凝血酶在脑出血中作用机制的研究

・综述与讲座・

基金项目：国家自然基金（编号：１６６１１２３４）通讯作者：崔桂云，Ｅｍａｉｌ：ｃｕｉｇｕｉｙｕｎ‐ｊｓ＠１６３畅ｃｏｍ

凝血酶在脑出血中作用机制的研究

史　帝　崔桂云

徐州医学院附属医院神经内科　徐州　２２１００６

【关键词】　凝血酶；脑出血；作用机制

【中图分类号】　Ｒ７４３畅３４ 【文献标识码】　Ａ 【文章编号】　１６７３‐５１１０（２０１４）１０‐０１３８‐０３ 脑出血（ｉｎｔｒａｃｅｒｅｂｒａｌｈｅｍｏｒｒｈａｇｅＩＣＨ）是指原发性脑实质出血，具有较高的病死率和致残率，约占所有脑卒中的

１５％［１］

。目前在脑出血的治疗上仍缺乏有效的治疗方法，研究ＩＣＨ后的神经损伤机制，有助于ＩＣＨ患者的治疗和预后。而凝血酶引起的脑出血后的神经损伤倍受关注，本文对凝血酶及其相关研究进展综述如下。

１　凝血酶的结构及生物学特征

凝血酶是一种专一性很强的丝氨酸蛋白质水解酶，由无活性的凝血酶原转化而来，而凝血酶原主要在肝脏合成。凝血酶能直接作用于血液中的纤维蛋白原，催化其转变为纤维蛋白，促进血液凝块形成。凝血酶结构是由轻链Ａ（４９个氨基酸残基）和重链Ｂ（２５９个氨基酸残基）组成的丝氨酸蛋白酶，重链Ｂ具有酶的活性位点和功能结构区域。凝血酶的功能结构区域有３个：一是精氨酸侧链，由Ｓｅｒ‐１９５、Ｈｉｓ‐４７和Ａｓｐ‐１０２构成的催化位点；二是非极性结合位点，可与底物发生疏水相互作用；三是阴离子结合位点，可能由凝血酶Ｂ链中的６个Ｌｙｓ构成（ＬｙｓＢ２１、Ｂ５２、Ｂ６５、Ｂ１０６、Ｂ１０７、Ｂ１５４），负责与底物（纤维蛋白原、血小板受体和凝血酶调解蛋白等）

相互识别和相互作用［２‐３］

。凝血酶除了有传统的止血作用外，其在中枢神经系统和外周神经系统中还可以活化炎症因子、调节神经细胞的生长和死亡、影响痛疼信号的传递［４］。２　凝血酶在脑组织中的受体

人体含有４种凝血酶受体（ＰＡＲｓ）亚型，广泛分布于内皮细胞、血管平滑肌细胞、血小板、成纤维细胞以及某些淋巴

细胞中［５］

。ＰＡＲ‐１、ＰＡＲ‐３、ＰＡＲ‐４主要由凝血酶激活，ＰＡＲ‐２可被胰蛋白酶或类胰蛋白酶激活。ＰＡＲ‐１介导的作用在脑内最为重要，分布也最为广泛，主要分布于神经元、脑毛细

