腦動脈粥樣硬化為臨床缺血性腦血管病主要病因，其發病率、致殘率近幾年呈明顯上升趨勢，探尋腦動脈粥樣硬化有效的預防措施和治療方法是臨床治療缺血性腦血管病的研究熱點。肝細胞生長因子（ hepatocyte growth factor,HGF）是一種來源于間質細胞的分泌型肝素親和糖蛋白，具有多種生物活性,有顯著的促血管新生作用，轉化生長因子-β1（ transforming growth factor-beta 1,TGF-β1） 被認為是纖維發生和組織修復過程中的重要因子之一,已有研究表明 HGF與 TGF-β1 在正常機體內保持動態平衡狀態，維持機體內環境穩態，本文將從以下幾方面探討 HGF-TGF-β1 間平衡的維持，分析外源性給予 HGF 治療缺血性腦血管病的臨床可行性。
一、腦動脈粥樣硬化病理機制
動脈粥樣硬化（ atherosclerosis） 一詞來源于希臘語，在希臘語中“athero”為“稀粥樣的”,“skleros”為“硬的”,形象地定義了該疾病的病理特點.動脈粥樣硬化是一種主要發生在動脈基底層的血管壁病變，以含量豐富的稀粥樣膽固醇病變突出于或者較低程度的滲透入動脈壁中層為特征。在病變晚期，膽固醇豐富的區域被稠密的纖維基質包裹成膠囊狀，而后這些纖維基質在病灶處及其周圍發生顯著鈣化。從組織結構上可以將動脈粥樣硬化損傷粗略地分為兩種類型：
穩定型和非穩定型，其中穩定型在損傷處由一個厚的堅固的纖維帽將纖維脂質碎片包裹并與周圍其他組織分隔開來，而非穩定型中其纖維帽較為薄弱，將富含膽固醇的碎片與循環血流分隔開來。因此，心腦血管疾病的主要表現在于凸起的纖維脂質豐富的病灶，而這些凸起于血管內膜的病變可以阻礙供應重要器官的血流，更甚之可以觸發并加速血栓形成。
動脈粥樣硬化所致血管壁的改變，對于那些嚴重威脅生命的事件如心肌梗死、卒中、動脈瘤及肺栓塞，是主要促發因素。
現有較為成熟及公認的理論已經表明動脈粥樣硬化可由慢性或者反復發生的血管壁損傷所引起，這些損傷可以觸發增生性的炎性應答反應； 而引起慢性血管損傷的因素有很多，包括血脂升高，尤其是脂質氧化后所存在的形式，還包括香煙燃燒時產生的烴類，高血糖、血壓升高對于血管壁的剪切力以及潛在的自身免疫性或傳染性疾病的損傷。這些損害在青年人群中可以近乎完全地被機體自身修復，影響不明顯，但在中老年人群中，由于年齡等不可逆因素的存在，自身修復功能較差，長久的傷害刺激可以引起修復細胞、額外的細胞外基質的沉積，富含膽固醇碎片的清除不完全，血管壁彈性下降及持久的炎性刺激。損傷所致動脈粥樣硬化斑塊可以使血管內徑大量閉塞，使之形成湍流，這又為血小板和內皮細胞的活化創造有利條件，使得血小板黏附及血栓形成，如此周而復始。
二、腦動脈粥樣硬化對機體的影響
腦動脈粥樣硬化對存在于顱內的大、小動脈及微動脈末端均有不同程度的影響，大動脈血管腔的狹窄對遠端血管的血液供應產生影響，長久作用使顱內小動脈分支逐漸減少，相應供血區域腦組織缺血缺氧。其中最為常見的疾病為腦血管病，包括腦梗死、腦出血、短暫性腦缺血發作以及血管性癡呆，而腦血管病的反復發作對于血管性癡呆的發生有重要影響。嚴重的腦動脈粥樣硬化所致血管管腔狹窄、閉塞是臨床缺血性腦血管病的主要病因，其中動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死是腦梗死中最常見的類型,其核心環節即在腦動脈粥樣硬化性閉塞或血栓形成基礎上形成的血管腔狹窄、閉塞，造成局部腦組織因血液供應中斷而發生缺血、缺氧性壞死，引起相應的神經系統癥狀和體征。如何降低腦動脈粥樣硬化所致缺血性腦血管病發病率、致殘率成為目前研究重點，建立成熟的促血管新生療法應用于臨床對于缺血性腦血管病治療將產生重大影響。
三、HGF-TGF-β1 平衡研究探討
