余 智 劉開祥 廖小明

過氧化物酶體增殖物激活受體 （peroxisome proliferator activated receptor,PPAR）γ是一種重要的核受體超家族中由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子之一，主要通過調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄而發(fā)揮多種生物學(xué)效應(yīng)。近年研究表明,PPARγ對于腦缺血再灌注損傷具有一定的神經(jīng)保護作用[1]，已成為腦血管病研究的熱點。本文就PPARγ在缺血性腦血管疾病中保護作用的研究進展做一綜述。

1 PPARγ的分子生物學(xué)特性

PPARs是一類由配體激活的核轉(zhuǎn)錄因子,屬于Ⅱ型核受體超家族成員[2]，包括 PPARα、PPARβ 和 PPARγ3種異構(gòu)形式[3]。人類PPARα為468個氨基酸殘基，PPARβ和PPARγ含有的氨基酸殘基分別為441個及479個，其中PPARγ基因由9個外顯子延伸至100 kb的DNA構(gòu)成，定位于染色體3p25，與基因的遺傳相連鎖有關(guān)的是位于基因一側(cè)的多形標志物D3S1259及D3S1286。由于啟動子和剪接方式的差別，形成了 4 種 PPARγ mRNA 亞型:PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3和PPARγ4，但只翻譯出2種不同的蛋白質(zhì)。已證實PPARγ主要分布在脂肪組織，但在單核細胞/巨噬細胞、脾臟、肝臟、B細胞、T細胞及平滑肌細胞中也有少量的表達；正常成年大腦組織中PPARγ的表達水平相對較低，且主要位于海馬齒狀回（DG）的顆粒細胞中,而尾殼核和蒼白球、丘腦和梨狀皮質(zhì)中的含量比較少[4]。PPARγ通過對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)而影響脂代謝、糖代謝、炎癥反應(yīng)及細胞發(fā)育等，故與肥胖、糖尿病、胰島素抵抗、缺血再灌注損傷、腫瘤及動脈粥樣硬化等疾病的病理生理過程密切相關(guān)，其中腦內(nèi)PPARγ的表達在抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病的炎癥反應(yīng)方面發(fā)揮重要的生物學(xué)作用。

2 PPARγ的配體種類及特點

作為PPARγ的激活配體，過氧化物酶體增殖劑（peroxisome proliferator,PP）、脂肪酸及其代謝產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)上都含有羧基功能基團和一個疏水區(qū)。其中PPARγ與PP及脂肪酸結(jié)合后成為轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物,再與視黃酸受體α（retinoic X receptor α,RXRα）形成異構(gòu)二聚體而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控的作用。由于激動配體來源的差別，將其分為天然激動配體和合成激動配體。二者競爭性作用于PPARγ，提示它們的結(jié)合位點存在一定的相似性。天然激動配體主要包括花生四烯酸經(jīng)環(huán)氧合酶及脂氧合酶作用后的代謝產(chǎn)物，如亞油酸、亞麻酸、前列腺素 D2衍生物、15d-脫氧前列腺素 J2（15d-PGJ2）等，其中15d-PGJ2對PPARγ具有高度的親和性和明顯的激動效應(yīng)[5]，常被應(yīng)用于對PPARγ的實驗研究。合成激動配體包括：（1）新型胰島素增敏劑噻唑烷二酮類（TZDs），如羅格列酮、曲格列酮、吡咯列酮等。（2）非甾體類抗炎藥（NSAID），如吲哚美辛、消炎痛、布洛芬等。（3）含有酪氨酸結(jié)構(gòu)的藥物，如GI-262570、GW1929 等[6]。 （4）苯乙酸的衍生物，如 GW0207、L-796449。新型降血壓藥物替米沙坦除了是血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)受體拮抗劑外，也被證實對PPARγ具有激動效應(yīng)[7]。目前研究發(fā)現(xiàn)，TZDs與PPARγ親和力最大、特異性最強，相互結(jié)合后能抑制炎癥反應(yīng)、提高胰島素敏感性、促進糖代謝、刺激脂肪細胞分化及代謝、減輕胰島素抵抗等作用[8]，但苯乙酸的衍生物對其作用較弱。PPARγ的拮抗配體主要有GW9662、BADGE 和 T0070907[9]。

