纤溶系统在中枢神经系统疾病中的作用机制

第四节　纤溶系统在中枢神经系统疾病中的作用机制

纤溶酶原广泛存在于各个组织和器官，在体内含量十分丰富，但其转变为有活性的纤溶酶的过程必须依赖于纤溶酶原激活剂的存在。在中枢神经系统中，t－PA是主要存在的纤溶酶原激活剂，分布在海马回，因此纤溶系统在中枢神经系统的作用大多与t－PA密切相关。

神经元在正常的生理情况下也有t－PA的合成，但t－PA是储存在神经元的分泌囊泡中的，即使有少量的释放，t－PA的浓度受到神经元细胞膜上受体、丝氨酸蛋白酶抑制剂等多种因素的调控，使t－PA维持在一个正常水平。体外实验的研究表明，当一些化学性去极化剂作用于神经元细胞后，诱导细胞中t－PA释放到培养基中，这一过程发生时t－PA mRNA水平并不升高，也不受蛋白质合成抑制剂的影响，但可以被钙离子通道阻滞剂所抑制。这些结果表明，t－PA的分泌很可能是通过NMDA（N－甲基－D－天冬氨酸）依赖的钙离子通道。

海马神经元的退行性变是许多中枢神经系统疾病的共同特征，而t－PA可以介导由神经兴奋性毒素引起的海马神经元细胞的退行性变，t－PA基因敲除小鼠对这种损伤有很高的抵抗力。关于t－PA介导兴奋性毒素引起的海马神经元退行性变的机制，可能是由于当兴奋性毒素作用于海马神经元时，引起了海马神经元去极化，导致了t－PA由细胞内释放到细胞外。神经细胞外t－PA浓度增高通过以下几条途径损伤神经细胞：①t－PA激活纤溶酶原转变为纤溶酶而水解神经元细胞外的生长因子、受体、细胞外基质等，特别是对细胞外基质的主要组成成分层粘连蛋白（laminin）的水解，使神经元细胞失去与细胞外基质的联系和空间支持而发生死亡。②细胞外的t－PA活化海马组织中的小胶质细胞（microglia），小胶质细胞具有免疫细胞的功能，正常的生理条件下处于非活化状态，活化后的小胶质细胞具有较强的浸润能力，并同时释放出大量细胞因子，如NO、IL－1、TNF－α等，从而加强了由兴奋性毒素引起的神经元退行性变（图10－9）。

图10－9　t－PA介导兴奋性毒素引起的海马神经元退行性变的机制

此外纤溶系统参与了金属基质蛋白酶（MMPs）的表达和活化的过程（图10－10）。MMPs是一类依赖金属离子发挥活性的蛋白酶，涉及细胞外基质的代谢过程。MMPs以酶原的形式分泌，在细胞外经过水解活化，转变为活性形式的蛋白酶。纤溶酶和u－PA在体外都可以直接活化MMPs家族中的MMP－2和MMP－9，而t－PA则通过细胞膜上的低密度脂蛋白相关受体（LRP），调节MMP－9基因的表达。纤溶系统通过影响MMPs的表达和活化，间接地参与了神经细胞的迁移、细胞外基质成分的降解和器官纤维化等过程。

图10－10　t－PA促进MMP－9表达和活化

A、B：明胶酶谱法检测t－PA在不同浓度和作用时间对MMP－9活化的影响

C、D：RT－PCR法检测t－PA在不同浓度和作用时间对MMP－9表达的影响

t－PA对神经元的作用还有许多不能理解之处，例如直接向脑内灌注t－PA并不会引起神经元的死亡；t－PA对锌离子引起的神经元损伤还有保护作用。t－PA和纤溶酶原基因敲除小鼠对神经兴奋性毒素引起的神经元死亡表现出了相似的抵抗力，许多类似的实验也证实了t－PA是通过激活纤溶酶原实现其在神经系统中的作用；但在小鼠卒中的动物模型中，t－PA基因敲除的小鼠对于神经细胞的死亡有一定的抗性，而纤溶酶原基因敲除小鼠的神经元损伤程度更加严重。小胶质细胞的活化虽然依赖于t－PA，但t－PA缺失了丝氨酸蛋白酶的结构域后，仍然可以介导小胶质细胞的活化，海马中的苔状纤维生长在纤溶酶原基因敲除和野生型小鼠几乎没有差别。以上实验都说明t－PA在神经系统疾病中的作用，可能是通过多条途径，有多种细胞和分子参与的过程，它的具体机制尚待进一步研究。