馬賀遠(yuǎn)，李欽青，楚世峰，張釗，賀文彬

（1.山西中醫(yī)藥大學(xué)分子中醫(yī)藥學(xué)國(guó)家國(guó)際聯(lián)合研究中心，中醫(yī)腦病學(xué)山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024；2.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所，天然藥物活性物質(zhì)與功能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100050）

腦血管病是全球三大致死性疾病之一，具有高發(fā)病率、高病死率、高致殘率等特點(diǎn)，嚴(yán)重危害人類健康，給社會(huì)和家庭帶來(lái)極大的負(fù)擔(dān)，其中缺血性腦血管病約占全部腦血管病的85%［1］。最新發(fā)布的《中國(guó)腦卒中防治報(bào)告2020》［2］和全球疾病負(fù)擔(dān)研究數(shù)據(jù)［3］顯示，我國(guó)腦卒中患病率整體呈上升趨勢(shì)，其中≥40歲人群的人口標(biāo)化患病率由2012 年的1.89%上升至2019年的2.58%。研究表明，缺血性腦血管疾病主要是由于局部腦區(qū)血流供應(yīng)的急性中斷〔缺血性腦卒中（ischemic stroke，IS）急性期〕或長(zhǎng)期慢性血流供應(yīng)不足所導(dǎo)致的腦神經(jīng)功能受損，且長(zhǎng)期慢性腦血流供應(yīng)不足是大多數(shù)IS 急性發(fā)病和阿爾茨海默病等多種退行性腦重大疾病的病理基礎(chǔ)［4-5］。急性腦卒中與慢性腦供血不足常?？梢韵嗷マD(zhuǎn)化，急性腦卒中在度過(guò)危險(xiǎn)期后常常轉(zhuǎn)化為慢性腦供血不足并長(zhǎng)期存在于恢復(fù)期和后遺癥期。IS 病理機(jī)制復(fù)雜，治療難度大。目前，IS 的治療主要以靜脈溶栓和（或）機(jī)械取栓為主，但均受限于嚴(yán)格的時(shí)間窗，且靜脈溶栓或機(jī)械取栓后受損的神經(jīng)元往往因微循環(huán)障礙其功能無(wú)法得到理想改善［6］。以往關(guān)于腦缺血損傷的治療是單純的神經(jīng)保護(hù)或針對(duì)腦血管的治療，忽略了大腦結(jié)構(gòu)和功能的完整性以及不同結(jié)構(gòu)之間的相互作用。近年來(lái)，研究方向逐漸由單一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向神經(jīng)血管單元（neurovascular unit，NVU）這一整體性結(jié)構(gòu)。NVU 是包括神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞（microglial cells，MG）、星形膠質(zhì)細(xì)胞（astrocytes，AS）、腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞（brain microvascular endothelial cells，BMEC）、周細(xì)胞（perithelial cells，PC）以及腦脈管系統(tǒng)內(nèi)的基底膜構(gòu)成的功能單位，其中BMEC、PC 和AS 末端構(gòu)成血腦屏障（blood brain barrier，BBB），維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)［7］。NVU 對(duì)BBB、腦內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)血管修復(fù)及抑制炎癥免疫反應(yīng)等均具有重要影響［8］。NVU 概念的提出為IS 防治藥物研究提供了新靶標(biāo)和新思路。本文綜述NVU 主要組成細(xì)胞即神經(jīng)元、AS、MG 和BMEC 等在NVU 中的相互作用及其在腦功能和腦缺血損傷發(fā)生機(jī)制中的作用。

1 神經(jīng)元

神經(jīng)元是NVU 的重要組成細(xì)胞，與NVU 的其他組成部分相互聯(lián)系。神經(jīng)元與腦血流之間存在密切聯(lián)系，腦血流為神經(jīng)元活動(dòng)提供氧氣及能量，同時(shí)神經(jīng)元活動(dòng)影響腦血流變化［9］。

1.1 神經(jīng)元在NVU的作用

神經(jīng)元與NVU 中的其他細(xì)胞具有密切聯(lián)系。神經(jīng)元和AS 釋放的血管活性分子可增加局部腦血流量以滿足大腦的代謝需求［10］。神經(jīng)元與微血管之間也存在相互作用。大腦神經(jīng)元與微血管系統(tǒng)之間存在密切的代謝聯(lián)系，神經(jīng)元代謝產(chǎn)生的葡萄糖可以被微血管系統(tǒng)中的細(xì)胞吸收，產(chǎn)生的乳酸可以通過(guò)微血管系統(tǒng)中的細(xì)胞釋放到毛細(xì)血管內(nèi)［11］。神經(jīng)元與AS 之間的連接可通過(guò)增加BMEC 屏障緊密性以及增強(qiáng)緊密連接蛋白〔閉合蛋白（occludin）和封閉蛋白5（claudin-5）〕的連接而改善BBB 通透性，從而維護(hù)腦組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)［12］。

