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PPARγ的神经保护作用研究进展

・92・ 文章编号:1671—2897(2010)09—092—03 中华神经外科疾病研究杂志(Chin J Neurosurg Dis Res)2010;9(1 

PPAR ̄/的神经保护作用研究进展 ・综述・ 

邓永兵 唐文渊 ( 重庆市急救医疗中心神经外科,重庆400014; 重庆医科大学第一附属医院神经外科,重庆400016) 关键词PPAR ̄;脑损伤;神经保护 中国图书资料分类号R 741.05 文献标识码A 

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator— activated receptors,PPARs)是配体活化的核转录因子,属Ⅱ型 核受体超家族成员之一,有 、B、 3种亚型。PPAR ̄在1990 年由Isseman等首次发现存在于脂肪细胞的分化调控通路中, 故又称为脂激活转录因子。该受体被其配体激活后可以和特 异的DNA反应元件结合,调控多种基因的转录和表达,参与 体内多种生理和病理过程,如血糖调节、脂肪代谢…。研究表 明PPA 的激活能促进神经细胞的分化和成熟,参与神经细 胞程序性死亡,近年研究也发现PPA脚的激活与神经细胞的 炎症和氧化应激有关 。本文就PPAR 激活后的神经保护 作用作一综述。 一、中枢神经系统急慢性损伤及炎症反应 炎症反应对于组织修复,细胞再生起着重要作用,但失控 的炎症反应将会导致大量细胞死亡。在中枢神经系统缺血、 创伤和慢性退行性疾病中,炎症反应导致大量细胞凋亡,引起 继发性损伤,加重神经功能损害。 血脑屏障的内皮细胞是中枢神经系统炎症反应的重要调 控元件。炎症反应时,由于粘附分子表达增加,促使白细胞聚 集于内皮细胞,导致血脑屏障破坏,白细胞渗入脑实质。渗入 的白细胞(嗜中性粒细胞和巨噬细胞)可激活小胶质细胞、星 形胶质细胞、少突胶质细胞,产生大量的炎症介质,如细胞因 子、趋化因子、前列腺素类物质、氧自由基等,这些物质将加重 神经细胞损伤 。 研究表明,短暂性脑缺血可使细胞因子表达增加,如肿瘤 坏死因子.ft.(tumor necrosis factor—Mpha,TNF- )、白细胞介素. 1p(interleukin一1beta,IL一1p),细胞因子同时也使如细胞内粘附 分子一1(intracellular adhesion molecule—l,ICAM一1)、整联蛋白 等粘附分子表达增加。这些粘附分子可促进白细胞在血管壁 聚集和粘附,最后渗入脑组织中 。激活的巨噬细胞、小胶质 细胞释放的趋化因子,如单核细胞趋化蛋白一1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP一1)等,诱导和加强了粘附分子 与白细胞间的相互作用,在白细胞浸入脑实质过程中起着重 要作用 。 氧化活性物质已被证实是缺血再灌注损伤后早期反应元 作者简介:邓永兵,主治医师,电话:(023)63692152,E—mail dyb0913@126.com 通讯作者:唐文渊,教授、主任医师,电话:(023)89011152 件之一。血管闭塞导致其周围组织缺氧,损害组织有氧代谢, 扰乱细胞代谢平衡,同时,线粒体中氧化磷酸化过程受到抑 制,各种代谢产物堆积,直接或间接地导致细胞损害。缺血后 再灌注虽恢复了脑组织的供氧,恢复了细胞代谢平衡,但同时 也使氧、氮自由基表达上调,使脑组织发生强烈氧化应激反 应,脂质过氧化反应和DNA损伤 j。 二、激活的PPAR 抗炎、抗氧化作用机制 炎症基因表达是炎症反应发生的第一步,通过减弱炎症 基因表达、增强抗炎基因表达就能在炎症反应初始阶段减弱 炎症反应,从而减轻炎症反应引起的继发性损伤。