3 PPARγ及其激動配體在缺血性腦血管疾病中的研究

缺血性腦血管疾病是各種原因?qū)е麓竽X有效循環(huán)血量減少引起相應(yīng)腦組織缺血壞死及腦功能障礙的一類中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其缺血再灌注損傷的病理生理過程十分復(fù)雜，主要涉及炎癥反應(yīng)、能量代謝紊亂、神經(jīng)細胞內(nèi)鈣離子（Ca2+）超載、酸中毒及單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的毒性作用、氧自由基的過度形成及“瀑布式”自由基連鎖反應(yīng)等多個環(huán)節(jié)，且彼此互為因果、相互重疊，形成惡性循環(huán)最終導(dǎo)致細胞凋亡或壞死[10]。有研究表明，PPARγ被激活后可增加腦缺血動物模型體內(nèi)對抗自由基所需要的酶類[11]。近年研究也發(fā)現(xiàn)，PPARγ是細胞炎癥及缺血反應(yīng)過程中重要的調(diào)控因子，在缺血再灌注損傷方面起著重要的保護作用[12-13]。

3.1 PPARγ及其激動配體抑制炎癥反應(yīng)的機制 PPARγ被配體激活后和靶基因啟動子上游的過氧化物酶體增殖物反應(yīng)元件（peroxisome proliferator response element，PPRE）結(jié)合而進行基因的轉(zhuǎn)錄和表達,使組織內(nèi)多種黏附分子的表達增加，進而減輕白細胞的炎性浸潤，降低炎性細胞的毒性效應(yīng)。最近已有實驗證實PPARγ激動配體可以在一定程度上減輕缺血組織的炎性反應(yīng)[14]。目前已知，腦缺血后即早基因（immediate early genes,IEG）的表達能力顯著增強，其主動表達在細胞凋亡的發(fā)生過程中起著重要的作用[15]。持續(xù)活化垂死神經(jīng)元中的核因子（NF）-κB可誘導(dǎo)細胞凋亡，包括重新進入細胞循環(huán)失敗和生成死亡蛋白[16]。炎癥反應(yīng)過程中釋放一系列細胞因子信號，降解IκB激酶（IKK），活化并磷酸化IκB的2個Ser殘基，釋放出與IκB相結(jié)合的NF-κB并轉(zhuǎn)移到細胞核，使目的基因的表達增加,從而產(chǎn)生大量的炎癥介質(zhì)參與病理生理過程[12,17]。研究表明,活化后的PPARγ主要通過3種途徑參與抑制炎癥反應(yīng)的進程：降低IκB的激酶的活性使結(jié)合于NF-κB的p50/p65烷基化二聚體的水平降低而直接抑制NF-κB DNA的合成，抑制NF-κB基因的表達及干預(yù)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活蛋白（JAK-STAT）[18]。此外，PPARγ及其激動配體抑制炎癥反應(yīng)的機制還可能與抑制組織細胞內(nèi)活性氧族（ROS）有關(guān)[19]。

3.2 PPARγ及其激動配體在缺血性腦血管疾病中的神經(jīng)保護作用 研究表明，PPARγ及其激動配體具有保護缺血再灌注損傷的作用，主要與PPARγ降低缺血再灌注誘導(dǎo)的白細胞介素 （IL）-1β、 細胞間黏附因子 （ICAM）-1、 環(huán)氧化酶（COX）-2等炎性介質(zhì)的表達水平，減少自由基的產(chǎn)生，減少谷胱甘肽（GSH）的消耗，增加超氧化物歧化酶（SOD）-1的含量而發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激的作用有關(guān)[20]。Ou等[21]的研究表明腦室內(nèi)注射PPARγ激動配體與全身給藥所產(chǎn)生的保護作用相似，提示其保護作用是通過選擇性激活腦組織內(nèi)PPARγ實現(xiàn)的。腦缺血后數(shù)小時PPARγ mRNA的表達增加，同時PPARγ在細胞核的免疫反應(yīng)性增強，提示PPARγ活性的增強[22]。研究表明，PPARγ激動配體干預(yù)后22 d仍可以縮小梗死面積和恢復(fù)部分神經(jīng)功能，表明缺血前進行PPARγ激動配體的干預(yù)，其保護作用可持續(xù)較長時間[23]，提示PPARγ是一種內(nèi)源性保護因子。

