【文章內(nèi)容簡介】 細胞粘附在缺血性損傷中的作用日益受到重視，并提出缺血區(qū)白細胞－內(nèi)皮細胞的活化及表面粘附分子的表達是白細胞聚集、游出血管發(fā)揮細胞毒作用的前提[111115]。 粘附分子多為糖蛋白，跨膜存在?；榕潴w。形成網(wǎng)絡(luò)。按結(jié)構(gòu)特點可分為以下４類：●整合素家族。 ●免疫球蛋白超家族(IGSF)?！襁x擇素家族?！疋}離子依賴的細胞粘附素家族。此外，還有一些其他未歸類的粘附分子。最近的研究表明, 與再灌注損傷有關(guān)的粘附分子有：細胞間粘附 分子1(ICAM1)、L選擇性(Lselectin)、P選擇素和E選擇素等。 －白細胞粘附分子的結(jié)構(gòu)內(nèi)皮細胞和白細胞表面的許多分子均有粘附特性。與脊髓缺血－再灌注損傷關(guān)系較密切的粘附分子有: 內(nèi)皮細胞表面的選擇素族粘附分子與其配基碳水化合物，內(nèi)皮細胞表面的免疫球蛋白超家族粘附分子及其白細胞表面的受體整合素族粘附分子。 選擇素家族粘附分子又稱白細胞粘附分子家族, 是一類涉及白細胞與內(nèi)皮細胞的粘附分子家族。此家族分子均為高度粘基化的單鏈跨膜糖蛋白, 其結(jié)構(gòu)特點是氨基端有凝集素樣區(qū)(約含120個氨基酸), 接著為表皮生長因子(EGF)樣區(qū)(約含40個氨基酸)、跨膜區(qū)和細胞質(zhì)區(qū) , 沒有 RGD序列。凝集素區(qū)在淋巴細胞粘附于毛細血管后微靜脈內(nèi)皮上起重要作用。目前發(fā)現(xiàn)此家族有三類：L 選擇素, P選擇素,E選擇素。 ●內(nèi)皮細胞白細胞粘附分子1(ELAM1)屬 E選擇素, 主要分布于毛細血管后靜脈,ILTNF活化后表達。Wang 等利用逆轉(zhuǎn)錄PCR發(fā)現(xiàn)大鼠局灶性腦缺血皮質(zhì)ELAM 1mRNA 表達增加,缺血12h達高峰,持續(xù)2d。Geng 等發(fā)現(xiàn)血栓形成時P選擇素介導(dǎo)組織損傷區(qū)域粒細胞與所激活的內(nèi)皮細胞相互作用,促進纖維蛋白沉積。Okada[47]等通過對狒狒腦 缺血再灌注模型研究, 進一步證實局部腦缺血再灌注刺激了缺血區(qū)域血管內(nèi)皮細胞P選擇素的表達, 從而增強了白細胞內(nèi)皮細胞粘附。 ●ICAM1屬免疫球蛋白超家族,為單鏈跨膜糖蛋白,其所含寡糖分子數(shù)有所差別,故分子量在80KD114KD。核心多肽為55KD?？缒^(qū)和較短的胞質(zhì)區(qū)組成。ICAM 1的第1 與第2細胞外區(qū)間含有精纈谷氨酸序列,在第2 細胞外區(qū)內(nèi)含精甘谷賴谷氨酸序列。ICAM1的基因位于人第19 號染色體上。ICAM1在血管內(nèi)皮細胞表達最高, 其次為外 周白細胞。ICAM1 的主要受體為淋巴細胞功能相關(guān)抗原1(LFA1)。ICAM1的表達是可以誘導(dǎo)的,特別是炎癥刺激后ICAM1的表達明顯增加。Okada 的研究同時顯示局部腦缺血/再灌注也刺激血區(qū)域腦血管內(nèi)皮細胞ICAM1的表達, 使白細胞內(nèi)皮細胞粘附增強。Sobel報道ICAM1同樣表達于人腦梗塞的微血管內(nèi)皮細胞表面。但在脊柱外科方面還未見有報道。 粘附分子在細胞表面的表達大多數(shù)需要細胞因子的剌激，并呈時間依賴性升高[7478]。細胞因子白細胞介素 1 (interleukin 1, IL 1) 、腫瘤壞死因子 ( tumor necrosis factor, TNF)、γ干擾素( interferonγ, INFγ)、細胞內(nèi)毒素等可剌激內(nèi)皮細胞表達E選擇選擇素，24h達到高峰，持續(xù)24小時。血栓素、組胺及補體成份、ILTNF等可使內(nèi)皮細胞中的P 選擇素迅速與質(zhì)膜融合出現(xiàn)在細胞表面。正常情況下，血管內(nèi)皮細胞可少量表達ICAM1；受內(nèi)毒素、IL1或TNF剌激后6h，ICAM1 的 表達達到高峰，并可持續(xù)幾天。