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【关键词】 降钙素基因相关肽；缺血性脑损伤；研究进展
降钙素基因相关肽(calcitonin genereptide，CGRP)是一种由37个氨基酸组成的生物活性多肽，广泛分布于神经系统和脑血管系统及其他一些非神经组织，参与机体许多功能的调节，与多种疾病有着密切关系。本文就CGRP对缺血性脑损伤的保护作用作一简述。
1 CGRP增加脑血流
CGRP能缓解脑动脉痉挛、扩大血管，善侧枝循环，而增加缺血脑组织血供。Holland［1］等研究发现：大脑中动脉闭塞后，CGRP缺血半球血流量降低的水平较对照组低。张鑫［2］等人应用脂质包裹的人降钙素基因相关肽(hCGRP)—血捷活素对椎-基底动脉粥样硬化引起的椎-基底动脉供血不全进行治疗，效果明显且未见明显副作用。CGRP增加脑血流量的可能机制：①CGRP与内皮细胞上的受体结合，通过cAMP途径增加细胞内Ca2+浓度，上调一氧化氮合酶（NOS）产生NO。NO穿过细胞膜，活化平滑肌内可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)，经cGMP通路活化蛋白激酶G，后者作用于Ca2+ATP酶,使细胞内游离Ca2+浓度下降而舒张平滑肌；②CGRP与平滑肌受体结合，激活腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP浓度升高，促进Ca2+从胞浆摄入至细胞内的膜结构中，阻断Ca2+向细胞内流动,引起细胞内Ca2+浓度下降，最终导致钙调蛋白形成、肌球蛋白轻链激酶、肌动球蛋白的ATP酶激活障碍，产生扩血管效应。
2 CGRP调节能量代谢
在缺血缺氧状态下，ATP的产生减少，无糖酵解增加，产生大量的乳酸，PH下降，而细胞内H+清除障碍，细胞内H+增多，激活与CL-/HCO3-偶联的Na+H+交换通道,促进Na+、Cl-进入细胞并伴有大量H2O摄入，促发并加重脑水肿。同时进入线粒体内Ca2+的不能封存，导致细胞内Ca2+浓度异常升高，触发一系列病理反应，如脂质和蛋白质分解、微管解聚、蛋白质磷酸化及兴奋性氨基酸释放，进一步加重损伤。再灌注血供恢复后，缺血期堆积的ATP降解产物黄嘌呤产生大量的H2O2和氧自由基，这些产物一方面可诱发炎症反应，另一方面可引起细胞内DHA、RNA、氨基酸、蛋白质等的氧化、交联、变性或降解。因此，脑缺血所致的乳酸中毒可严重损害神经元、胶质细胞和毛细血管内皮细胞，产生广泛的脑损伤。在脑缺血前预防性地给予CGRP可使缺血后全脑乳酸水平降低，ATP水平增加，随CGRP给予时间的延长，ATP含量增加越明显。但CGRP的这一作用存在最佳剂量，即超过一定剂量后ATP含量不再明显增加［3］。
3 CGRP与损伤级联反应
损伤级联反应包括兴奋性毒性、梗死组织周围去极化、炎症和细胞凋亡等病理生理过程。它们均由缺血引发，彼此重叠而又互相联系［4］。
3.1 CGRP与兴奋性毒性 脑缺血缺氧后兴奋性氨基酸（EAA），主要是谷氨酸浓度升高，引起突触后神经元一系列反应，对神经产生兴奋毒性作用。EAA造成的神经细胞毒性作用主要有两个过程：一是以Na+、Cl、H2O的内流，发生以细胞水肿为特征的急性损伤过程；二是通过激活EAA受体，直接或间接启动Ca2+通道, Ca2+大量内流，Na+Ca2+交换减弱,以及三磷酸肌醇(IP3)使细胞贮存Ca2+释放增加，细胞内Ca2+超载,造成神经元变性坏死的迟发性损伤过程［5］。Ca2+内流以及自由基积聚是EAA兴奋性的主要机制主要产生下列病变：①细胞膜、细胞器膜的不饱合脂肪酸发生脂质过氧化反应，降解磷脂使其活性丧失；②增加细胞膜对Na+、Ca2+以及大分子物质的通透性，细胞发生水肿、释放兴奋性递质；③使细胞的生物酶活性丧失或转化为对细胞有害的酶；④破坏线粒体呼吸功能，能量生成障碍，大量溶酶体溢出胞质，促使神经元自溶。CGRP可抑制高阈值钙离子通道，降低细胞膜Ca2+通透性，从而拮抗缺氧引起的细胞内钙超载，对神经元有直接的保护作用。
3.2 CGRP与梗死周围去极化 缺血性脑损伤时，缺血中心区的细胞出现低氧性去极化而不能复极，梗死周围附近（半暗带）由于保留了部分再灌注，细胞可以复极但也消耗了部分能量，细胞仍可对胞外谷氨酸和K+水平增加产生去极化反应，这种重复去极化称为梗死周围去极化［6］。梗死周围去极化的程度与梗死灶大小有关。静脉注射CGRP可减少梗死灶的面积，可能与CGRP能有效抑制梗死周围去极化、逆转半暗区蛋白质合成的抑制有关。