血管内皮细胞和神经胶质细胞。研究表明［６］

，ＰＡＲ‐１ｍＲＮＡ和ＰＡＲ‐１的蛋白表达在脑出血后明显增加，这种升高可能与凝血酶诱导神经毒性损害密切相关。

３　脑出血后凝血酶的产生

脑出血后血液进入脑实质，凝血酶原立即裂解形成大量凝血酶，同时脑组织也是凝血酶原的来源［７］，体外研究显示，凝血酶原ｍＲＮＡ在脑组织神经细胞及胶质细胞系表达；脑

缺血时，脑凝血酶原ｍＲＮＡ上调［８］

。凝血酶原ｍＲＮＡ在脑组织，尤其对缺血敏感的组织如大脑皮质、纹状体、下丘脑、海马和小脑中均有表达。

４　凝血酶对脑出血后脑组织的作用４畅１　凝血酶对脑组织的损伤作用４畅１畅１　凝血酶与脑水肿：脑水肿通常在脑出血后１～２ｈ即

可出现且进展迅速，于出血后２４ｈ达到高峰，可持续４～５

ｄ［９］

。既往研究显示，血凝块产生的凝血酶在脑水肿形成过程中起关键作用。通常全血可产生２６０～３６０Ｕ／ｍＬ的凝血酶，而１Ｕ的凝血酶足以使１ｍＬ血液在１５ｓ内凝固，产生多余的凝血酶对周围脑组织产生直接作用并产生一系列生理病理机制。大剂量时则可作为一种神经毒性介质作用于脑和脊髓的凝血酶结合位点，破坏血脑屏障，导致脑水肿和神经细胞凋亡，而小剂量凝血酶对脑细胞具有保护作用，可激活神经元和神经胶质细胞上的凝血酶受体，阻止细胞凋亡。凝血酶导致的脑出血后的脑水肿有两种作用机制：①细胞毒性水肿：脑出血早期脑组织损伤主要机制之一是凝血酶激活酶原或通过细胞受体介导产生细胞毒性水肿［１０］。凝血酶通过与其受体（主要为ＰＡＲ‐１）结合发挥作用，凝血酶与凝血酶受体结合后，激活胞膜上的磷脂酶Ｃ（ＰＬＣ），ＰＬＣ将胞膜上的磷酯酰肌醇二磷酸（ＰＩＰ２）分解为三磷酸肌醇（ＩＰ３）和二脂酰甘油（ＤＧ）。通过ＩＰ３和ＤＧ信号传导途径，使胞内Ｃａ２＋

超载，导致氧化磷酸化障碍等。②血管源性脑水肿：研究认为凝血酶引起血管源性脑水肿主要与其影响血脑屏障（ＢＢＢ）的分子结构和功能有关。生理状态下的ＢＢＢ对小分子的水、尿素和脂溶性的氧、二氧化碳、乙醇等通透，钾、钠出入需要专门的载体，脑损伤时内皮细胞功能异常，结构破坏，内皮下得基底膜也被降解。这些都导致ＢＢＢ的破坏，血浆中的水、蛋白、蛋白酶、炎性细胞及介质渗出，形成脑水肿和进一步的脑损伤。凝血酶通过作用于脑毛细血管内皮细胞上的活化蛋白酶受体（ＰＡＲ），激活Ｓｃｒ活化酶家族［１１］，使内皮细胞收缩，细胞间隙增大。

金属基质蛋白酶（ｍａｒｘｍｅｔａｌｌｏｐｒｏｔｅｉｎａｓｅｓ，ＭＭＰｓ）参与了脑缺血和出血性损伤，ＭＭＰｓ参与缺血缺氧后ＢＢＢ开放、炎性细胞侵入和脑水肿等有关。ＭＭＰｓ是一组Ｚｎ２＋依赖性蛋白水解酶，能降解多种细胞外基质成分。研究［１２］表明凝血酶通过ＰＡＲ１受体活化Ｅｒｋ１／２上调ＭＭＰ‐９的表达及活性，破坏脑毛细血管基底膜。目前认为ＭＭＰｓ的异常表达与血脑屏障损伤及脑水肿有明显关系［１３］。Ｌｕｏ等［１４］发现血浆蛋白的渗漏与脑水肿形成同时发生，而在敲除ＭＭＰ‐９基因的大鼠中没有发现蛋白质渗漏，提示ＭＭＰ‐９在ＢＢＢ

破坏中起到重要作用。ＫａｗａｋｉｔａＫ等［１５］

发现将１０Ｕ的凝血酶注入成年大鼠基底神经节，在注射凝血酶后１２、２４和７２ｈ检测脑组织含水量和基质金属蛋白酶‐９（ＭＭＰ‐９）ｍＲＮＡ及蛋白质的表达。发现大鼠注射凝血酶后１２ｈ脑组织含水量明显增加，２４ｈ达到高峰，７２ｈ后轻微下降，ＭＭＰ‐９的胶原酶活性在１２ｈ即升高，２４ｈ达到最高，７２ｈ仍然保留很强的活性，ＭＭＰ‐９ｍＲＮＡ在１２ｈ和２４ｈ表达明显而在７２ｈ后开始减弱。若在注射凝血酶的同时注射水蛭素即可完全抑制脑水肿的形成和ＭＭＰ‐９ｍＲＮＡ的表达。这些结果提示，脑实质内凝血酶通过诱导ＭＭＰ‐９的表达而引起脑水肿，脑出血后抑制ＭＭＰ‐９的活性可以减轻继发性脑水肿的发生。Ｘｕｅ［１６］报道ＭＭＰ‐９与凝血酶协调作用并加重脑出血中