研究证实, PPAR 被其配体噻唑烷二酮类药物(thiazolidinediones,TZDs) 激活后,能直接阻止细胞因子的信号传导通路,抑制小胶质细 胞的激活,减少嗜中性粒细胞、巨噬细胞的渗入,减弱炎症基 因的表达,增强抗氧化酶的活性和增加热休克蛋白的表达,发 挥对神经组织、细胞的保护作用 。 PPA脚可通过以下信号转导途径抑制炎症反应和氧化应 激反应。①PPAR 活化的途径:PPAR 直接与配体结合,配体 调节PPAR ̄/磷酸化状态并参与有丝分裂原激活蛋白激酶 (mitogen—activated protein kinase,MARK)和PI3K活性调节;② PPA脚激活和调节靶基因转录表达途径:包括配体激活 PPA 、活化PPAR ̄与PPAR 反应元件(peroxisome proliferator response element,PPRE)相互作用,通过调节基因 转录和翻译等生物学效应参与脂类代谢,细胞增殖、分化和凋 亡等;③PPAR 影响其他转录因子及信号途径:如在炎症反应 中竞争抑制核因子一kappaB(nuclear factor—kappaB,NF—KB)、 JAK—STAT(Janus kinase—signal transducer and activator of transcription)等途径。 三、PPAR ̄在脑缺血、缺血再灌注损伤中的作用 近年来,国内外大量研究表明・PPAR ̄激活后对脑缺血及 其再灌注损伤后有脑保护作用,其保护作用机制主要与抑制 炎症反应,抑制氧化应激反应,抑制细胞凋亡等有关。 研究发现在小鼠脑缺血模型中,采用PPAR ̄激动剂罗格 列酮治疗能显著增加内皮细胞中一氧化氮合酶的表达,促进 血管的再生,增加脑组织对缺血的耐受性,显著减少脑梗死面 积,明显改善神经功能预后评分,而应用PPAR ̄拮抗剂 GW9662却显著增加了梗死面积 。PPAR 激动剂皮格列酮 治疗成年鼠脑缺血模型,在缺血半球中,小胶质细胞、巨噬细 胞渗入减少,环氧化酶-2(cyclooxygenase,COX-2)、诱导型一氧 化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、IL一1 B等炎症 中华神经外科疾病研究杂志(Chin J Neurosurg Dis Res)2010;9(1 介质表达下调 7 3。另一研究表明,用罗格列酮治疗正常血压 和高血压脑缺血鼠模型,在缺血半球脑梗死灶周围,COX一2、 iNOS表达减少,而过氧化氢酶、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)表达增加,增强抗氧化作用 。。有研究显示, 过氧化氢酶、SOD基因包含了PPRE,表明它们可受PPAR ̄,调 节。脑缺血发生后PPARy可上调抗氧化酶,抑制氧化应激反 应 。Collino等在大鼠海马缺血再灌注实验模型中发现, PPAR3'激动剂能减少大鼠缺血再灌注损伤后氧自由基、脂质 过氧化反应产物增加,降低COX-2蛋白表达,减弱SOD、 MAPKs激酶和NF—wB活性,从而抑制炎症反应和氧化应激反 应,对脑缺血再灌注损伤产生保护作用 。 使用罗格列酮治疗脑缺血动物模型能减少Caspase一3和 H O 的含量,抑制神经细胞的坏死和凋亡,减少脑梗死面 积 。活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生与细胞凋 亡有关,短暂性脑缺血后ROS含量显著增加,海马区谷胱甘肽 减少,清除ROS能力下降,而用罗格列酮或皮格列酮治疗,可 阻止谷胱甘肽减少,抑制缺血半球神经细胞凋亡 J。研究还 显示,皮格列酮在脑缺血后能减弱脑梗死灶周围凋亡基因Bax 的表达,增强抗凋亡基因Bcl一2的表达,阻止细胞色素释放,抑 制细胞凋亡 “。。 四、PPAR3,在脊髓损伤中的作用 脊髓损伤后因急性炎症反应、水肿、细胞凋亡等导致继发 性神经细胞死亡,使脊髓坏死空洞扩大;运动神经元急性损 伤,白质变性,导致机体运动功能不可逆损害。