1.2 神經(jīng)元對(duì)腦缺血損傷的反應(yīng)

在腦缺血再灌注損傷的早期和晚期，BBB 通透性增加均可導(dǎo)致神經(jīng)元大量丟失［13］。腦缺血損傷后，及時(shí)的治療干預(yù)可使受損的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能得到恢復(fù)，其恢復(fù)程度取決于腦缺血的時(shí)間。但神經(jīng)元結(jié)構(gòu)損傷恢復(fù)的程度和可逆恢復(fù)的具體時(shí)間至今尚無(wú)定論。研究報(bào)道，缺血5 min 后在海馬CA1 區(qū)檢測(cè)到神經(jīng)元損傷或凋亡、MG 活化和促炎細(xì)胞因子表達(dá)等，而且由于MG 的活化和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)加速了神經(jīng)元損傷［14］。有研究采用經(jīng)顱雙光子成像、組織學(xué)染色和電鏡觀察小鼠全腦缺血不同時(shí)間段神經(jīng)元樹(shù)突向細(xì)胞體的可逆恢復(fù)，發(fā)現(xiàn)腦缺血1 h 內(nèi)，神經(jīng)元結(jié)構(gòu)損傷具有可逆性；缺血1～3 h后，神經(jīng)元的樹(shù)突結(jié)構(gòu)難以恢復(fù)；缺血6 h后，神經(jīng)元出現(xiàn)染色質(zhì)邊緣化和細(xì)胞核固縮；隨缺血時(shí)間延長(zhǎng)，神經(jīng)元樹(shù)突結(jié)構(gòu)的損傷逐漸向樹(shù)突干擴(kuò)展且退化神經(jīng)元數(shù)量增加［15］。對(duì)大腦CA1 和CA3 區(qū)錐體神經(jīng)元向外整流氯離子通道（outwardly rectifying chloride channel，ORCC）的研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血損傷后CA1 區(qū)神經(jīng)元ORCC 活性持續(xù)增強(qiáng)，而CA3區(qū)神經(jīng)元ORCC 未發(fā)生明顯變化，表明腦缺血在海馬CA1 區(qū)誘導(dǎo)延遲性選擇性神經(jīng)元死亡［16］。慢性腦缺血大鼠缺血28 d 后，錐體層神經(jīng)元局灶性丟失且相對(duì)密度降低，海馬CA2區(qū)和CA4區(qū)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白表達(dá)增加，表明這些區(qū)域出現(xiàn)了神經(jīng)退行性變化［17］。

腦缺血可通過(guò)興奮性毒性、炎癥、氧化應(yīng)激和凋亡等機(jī)制導(dǎo)致神經(jīng)元損傷。細(xì)胞調(diào)亡是一系列高度調(diào)控的細(xì)胞內(nèi)事件，神經(jīng)元可能通過(guò)Janus 激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）、NF-κB、磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）等信號(hào)通路以及凋亡誘導(dǎo)因子和多種激酶參與腦缺血后神經(jīng)元死亡。腦缺血后，神經(jīng)元釋放可溶性Fas配體（soluble Fas ligand，sFasL），可能通過(guò)激活JAK2/STAT3和NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)M1 型MG 極化［18］。大鼠頸動(dòng)脈狹窄慢性腦缺血模型中，海馬CA1和CA3區(qū)凋亡誘導(dǎo)因子表達(dá)增強(qiáng)，導(dǎo)致神經(jīng)元不同程度損傷，表明凋亡誘導(dǎo)因子介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡參與神經(jīng)元死亡過(guò)程，通過(guò)激活PI3K/Akt 發(fā)揮內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)作用，參與腦缺血損傷的修復(fù)［19］。糖原合成酶激酶3是一種在進(jìn)化上非常保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶，在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和糖原代謝及炎癥中起重要作用，在腦缺血損傷過(guò)程中，抑制糖原合成酶激酶3 的表達(dá)可能起到對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用［20］。此外，有研究提出，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶5（cyclin-dependent kinase 5，Cdk5）激活可能對(duì)神經(jīng)傳遞、突觸可塑性、神經(jīng)元遷移和維持神經(jīng)元存活具有負(fù)面影響，抑制Cdk5 活性可促進(jìn)損傷神經(jīng)元的功能恢復(fù)。腦缺血后神經(jīng)元凋亡或壞死可能與Cdk5激活有關(guān)［21］。