3.3 CGRP与炎症在脑缺血及再灌注过程中，炎症细胞、细胞因子导致脑组织炎症反应，与之关系密切的炎症细胞主要有白细胞与单核巨噬细胞。受损的脑细胞产生大量血小板激活因子、肿瘤坏死因子、IL1β等炎性介质，诱导内皮细胞表面粘附分子表达，粘附分子和中性粒细胞表面的补体受体反应，中性粒细胞与内皮细胞粘附，穿过血管壁进入脑实质，5~7天后巨噬细胞和单核细胞也到达缺血的脑组织。炎症反应又通过多种途径引起继发性损伤。中性粒细胞和单核-巨噬细胞粘附于缺血梗死区的血管内皮细胞，阻塞毛细血管或释放血管收缩物质降低脑血流量。另一方面，释放氧自由基和蛋白水解酶及脂质过氧化物，导致脑血管和血脑屏障损伤，引起脑组织水肿，促进血栓形成。此外，白细胞释放的炎症介质和细胞因子可吸引更多的白细胞进入脑组织，加重炎症反应，形成恶性循环。CGRP作为一种内源性免疫保护物质，可防止免疫功能过度激活后细胞因子对机体造成损伤，调节内毒素激活后的巨噬细胞的功能，抑制炎症细胞因子TNFα和IL12的产生，双调节IL-6的产生（小剂量增加，大剂量抑制），增加CXC趋化因子KC和巨噬细胞炎症蛋白等的产生，调节T、B淋巴细胞的功能 ［7］。CGRP能有效地抑制辅助性T细胞1释放IL2，避免或降低超敏反应的发生［8］，降低微血管对炎性介质的反应，阻止炎性渗出［9］。
3.4 CGRP与细胞凋亡缺血性卒中时，缺血中心的细胞很快死亡，而周边区的神经元则呈现凋亡的形态学改变。与凋亡相关的Caspases基因、细胞死亡抑制基因(bcl2)和促发基因(Bax、p53)在脑缺血早期和晚期均高水平表达，阻滞Caspases家族、激活bcl2可使缺血损伤产生耐受。兴奋性氨基酸和自由基的毒性作用在急性脑缺血细胞死亡、再灌注损伤和细胞凋亡中起重要作用，此外，细胞内Ca［2+］超载所触发的一系列的有害代谢是导致神经细胞死亡的最后通路。CGRP可上调脑缺血再灌注脑组织bcl2的表达［10］，经动脉对永久性脑缺血大鼠给予外源性CGRP，可降低Caspases-3蛋白的表达［11］，降低细胞内钙离子浓度，抑制谷氨酸自由基和神经生长因子撤除等所致的神经细胞凋亡等机制来减少神经元的凋亡。损伤级联反应理论从分子水平揭示了脑缺血损伤的病理生理机制，而CGRP可能通过不同的机制来拮抗兴奋性毒性、抑制炎症和细胞凋亡，保护缺血半暗带。
4 抗自由基损伤
自由基诱导的脂质过氧化损害是脑缺血和缺血/再灌注（I/R）损伤的重要机制之一。氧自由基可以①引发脂质过氧化反应，使丙二醛（MDA）水平升高，氧自由基清除剂-超氧化物歧化酶（SOD）的活性下降，引起脑细胞产生水肿及兴奋性递质释放，使脑细胞自溶最终死亡；②诱发脑血管痉挛，促进血管内凝血，使半暗带缺血加重，扩大梗死面积；③损伤脑血管，造成侧枝循环供血减少，血管周围形成新的损伤灶；④脑缺血再灌注时，由于血流的恢复，重新恢复供氧，导致氧自由基的大量产生，进一步损害脑血管和脑组织。CGRP能增强大鼠全脑I/R后大脑皮质及海马组织的SOD活性，降低MDA含量，说明它能减轻I/R脑组织脂质过氧化,减轻脑组织损伤［12］。
5 促进神经营养因子
合成脑缺血后，神经生长因子家族中的大多数成员如神经生长因子（NGF）、脑源性神经营养因子（BDNF）、胶质细胞细胞源性神经营养因子（GDNF）等在脑内的表达改变，以维持神经元的生长、发育和生存，保持其功能的完整性。CGRP可能是神经元与神经胶质细胞间作用的一种调质，它与胶质细胞上的受体结合，刺激膜上的cAMP合成增多，促进NGF、促轴突因子等多种神经营养因子的合成与分泌。
6 CGRP与内皮素（ET）等的相互作用
CGRP与ET对血管产生互相拮抗效应，正常情况下二者相对稳定，维持动态平衡。李义召等［13］发现脑梗死（CI）患者的CGRP水平随病情严重程度的增加而降低，大面积CI组的水平明显低于小面积CI组，这可能与脑缺血缺氧抑制CGRP分泌及拮抗ET作用过度消耗有关，故增加CI急性期患者血浆CGRP含量可能有利于神经细胞功能的恢复。李韧等［14］研究CI患者血浆中的ET和CGRP水平，发现与正常组比较，二者的差异均有显著性意义（P＜001），认为监测ET、CGRP有助于判断缺血性脑卒中时脑血管内皮功能损伤程度。Giuffrida等［15］报告，在实验动物脑缺血早期，脑组织中内皮素1（ET1）、CGRP、心钠素（ANP）等增多，而脑缺血晚期，只有ET1增多并伴有脑组织大面积变性，说明在脑缺血时扩大血管与缩血管物质在一定范围内保持平衡，一旦平衡打破，收缩血管的作用占优势，神经组织就会变性，发生不可逆的变化。因此CGRP和ET共同影响脑梗死的发病、进展及预后。临床应用ET拮抗药物和外源性补充CGRP对脑梗死患者可能有潜在治疗意义。
7 CGRP与血脑屏障
