针刺治疗缺血性脑卒中的Notch信号通路研究进展

王娜娜，杜小正，何文洁，张馨予，郑欣，李梦莘

甘肃中医药大学针灸推拿学院，甘肃兰州市730000

缺血性脑卒中是指各种原因所致脑部血液供应障碍，致使局部脑组织缺血、缺氧而出现相应神经功能缺损的一类临床综合征[1]，约占全部脑卒中的69.6%[2]。针刺治疗缺血性脑卒中疗效确切[3]，但作用机制尚不明确。

近年来基于Notch 信号通路的研究不断深入。Notch 首次于果蝇体内被发现，因其功能缺失可导致果蝇翅膀边缘出现缺口而得名。正常情况下，Notch 信号通路呈现相对抑制状态，当发生缺血性改变后被激活[4]，在细胞凋亡、血管生成、神经发生、免疫炎症等方面发挥作用[5-7]。针刺治疗缺血性脑卒中，Notch信号通路也发挥了作用。

1 Notch信号通路

Notch 信号通路由Notch 受体(Notch1～Notch4)、Notch 配体(Delta-like 1、3、4 和Jagged1、Jagged2)、CSL (CBF-1、suppressor of hairless 和Lag 的合称)-DNA 结合蛋白、相关调节因子、靶因子等组成，Notch 受体由胞外区(notch extracellular domain,NECD)、跨膜区(transmembrane domain,TM)和胞内区(notch intracellular domain,NICD)三部分组成[8]。当配体(Jagged或Delta)与Notch 受体结合时，NICD 转移到细胞核，并与CSL转录因子复合物等结合因子相互作用[9]；与CSL 结合的NICD聚集核转录激活蛋白家族mastermind-like(MAML)，而MAML聚集其他蛋白，这些蛋白是Notch 信号通路转录机制的重要组成部分[10]。Notch 信号通路的激活可以发挥对相邻细胞的调控作用，包括细胞发育、组织模式，还对细胞命运、细胞增殖、细胞分化和细胞凋亡具有决定作用[11]。Notch 信号通路的靶因子主要包括发状相关分裂增强子(hairy and enhancer of split,Hes)家族[12]，Hes1、Hes3、Hes5 在该通路中发挥作用，其中Hes1 和Hes5 与维持神经干细胞(neural stem cells,NSCs)的未分化状态关系密切[13]。

2 与缺血性脑卒中的相关性

Notch 信号通路的配体、受体、靶因子等在不同部位表达水平不同，参与不同的功能活动。缺血性脑卒中发生后，Notch 信号通路相关因子水平发生变化，影响疾病的发展。Notch1 和它的配体Jagged1 存在于突触，可调控神经元形态、突触可塑性、学习和记忆[14-16]；Notch1 还可以促进内皮细胞增殖，为内皮细胞完整性和损伤后再生所必需[17]；缺血性脑损伤会诱导Notch1大量产生，可能导致细胞凋亡[18]。Notch2在海马和皮质神经元的表达低于Notch1[19]，在海马缺血损伤后立即被诱导产生，加剧进行性脑损伤，且表达模式区别于Notch1[20]。Notch3主要存在于神经胶质瘤细胞、脉络丛和血管中，在常染色体显性遗传性脑动脉病伴皮质下梗死和白质脑病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy,CADASIL)中，Notch3 活性增加，导致脑动脉最大扩张能力降低，可能减少脑血流[21]。Notch4在局灶性脑缺血再灌注大鼠额顶叶皮质中表达增加[22]。对Notch 配体与缺血性脑卒中关系的研究相对较少。当缺血缺氧发生时，内皮细胞Delta-like 4 表达上调，有利于血管发生[23]。Notch 受体与配体结合后形成的复合体刺激靶因子Hes1 和Hes5 等的转录[24]，抑制相关转录因子的表达，阻滞NSCs 向神经元分化[25]，促进NSCs增殖。