研究发现,在 成年鼠脊髓损伤模型中,PPAR ̄/表达会上调,用皮格列酮治疗 后可抑制小胶质细胞、星形胶质细胞的激活,显著减少脊髓挫 伤面积,明显抑制炎症介质(IL一1B、IL-6、MCP.1)和ICAM.1、 NF—KB的表达,从而抑制炎症反应,减轻运动功能损害,减弱 神经性疼痛 。研究还表明,用皮格列酮治疗中胸段脊髓损 伤鼠模型,损伤灶周围有更多灰白质保留,神经功能预后评分 更高,神经功能预后更好 。 五、PPA脚在创伤性脑损伤中的作用 创伤性脑损伤急性期发生的炎症、细胞凋亡、氧化应激等 导致了神经细胞的死亡,加重了神经功能损害。创伤性脑损 伤后的腩水肿、血脑屏障破坏进一步加重了神经功能损害,而 炎症反应被认为是发生血管源性脑水肿、血脑屏障破坏的重 要因素” 。因此,若创伤性脑损伤后上述病理过程能得到阻 止或减弱,就可减少神经细胞死亡,起到脑保护作用。Jae— Hyvk等研究发现,罗格列酬能显著减少创伤性脑损伤的皮层 挫伤面积和GSI—B4细胞数量,抑制小胶质细胞和巨噬细胞的 免疫活性,下调炎症基因IL-6、MCP一1和ICAM.1的表达,下调 凋亡基因Caspase-3和Bax的表达,上调脑保护蛋白热休克蛋 白一27(hot shock protein一27,HSP一27)、HSP-70、HSP。32和SOD、 过氧化氢酶的表达。通过抑制炎症反应、减少细胞凋亡、抗氧 化作用等机制对创伤性脑损伤产生保护作用 “ 。神经外科 手术不可避免的会导致脑损伤,产生如脑水肿、血脑屏障破 坏、神经细胞死亡等继发性脑损伤。Amy—Hyong等在外科手 术导致的脑损伤实验鼠模型中证实,罗格列酮不能减轻脑损 伤后脑水肿及血脑屏障破坏程度,但可明显抑制髓过氧物酶 ・93- 的活性,减少TNF—o/.、IL一1B的表达,抑制脑损伤后的炎症反 应 。 六、PPAR'y在神经退行性疾病中的作用 激活的PPAR',/在生理和病理条件下均能调节中枢神经 系统的代谢功能。细胞和动物模型研究表明,PPAR3,激动剂 对多种中枢神经系统疾病有治疗作用,这些中枢神经系统疾 病中炎症反应是导致其神经功能缺失的重要原因。 多发性硬化是一种以少突胶质细胞坏死、髓鞘破坏为特 征的慢性神经系统脱髓鞘变性疾病。在该病中伴随着细胞因 子的分泌、脑基因Thl细胞的分化以及反应性髓磷脂T细胞 的激活。在实验性自身免疫性脑脊髓炎中,PPARy被激活后 能抑制T细胞的活性,抑制小胶质细胞、巨噬细胞的激活,减 少炎症介质的释放,改善神经功能” 。 肌萎缩性侧索硬化症是一种以运动神经元丧失,发生胶 质化反应为特征的进行性脊髓变性疾病,存在小胶质细胞、星 形胶质细胞激活,COX-2、iNOS表达上调。实验证实,在肌萎 缩性侧索硬化症动物模型中用PPA 激动剂治疗,可阻止小 胶质细胞在病变位置激活,抑制炎症基因表达,促进抗炎症基 因表达,减少运动神经元丧失,抑制肌萎缩,彻底延缓病情发 展 。 在癫痫鼠模型中,罗格列酮能抑制CIMO、TNF—or.等的表 达,抑制小胶质细胞的活性,阻止癫痫后的炎症反应,减少神 经细胞凋亡,起到神经保护作用。同时,能抑制氧化活性物质 产生,抑制脂质过氧化反应,在海马区促进SOD、谷胱甘肽的 表达,降低亚铁血红素加氧酶一1的表达,从而发挥神经保护作 用 。 Alzheimer病患者脑组织有局限性炎症反应发生,小胶质 细胞、星形胶质细胞发生激活,释放~些细胞因子和毒性物 质,导致神经元变性和神经细胞的坏死。研究表明,PPAR 激 活能抑制炎性分子如iNOS的释放,抑制炎症反应,改善患者 的预后,提高患者的认知力 。 有研究证实激活PPA 对帕金森病也有保护作用。 Breidert等发现,用皮格列酮治疗帕金森病小鼠模型能抑制炎 症反应,减少神经元死亡。同时,用PPAR 激动剂TZDs治疗 帕金森病人能保护多巴胺能神经元,显著控制病情 。 

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