1. HGF-TGF-β1 平衡對組織纖維化的影響： HGF 作為一種促細胞分裂素被發現已達 25 年之久，其由間質細胞分泌，通過特異性受體 c-Met 發生酪氨酸磷酸化來刺激機體上皮細胞增殖、遷移、形態發生及血管新生.TGF-β 家族成員活動有高度的上下聯系，這主要依賴于不同細胞類型和內環境，發揮促細胞存活或誘導凋亡、刺激細胞增殖或誘導分化、開始或終止炎癥過程的作用.目前認為 TGF-β1 與血管狹窄和血栓形成有關，通過促進纖維化和抑制內皮細胞再生完成，因此認為它是促動脈粥樣硬化因子.在慢性器官損傷過程中，TGF-β 通過將 HGF 來源的纖維母細胞轉換為細胞外基質來源的肌成纖維細胞在組織纖維化中起關鍵作用。
HGF 可以抑制 TGF-β 作用的肌成纖維細胞，并攔截 TGF-β1介導的信號途徑（ 主要通過抑制細胞核 Smad2/3 活化作用） ; HGF 還可以減少 TGF-β 受體，誘導 TGF-β1 抑制劑核心蛋白聚糖，從而產生抗纖維化作用。相關研究表明肝纖維化以肝細胞大量發生凋亡和肝星形細胞（ hepatic stellatecells,HSC） 活化及分裂轉化為肌成纖維細胞為主要病理特點。正常肝臟進行手術部分切除后，肝細胞表現出強大的再生能力，而肝纖維化和慢性肝損傷時，肝細胞過多死亡且非可再生，不能修復損傷肝的薄壁組織； 相反，肝損傷后 HSC卻積極地增殖、遷移、分化成活化的基質分泌肌成纖維細胞表型，并伴隨高水平的 α-平滑肌肌動蛋白 （ alpha-smoothmuscle actin,α-SMA） 表達。并且活化的 HSC 可產生高水平的 TGF-β1,TGF-β1 又反過來促進 HSC 的活化，導致過多的細胞外基質（ extracellular matrix,ECM） （ 其中以膠原Ⅰ為主）和纖維組織沉積，使得肝脈管系統破壞阻礙肝修復，因此，過高的 TGF-β1 導致肝細胞進一步凋亡，降低肝再生潛能； 但是TGF-β1 對于其他生理過程也存在有益方面，因此如何把握阻礙肝纖維化中 TGF-β 信號通路程度有待解決。Nakano等的研究表明組織纖維化調控受機體內 TGF-β1、HGF 產物間平衡影響。治療性使 HGF 過表達，使得其在肝、肺、腎、心纖維化中抗纖維化作用明顯，且 HGF 還能抑制細胞凋亡，抑制 TGF-β1 基因表達，抑制 α-SMA 產物，刺激活化 HSC 凋亡，抑制膠原Ⅰ、Ⅲ合成，促進膠原纖維分解.
2. HGF-TGF-β1 對軸突再生和膠質瘢痕形成的影響： 已知外傷所致脊髓損傷通常伴隨周圍有膠質瘢痕的囊性空洞形成，這嚴重阻礙斷裂的軸突再生.Jeong 等通過進行鼠脊髓半切造模并給予 HGF 超表達間充質干細胞（ HGFoverexpressing mesenchymal stem cells,HGF-MSC） 進行動物實驗，證明了 HGF 的抗膠質瘢痕效果及已知的神經營養作用，在組織病理染色切片對比中可見 HGF 促進軸突生長超過膠質瘢痕區。通過該實驗我們了解到膠質瘢痕由許多細胞外基質與多類型細胞構成，其中星形膠質細胞對其形成起關鍵作用，而 TGF-β 是早期膠質細胞活化作用的關鍵，其中 TGF-β1、β2 在星形膠質瘢痕形成中扮演始動角色，HGF 則通過抑制 TGF-β 亞型調控促神經再生、抗纖維化作用。先前有研究表明用 TGF-β1 處理的星形膠質細胞培養液中 c-Met mRNA與蛋白均顯著升高，表明 HGF 或許通過 c-Met 受體對 TGF-β發揮作用。已知硫酸軟骨素蛋白多糖（ chondroitin sulfateproteoglycans,CSPG） 是膠質瘢痕中軸突再生的主要抑制物，而 HGF 則可減少其在星形膠質細胞中的表達。HGF 也是一個有強大神經保護功能的因子，可以提高髓鞘產生的少突細胞前體細胞的遷移和分化，Molnarfi 等證明給予多發性硬化（ multiple sclerosis,MS） 動物模型 HGF 治療可以明顯改善其免疫反應和髓鞘修復功能，而來源于 MS 患者的臨床數據也表明 HGF 有助于刺激髓鞘再生和改善免疫調節。