脑缺血后血脑屏障（BBB）不仅出现功能异常，而且有结构上的损伤或改变，而脑含水量和脑梗死体积与BBB损伤密切相关。脑缺血早期以细胞毒性脑水肿为主，随着BBB的损害，又导致血管源性脑水肿，后者在继发性脑损伤中起重要作用。目前尚少见CGRP对缺血区血脑屏障影响的报道，因此，研究CGRP与血脑屏障通透性的相关性，对于进一步探讨CGRP对缺血脑组织保护作用的机理具有重要意义。
8 结语
综上所述，CGRP对缺血脑组织有显著的保护作用，但有些详细的保护途径目前还不能定论，可能包括上述几个方面。探讨CGRP与神经系统的关系，从分子水平上加深对CGRP作用机制的认识，研究外源性CGRP及促进内源性CGRP分泌的药物，对于认识缺血性脑血管病的病理生理过程，制定防治对策意义重大。
【参考文献】
1Holland JP,Sydserff SG,Taylor WA,et al.Calcitonin gene-related peptide reduces brain injury in a rat model of focal cerebral ischemia［J］.Stroke,1994,Oct;25(10):2055-8; discussion 20589.
2张鑫,李新,高敏.血捷活素治疗椎基底动脉供血不足疗效观察［J］.现代康复,2000,4(11):116.
3姚存姗,孟晓落,伍期专等.降钙素基因相关肽对鼠局灶性脑梗死的预防和保护作用［J］.临床神经病学杂志,2002,15(4):193195.
4陈汝兴.脑中风救治的若干进展［M］.1999,(1):6872.
5BarthA,Barth L,Newell DW.Combination therapy of MK801 and alpha-phenyl-nitrone enhances protection against ischemic neuronal damage in organotypic hippocampal slice cultures［J］.Exp Neurol,1996,141(2):330.
6Hossmann KA et al［J］.Cerebrovasc Brain Metab Rev,1996,8:341.
7Tang Y,Ham C,Wang X.Role of nitric oxcide and Protaglandins in the potentiating effects of calcitonin generelated peptide on Lipoplysaceharideinduced interleukin6 release from mouse peritoneal macrophages［J］.Immunology,1992,96:171175.
8陈道文. 降钙素基因相关肽与脑血管病［J］.国外医学·脑血管病分册,1996,(44):206208.
9Clifton GL,Allen S,Barrodale P,et al.A phase study of moderate hypothermia in severe brain injury［J］.J Neurotrauma,1993,10:263271.
10花放, 方秀斌, 张璐等.CGRP和NGF对大鼠全脑缺血再灌注脑组织Bcl2蛋白表达的影响［J］.脑与神经疾病杂志,2002,10(5):269272.
11金大成, 方秀斌, 张璐等. CGRP和NGF对短暂性全脑缺血后再灌注大鼠纹皮质Caspase3蛋白表达的影响［J］.神经解剖学杂志,2004,20(3): 296300.
12冯仰柏, 花放, 耿德勤等. 降钙素基因相关肽对大鼠全脑缺血再灌注脑组织SOD、MDA和NOS影响.徐州医学院学报,2003,23(2):199202.
13李义召, 孙琳, 刘爱芬. 脑血管病患者CCRP的临床研究［J］.脑与神经疾杂志,2000,8(1):58.
14李韧, 刘丽. 脑梗死患者血浆内皮素与降钙素基因相关肽水平与病程的关系［J］.中国临床康复,2004,(8)25: 5306.
15Giuffrida R, Bellomo M,Polizzi G,et al. Ischemia-induced changes in the immunoreactivity for endothelin and other vasoactive peptides in the brain of the Mongklian gerbil［J］.J Cardiovasc Pharmacol,January,1992,20 S414.
作者单位：滨州医学院组织胚胎学教研室 滨州市 256603