3 在针刺治疗缺血性脑卒中中的作用机制

3.1 促进神经发生

神经发生是指NSCs 增殖并分裂成定向祖细胞，逐渐向功能区域迁移，发生可塑性变化，与其他神经元建立突触联系、产生神经功能的完整过程。在缺血性脑卒中发生、发展过程中，神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞损伤[26]。电针刺激大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠曲池、足三里后，大鼠神经行为学评分升高，脑梗死体积缩小，神经元结构尚完整，排列较整齐，脑组织中Notch1、Hes1 蛋白增加[27-28]。Hes1 是调控NSCs 增殖分化的重要因子，可促进胶质生成，改善缺血性脑卒中后神经功能损伤；使用γ-分泌酶抑制剂阻断Notch1信号通路则抑制NSCs增殖[29]。

3.2 增强缺血、缺氧耐受性

缺血耐受性是指在缺血性应激反应发生时，诱导神经细胞产生内在的防御机制的现象。缺血再灌注前电针预处理MCAO大鼠，可增加纹状体中Notch 通路蛋白Notch1、Notch4 和Jagged1 表达，且较单纯缺血提前达峰；阻断Notch 通路激活可以拮抗电针预处理诱导的脑缺血耐受[30]。

大脑缺血会同时导致缺氧发生。缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α)可在组织缺氧状态下调控相关靶基因的转录、翻译和表达，产生缺氧保护作用[31]。电针预处理可以增强MCAO 大鼠神经元HIF-1α 的表达，减少梗死体积，改善神经功能评分，抑制神经元凋亡；而HIF-1α、Notch 信号通路抑制剂则会降低神经保护作用[32]。

3.3 抑制细胞凋亡

细胞凋亡是由基因控制的细胞自主有序死亡。Tian 等[33]发现，电针MCAO 小鼠可提高Notch3 信号通路相关基因表达水平，改善神经功能恢复，减少脑梗死面积，降低海马神经元凋亡；而抑制剂组海马神经元凋亡率和脑梗死面积增加。

3.4 促进血管生成

机体血管新生经历血管丛发生、动静脉和各类血管生成两个过程。血管生成是对抗缺氧的一种重要防御反应，对缺血性脑卒中长期神经恢复非常重要。在病理条件下，高表达的抗血管生成因子导致新生血管能力丧失[34]。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)可刺激血管内皮细胞有丝分裂，促进血管发生。缺血性脑卒中后VEGF 在内皮细胞上的表达，对诱导血管新生意义重大。电针刺激MCAO 大鼠曲池、足三里7 d后，海马中Notch1和NICD表达升高，血清中VEGF分泌增加[35]。眼针运动疗法干预MCAO大鼠后，缺血半暗带脑组织VEGF、血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)、Notch1表达增加，侧支循环明显改善[36]。

3.5 提高认知功能

部分脑卒中患者可出现记忆、执行、结构和视空间功能障碍[37]；约46%的患者会发展成为血管性痴呆，也可导致抑郁发生[38]。突触可塑性是学习和记忆功能形成的基础。Notch1敲除的成年小鼠，齿状回区树突颗粒细胞神经元小于正常；在成熟神经元中敲除Notch1 会对树突棘产生影响，并可诱导多种记忆功能明显受损[39-40]。电针MCAO 大鼠百会、人中，大鼠缺血侧齿状回Notch1 蛋白表达升高，Morris 水迷宫逃避潜伏期缩短[41]。

4 小结

针刺治疗缺血性脑卒中可能与Notch 信号通路有关，其机制包括促进神经发生、抑制细胞凋亡、增加缺血缺氧耐受性、促进血管生成、改善认知能力等。目前针刺治疗的机制研究多集中于神经修复、细胞凋亡和缺血耐受等方面，关于血管生成和改善认知方面的研究相对较少；干预措施多以电针、体针为主，头针、微针等其他干预方法研究较少。Meta分析显示，头针治疗缺血性脑卒中的疗效明显优于体针[42]。在后续研究中，可积极探究头针在治疗缺血性脑卒中血管生成、提升认知能力等方面的作用机制。