最近，Loane等[24]發(fā)現(xiàn),羅格列酮可使大鼠腦組織中抗炎細胞因子IL-4水平升高。郭金濤等[25]實驗研究也發(fā)現(xiàn)在大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷模型（MCAO）中PPARγ激動配體預(yù)先處理后 IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-1β 的表達明顯降低。同樣PPARγ激動配體給藥組的組織經(jīng)TTC染色后腦片全紅，局灶梗死面積明顯減小，且大鼠神經(jīng)功能缺損癥狀均有不同程度改善，肌力明顯好轉(zhuǎn)，對照組大鼠則出現(xiàn)明顯神經(jīng)運動功能障礙。

Ou等[21]采用PPARγ識別探針在大腦中動脈缺血再灌注后缺血側(cè)發(fā)現(xiàn)PPARγ陽性細胞,經(jīng)天然激動配體15d-PGJ2處理后能減少梗死面積、降低caspase-3活性、減少壞死級聯(lián)反應(yīng)及細胞凋亡的發(fā)生。腦組織缺血使PPARγ結(jié)合于缺血側(cè)大腦靶基因,而PPARγ及其激動配體則提高這種結(jié)合的可能性,并在損傷腦半球中顯著增加。

為進一步證實PPARγ激動配體在相關(guān)方面的保護作用，Romera等[26]采用細胞培養(yǎng)模型顯示缺血預(yù)處理增加PPARγ的表達，用其激動配體來處理則提高細胞GLT1/EAAT2 mRNA和蛋白的表達，同時也增強谷氨酸鹽的上調(diào)和減少神經(jīng)細胞的凋亡。由此推測PPARγ及其激動配體有利于缺血性腦血管疾病的臨床治療。

綜上所述，激活組織內(nèi)PPARγ的表達與減輕腦缺血再灌注損傷密切相關(guān)。PPARγ激動配體可促進PPARγ活化表達,進而提高其對炎性反應(yīng)相關(guān)目的基因的調(diào)控能力,筆者認為這可能是其發(fā)揮減輕腦缺血再灌注炎性反應(yīng),從而達到神經(jīng)保護作用的重要機制之一。因此,積極探討PPARγ的激活方法,對于尋求治療缺血性腦血管病的新靶點具有重要的現(xiàn)實意義[2,12-13]。目前對PPARγ在缺血性腦血管疾病的保護作用方面的研究取得了積極進展，但其確切神經(jīng)保護機制仍不完全清楚；且研究對象多為動物或離體細胞，缺乏大規(guī)模的臨床試驗研究。但隨著分子生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,從新的藥理靶點深入探討PPARγ激動配體的神經(jīng)保護作用機制,有望成為治療缺血性腦血管疾病的新途徑,對于防治腦血管病具有十分重要的意義。

[1]Allahtavakoli M,Shabanzadeh A,Roohbakhsh A,et al.Combination theapy ofrosiglitazone,a peroxisome proliferators-activated receptor-gamma ligand,and NMDA receptor antagonist(MK-801)on experimental embolic stroke in rats [J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2007,101(5):309-314.

[2]Heneka MT,Landreth GE.PPARs in the brain[J].Biochim Biophys Acta,2007,1771(8):1031-1045.

[3]Han SW,Roman J.Ant icancer actions of PPARγ ligands current state and future perspectives in human lung cancer[J].World J BiolChem,2010,1(3):31-40.

[4]Moreno S,Farioli-Vecchioli S,Ceru MP.Immunolocalization of peroxisome proliferator-activated receptors and retinoid X receptors in the adult rat CNS[J].Neuroscience,2004,123(1):131-145.

[5]Martinez N,Capobianco E,Wllite V,et al.Peroxisome proliferatoractivated receptor alpha activation regulates lipid metabolism in the feto-placental unit from diabetic rats[J].Reproduction,2008,136(1):95-103.

[6]Moore-Carrasco R,Figueras M,Ametller E,et al.Effects of the PPARgamma agonist GW1929 on muscle wasting in tumor-bearing mice[J].Oncol Rep,2008,19(1):253-256.

[7]Honda A,Matsuura K,Fukushima N,et al.Telmisartan induces proliferation of human endothelial progenitor cells via PPARγdependent PI3K/Akt pathway[J].Atherosclerosis,2009,205(2):376.