3. TGF-β 信號途徑與腦血管發育及損傷的關系： 顱內復雜血管網主要通過血管新生形成，即通過內皮細胞生長及萌芽形成新的血管.整合素為由 α 與 β 亞基組成的異二聚體，在許多器官和組織的發育中扮演重要角色，其中也包括腦.腦內許多整合素在神經、血管細胞表達，而 αvβ8 整合素對血管發育中的神經調控絕對必要，且神經上皮細胞是該整合素在腦血管發育中發揮功能的基礎細胞類型。
Nguyen 等通過實驗利用 Alk1GFPCre 與巢蛋白 Cre 轉基因，第一次表明 TGF-β 受體在內皮細胞中扮演重要角色，而非在神經細胞中，對腦血管發育期有適當調控作用。由此證明內皮細胞中 TGF-β 信號通路為胚胎形成時正常血管新生與血腦屏障發育所需要的。Takata 等報道腦周皮細胞借助其產物 TGF-β1,對腦內皮細胞的屏障功能和 P-糖蛋白活性有上調作用，因此環孢素 A（ cyclosporin A,CsA） 在實驗動物體內釋放后期，腦內皮細胞代償性分泌 TGF-β1 可以有效改善 CsA 誘導的血腦屏障滲透性過高。在 TGF-β 家族的三種主要亞型中 TGF-β1 普遍通過急、慢性腦損傷誘導產生，如卒中、創傷、抽搐、MS 和阿爾茨海默病。因此，顱腦損傷后TGF-β 信號生物效應很大程度上受損傷類型與時間影響。
Doyle 等研究表明 TGF-β 信號在實驗鼠腦內含量無性別差異且與動情周期無關，且信號隨年齡和卒中升高，卒中后TGF-β1 主要與 CD68+細胞共同定位，且卒中前后 TGF-β 信號在神經元、少突膠質細胞、內皮細胞內無變化，但卒中數周后 TGF-β 信號在星形膠質細胞和固有免疫細胞如小膠質細胞/巨噬細胞內升高。近期研究表明 C 等位基因源自TGF-β1 基因中的單核苷酸多態性 rs4803455,與動脈粥樣硬化過程中升高的危險性相關，由此推測未來從基因方面調控TGF-β 信號改善機體內血管狀況也具有一定的可行性。
4. HGF 促血管新生的作用和優勢： 彌漫性腦動脈硬化以顱內大動脈僵硬、狹窄和遠端血管分支減少為主，臨床上此類患者起病多急驟，經影像學檢查常發現一側動脈（ 頸內動脈、大腦中動脈） 主干閉塞，且反復發生缺血性卒中的可能大大升高，對于此類患者如何及時給予治療使閉塞動脈主干再通，并改善顱內動脈遠端血管分支數量，是目前仍有待解決的問題。病理狀態下，低氧誘導內皮細胞和上皮細胞凋亡導致局部血管減少，從而更加速缺血器官功能障礙。與血管內皮細胞生長因子（ vascular endothelium growth factor,VEGF）和堿性成纖維生長因子（ basic fibroblast growth factor,b-FGF）相比，HGF 有促血管新生作用，可以改善局部缺氧狀況，但不會產生 VEGF 所致血管內皮通透性增加及水腫產生，且 HGF直接作用于腦毛細血管內皮細胞，改善血腦屏障的緊密連接（ tight junctions,TJ） 和黏附連接（ adherens junctions,AJ） ,并誘導肌動蛋白重新排列，在腦損傷狀況下改善血腦屏障的功能可以阻止神經毒性因子滲透入腦實質并引導神經元存活，HGF 或為機體的一種神經營養因子和血腦屏障保護因子; HGF 還通過 Bcl-2 作用于內皮細胞產生抗凋亡效果；與 b-FGF 纖維化作用相比，HGF 有抗纖維化作用，對風濕性心臟病和心房纖顫患者有研究表明 HGF 或通過絲裂原活化蛋白激酶（ mitogen-activated protein kinase,MAPK） 信號途徑拮抗 b-FGF 的促進心肌纖維化作用； 結合這些特點我們認為即使在低氧環境下，HGF 也可以發揮治療性血管新生作用。神經膠質細胞源性的神經營養因子 （ glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF） 為 TGF-β 超家族的一員，對體內外多種神經性損傷具有潛在的神經保護作用.
