・综述・
罗玉敏 Chen Jun 秦震
摘要 环氧化酶(C OX )是花生四烯酸代谢为前列腺素的催化酶，其诱导型C OX 2在神经元死亡中起着重要作用，而选择性C OX 2抑制剂又可阻止神经元死亡，因此C OX 可能参与了脑缺血后脑损伤的发生、发展及预后，研究选择性C OX 2抑制剂对脑缺血的防治提供了一个新的途径。
关键词 环氧化酶；脑缺血
作者单位:200040上海医科大学华山医院神经内科(罗玉敏、秦震);Department of Neurology ,University of Pittsburgh ,Pittsburgh ,Pa.US A
(Chen Jun )
环氧化酶(cyclooxygenase ,C OX )，又称前列腺素G /H 合成酶，是花生四烯酸代谢转化为前列腺素的催化酶。近期许多研究表明,C OX 参与了脑缺血后脑损伤的发生、发展，并与脑缺血的预后关系密切。本文仅就C OX 与缺血性脑损伤的关系做一综述。1 C OX 的形式与代谢
C OX 以两种亚型存在于组织：结构型，亦称C OX1；诱导型，亦称C OX2。C OX1最早是从小牛的囊泡状腺中纯化出来的[1]。目前可在人体的血小板、内皮细胞、消化道上皮细胞和肾脏等几乎所有器官、组织中检测到C OX1。由于C OX1是以结构型稳定表达并存在于这些组织，因此，当受钙离子调控的磷脂酶A2引起花生四烯酸从细胞膜释放时,C OX1可立即出现并催化花生四烯酸的代谢。事实上，组织中的C OX1可在数秒或数分钟内对许多生理刺激作出反应，并很快调节组织的生理功能，如血管运动和血小板聚集性等。C OX2最初是通过分子差异筛选从S3T3成纤维细胞基因库中分离出来，之后又从其他多种组织中克隆出C OX2基因[2] 。与C OX1不同，在生理状态下,C OX2在大多数组织中以极低拷贝数表达。但脂多糖、I L 21、T NF 、血清、表皮生长因子和血小板活化因子等许多炎症刺激因子均可诱导C OX2的基因表达，且蛋白合成抑制剂不能抑制C OX2mRNA 的表达，因此C OX2是一种即时基
因[3,4]
。C OX2的基因表达由细胞突触兴奋性传导
诱导，可被兴奋性氨基酸受体拮抗剂阻断[5]。
在花生四烯酸代谢初期,C OX 催化有两步关键反应：第1步称环氧化反应，催化花生四烯酸转化为
前列腺素G 2(PGG 2)和氧分子；第2步称过氧化反应，产物为前列腺素H2(PGH2)和两个不配对电子，并由此可能产生氧自由基。C OX 的酶活性需要一些共同因子的参与[6]。例如，血红素是C OX 的重要的共同因子，一些过氧化物如脂质过氧化物及过氧化氮也是C OX 的共同因子，并在某些情况下刺激C OX 的活性[7]。在C OX2催化产生两个不配对电子
过程中，可氧化多种不同物质，例如,C OX2的过氧化酶活性可以氧化多种外源性酚类[8]。这种与C OX 相关的氧化反应可能具有一系列的生物学意义。首先，酚类物质的氧化可产生与DNA 共价连接的芳香族胺，后者还可产生衍生蛋白，尤其可替代蛋白中的酪氨酸基团。
C OX 的过氧化活性还可产生一系列多环芳香
族碳氢化合物，包括苯、醌、酚等。这些产物可损害DNA 和蛋白。C OX 产生的脂质过氧化还可引起膜
和线粒体损伤。大多数的C OX 竞争性抑制剂结合在C OX 的花生四烯酸结合位点，从而抑制C OX 的过氧化反应。然而,C OX 的过氧化物酶活性仍可利用其他物质，如过氧化氢为其催化底物。自动灭活是C OX 的另一重要酶学特性。每1个C OX 分子在其自身灭活之前大约可催化400个花生四烯酸分子的代谢[9]。
C OX1和C OX2的酶活性和底物特异性很相似。