[8]Kota BP,Huang TH,Roufogalis BD.An overview on biological Mechanisms of PPARs[J].Pharmacol Res,2005,51(2):85-94.

[9]Mo C,Chearwae W,Bright JJ.PPARgamma regulates LIF-induced growth and self-renewal of mouse ES cells TykZ2-Stat3 pathway[J].Cell Signal,2010,22(3):495-500.

[10]Hazell AS.Excitotoxic mechanisms in stroke:an update of concepts and treament strategies[J].Neuro Inter,2007,50(7-8):941-953.

[11]Culman J,Zhao Y,Gohlke P,et al.PPAR-γ:therapeutic target for ischemic stroke[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(5):244-249.

[12]Kapadia R,Yi JH,Vemuganti R.Mechanisms of anti-inflammatory and neuroprotective actions of PPAR-gamma agonists[J].Front Biosci,2008,13:1813-1826.

[13]Culman J,Zhao Y,Gohlke P,et al.PPAR-gamma：therapeutic target for ischemic stroke[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(5):244-249.

[14]Garcia-Bueno B,Madrigal JL,Lizasoain I,et al.Peroxisome proliferator-activated receptor gamma activation decreases neuroiniflammation in brain after stress in rats[J].Biol Psychiatry,2005,57(8):885-894.

[15]Lindwall C,Kanje M.The Janus role of c-Jun:cell death versus survival and regeneration of neonatal sympathetic and sensory neurons[J].Exp Neurol,2005,196(1):184-194.

[16]Collion M，Aragno M，Castiglia S，et al.Insulin reduces cerebral isehemia/reperfusion in jury in the hippocampus of diabetic rats:a role for glycogen synthase kinase-3beta[J].Diabetes,2009,58(1):235-242.

[17]Culman J,Zhao Y,Gohlke P,et al.PPAR-gamma:therapeutic target for ischemic stroke[J].Trends Pharmacol Sci,2007,28(5):244-249.

[18]Straus DS,Pascual G,Li M,et al.15-deoxy-delta 12,14-prostaglandin J2 inhibits multiple steps in the NF-kappa B signaling pathway[J].Proc Natl Acad Sci USA,2000,97(9):4844-4849.

[19]Jung Y,Song S,Choi C.Peroxisome proliferator activated receptor gamma agonists suppress TNFalpha-induced ICAM-1 expression by endothelialcellsin a mannerpotentially dependenton inhibition of reactive oxygen species[J].Immunol Lett,2008,117(1):63-69.

[20]Allahtavakoli M,Shabanzadeh A,Roohbakhsh A,et al.Combination therapy ofrosiglitazone,a peroxi some proliferator-activated receptor-gamma ligand,and NMDA receptor antagonist(MK-801)on experimental embolic stroke in rats[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2007,101(5):309-314.

[21]Ou Z,Zhao X,Labiche LA,et al.Neuronal expression of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPARgamma)and 15dprostaglandin J2-mediated protection of brain after experimental cerebral ischemia in rat[J].Brain Res,2006,1096(1):196-203.

[22]Xu YW,Sun L,Liang H.12/15-Lipoxygenase inhibitor baicalein suppresses PPARγ expression and nuclear translocation induced by cerebral ischemia/reperfusion[J].Brain Res,2010,1307:149-157.

[23]Sundararajan S,Gamboa JL,Victor NA,et al.Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma ligands reduce inflammation and infarction size in transient focal ischemia[J].Neuroscience,2005,130(3):685-696.

[24]Loane DJ,Deighan BF,Clarke RM,et al.Interleuk in-4 mediates the neuroprotective effects of rosiglitazone in the aged brain[J].Neurobiol Aging,2009,30(6):920-931.

[25]郭金濤,高坦,宋一鳳.過氧化物酶體增殖物激活受體γ對大鼠實驗性局灶性腦缺血再灌注損傷中IL-β、IL-6和TNF-α表達水平的影響[J].實用神經(jīng)病學(xué),2008,111(2):76-79.

[26]Romera C,Hurtado O,Mallolas J,et al.Ischemic preconditioning reveals that GLT1/EAAT 2 glutamate transporter is a novel PPARγ target gene involved in neuroprotection[J].J Cereb Blood Flow Metabol,2007,27(7):1327-1338.