GDNF 和 HGF 均為強有力的神經營養因子，Shang 等進行成年大鼠短暫性大腦中動脈閉塞（ transient middle cerebralartery occlusion,tMCAO） 造模，通過該實驗發現 HGF 與 GDNF均降低鼠腦梗死面積及末端標記法（ terminal-deoxynucleoitidyltransferase mediated nick end labeling,TUNEL） 陽性細胞數量，但只有 HGF 顯著增加室管膜下層 5'-溴代-2'-脫氧尿苷（ 5'-Bromo-2'-Deoxyuridine,BrdU） 陽性細胞數量和使 BrdU 陽性細胞在缺血部位分化為成熟神經細胞； HGF 對缺血邊緣區域血管新生、突觸發生有增強作用； 并且在 tMCAO 后，HGF 能明顯降低膠質瘢痕形成和軟腦膜瘢痕厚度。該實驗通過給予成年大鼠 tMCAO 處理后外源性輸注 HGF、GDNF.比較發現 HGF 在腦缺血后表現出血管發生、神經發生、突觸發生、減少膠質瘢痕形成等作用，據此提出外源性給予 HGF 或為將來缺血性卒中的可行療法。
5. 外源性給予 HGF 以調節 HGF-TGF-β1 平衡的可行性： 有學者考慮到器官衰竭可以定義為“HGF-缺陷”疾病，因此外源性補充 HGF 作為一種以發病機制為基礎的治療方法是合理的。HGF 與 TGF-β 互逆的平衡關系在決定慢性器官疾?。?如肝硬化、腎小球硬化、肺纖維化等） 預后中起重要作用； 在器官功能慢性失調早期，HGF 產物增加以抑制 TGF-β1 產物，當 HGF 主導二者間平衡時，再生與抗纖維化事件作為一種代償性反應發生，相反，在器官功能慢性失調晚期，TGF-β 產物上調以抑制 HGF 產物，在 TGF-β 占優勢條件下，再生能力損失導致器官纖維化進程及功能失調急速加快。
為了扭轉這種病理性平衡，外源性補充 HGF 可以看做是一種新的減少纖維和膠質細胞增生（ 導致肝、腎、肺、心、神經系統等終末期器官衰竭的常見途徑） 的方法。
四、小結
目前對于 HGF-TGF-β1 平衡與腦動脈粥樣硬化之間的關聯性研究仍有待繼續，但是我們有理由相信給予外源性HGF 促血管新生以治療腦動脈粥樣硬化所致缺血性腦血管病在不久的將來可以應用于臨床治療，改善患者的預后，提高長遠生存質量。
參 考 文 獻
1 楊志華，趙曼，哈小琴。 肝細胞生長因子對中樞神經系統保護作用的研究進展[J]. 神經損傷與功能重建，2012,7（ 1） : 59-63.
2 Behnes M,Hoffmann U,Lang S,et al. Transforming growth factorbeta 1 （ TGF-beta 1） in atrial fibrillation and acute congestive heartfailure[J]. Clin Res Cardiol,2011,100（ 4） : 335-342.
3 Toma I, McCaffrey TA. Transforming growth factor-β andatherosclerosis: interwoven atherogenic and atheroprotective aspects[J]. Cell Tissue Res,2012,347（ 1） : 155-175.
4 Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the1990s[J]. Nature,1993,362（ 6423） : 801-809.
5 吳江，賈建平，崔麗英。 神經病學[M]. 2 版。 北京： 人民衛生出版社，2012: 158-159.
6 Nakamura T,Mizuno S. The discovery of hepatocyte growth factor（ HGF） and its significance for cell biology,life sciences and clinicalmedicine[J]. Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci,2010,86（ 6） : 588-610.
7 Buckwalter MS,Yamane M,Coleman BS,et al. Chronically increasedtransforming growth factor-beta 1 strongly inhibits hippocampalneurogenesis in aged mice [J]. Am J Pathol,2006,169 （ 1 ） :154-164.