这两种异构酶的晶体结构实际上也是相似的[10]。C OX2的活性部位稍大于C OX1，而其间的差异仅在
FANPN于一个氨基酸序列的不同。因此,C OX2对于脂肪酸类底物的选择性稍稍不同于C OX1。而且，与C OX1相比,C OX2仅需要极少量过氧化物来启动其酶活性[11]。
2 正常脑中的C OX 2
目前已发现C OX2在全身脏器中的表达以大脑
为最高。作为C OX的诱导型,C OX2可在多种生理刺激下诱导表达。例如，对边缘系统神经通路的电刺激可引起C OX2在海马表达；一些生理刺激(如冷刺激)可诱导C OX2在大脑皮质表达。这些刺激所引起的C OX2过度表达可被NM DA受体拮抗剂MK2 801和糖皮质激素阻断[5]。许多可阻断神经突触活性的药物也可抑制C OX2表达，如钠通道拮抗剂拉莫三嗪(lam otrigine)。这些发现支持早先的假说，即C OX2在脑中的表达是受神经传导活性所控制的。有人发现,C OX2的基础表达是在谷氨酸兴奋性神经元中，尤其是在树突上。这提示C OX2可能参与神经突触的生理反应。在大脑,C OX2主要分布在海马和颞叶皮质，可能与此区域兴奋性氨基酸受体密度高有关[12]。
3 C OX2在脑缺血损伤中的作用和代谢
C OX及其代谢产物可在至少3个部位加重缺血性脑损伤：脉管系统、血脑屏障和神经元本身。C OX 代谢产物可通过影响脉管系统加重缺血性脑损伤。某些前列腺素是血管收缩因子，其中TX A2是目前已知最强的血管收缩因子之一。TX A2和前列腺素具有趋化性，可导致血小板和中性粒细胞粘附于血管内皮细胞。另外，前列腺素以及多种白三烯亦可促进血脑屏障开放。许多研究提示,C OX及其代谢产物可促进缺血性脑损伤和脊髓损伤。业已发现，前列腺素和血栓素水平在中枢神经系统缺血后显著增加。一些C OX2的抑制剂可改善实验性脑缺血后的血管再灌注[13]。PGI2和消炎痛可预防狗脑缺血后的低灌注。血栓素合成酶抑制剂可以减轻实验性蛛网膜下腔出血后的血管痉挛。然而，并非所有研究都已证实C OX及其代谢产物的神经毒性作用。在一些实验中,C OX抑制剂对脑缺血梗死面积无影响，或增加梗死面积。PGI2在猫的缺血模型中无效[14]。再如，在随机化的临床实验中，也证明PGI2无效。
这些相互矛盾的实验结果，部分是由于动物模型的差异，例如，许多实验的阳性结果是在短暂性局灶性脑缺血模型中得到的,C OX在这些模型中对血管和血脑屏障的影响可能是重要因素，而并非对神经元本身有直接作用。然而，一些C OX抑制剂在沙土鼠全脑缺血模型中抑制迟发性神经元死亡，而在此模型中，血管变化和脑水肿并非是重要因素。最近的研究表明,C OX2mRNA和蛋白在大鼠短暂性局灶性脑缺血后表达升高，并且应用特异性C OX2抑制剂NS2398可显著减少梗死面积，此保护作用甚至在延迟给药6h后仍可观察到[15]。这些发现提示C OX2在神经组织中的表达可直接损伤神经元。
4 C OX2介导的直接神经元损伤的可能机制目前认为，在许多神经系统疾病中，如卒中、癫痫、脑损伤以及各种神经变性性疾病，氧化应激反应是神经元死亡的重要机制[15]。在这些疾病的病理生理变化中一个共同的特征是兴奋性毒性引起的氧化应激。细胞兴奋性毒性是由于兴奋性氨基酸受体介导的钙离子浓度增高导致线粒体损伤，从而引起氧自由基产物升高[14]。氧自由基通过DNA损伤及形成脂质过氧化物等一系列机制而产生细胞毒性。
C OX还可通过对NO通路的调节而产生氧化应激反应。例如，在大鼠的K upffer细胞内,C OX的催化反应产物前列腺素，可提高脂多糖所引起的细胞内cAMP升高，诱导iNOS mRNA的表达，从而增加氧自由基NO的产生[16]。氧自由基细胞毒性的结果之一是导致细胞凋亡。研究证明，氧化应激反应在神经元中可产生凋亡，一些抗凋亡基因，如bcl22可能在神经元中通过抗氧化作用而抑制细胞凋亡[17]。