2 星形膠質(zhì)細(xì)胞

AS 是大腦中數(shù)量最豐富且對(duì)腦內(nèi)微環(huán)境變化高度敏感的常駐免疫細(xì)胞，位于腦實(shí)質(zhì)內(nèi)大腦灰質(zhì)中神經(jīng)元突觸和微血管之間，因其獨(dú)特的解剖位置，在腦代謝和腦血流調(diào)節(jié)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。AS 是NVU 重要組成部分，在腦的正常生理活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，如為神經(jīng)元提供能量、清除代謝物、參與突觸形成、調(diào)節(jié)pH 和K+平衡及神經(jīng)遞質(zhì)穩(wěn)態(tài)等［22］。AS 抑制Ca2+介導(dǎo)的突觸興奮，有助于信息處理，并在結(jié)構(gòu)和功能上連接神經(jīng)元和血管內(nèi)皮細(xì)胞［23］。AS 還通過(guò)產(chǎn)生多種調(diào)節(jié)信號(hào)、合成神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)以重新激活或代謝谷氨酸而保護(hù)神經(jīng)元，其中AS 可支持神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位，并保護(hù)其免受氧化應(yīng)激損傷［24］。AS 通過(guò)對(duì)BBB 的形成、維持及修復(fù)其功能等過(guò)程，調(diào)節(jié)局部腦血流量［25］。AS 的代謝反應(yīng)具有雙重性。正常情況下，AS 可保護(hù)神經(jīng)元，避免其受氧化應(yīng)激和興奮性毒性的影響；而在缺血性腦損傷中，神經(jīng)元和AS 會(huì)迅速耗盡能量和氧氣，導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的組織損傷和神經(jīng)損傷［26］。細(xì)胞免疫研究已經(jīng)證實(shí)，位于缺血區(qū)域的PC 產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)因子可激活A(yù)S，導(dǎo)致近端AS 增生，膠質(zhì)原纖維酸性蛋白表達(dá)增強(qiáng)［27］。

2.1 AS在NVU中的作用

AS 作為NVU 的重要組成部分，通過(guò)其血管周圍終足與BMEC 緊密連接，直接調(diào)節(jié)BBB 的功能［28］。AS 中主要的間隙連接蛋白對(duì)腦缺血后的低氧和氧化應(yīng)激極為敏感［29］。AS可通過(guò)BBB 直接限制外周免疫細(xì)胞進(jìn)入。血管周圍的AS 增加緊密連接蛋白的緊密性，促進(jìn)內(nèi)皮轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)及內(nèi)皮屏障相關(guān)酶生成［30］。然而，AS 是基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）的來(lái)源。MMP是細(xì)胞外蛋白酶家族成員之一，可在缺血后降解緊密連接蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM），導(dǎo)致AS 終足（endfeet）（在調(diào)節(jié)BBB、腦血流、營(yíng)養(yǎng)吸收和清除大腦的代謝廢物等方面發(fā)揮重要作用）與其包繞的血管分離，增加BBB 的通透性，影響神經(jīng)信號(hào)傳遞和大腦能量代謝［31］。AS 終足幾乎覆蓋整個(gè)腦血管系統(tǒng)，促進(jìn)AS 和BMEC 之間的雙向通訊。研究表明，BMEC 和AS 對(duì)IS 后的神經(jīng)元具有實(shí)質(zhì)性保護(hù)作用［32］，如豬去氧膽酸通過(guò)上調(diào)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)而發(fā)揮廣泛的神經(jīng)保護(hù)作用。神經(jīng)元、AS 和血管細(xì)胞通過(guò)相互聯(lián)系控制大腦功能；AS在調(diào)節(jié)缺血耐受性以及通過(guò)吞噬作用修復(fù)/重塑神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中起關(guān)鍵作用［33］。AS 還調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活和修復(fù)。AS 衍生的外泌體通過(guò)抑制線粒體氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡而保護(hù)創(chuàng)傷性腦損傷后的海馬神經(jīng)元［34］。AS 通過(guò)分泌促炎因子白細(xì)胞介素6（interleukin-6，IL-6）和IL-1β、抗炎細(xì)胞因子IL-10及趨化因子（C-C 基序）配體2〔chemokine（C-C motif）ligand 2，CCL2〕、趨化因子（C-X-C 基序）配體1〔chemokine（C-X-C motif）ligand 1，CXCL1〕、CXCL10 和CXCL12 控制MG 分化和巨噬細(xì)胞激活［35］。AS 將終足延伸至PC 以調(diào)節(jié)其收縮和松弛，從而調(diào)節(jié)腦血流［25］；還可參與血管壁之間的縫隙連接介導(dǎo)腦內(nèi)水和溶質(zhì)在細(xì)胞間的通訊，如大腦微血管內(nèi)皮的水和離子交換、水通道蛋白4 調(diào)節(jié)血液和大腦之間的水運(yùn)動(dòng)［36］。AS 可通過(guò)鈣調(diào)節(jié)、攝取大量的谷氨酰并將其轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺調(diào)節(jié)谷氨酸平衡，以減輕中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷［37］。炎癥因子的表達(dá)導(dǎo)致AS 增生，從而導(dǎo)致反應(yīng)性膠質(zhì)增生和瘢痕形成；然而，反應(yīng)性AS 通過(guò)直接接觸限制神經(jīng)元向腦缺血損傷區(qū)遷移，而位于損傷區(qū)附近的再生神經(jīng)元通過(guò)增加分泌型糖蛋白Slit 及其受體Roundabout信號(hào)促進(jìn)功能恢復(fù)［38］。

