胱抑素C与脑血管疾病相关性研究进展

胱抑素C(Cystatin C,Cys C)参与了机体许多生理和病理过程,以往研究发现它是反映肾小球滤过率变化的内源性标志物,而新近研究报道,Cys C与脑血管疾病的发生?发展有关,本文就该方面的研进展作一综述?

1 Cys C分子生物学特性及其概述

Cys C是半胱氨基酸蛋白酶抑制剂超家族的重要成员之一,分子量为13kD,包含120个氨基酸残基和2个二硫键的二糖化多肽链,等位点9.3,在体液内带正电荷,是一些半胱氨酸蛋白酶如组织蛋白酶B?H?L?S?弹性蛋白酶和木瓜酶最有力的内在抑制剂?人类Cys C基因片段位于20号染色体,属“管家基因”,几乎表达于所有有核细胞,无组织特异性,广泛存在于各种体液中,以脑脊液含量最高,为2%~5%,原因可能是颅内脉络丛大量分泌所致?Cys C属分泌蛋白,没有明显的24h昼夜节律变化,其浓度不受年龄?性别?饮食?炎症?血脂?血糖?类风湿因子?酮体等因素影响,故其基因突变?浓度升高或降低直接与疾病发生有关?

Cys C确切的生物学功能还了解不多,但最近研究发现,Cys C作为人体内重要的胱抑素超家族之一,通过调节半胱氨酸蛋白酶?基质金属蛋白酶等生物酶的活性,维护细胞外基质产生和降解的动态平衡,影响中性粒细胞迁移,参与炎症过程;同时炎症介质的刺激促使血管平滑肌细胞分泌组织蛋白酶S及K等,使得这类具有促弹性组织离解特征的半胱氨酸蛋白酶在动脉弹力蛋白损伤处过度表达,而Cys C在体内可以强烈的抑制某些半胱氨酸蛋白酶,尤其抑制组织蛋白酶?此外对于细胞内蛋白质的转换,骨胶原的降解,蛋白质前体的分离有重要作用,特别是在胶原代谢中,能使一些前激素的蛋白质水解,释放于靶组织中发挥各自的生物学作用?

2 Cys C与脑血管疾病

脑血管疾病是指在脑血管壁病变或血流障碍基础上发生的局限性或全面性脑功能障碍?脑血管疾病的患病率?复发率?致残率?死亡率很高,是导致全球人口死亡的三大疾病之一,严重危害人类健康?国外研究,Cys C表达失衡是动脉粥样硬化发生与发展的重要因素之一,它可能参与了心脑血管疾病的病理过程,与神经细胞失调和神经元损伤有关?

2.1 Cys C与动脉粥样硬化

Skuhova等对载脂蛋白E基因缺失的小鼠进行12周的致动脉粥样硬化模型饲养的研究,直接证实了Cys C在实验性动脉粥样硬化形成期间可以减少血管壁细胞外基质降解而导致血管壁重构,而动脉粥样硬化实质就是血管重构?Bengtsson等研究发现Cys C与动脉粥样斑块的消退及其稳定性有关,提示Cys C参与动脉粥样硬化的形成?

PRIME研究证实当血管壁损伤时炎性细胞因子增加,炎性反应介质的刺激促进血管平滑肌细胞分泌组织蛋白酶S及K等,使得这类具有促弹性组织解离特性的半胱氨酸蛋白酶在动脉弹力蛋白损伤处过度表达?而Cys C可以强烈的抑制某些半胱氨酸蛋白酶,在血管壁蛋白酶与抗蛋白酶活动的平衡中起着非常重要作用,而动脉粥样硬化都有组织蛋白酶的活跃表达,使相应的Cys C上调?进一步关于Cys C基因多态性与动脉粥样硬化程度的研究发现,Cys C 单基因突变(82G/Cand78T/G)人群与Cys C的低水平表达明显相关,同时与该组人群动脉粥样硬化的程度明显增加,进一步表明Cys C的缺失以及蛋白水解酶与其抑制剂在血管壁的失平衡是导致动脉粥样硬化发生发展的一个重要因素?

2.2 Cys C与缺血性脑血管病

缺血性脑血管病是多种病因?不同发病机制?多种病理类型疾病的总称,虽然Cys C和缺血性脑血管病之间的关系还没有一个定论,但一些关于Cys C与缺血性脑血管病临床亚型的研究具有一定的临床意义?

2.2.1 Cys C与急性脑梗死

陈小奇等对100例脑梗死患者和138例非脑血管病患者进行血清Cys C对照,结果显示,脑梗死组与对照组比较差异无统计学意义,但对脑梗死组按照Cys C水平分组,发现随着血浆Cys C水平的增高,发生脑梗死的可能性增大?林红霞等研究Cys C在不同年龄段脑梗死患者中的水平差异性,结果显示,不同年龄组脑梗死患者早期血清Cys C水平均有不同程度增高,且症状越严重,Cys C升高越明显?并且认为急性脑梗死患者血清Cys C升高有以下几个因素:①脑脊液Cys C水平约为血清中的5.5倍,急性脑梗死脑脊液中Cys C可能经过已发生病理改变的血脑屏障进入血液循环中,使血清中Cys C升高;②急性脑梗死时,机体处于应激状态,出现一系列应激反应,引起丘脑-垂体-肾上腺轴功能变化,神经?内分泌机制紊乱,导致抗利尿激素?肾素-血管紧张素分泌合成亢进,使肾血流量减少,肾小球滤过率下降,Cys C减少,导致血清Cys C升高;③急性脑梗死患者存在不同程度的肾血流灌注障碍,使得肾小球滤过率功能受损,导致Cys C在体内蓄积及肾脏结构的完整性受损,以致Cys C代谢调节障碍,引起Cys C在体内的增高?