业已证实，刺激前列腺素受体可在许多细胞株中促进细胞凋亡。例如,PGE2受体通过cAMP介导机制的激活，上调蛋白激酶C活性，从而促进胸腺细胞凋亡。PGE2或PG F2还可引起卵巢表皮细胞凋亡。PG A2及PG J2可通过与细胞核PPAR受体结合，诱导L1210细胞系的凋亡。然而，在肠表皮细胞中C OX2的过量表达可抑制凋亡，并且在许多大肠癌细胞中C OX2mRNA表达水平升高[18]。因此，在不同类型细胞，前列腺素可有截然不同作用，既有促凋亡作用，又有抗凋亡作用。C OX2产物所起的作用是促凋亡还是抗凋亡，可能取决于PGH2如何进一步代谢以及那一类PG受体在某种特定类型细胞中表达。关于前列腺素受体对神经细胞死亡的直接作用所知甚少。
5 C OX2介导的脑缺血损伤的实验证据
已经有充足证据说明，脑缺血后过度的神经元兴奋引起神经元损伤。许多研究表明，实验性全脑缺血后，细胞外兴奋性氨基酸浓度升高。且兴奋性氨基酸受体抑制剂可减轻全脑缺血后选择性海马细胞死亡。因兴奋性氨基酸介导的神经细胞兴奋可刺激C OX2的表达，故缺血后其表达可能上调。全脑缺血后，海马细胞死亡有许多细胞凋亡特征：如可被蛋白合成酶抑制剂所阻断；具有凋亡细胞的一些形
态学特征；产生DNA碎片以及促凋亡基因在死亡细胞中的选择性表达，等等[19]。因此，全脑缺血后，在缺血神经元凋亡的病理机制中,C OX2的过度表达和激活可能起很重要的作用。最近,Shigeru等在大鼠短暂性局灶性脑缺血模型中应用竞争性RT2PCR方法测定了缺血后不同时间C OX2mRNA的表达，发现缺血后6h,C OX2mRNA在缺血侧半球即出现上调，在12～24h达到高峰,48h开始下降。而在缺血后这段时间C OX1的表达水平无变化。同时，应用免疫组织化学方法测定了缺血后C OX2蛋白的表达，发现C OX2蛋白水平在缺血6h后即开始升高，并分布于缺血梗死区边缘[15]。此观察结果与Y ama2 gata和Breder等的发现一致[5,12]。
为了明确C OX2的过度表达是否引起脑缺血性神经损害，该研究小组在此模型中应用了相对选择性C OX2抑制剂NS2398，此药物对动脉血压、血糖、血气和血红蛋白无影响。结果表明，注射此药物的实验组动物缺血性脑梗死体积明显小于对照组，有显著性差异。同时，此药物的应用也降低了缺血后
升高的C OX2产物PGE2。此结果提示,C OX2抑制剂NS2398可抑制缺血后C OX2活性，并可减少脑缺血损害。
Masaki等研究了全脑缺血后C OX2活性增高对神经元存活是否有影响,SC258125为选择性C OX抑制剂，对C OX2的选择性比C OX1高1000倍，并可透过血脑屏障不可逆地结合于C OX2分子，半衰期大于24h。以SC258125全脑缺血大鼠，缺血前以3mg/kg或30mg/kg体重胃管给药，然后于缺血后24h和48h重复给药。结果显示，缺血后3d，用药组的海马C A1神经元存活率明显提高，提示C OX2活性确实影响了缺血后神经元的存活。化学螺栓检测
大多数C OX抑制剂结合在花生四烯酸的结合位点并竞争性地抑制C OX。阿司匹林不仅仅结合在C OX有活性的部位，而且它可在花生四烯酸的结合位点通过乙酰化丝氨酸不可逆地灭活此酶。最近的研究表明，大多数的非类固醇类抗炎药，如阿司匹林和消炎痛等，对C OX2的亲和力较低，这可以用来解释消炎痛和阿司匹林在一些脑缺血研究中的阴性结果。新的非类固醇类抗炎药如NS2398、SC258125是C OX2选择性抑制剂，而且这类药很少影响肾脏和消化道，很少有毒性作用，且对血小板无作用，因此可以用于溶栓。人们期望特异性C OX2抑制剂包括卒中在内的许多神经系统疾病。