2.2 AS對(duì)腦缺血損傷的反應(yīng)

AS 通過(guò)釋放營(yíng)養(yǎng)因子、突觸生成因子和ECM，促進(jìn)神經(jīng)元存活和突觸形成等，參與缺血后中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重塑；而且AS 在腦缺血受損的核心區(qū)以及未受損的梗死周圍區(qū)域轉(zhuǎn)化為吞噬細(xì)胞，吞噬退化的神經(jīng)元和碎片（包括樹(shù)突、軸突和神經(jīng)末梢等），從而改善腦損傷［39］。小鼠大腦中動(dòng)脈短暫閉塞2 h 后，形態(tài)觀察顯示，AS 超微結(jié)構(gòu)的惡化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于神經(jīng)元，表明AS 比相鄰神經(jīng)元更能抵抗缺血損傷［40］。因此，AS 的激活可能有助于腦缺血后低氧組織的存活和修復(fù)。當(dāng)腦缺血發(fā)生時(shí)，通過(guò)增加AS 糖原儲(chǔ)備、增加Na+依賴性谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)、提高抗氧化能力及增加谷氨酰胺合成酶的功能等可降低腦損傷［41］。缺血后，AS也能分泌促血管生成因子，促進(jìn)新毛細(xì)血管向梗死組織生長(zhǎng)以及可能通過(guò)分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子形成膠質(zhì)瘢痕來(lái)減少鄰近細(xì)胞缺血性損傷。然而有研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘢痕作為神經(jīng)再生的屏障，對(duì)神經(jīng)功能的恢復(fù)具有抑制作用［42］。

當(dāng)腦缺血損傷發(fā)生時(shí)，AS 可通過(guò)不同的途徑和因素對(duì)腦缺血損傷做出反應(yīng)并發(fā)揮不同的作用。腦卒中發(fā)作時(shí)，損傷部位釋放許多與損傷相關(guān)模式分子并立即激活A(yù)S，激活的AS 分泌破壞BBB 的炎癥因子和MMP，抑制神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的釋放［43］。AS可分泌過(guò)氧化氫酶及相關(guān)蛋白質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)因子，以清除腦缺血期間過(guò)量的活性氧，從而減少過(guò)氧化氫和一氧化氮誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷。AS 還可調(diào)節(jié)水通道蛋白4 以減輕水腫［36］。轉(zhuǎn)錄共激活因子相關(guān)蛋白（Yes-associated protein，YAP）在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用尚不明確，但研究發(fā)現(xiàn)其參與發(fā)育中大鼠新皮質(zhì)AS 的增殖和分化，且可通過(guò)調(diào)節(jié)STAT3 信號(hào)通路發(fā)揮對(duì)大鼠腦缺血損傷的神經(jīng)保護(hù)作用［44］。腦卒中后調(diào)節(jié)性T（regulatory T，Treg）細(xì)胞數(shù)量及AS分泌的IL-33和CXCL1 水平增加，Treg 細(xì)胞分泌的雙環(huán)調(diào)節(jié)蛋白水平升高進(jìn)一步調(diào)節(jié)IL-6 和STAT3通路，以改善神經(jīng)功能［45］。最近研究發(fā)現(xiàn)，AS 自噬在多種腦疾病中具有重要作用，如神經(jīng)退行性病變、腦缺血疾病和抑郁癥等，自噬抑制腦缺血后AS的過(guò)度激活、清除神經(jīng)毒素或應(yīng)激源以及極化等［46］。雖然反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)退行性腦部疾病早期可釋放促炎細(xì)胞因子，加劇腦組織的損傷，但其也作為吞噬細(xì)胞表型，通過(guò)三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1 介導(dǎo)的途徑吞噬細(xì)胞碎片，有助于修復(fù)大腦損傷［38］。

