白细胞介素10及其对缺血性脑卒中的保护作用

作者：李楠，马学玲，刘亢丁    作者单位：130021长春，吉林大学第一医院神经内科

【关键词】  白细胞介素;缺血性脑卒

   近年来，急性脑梗死后脑损伤的病理生理学研究进展很快，人们对免疫反应及炎症因素在脑血管病发病机制中的作用己有了充分认识，但对抗炎因子白细胞介素10（IL10）在急性脑血管病发生、发展中的作用及其机制研究尚不多。IL10是近年来发现的具有多向生物活性的免疫抑制因子和抗炎因子，在多种疾病的发生发展过程中发挥着相当重要的作用，目前对其研究主要集中于自身免疫性疾病、病毒性肝炎及移植排斥反应等。急性脑梗死后，IL10可以通过抑制炎症反应、抗凋亡等途径减轻脑组织缺血性损伤，起到神经保护作用。现就IL10对缺血性脑卒中的保护作用的研究现状综述如下。

    1  IL10的分子特性及生物学作用

    1.1  分子特性  IL10于1989年由DNAX研究所首次在小鼠的Th2细胞培养上清中发现，1990年Moore将其命名为IL10，由于最早发现它具有抑制Th1细胞因子的作用，又将其称为细胞因子合成抑制因子。IL10基因定位于第1号染色体，由4个外显子及3个内含子组成，转录的mRNA长约2 kb，在核苷酸水平，人与鼠IL10有81%同源，与EB病毒来源的IL10有70%同源。IL10是一种单肽链糖蛋白，其互补脱氧核糖核酸序列中含有一个编码178个氨基酸的开放阅读框，相对分子质量为18.7×103(非糖基化状态)。小鼠只有Th2亚群分泌IL10，而人除Th2细胞(CD4+辅助性T细胞2)外，Th0细胞(CD4+辅助性T细胞0)、Th细胞(CD4+辅助性T细胞1)、单核巨噬细胞、活化的肥大细胞和角化细胞等也可分泌IL10。Mallat等［1］发现血管平滑肌细胞也可分泌IL10。

    1.2  生物学作用  IL10具有广泛的生物学活性，在机体中主要起着免疫调节（免疫抑制及免疫刺激）和抗炎症两大作用。包括（1）抑制单核细胞依赖性Thl细胞增生，抑制Thl类淋巴因子如IL2、IL1β、γ干扰素（IFNγ）、肿瘤坏死因子α(TNFα)等的合成及其活性。（2）抑制单核细胞表面主要组织相容性复合物Ⅱ类分子HLADR/DP及DQ的表达，降低单核细胞的抗原提呈能力，阻断抗原特异性的单核巨噬细胞因子如IL2、IL6、IL8、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GMCSF)和TNFα的产生。（3）抑制自然杀伤细胞(NK细胞)的活性。IL10 并不直接作用于NK细胞，而是通过抑制INFγ的产生间接起作用，INFγ对NK细胞的增殖活化具有正向调节作用。（4）促进非单核细胞依赖性T细胞增殖和成熟，刺激肥大细胞及其祖细胞增殖，增强肥大细胞活力，刺激抗原特异性B细胞增殖，促进活化的B细胞增殖，并分化为产生抗体的细胞。（5）抑制T细胞凋亡。（6）抑制反应性氮氧化物的产生。（7）抑制促炎症细胞因子(IL1、TNFα、IL6、GMCSF)、化学因子巨噬细胞炎症蛋白1、一氧化氮（NO）和主要组织相容性复合物2的表达。近来研究发现IL10还可抑制单核细胞分化为树突状细胞，促进其分化为成熟的巨噬细胞。还有学者研究［2］发现, IL10具有调节细胞间黏附分子（ICAM）表达，调控纤维蛋白原表达，影响动脉平滑肌细胞增生的作用。

