有效改善患者的预后。H01在脑出血后的表达可能是由于红细胞破裂溶HO抑制剂如金属卟啉或铁螯合剂可使实验动物减白细胞介素一1(IL_1)的活性,后者在脑内可增加脑
1受体抑制及/或其他血红索依赖酶抑制中所起的0A;神经功能的损伤在第1天增加了26%,第3天增加了38%。
sAH后脑血管痉
尚未完全阐明。研究[17]发现,SAH后发生CVS的万方数据
p38MAPK是细胞内重要的信号系统,起调控细胞的增生、分化、凋亡、基因表达等作用,已证实MAPK与SAH后CVS的发病机制有关,H◇1的效应依赖于P38aMAPK的降解,p38pMAPK的表
达[绷,还与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase-3、
Caspase-9)的活性下降及抗凋亡蛋白分子的表达增加有关。
综上所述,H0在急性脑血管疾病中均有适应性表达,其表达调控具有双重性,适度表达可起到上述作用,过度表达则可导致和/或加剧脑损害作用。由于H口1具有可诱导性,这提示人为调控H口1的适度表达在防治急性脑血管疾病方面的良好前景,为未来脑血管疾病的防治和研究开拓了广阔的
空间。
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解生成的血红素直接诱导的,及/或是由脑血肿周围组织缺血缺氧诱导的。实验[15]表明,脑出血后使用轻脑出血水肿。其可能机制是:(1)金属卟啉能抑制
水肿形成;(2)金属卟啉的保护作用可能是由于IL-调节作用。不过,该作用目前尚不清楚。H02在急性脑损伤和脑缺血中,也具有神经保护作用。实验D6]证实:HD2基因缺失的大鼠容易受到高铁血红素引起的氧化损伤,该组大鼠和正常对照组比较,脑出血后损伤的体积在出血后第1天增加了30%,
第3天增加了673.3蛛网膜下腔出血(SAH)挛(CVS)是SAH常见而又严重的并发症,是sAH致死致残的主要原因之一,其确切的发病机制目前患者与未发生CVS的患者比较,前者的脑脊液
(CFS)中BiL、胆红素氧化产物(BOXes)、HO-1和
过氧化类脂质等含量均增明显增高。BOXes作用于血管平滑肌,导致血管收缩和血管痉挛。上述推断下列几点可支持:(1)大鼠实验,BOXes可使其脑血管收缩;(2)体外试验,在CFS中BOXes作用于血管可产生与SAH后CvS患者相同的生物学效应,其CFS中的分子结构相似。ClarkEl8]认为若能阻止BOXes作用,去除血凝块,则有可能减少SAH后CVS的发生。Yatsushige等[19]实验证明,脑动脉的细胞凋亡在SAH后CVS中的重要作用,
650
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缺血半暗区与缺血阈值。(4)远程效应。PET从分8子水平反应体内的功能代谢情况,并以解剖形态方式进行功能和代谢成像的技术。5数位减影血管j生影(DSA)
DSA不但可直接观察血管闭塞的部位、范围、程度,而且可全面了解缺血组织的侧支循环情况,这对提示临床是否进行溶栓治疗和估计预后具有重要意义,是目前早期脑梗死可靠、准确的检查方法。
综上所述,各种影像检查手段可以从不同方面对脑梗死做出诊断,临床上可以根据不同的需要和可能加以选择,以达到早期诊断、早期治疗的目的,
减低脑梗死的死亡率和致残率。
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