3 小膠質(zhì)細(xì)胞

MG 在胚胎發(fā)育期間起源于中胚層，與AS 構(gòu)成NVU 中的神經(jīng)膠質(zhì)成分，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常駐巨噬細(xì)胞和主要免疫細(xì)胞，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其中基底神經(jīng)節(jié)和小腦的MG 數(shù)量高于大腦皮質(zhì)［47］。MG 具有吞噬、軸突再生、BBB 保護(hù)、維持腦白質(zhì)完整性和突觸重塑作用以及與神經(jīng)元或其他細(xì)胞類型的交互作用，可促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)和恢復(fù)缺血性腦損傷［48］。腦缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥在很大程度上與MG 的激活有關(guān)?；罨腗G 產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子IL-1和IL-6，增強(qiáng)細(xì)胞間黏附分子1、P 選擇素和E 選擇素的表達(dá)，進(jìn)而引起神經(jīng)元損傷［31］。MG 通過(guò)產(chǎn)生大量炎癥因子（如趨化因子和細(xì)胞因子）和生長(zhǎng)因子（如腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子），清除危險(xiǎn)的外來(lái)或致病因素，并確保建立和維持適當(dāng)?shù)耐挥|連接。MG 在腦缺血24 h 后，通過(guò)釋放腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子下調(diào)谷氨酸和γ-氨基丁酸水平，在梗塞周圍區(qū)域消除突觸信號(hào)［49］。MG介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥不是一個(gè)孤立的過(guò)程，與其他病理生理過(guò)程如氧化/硝化應(yīng)激、興奮性毒性、壞死、凋亡、自噬和適應(yīng)性免疫反應(yīng)等具有復(fù)雜的關(guān)系。MG 激活后對(duì)與炎癥過(guò)程有關(guān)的多種受體、通道蛋白和酶具有促進(jìn)或抑制作用，因此MG有可能成為治療IS的靶標(biāo)［50］。

3.1 MG在NVU中的作用

MG 作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的免疫哨兵，在缺血性損傷時(shí)最先被激活，其具有在腦內(nèi)發(fā)揮識(shí)別清除廢物、誘導(dǎo)炎癥、維持腦內(nèi)微環(huán)境穩(wěn)態(tài)和減少興奮性毒性損傷等功能，MG 缺乏會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元Ca2+反應(yīng)失調(diào)和神經(jīng)元死亡增加［47］。MG 可與NVU 的其他組成部分相互作用。①M(fèi)G 與AS 可發(fā)生交互作用。MG 可通過(guò)釋放多種信號(hào)分子調(diào)節(jié)AS 的先天免疫。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷期間，MG 與AS的交互作用是神經(jīng)元功能和功能障礙的基礎(chǔ)，它們通過(guò)釋放不同的信號(hào)分子建立自分泌反饋，以進(jìn)行緊密的相互調(diào)節(jié)。MG 可通過(guò)神經(jīng)母細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)移因子Achaete-scute 家族bHLH 轉(zhuǎn)錄因子（achaetescute homolog-1）監(jiān)測(cè)AS 的可塑性，其對(duì)神經(jīng)的保護(hù)作用可能源于其對(duì)缺血后AS 反應(yīng)的抑制作用［51］。②MG 還可與神經(jīng)元產(chǎn)生交互作用。研究發(fā)現(xiàn)，MG 與神經(jīng)元的相互作用具有重要意義［52］。MG 接收和發(fā)送的分子信號(hào)可以形成神經(jīng)元反饋；神經(jīng)元活動(dòng)或突觸可塑性的改變可導(dǎo)致神經(jīng)元釋放各種通訊信息影響MG。③MG 還可與內(nèi)皮細(xì)胞保持連續(xù)的雙向通訊，調(diào)節(jié)BBB。MG 被細(xì)菌脂多糖激活后，通過(guò)破壞緊密連接蛋白〔閉鎖小帶蛋白1（zonula occurden-1，ZO-1）和封閉蛋白5〕，使內(nèi)皮細(xì)胞受損。