    2  IL10与缺血性脑损伤

    炎性反应在缺血性脑卒中后脑损伤的病理机制中起重要作用，白细胞的早期浸润和脑组织水肿是缺血所致炎症的重要特征。脑梗死后白细胞浸润发生在缺血后6～24 h内，最初是多形核白细胞黏附于内皮细胞，随后血脑屏障破坏，血管内容物渗出，进而发生组织水肿、坏死。在受损神经元轴突释放的细胞因子激发下，缺血区吞噬细胞明显增加，吞噬细胞既能释放细胞因子，刺激修复过程，又能释放神经毒素杀伤存活的神经元。脑缺血后的炎症细胞包括:中性白细胞、淋巴细胞、单核/巨噬细胞和小胶质细胞。在炎症反应出现之前可有介导炎症反应的细胞因子，如IL1、IL6、TNFγ和转化生长因子β(TGFβ)的表达。它们可由侵入的巨噬细胞和T淋巴细胞产生，也可由内源性星形细胞和小胶质细胞产生，具有参与免疫调节，促进白细胞黏附于内皮细胞的作用。内皮细胞表达ICAM，受损神经元轴突释放具有趋化作用的细胞因子，促进白细胞自血管内向缺血脑组织迁移。这些均引起并加重了脑缺血损伤。

    Grilli等［3］研究发现，去除IL10的小鼠脑梗死面积比正常野生型小鼠大30%。来源于去除IL10动物的培养神经皮质对兴奋性神经毒性和细胞周围氧及葡萄糖缺乏较野生型动物更为敏感。van Exel等［4］在对荷兰599名85岁老人的一项调查研究中表明，血清IL10水平与卒中发生率及卒中后死亡率明显相关，IL10可以降低卒中发生率并减少卒中时脑梗死面积，有卒中史及后来发生卒中的人群中IL10平均水平明显低于对照组，在去除已经明确的卒中危险因素（如高血压、动脉粥样硬化、糖尿病等）后，血清IL10每减少500 pg/ml，卒中后死亡率将增加36％。这些结果均证实了IL10对脑缺血具有保护作用。

    3  IL10对脑缺血的神经保护作用

    目前对于IL10的神经保护作用机制尚不十分了解，其可能的机制如下。

    3.1  抑制炎症反应  目前已证实IL10在体内外抑制多种炎症介质的产生［4］。IL1作为促炎症细胞因子，对脑缺血的损伤作用与其诱导内皮细胞黏附分子表达、刺激中性粒细胞浸润有关，还可通过引起发热、心率加快、诱导小胶质细胞增殖、花生四烯酸释放以及NO合成等途径促进脑缺血损伤。脑缺血损伤中另一种重要的促炎症细胞因子TNFα，可诱导脑缺血区神经胶质细胞和内皮细胞黏附分子表达，促进中性粒细胞黏附在微血管周围，还可引起血脑屏障通透性增加。Nicolás等［5］发现进展性卒中患者血清及脑脊液中IL6含量明显升高，说明IL6对脑缺血性损伤亦有促进作用，这与其诱导磷脂酶A2表达升高从而导致白细胞三烯、前列腺素和血小板活化因子等炎症介质的产生有关。而IL10同样可以抑制IL6的合成。

    3.2  抑制免疫反应  大量的研究表明，脑缺血后细胞因子、T细胞等参与了脑缺血损伤过程，炎症反应和免疫反应是造成脑缺血后继发性损伤的主要机制。树突状细胞（DC）不仅参与了对抗原递呈的免疫反应过程，而且还可通过产生细胞因子来影响免疫反应。IL10可以通过减少 DC引起的多种炎症因子分泌，而影响DC的抗原递呈功能。王莉莉等［6］研究发现:脑缺血后1 h到第6 d损伤脑组织中有DC样细胞存在，且随着时间的延长逐渐增多，其主要由胶质细胞转化而来，可表达主要组织相容性复合体（MHCⅡ）类分子、分泌相关细胞因子IL1β，IL6和TNFα等，TNFα可增加MHCⅡ类分子的表达，从而增强DC 的抗原递呈作用，脑缺血后DC可在损伤或坏死组织中捕捉、加工抗原，并迁移到淋巴组织活化T 细胞，表明其在脑缺血中处于活化状态，是一种免疫活性效应细胞。该研究结果显示DC细胞的数量与脑栓塞造成损伤面积正相关。IL10 主要对 DC发育成熟的早期阶段起抑制作用，作用的主要靶分子是CD86，IL10使未成熟树突状细胞（iDC）表面 CD86分子的表达下降而明显阻碍其有效地向 T细胞递呈抗原，使 T细胞增殖能力受损及其 IFNα和IL2的分泌显著减少，IL10使iDC从低免疫反应 DC转变为免疫耐受DC,抑制了T细胞的免疫应答反应 ,导致 T细胞无反应性，从而抑制脑缺血后免疫反应介导的脑损伤作用［7］。