综上所述,C OX参与了脑缺血后脑损伤的发生与发展。选择性C OX2抑制剂的应用可为临床脑缺血的防治提供新的有效途径。
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(1999201212收稿 1999203231修回)
・综述・
细胞周期失控与神经元死亡
郭瑞友 张苏明 方思羽
摘要 细胞周期素及其依赖激酶决定着细胞的周期演化过程，近年来还发现，它们在诱导凋亡中也发挥着重要作用。虽然成熟神经元是终末分化不再增殖的细胞，但在某些病理条件下，其周期调节也可发生相应变化。文章综述了神经元死亡与细胞周期异常调节之间关系研究的最新进展。
ab胶管
关键词 神经元；细胞周期素；依赖激酶；凋亡
作者单位:430030武汉同济医科大学附属同济医院神经科
细胞周期是细胞生命活动的基本过程，其周期时相的演化过程中经历增殖、分化、衰老和死亡等生理现象。如果细胞周期调节出现异常，细胞将进入与之相关的病理过程。另一方面，细胞增生、分裂、变性、坏死、凋亡等生理或病理过程都发生在它所处的细胞周期的某一时相。因此，与疾病发生、发展相联系的细胞病理变化过程可能与细胞周期密切相关。神经元是机体高度分化的细胞，与肿瘤细胞异常增殖和分裂相反，两者都是细胞周期过程的极端现象。1 细胞周期调控因子
典型的真核细胞分裂周期分为4期:DNA 合成前期(G 1期)、DNA 合成期(S 期)、DNA 合成后期(G 2期)和有丝分裂期(M 期)。其发生和发展过程受细胞周期生物钟(cell cycle clock )的控制，它的功能状态决cd激光头
定细胞继续增殖或退出细胞周期，还是进入静止状态。细胞周期生物钟的核心部分由周期素(cy 2clins )和周期素依赖激酶(C DK s )组装而成，其中C D 2K s 是催化亚基，通过对细胞不同底物的磷酸化而控
制多种细胞反应。周期素是调节亚基，类似于“向导
推杆锁犬”作用，与C DK s 结合后，引导C DK s 到相应的作用
底物，决定什么时间、在什么位置对这些底物磷酸化[1]。Rb (视网膜母细胞瘤蛋白)及其家族成员即是周期素/C DK 重要的作用底物之一。周期素/C DK 可对Rb 磷酸化，磷酸化后的Rb 释放其结合并抑制的转录因子E2F (早期是在腺病毒E2基因的转录中发现的)，游离的E2F 进入核内，与特殊序列的基因启动区结合(如二氢叶酸还原酶基因、c 2myc 等)，促进这些基因的表达，使细胞通过G 1/S 调控点，而进入自主分裂程序。对细胞周期进行负调控的是细胞周期抑制蛋白(CKI ),CKI 能特异性地抑制周期素/C DK 复合物的活化，阻滞细胞周期进展，或诱导细
胞退出已活化增殖的周期，进入G 0期。周期素/C DK 促细胞分裂作用如下图:
周期素D/cdk4,6 周期素E /cdk2 周期素A/cdk2 周期素B/cdk2 G 0
G 1
S
G
2
M
这些蛋白的顺序表达不仅决定细胞从一个周期向另一个周期转变，而且也是细胞周期不同阶段的标志物[2]。
对细胞周期的研究表明，细胞周期的不同时相间存在关键调控点，不同的周期素/cdk 复合物是这些调控点的决定因素。当细胞内外环境发生改变如缺氧、缺血等，则细胞在调控点对各种信号及DNA 损伤进行整合与传递，决定细胞停止在静止的G 0
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