3.2 MG對(duì)腦缺血損傷的反應(yīng)

MG 被稱為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的免疫細(xì)胞，腦缺血發(fā)生時(shí)可在數(shù)小時(shí)內(nèi)被激活并募集到病變部位。MG 對(duì)BBB 中的任何微小干擾敏感，在炎癥期間保持BBB 的完整性。正常情況下，靜息狀態(tài)下的MG每小時(shí)與神經(jīng)元突觸直接接觸1 次，通過(guò)這種接觸監(jiān)測(cè)神經(jīng)元突觸的功能狀態(tài)和大腦的整體生理狀態(tài)［53］。據(jù)MG 表型，其分為促炎和抗炎MG 2 種，分別命名為M1 和M2。腦缺血時(shí)，M1 快速作出反應(yīng)，通過(guò)釋放活性氧、細(xì)胞因子和蛋白酶而加劇繼發(fā)性神經(jīng)元損傷；M2 分泌抗炎和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，通過(guò)血管重塑促進(jìn)神經(jīng)元恢復(fù)，維持腦環(huán)境內(nèi)的穩(wěn)態(tài)［54］。MG 在缺血后數(shù)天和數(shù)周內(nèi)被“激活”，激活后在腦損傷中起吞噬作用，并可改變緊密連接蛋白表達(dá)，增加BBB 通透性，其激活程度與腦損傷的嚴(yán)重程度和類型相關(guān)［53］。

MG 的作用具有雙重性。在腦缺血損傷中，MG活化被認(rèn)為具有有害作用，通過(guò)抑制MG 活化可減輕局部缺血引起的腦損傷。然而有研究表明，MG活化對(duì)于減輕腦缺血后神經(jīng)元凋亡、增強(qiáng)神經(jīng)發(fā)生和促進(jìn)功能恢復(fù)至關(guān)重要［55］。腦缺血1 d 內(nèi)，MG增殖和活化引起炎癥因子（如腫瘤壞死因子、IL-1β和IL-6）表達(dá)上調(diào)，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害；腦缺血發(fā)病數(shù)天后，MG 分泌保護(hù)性細(xì)胞因子，如胰島素樣生長(zhǎng)因子1，有助于神經(jīng)修復(fù)和存活［56］。在腦缺血損傷后，MG 還可通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和相關(guān)通路，影響B(tài)BB、神經(jīng)發(fā)生和血管生成，從而減輕或加重缺血性損傷，甚至影響損傷后的恢復(fù)。

MG 還可通過(guò)梗死周圍區(qū)域和皮質(zhì)表面的外皮層基底膜發(fā)揮吞噬作用［57］。AS 和MG 的活化和遷移，可減輕IS 后的梗塞。有研究認(rèn)為，在缺血損傷后期，自由基激活MG 是缺血核心周圍半暗帶繼發(fā)性細(xì)胞死亡的主要原因；然而，腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ惋@示，在血管閉塞的數(shù)分鐘內(nèi)，即使在任何明顯的神經(jīng)元死亡之前，MG 也會(huì)被激活，這增加了MG 在缺血早期調(diào)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞死亡的可能性。IS 后海馬CA1 區(qū)M1 被激活，因而優(yōu)化治療干預(yù)的時(shí)機(jī)可減少活化的M1誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷［58］。已經(jīng)證實(shí)，MG的活化程度受缺血時(shí)間的影響。缺血30 min 誘導(dǎo)MG 快速去分支，但對(duì)MG 密度無(wú)顯著影響且不會(huì)誘導(dǎo)MG 增殖；相比之下，MG 在缺血60 min 時(shí)，其密度顯著降低；缺血6 h 內(nèi)，MG 向血管募集且分布不均勻；缺血24 h后，MG完全包裹住近梗死區(qū)的小血管；缺血72 h 后，血管完全降解，MG 可清除掉剩余的血管碎片和入侵的免疫細(xì)胞［59］。研究表明，成熟小鼠大腦中的MG 消融不會(huì)影響B(tài)BB 功能；活化的MG 可以分泌MMP-9 和MMP-3，這些蛋白酶可以降解基底膜并導(dǎo)致BBB 破壞，且誘導(dǎo)AS 轉(zhuǎn)化為反應(yīng)性AS［60］。