補體成份C5a(plement) 、細胞因子白細胞介素4和8(interleukin4和8，IL4和IL8)，血小板活化因子(platelet activating factor, PAF)及細胞間的接觸可剌激整合素的活化，而整合素表 面殘基的活化是ICAMICAM2與之結(jié)合所必須的。脊髓 缺血－再灌注損傷時白細胞－內(nèi)皮細胞粘附分子表達增加的具體機理目前還不十分清楚，可能與以下幾個因素有關(guān)：●內(nèi)源性的一氧化氮(NO)為血管內(nèi)皮舒張因子，具有抑制白細胞粘附、趨化和/或活化及血小板聚集的功能[8083] 。正常時在血管內(nèi)皮有基礎(chǔ)量的分泌[84]，以防止中性粒細胞與血管內(nèi)皮細胞的粘附。實驗說明[8588]， 心肌細胞再灌注損傷后NO基礎(chǔ)分泌量減少，并有中性粒細胞與內(nèi)皮的大量粘附。腦再灌早期,在中性粒細胞上的CD11/CD18 粘附分子及內(nèi)皮細胞表面的ICAM1表達量增加的同時，NO顯著下降，而應(yīng)用外源性L精氨酸提高NO后可減少中性粒細胞的粘附[890、103]。 提示粘附分子的表達調(diào)控可能與NO有關(guān)；●細胞因子IL1為早期炎性因子，對維持正常中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育有重要作用[91103]。IL1通過內(nèi)皮細胞表面的I類受體發(fā)揮多種生物學(xué)效應(yīng)。在體外，它可剌激培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞增加表達粘附分子[ 103106]。腦缺血或腦血管痙攣時IL1分泌較正常升高[104109]。缺血－再灌注大鼠離室注射IL1拮劑、受體阻斷劑可減少腦水腫及腦梗塞面積[110115]。 綜合近年來有 關(guān)細胞因子和粘附分子在缺血－再灌注損傷時的變化夫律，以及我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IL1在基因與蛋白水平的表達與內(nèi)皮細胞粘附分子的表達相平行，卻較后者提前發(fā)生改變[1010116]。提示IL1 分泌可誘導(dǎo)粘附分子的表達；●缺血及再灌流時內(nèi)皮細胞、白細胞產(chǎn)生的趨氧陰離子自由基可進一步激活內(nèi)皮細胞及白細胞，提高內(nèi)皮細胞生居炎癥介質(zhì)白三烯 B4(leukotriene B4,LTB4) 和 PAF [106]、誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞－白細胞表達細胞粘附分子， 并抑制內(nèi)皮細胞產(chǎn)生一氧化氮，應(yīng)用自由基清除劑可減少脊髓組織的損傷程度[10116]。說明自由基也是粘附分子表 達的誘因之一。內(nèi)皮細胞－白細胞粘附分子介導(dǎo)白細胞粘附、跨內(nèi)皮適移一般分為3個階段[11118]， ●內(nèi)皮細胞在受剌激后不久，選擇素族粘附分子E選擇素、L選擇素、P選擇素首先表達或轉(zhuǎn)移到活化的血管內(nèi)皮細胞表面，通過識別白細胞表面的碳水化合物配基使白細胞粘附在血管壁上。 由于選擇素與其配基的親和力不高，粘附力較弱，故只能使白細胞疏松地貼在血管內(nèi)皮上滾動。這種滾動對白細胞進一步的活化是必要的，可使白細胞通過損傷區(qū)的速度減慢，在內(nèi)皮細胞表面有時間活化或得到趨化的信號?？筁 選擇素抗體及抗E選擇素、抗P選擇素抗體對此階段的阻斷作用說明了選擇素在介導(dǎo)白細胞與內(nèi)皮細胞起始粘附時的特異性作用；●起始階段的粘附完成后，L選擇素迅速從細胞表面脫落，白細胞活化，其表面整合素粘附分子迅速上調(diào)。內(nèi)皮細胞表面的粘附分子ICAM1的表達也呈時間依賴性增加；●ICAM1與整合素的結(jié)合使白細胞緊密地粘附在內(nèi)皮細胞表面，并介導(dǎo)白細胞的滲出。 此過程可被 CD11/CD18抗體及抗ICAM1抗體對白細胞與內(nèi)皮細胞的粘附及對白細胞外滲的阻斷作用證實。Muller[119]等報道，PECAM1 在白細胞穿過內(nèi)皮層的過程中起著重要的和用。