    3.3  抑制诱导型一氧化氮合酶(iNOS)产生  不同亚型一氧化氮合酶(NOS)在脑缺血中的作用不同，内皮型一氧化氮合酶(eNOS)产生的NO有神经保护作用，神经元型一氧化氮合酶(nNOS)产生的NO可引起脑缺血后早期脑损伤，而iN0S则诱导缺血后迟发性神经元损伤。大鼠的血管组织中，较高浓度的 IL10 主要通过激活iNOS促进 NO 生成， IL10 既可像其他细胞因子一样通过增强 eNOS表达而促进NO生成 , 从而起扩张血管作用 , 还能通过抑制炎症介质诱导的NO释放发挥抗炎效应［8］。同时国内外的研究［9，10］均证实急性脑缺血大鼠血清中IL10水平在3 h后较低、6 h后最低，此后才逐渐升高，因此，推测脑缺血后明显增多的IL10可抑制iNOS产生，减少缺血后期NO生成，从而减轻迟发性脑损伤。

    3.4  减少自由基生成  目前，自由基对脑缺血的损伤作用已经得到公认，与脑缺血损伤关系较密切的自由基有氧自由基和NO。大量氧自由基的产生可引起生物膜脂质过氧化反应，并形成脂质过氧化与氧自由基的恶性循环，氧自由基引起的脂质过氧化还可引起细胞成分脂质、蛋白之间相互交联，损伤神经元功能。此外，氧自由基还可损伤血管内皮细胞，引起血栓形成从而产生大量脂质过氧化物。 NO致神经损伤的可能机制有:介导谷氨酸的兴奋毒性作用；使各种含铁硫酶失活，抑制线粒体ATP产生，同时增加ATP消耗，使细胞能量耗竭；损伤DNA；NO与氧自由基结合形成ON00-，使线粒体内锰超氧化物歧化酶（MnSOD）失活,线粒体内氧自由基增多,触发神经元损伤的自身级联反应。IL10脑保护作用可能与其提高局部组织抗氧化能力和减少自由基产生有关。IL10还可能对超氧化物歧化酶（SOD）有直接激活作用。研究［11］发现，脑缺血后脑组织和血清中SOD明显降低,而应用IL10后脑组织中SOD活性明显升高［12］，从而减少NO含量，起到神经保护作用。

    3.5  抗凋亡  彭昊等［13］研究急性脊髓损伤发现伤后12 h即可在损伤的脊髓组织观察到零星的凋亡细胞，24 h渐增多，48 h达高峰，且凋亡细胞不仅局限于损伤位点，也可见损伤位点周围，表明凋亡可能对脊髓的继发性神经损伤起重要作用。而伤后30 min全身应用IL10，可以显著抑制细胞凋亡，促进神经功能恢复，提示IL10可通过抗细胞凋亡发挥神经保护作用。脑内IL10亦具有类似作用机制。脑缺血后细胞凋亡在缺血再灌注0.5 h即出现，以24～48 h凋亡细胞数目最多，且可持续数周之久，主要分布于梗死灶边缘区内层即半暗带区，1995年Li等［14］动物实验表明细胞凋亡参与缺血后梗死灶的发展。为了抢救“半暗带区”神经细胞，阻断细胞凋亡的发生、发展显得尤为重要。在局灶性脑缺血再灌注（FCIR）动物模型中，与细胞凋亡调节有关的基因及表达产物研究较多的为cfos原癌基因。倪宏等［15］用IL10多克隆抗体阻断缺血后内源性IL10的表达，发现缺血侧大脑皮质cfos表达明显高于正常对照组，提示IL10对缺血缺氧损伤的保护作用可能与其抑制大脑皮质cfos，进而减少神经细胞凋亡有关。目前细胞因子与神经细胞凋亡的关系也越来越受到重视，细胞因子如TNF、神经生长因子(NGF)等均是调控神经细胞凋亡的重要因素之一，自由基尤其是超氧阴离子是导致FCIR中脑水肿和神经细胞凋亡的重要因素。IL10可通过氧自由基途径和细胞因子途径减少脑梗死后细胞凋亡，发挥神经保护作用。

    综上所述，IL10对缺血性脑损伤具有确切的保护作用，临床应用价值很大，目前IL10已经成为国内外脑血管病基因治疗研究的新靶点，有望成为脑血管病治疗的新突破口，但对于IL10神经保护作用的具体机制、有效的临床应用途径，给药方法，剂量等问题尚缺乏足够的经验，有待进一步研究。

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