Fas/FasL系统与脑缺血再灌注损伤相关性的研究进展

左艳丽　于凌志　贾孟辉　苏丹　李占涛

摘要：Fas/FasL系统在中枢神经系统中具有双向调节性：在未损伤的大脑内处于免疫抑制状态；在脑缺血再灌注发生后，以介导细胞凋亡、引发炎性反应的形式，致使脑组织坏死，因此，对Fas/FasL系统的进一步研究对治疗缺血性脑病有重要意义。

关键词：Fas/FasL；脑缺血再灌注；细胞凋亡；炎性反应

Fsa/FasL系统是人体自身耐受的参与者、细胞凋亡的诱导者、免疫应答的控制者[1-2]。已有大量的证据证实Fas/FasL系统在大脑的发育、神经系统疾病的发病机制中扮演着重要的角色。近年来，开展对脑缺血再灌注模型Fas/FasL系统介导细胞凋亡信号转导途径及促进炎症反应的研究取得了不少新进展，现综述如下。

1 Fas/FasL的分布及结构

Fas是肿瘤坏死因子（Tumor necrosis factor，TNF）/神经生长因子（Nerve growth factor，NGF）受体家族中的重要成员。1989年，由日本Yonehara等科学家发现，一个未知分子表达于髓样细胞、T淋巴细胞和成纤维细胞表面并可以被单克隆抗体所识别，诱导人类的多种细胞系发生凋亡，这种未知分子被命名为Fas[3]。在体内散布于各种组织细胞中，主要有胸腺细胞、外周活化T、B淋巴细胞、自然杀伤细胞、单核细胞、成纤维细胞等。其由319个氨基酸残基组合而成为相对分子质量约45kd的受体，分为胞浆区、胞外区和穿膜区三个区域。在胞浆区内有一段氨基酸序列，高度同源于肿瘤坏死因子受体的胞浆区，诱发程序性细胞死亡，名为死亡域（death domain，DD），是Fas的天然配体与Fas抗原结合并介导细胞凋亡的部位。

在体内作为Fas的天然配体的FasL（Fas ligand）属于TNF家族[4]，与Fas特异性结合。1993年，由Suda等科学家从CTL杂交瘤衍生的细胞系PC60-d10S细胞系中成功克隆。主要表达于眼、大脑、睾丸、胎盘等组织。由278个氨基酸残基构成的相对分子量为40kd的配体，分为胞胞浆区、膜外区和跨膜区。FasL可分为3种，即膜结合性、可溶性和微管相关性，可溶性FasL 具有炎症趋化因子的特性直接募集炎性细胞，与 FasL 竞争性结合Fas，拮抗FasL的凋亡作用。

2 Fas/FasL系统与脑缺血再灌注

缺血性脑血管病是一种多发性和常见性疾病，缺血再灌注损伤是缺血性脑血管病的重要病理生理学机制，病理过程中包括氧自由基和兴奋性氨基酸的过量释放、钙离子失衡、炎性反应、细胞坏死及凋亡等多方面因素[5]。Matsuyama T 采用Western Blot和PCR法分析发现，在全脑缺血30min后，神经细胞、胶质细胞及脑室旁细胞中Fas mRNA的检测结果为阳性，以此证实了脑缺血诱发的脑组织损伤与Fas/FasL 的表达具有相关性[6]。Fas/FasL在脑缺血再灌注损伤中的作用机制主要通过介导细胞凋亡、增强炎性反应来实现。

2.1 Fas/FasL系统与细胞凋亡及参与机制 Fas/FasL系统是重要的促凋亡基因，在正常大脑中少量表达，在病变的神经系统中其表达增加[7]。当缺血性脑血管疾病发生时，参与并促进脑组织的损伤[8]。杨晓霞[9]等通过动物实验研究发现，假手术组仅有微量Fas 及 FasL表达，而在脑缺血再灌注损伤模型组Fas 及 FasL表达均显著升高，表明缺血性脑损伤可能诱导Fas 及 FasL的表达，从而诱导凋亡的发生；Zhang 等[10]发现Fas的高度表达部位与细胞凋亡的分布一致，并且有明显的正相关性。这些结果均说明脑缺血再灌注诱导Fas、FasL高表达，并参与神经细胞凋亡的调节。