85％以上的內(nèi)皮表面PECAM1分布于細胞連接部位，用其單抗或重組可溶性PECAM1分子處理，可阻斷白細胞穿過內(nèi)皮層，但不影響白細胞與內(nèi)皮細胞的緊密粘附，而且可見單抗處理后的白細胞大量粘附在內(nèi)皮細胞連接部位。綜上所述，內(nèi)皮細胞－白細胞表面粘附分子表達量的增加介導(dǎo)了組織缺血－再灌注損傷時白細胞貼壁、趨化游出的病理過程。 抗白細胞內(nèi)皮細胞粘附治療進展由于白細胞內(nèi)皮細胞粘附性增強。 在缺血再灌注損傷中有著重要意義。因此用抗粘附治療減輕甚至防止再灌注損傷是人們極為關(guān)注的問題，其方法可歸為以下３類： 已經(jīng)知道一些致炎因子(如C5a、TNF)可刺激粘附分子在數(shù)量與功能上顯著上調(diào), 故干擾致炎因子可使粘附分子的表達受抑制,進而減少白細胞與內(nèi)皮細胞的粘附。 目前已證實：Bruce等用TNF受體缺陷小鼠證實了TNF 在腦缺血中的作用。用單克隆抗體，直接阻斷粘附分子的作用。 已經(jīng)有實驗證明，ICAM1單克隆抗體和CD11a/CD 18 (LFA1) 單克隆抗體等均有顯著縮小缺血大鼠的腦梗死面積，增加微血管再灌注，改善神經(jīng)功能的作用。但也有人認為，抗CD18或ICAM單抗不能明顯改善動物神經(jīng)病變的預(yù)后。對此還需進一步探索，采用靈敏的觀測指標，可進行多種抗體聯(lián)合應(yīng)用。調(diào)控粘附分子的基因表達近期研究發(fā)現(xiàn)，致炎因子(如TNFα等) 是通過 ( NF nuclear factor B)來調(diào)控粘附分子的基因表達的。是一種多向性轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)細胞粘附分子的轉(zhuǎn)錄。N 乙酰 L半胱氨酸，阿司匹林等藥物具有抗NF的作用，能從轉(zhuǎn)錄水平上對粘附分子的表達起抑制作用。目前這方面的結(jié)論主要來自腫瘤轉(zhuǎn)移方面的研究，有關(guān)在缺血性脊髓損傷中的機制尚未見報道。上述治療均圍繞在缺血性腦病中進行，但在脊髓方面還未進行這方面探討。如何減少恢復(fù)后的血流對缺血區(qū)帶來的副作用是目前及今后研究治療脊髓損傷的重點。 細胞外超氧化物岐化酶(ExtracllularSuperoride Dismutase EC SOD)的臨床研究進展 ECSOD是在八十年代初才在人血清中發(fā)現(xiàn)，因為它首先是在細胞外液中發(fā)現(xiàn)的，因此命名為(extracellucar SOD)。盡管ECSOD發(fā)現(xiàn)的較晚，但在瑞士Marklund . 小組的不懈努力下，其理論方面的研究取得了非常顯著的進展。為ECSOD的臨床研究和應(yīng)用提供了非常有價值的基礎(chǔ)資料。 ECSOD的結(jié)構(gòu)、功能及其在組織中的分布ECSOD分子量大約135,000[120]，由四個相同的亞基構(gòu)成，每個亞基的活性部位含有一個銅原子和一個鋅原子。在 Asn89有一氮原子連接的糖基[121],按酶的活性分析,以該糖基區(qū)分為ECSOD與細胞內(nèi)SOD[122],且該糖基大大增加了ECSOD的溶解性[123]。人ECSOD主要以由兩個二硫鍵聯(lián)結(jié)的四聚體形式存在。 亞基間的二硫鍵把兩個亞基的肝素結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，在介導(dǎo)ECSOD對肝素的親和力中起重要作用。 ECSOD能與肝素結(jié)合是其主要的生物特性。 它的肝素結(jié)合位于亞基的羧基端，是一組帶正電荷的氨基酸殘基(Arg210LysLysArgArg215)[124]。亞基間二硫鍵(C219SSC219)將兩個亞基的肝素結(jié)構(gòu)區(qū)的尾部連接到一起，使12 個帶正電荷的氨基酸非常接近。 這一高密度的正電荷氨基酸殘基的細胞外基質(zhì)與負電荷物質(zhì)和硫酸肝素產(chǎn)生靜電作用。