4 微血管內(nèi)皮細(xì)胞

BMEC 是毛細(xì)血管微循環(huán)內(nèi)的一類單純性鱗狀上皮細(xì)胞，可通過(guò)合成或釋放舒張因子、收縮因子、促凝血因子和抗凝因子等維持血液循環(huán)功能平衡，通過(guò)與神經(jīng)膠質(zhì)和脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞之間的相互作用抑制血液中可溶性物質(zhì)進(jìn)入腦組織［61］。復(fù)雜的微血管（小動(dòng)脈、毛細(xì)血管和小靜脈）提供氧氣和葡萄糖，局部擴(kuò)張的小動(dòng)脈或毛細(xì)血管增加腦血流量，以供應(yīng)大腦的營(yíng)養(yǎng)和代謝需求。BMEC 與神經(jīng)膠質(zhì)等形成BBB，以此調(diào)節(jié)大腦之間的運(yùn)輸和通訊。在穩(wěn)態(tài)條件下，BMEC 的更新非常少，在很大程度上腦血管的結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的，環(huán)境、疾病或創(chuàng)傷等因素會(huì)導(dǎo)致大腦微環(huán)境發(fā)生變化，進(jìn)而引起腦血管結(jié)構(gòu)變化［62］。

4.1 BMEC在NVU中的作用

BMEC 與大腦中的其他成分如PC、AS 和基底膜共同形成BBB，通過(guò)降低細(xì)胞通透性、形成緊密連接等控制內(nèi)和（或）外源性分子和大腦組織中的代謝產(chǎn)物向血液外排，以保持大腦內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)［63］。

4.2 BMEC對(duì)腦缺血損傷的反應(yīng)

BMEC 具有特殊的細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，作為缺血性腦區(qū)最先受損的細(xì)胞，其排列在腦血管中，通過(guò)由各種分子組成的特殊緊密連接蛋白和縫隙連接蛋白相互連接形成BBB，阻止有害分子（如毒素）進(jìn)入大腦［64］。緊密連接的完整性通過(guò)PC 分泌的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子和血管生成素1 增強(qiáng)，緊密連接或ZO 帶位于相鄰內(nèi)皮細(xì)胞之間的側(cè)隙，常見(jiàn)的緊密連接蛋白主要是閉合蛋白5和封閉蛋白維持BBB 的滲透性和高電阻抗，緊密連接蛋白與初級(jí)細(xì)胞骨架蛋白（如肌動(dòng)蛋白）連接，共同維持內(nèi)皮的結(jié)構(gòu)和功能完整性［65］。腦缺血損傷后，BMEC 可以通過(guò)緊密連接蛋白（如ZO-1、閉合蛋白和封閉蛋白等）減少BBB 的泄漏，或激活核因子紅細(xì)胞相關(guān)因子發(fā)揮抗氧化作用而保護(hù)BBB 的完整性。BBB通透性的改變可使腦水腫加重、離子失調(diào)、免疫細(xì)胞浸潤(rùn)、血源性分子進(jìn)入和能量失衡，導(dǎo)致神經(jīng)元功能障礙和死亡［66］。緊密連接蛋白是MMP 的底物，MMP 活性增加與BMEC 有關(guān)。當(dāng)腦缺血損傷發(fā)生時(shí)，活化的內(nèi)皮細(xì)胞和PC 產(chǎn)生的MMP 降解基底膜以及破壞緊密連接，導(dǎo)致BBB 的損害，有毒化合物可通過(guò)BBB 泄漏［67］。此外，PC 從血管壁上脫落或死亡，進(jìn)一步加劇BBB 功能并損害血流調(diào)節(jié)。因此，PC 和內(nèi)皮細(xì)胞聚集有利于腦缺血后神經(jīng)血管的修復(fù)。

5 其他

5.1 周細(xì)胞

PC 作為BBB 和NVU 的關(guān)鍵組成部分，具有維持BBB 正常生理功能、調(diào)節(jié)血流、控制神經(jīng)炎癥、血管生成、調(diào)節(jié)血管直徑和缺血后分化為神經(jīng)及血管系細(xì)胞等作用［68］。研究發(fā)現(xiàn)，PC 可能通過(guò)MMP-9激活降解潛在的緊密連接蛋白復(fù)合體，導(dǎo)致PC 和毛細(xì)血管壁之間的血漿滲漏；也可能通過(guò)抑制血管通透性基因的表達(dá)、調(diào)節(jié)血流以及分泌基底膜蛋白，維持血管穩(wěn)定性，參與腦卒中后NVU 的重建和修復(fù)［69］。PC 分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子如腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素3，這些因子具有保護(hù)神經(jīng)、促進(jìn)神經(jīng)和軸突再生作用，從而可以治療IS［70］。PC 可能通過(guò)多種信號(hào)通路如血管生成素/酪氨酸激酶受體Tie 信號(hào)通路、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子信號(hào)通路、血小板源性生長(zhǎng)因子β/血小板源性生長(zhǎng)因子受體系統(tǒng)和G 蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)因子5（regulators of G protein signaling 5）信號(hào)通路等提高PC 存活率，進(jìn)而誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中緊密連接蛋白表達(dá)以重塑NVU［42］。PC 與內(nèi)皮細(xì)胞以及AS 之間的相互作用對(duì)腦損傷后神經(jīng)血管的修復(fù)具有極為重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加PC 募集和內(nèi)皮與PC 相互作用，對(duì)IS 后的神經(jīng)血管修復(fù)有利［71］。PC缺乏或減少與緊密連接蛋白減少、細(xì)胞旁滲漏增加及BBB 通透性降低之間存在相關(guān)性［69］。低氧瞬時(shí)刺激誘導(dǎo)PC松弛和毛細(xì)血管擴(kuò)張，而持續(xù)的低氧缺血性損傷會(huì)導(dǎo)致PC收縮而導(dǎo)致死亡［72］。