Fas和FasL主要通过三个途径交联诱发细胞凋亡：神经鞘磷脂途径、蛋白酶途径、Daxx（死亡结构域关联蛋白）途径，以上几个途径彼此交联，互相影响，推进着脑缺血再灌注损伤的进程。①神经鞘磷脂途径：缺血再灌注损伤的外源性刺激后，Fas死亡域与FasL相关的死亡域结合，激活酸性神经鞘磷脂酶，随之水解神经鞘磷脂而产生神经酰胺，通过应激反应，激活蛋白激酶（SAPK）和Jun N末端激酶，活化细胞色素C相关蛋白酶而启动凋亡的发生[11]；②细胞接受凋亡的信号刺激，FasL与Fas结合并诱导Fas三聚化，其中的死亡域与死亡结构域相关蛋白（Fas associated death domain，FADD）结合，并将凋亡信号传递给胱冬酶8（caspase-8），促使Fas、FADD和 Caspase-8形成死亡诱导信号复合体（DISC），Caspase-8进行自我剪切[12]，激活下游的Caspase-3、6和7，导致细胞凋亡[13]；③Daxx途径：细胞接受凋亡信号刺激后，Fas的死亡域与Daxx的C末端一个功能区结合，通过激活Jun N末端激酶（JNK）途径而启动凋亡的发生。在多种应激情况下，Daxx可以诱导Fas表达，引起细胞凋亡[14]。

2.2 Fas/FasL系统与炎症反应及参与机制 缺血性脑血管疾病发生后，炎性反应贯穿其病理过程的始终，是影响缺血性脑血管疾病转归和预后的重要因素之一[16]。炎性因子可以直接导致脑组织损伤、刺激氧自由基释放[17]、引起周围的中性粒细胞和 T 淋巴细胞向中心浸润[18]。这些周围和中心的免疫炎症细胞分泌炎症细胞因子和化学趋化因子，产生炎症信号级联扩大反应，释放各种细胞毒性成分，进一步加重免疫损伤和神经元死亡[19]。

在正常的大脑中Fas/FasL系统维持免疫抑制状态，但是缺血缺氧发生后，大量表达于星形胶质细胞、小胶质细胞、中性粒细胞、T 细胞以及神经元等多种免疫细胞的表面 [20，21]，从而破坏了原有的免疫平衡状态，脑组织内神经炎症反应被启动，致使脑组织损伤。Niu等，Zhang等研究发现[22，23]：突变的FasL能够抑制缺血引起的脑组织细胞免疫因子的激活，从而减轻脑组织损伤；牛丰南[24]制备小鼠脑炎模型，采用免疫荧光技术观察到FasL 突变组小鼠的炎症因子 IL-1β，TNF-α 和趋化因子 MCP-1，MIP-1α，MIP-2 的mRNA 含量和炎性细胞浸润都较其他组明显减少，证明了FasL 突变可直接抑制脑缺血损伤后的免疫炎症反应，而非继发于脑梗死体积减小或是细胞凋亡减少的结果。

Fas/FasL系统引起脑缺血再灌注后炎症反应的机制可能为：①可溶性 FasL作为趋化因子直接募集中性粒细胞或 T 细胞，并与 FasL 竞争性结合 Fas，拮抗 FasL 介导的细胞凋亡作用[25]；②FasL 的反向信号传导作用，抗原递呈细胞表达的 Fas 同 T 淋巴细胞表达的 FasL 结合后，Fas 也能向 FasL传递促炎信号，使 FasL 作为协同刺激分子，促进 T 细胞的增殖活化。

3 总结与展望

综上所述，脑缺血再灌注发生后，Fas和FasL在神经系统中大量表达，继而增加脑组织的损伤。在介导神经系统细胞凋亡过程中起信号传递作用，促进脑细胞发生凋亡；在介导免疫炎症反应过程中起反向信号传导作用，促进脑组织中炎症反应的发生。因此，研究Fas/FasL系统，揭示其调控细胞凋亡、介导炎性反应的作用机制，进而干预Fas/FasL细胞受体系统，阻断信号转导通路，保护所需的细胞，对脑血管疾病的诊治或许具有重要理论和实践意义。

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编辑/哈涛