這解釋了為什么ECSOD比其它肝素結(jié)構(gòu)蛋白對肝素具有更高的親和力[125]。正是ECSOD這一獨特特征使ECSOD 能以高濃度存在于細胞外基質(zhì)或細胞表面特定的區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)有效地清除超氧，控制超氧的穩(wěn)態(tài)濃度。ECSOD的所有亞基在最初分泌時都含有肝素結(jié)構(gòu)區(qū)，然而以后在細胞外液中，ECSOD對肝素的親和力并不均一。 它們可分為三種類型：對肝素無親和力(A類)、對肝素中度親和力(B類)和對肝素高親和力(C類)[128]。ECSOD肝素親和力不均一性的原因主要是其亞基的肝素結(jié)構(gòu)區(qū)蛋白水解程度的不同[16]，肝素結(jié)構(gòu)區(qū)未經(jīng)蛋白水解的亞基為Ｃ型亞基，經(jīng)蛋白水解的亞基為A型亞基，ECSOD四個亞基由最初分泌的C 型，經(jīng)肝素結(jié)構(gòu)反區(qū)的逐步水解成為A型。導(dǎo)致該酶對肝素親和力的逐步喪失而由C類(高肝素親和力)變?yōu)锳類(無肝素親和力),其中間狀態(tài)是由A型和C型亞基混合構(gòu)成的B類( 中度肝素親和力)ECSOD。這種蛋白水解并不降低酶的活性。組織的細胞外基質(zhì)中幾乎100％的ECSOD為C類[12130] 。血循環(huán)中大多數(shù)ECSOD為Ａ類。很可能是肝素結(jié)構(gòu)區(qū)的蛋白水解導(dǎo)致ECSOD喪失對細胞外基質(zhì)及細胞表面肝素的親和力而從組織向血漿遷移。ECSOD的肝素結(jié)構(gòu)區(qū)除了特異性蛋白水解外，還容易發(fā)生非酶糖基化。這種糖基化也導(dǎo)致ECSOD喪失肝素親和力，但不喪失酶的活性[13132]。這可能是ECSOD肝素親和力不均一性的另一機制。健康人群的血清ECSOD水平可分為兩組[12133]，低血清ECSOD組(%)和高血清ECSOD(%)?；蚍治霰砻鞲哐錏CSOD組的ECSOD基因存在可遺傳的自然突變，導(dǎo)致位于ECSOD亞基肝素結(jié)構(gòu)區(qū)中心的Arg213變?yōu)镚ly213[134135]。這種R213G突變使肝素結(jié)構(gòu)區(qū)失去了一個帶正電荷的氨基酸，從而輕度降低了ECSOD的肝素親和力[136]，這可能是引起血清ECSOD水平升高的原因。多項研究表明富含平滑肌的組織含有高水平的ECSOD 。人類各組織中ECSOD水平從高到低依次為主動脈、子宮、支氣管、肺、腎、心、腦[1313138]，其中在動脈系統(tǒng)中ECSOD是SOD的主要形式，占SOD總活性的70%[140]。最近的研究結(jié)果顯示人類肺成纖維細胞、Ⅱ型上皮細胞、巨噬細胞、軟骨細胞能產(chǎn)生ECSOD的信使RNA[133]，人類動脈平滑肌細胞能產(chǎn)生ECSOD[136]。成纖維細胞培養(yǎng)研究表明ECSOD牟表達受若干細胞因子的調(diào)節(jié)[141]。干擾素γ(IFN)γ)促進ECSOD表達。腫瘤壞死因子α(TNFα)和轉(zhuǎn)化生長因子β(TGFβ)減少ECSOD表達。 細胞外超氧化物歧化酶(ECSOD)對一氧化氮(NO)生物活性的調(diào)節(jié) 一氧化氮(NO)在調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)、 神經(jīng)系統(tǒng)和免疫功能方面起重要作用[139]。研究工作表明NO易與超氧(或超氧陰離子O2)反應(yīng)[4]生成超氧化亞硝基陰離子(ONOO)[5]。ONOO為強氧化劑,一旦酸化后,立即分解為更強的氧化劑羥自由基(OH)和二氧化氮(NO2),OH與NO2具有很大的細胞毒性。因此NO與O2的反應(yīng)在抗感染時對提高巨噬細胞和中性粒細胞的殺傷能力有重要意義[133]。但當NO被釋放到細胞外基質(zhì)作為血管擴張劑或神經(jīng)遞質(zhì)時,這一反應(yīng)滅活了NO的功能并導(dǎo)致組織的損傷。超氧化物歧化酶(SOD)催化O2生成H2O2和O