5.2 基底膜

基底膜是一種無(wú)定形的結(jié)構(gòu)，由ECM 分子組成（如Ⅳ型膠原蛋白、層狀蛋白、纖維連接蛋白、硫酸肝素和蛋白聚糖），位于內(nèi)皮細(xì)胞的胚乳側(cè)或上皮細(xì)胞的基底側(cè)，具有影響內(nèi)皮緊密連接蛋白的表達(dá)和維護(hù)BBB的作用［73］。IS發(fā)生后，基底膜可由活化的內(nèi)皮細(xì)胞和PC 產(chǎn)生的MMP 以及其他蛋白酶（包括纖溶酶原激活物、肝素酶和組織蛋白酶）降解，基底膜由AS 分離，其降解可導(dǎo)致微血管完整性喪失［74］。MMP（尤其是MMP-9 和MMP-2）是降解基底膜的ECM 組分的關(guān)鍵酶，MMP-9 活性增加有助于ECM 分子降解，還可以破壞基底膜與AS 終足的正常附著，而且MMP-9 的增加在時(shí)間上與基底膜密度的降低相吻合［75］。

6 結(jié)語(yǔ)與展望

腦卒中后NVU的細(xì)胞受損，導(dǎo)致大腦的結(jié)構(gòu)和功能損傷。大腦中的微環(huán)境穩(wěn)定受BBB 和腦血流的精確調(diào)控。NVU 缺血性損傷導(dǎo)致微血管流動(dòng)破壞，BBB 完整性受損、神經(jīng)元細(xì)胞死亡、神經(jīng)膠質(zhì)反應(yīng)和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，甚至組織損傷和腦水腫。AS主要與調(diào)節(jié)腦血流量有關(guān)，其將終足延伸至PC 和BMEC，調(diào)節(jié)其收縮和舒張進(jìn)而調(diào)節(jié)腦血流［25］。MG 主要與免疫功能有關(guān)，可通過(guò)釋放多種信號(hào)分子調(diào)控先天免疫［76］。BMEC 在血管周圍形成高度特化的膜［61］。PC 主要與神經(jīng)組織修復(fù)密切相關(guān)，其通過(guò)與NVC 中其他細(xì)胞之間的相互作用以調(diào)控血管生成、神經(jīng)元再生和BBB 功能參與腦缺血損傷后神經(jīng)組織的修復(fù)［68］。PC 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要參與神經(jīng)和血管的發(fā)生，而在血管內(nèi)的PC 可能作為多能血管干細(xì)胞，用于修復(fù)受損的組織、增強(qiáng)機(jī)體抵抗力和免疫功能［72］?；啄?duì)維護(hù)BBB、神經(jīng)元和AS的發(fā)育、功能和調(diào)節(jié)至關(guān)重要。

綜上所述，NVU 中的各個(gè)細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上均緊密相關(guān)，在功能上均為保持大腦穩(wěn)態(tài)的重要組成部分。通過(guò)對(duì)NVU的整個(gè)結(jié)構(gòu)以及各個(gè)組成細(xì)胞（神經(jīng)元、AS、MG 和BMEC 等）之間在腦缺血發(fā)病機(jī)制中的作用研究，可改善單一神經(jīng)元或血管治療腦缺血疾病的缺陷。本綜述可為NVU 在腦缺血損傷后綜合性研究提供基礎(chǔ)，并為臨床治療IS提供新靶點(diǎn)，為進(jìn)一步研究NVU修復(fù)改善腦缺血損傷奠定基礎(chǔ)。