2.2.2 Cys C与亚临床型脑梗死

亚临床型脑梗死即无临床症状但影像学可见梗死灶,根据Seliger等在多中心临床调查的结果显示,Cys C和亚临床脑梗死有密切关系,在校正了性别?高血压?糖尿病等常见脑血管疾病危险因素后这种关系仍然存在,是亚临床脑梗死的强有力的预测指标?

2.2.3 Cys C与短暂性脑缺血发作(TIA)

巴庆华等分别测定101例短暂性脑缺血发作住院患者和64名同期健康体检者血清Cys C,并进行了多因素分析,结果显示,TIA患者血清Cys C水平高于正常对照组,Cys C水平增高为TIA的危险因素?短暂性脑缺血发作与脑梗死有相似的发病机制与危险因素,故导致Cys C在血清升高的因素,TIA和脑梗死相同?

2.2.4 Cys C与进展性脑卒中

进展性脑卒中是指卒中发病后,神经功能缺失轻微,但渐进性加重,在48h内仍不断进展或呈阶梯式加重,直至出现较严重的神经功能缺损,其致残率?死亡率较高,是影响患者预后的重要原因之一?国内有学者研究了进展性卒中与Cys C的关系,发现Cys C在进展性卒中的患者血清随时间的延长持续升高,尤以患病24h后升高明显,而随着时间推移,升高幅度减小,提示Cys C与进展性卒中关系密切?吴钢等研究了122例脑梗死患者血清Cys C水平变化,脑梗死组与Cys C密切相关,并对脑梗死进行进展性与非进展性分组对照,结果显示差异有统计学意义,提示Cys C可作为进展性卒中的一个预测指标?

2.2.5 Cys C与复发性脑梗死

王敏娟等对44例复发性脑梗死患者和63例初发性脑梗死患者进行了多因素分析,结果显示,复发性脑梗死患者高Cys C血症的发生率增高,且复发性脑梗死患者血清Cys C水平较初发性脑梗死患者高?认为与以下相关因素有关:复发性脑梗死患者血脑屏障的破坏程度较初发者严重,导致Cys C从脑脊液中漏出增高;复发性脑梗死患者因高血压?糖尿病的高患病率以及衰老退化导致肾损伤较重,肾小球滤过率下降,Cys C滤过减少?

2.3 Cys C与出血性脑血管病

2.3.1 Cys C与遗传性淀粉样变脑出血

1984年,Levy等发现Cys C基因第二外显子发生突变,使68位点处发生突变(A/G),导致一种家族性大脑皮层淀粉样变脑血管病,可导致脑动脉血管破裂?脑出血等严重后果,而这类人年轻时就发生致命的脑出血?目前认为,遗传性淀粉样变性脑出血机制是变异的Cys C蛋白沉积在血管壁上并对血管造成损伤,免疫组化证实,病变血管的平滑肌细胞结构破坏,纤维胶原减少,淀粉样物质?Ⅳ型胶原和层蛋白堆积,造成血管脆性增加,血管壁对血流和压力变化的反应能力变弱;最后,血管壁局部断裂,形成微动脉瘤?纤维素样坏死,从而导致脑出血,所以,Cys C基因变异是淀粉样变性遗传性脑出血的一个始动因素?

2.3.2 Cys C与高血压性脑出血

有学者认为,高血压性脑出血可能是因为Cys C分泌失衡所致;在高血压病?高脂血症等各种损伤因素的作用下,首先是内皮细胞损伤,继而平滑肌细胞发生增殖?迁移等变化,血管开始重构,最后形成动脉粥样硬化斑块或动脉瘤,这个过程会涉及组织蛋白的降解与合成,必然会有组织蛋白酶的活跃表达,但是作为组织蛋白酶抑制物Cys C的下调加速了这个过程?

王小亚等对46例高血压脑出血手术患者和43例非脑血管病患者进行了血清?脑脊液Cys C动态监测,结果显示,高血压脑出血患者血清Cys C较对照组增高,而脑脊液Cys C较对照组降低,动态监测的结果显示,血清和脑脊液Cys C会随着脑出血疾病的分期发生变化,提出脑脊液循环的高Cys C水平和血清的低Cys C可能是高血压脑出血的一种保护因素?林伟华等对4种脑血管病,包括脑梗死?脑出血?脑膜炎和脑肿瘤和健康体检者进行了血清和脑脊液Cys C测定,结果显示,脑出血组合Cys C相关性最大,且脑出血患者病情越重,血清和脑脊Cys C改变水平越大,认为可能是Cys C通过本身参与血管损伤和本身升高引起的肾损伤两个方面来增加脑出血的危险?此与吕家高等研究结果一致?

2.4 Cys C与脑血管疾病治疗

地塞米松可刺激Hela细胞分泌Cys C,而转化生长因子B可促进血管平滑肌细胞及鼠胚胎细胞分泌Cys C;而与之相反的是,脂多糖和r干扰素可在激活的单核细胞和巨噬细胞抑制Cys C的分泌?在动脉硬化症中,可以发现全身性的活性转化因子活性减少,且损伤局部对有活性的转化生长因子有依赖性,所以,通过转化生长因子的治疗可以刺激Cys C的分泌,从而调节组织蛋白酶与Cys C的相互作用,并抑制动脉粥样硬化的进展?这是目前发现调节Cys C而干预脑动脉硬化,有望成为心脑血管疾病治疗的新方法?

Cys C作为一种蛋白酶抑制剂,参与了脑血管疾病诸多的生理?病理过程,在未来,有可能成为脑血管疾病诊断?监测?判断预后等方面的分子指标?至于Cys C对脑血管疾病的影响机制,还有待进一步研究?

作者：山西医科大学 刘波 刘瑞珍