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胡学强糖尿病性脑卒中炎症机制与应对策

胡学强教授

医院神经病学科二级教授、一级主任医师、博士生导师。中国免疫学会神经免疫分会主任委员、中国卒中学会免疫分会主任委员、广东省卒中学会法定代表人、名誉会长,《中国神经免疫学和神经病学杂志》主编。年胡学强教授获“广东省优秀中青年专家”称号。曾获得广东省科技成果三等奖一项;省自然科学三等奖二项;广东省科技成果二等奖一项;国家教委科技进步二等奖二项;教育部科技进步二等奖一项。卫生部与中华医学会优秀论文一等奖1项,第五届“吴阶平医学研究奖、保罗·杨森药学研究奖”二等奖。30余年来一直从事神经病学医疗、教学、科研工作。科研上主要从事神经免疫性疾病、脑血管疾病、神经遗传病的研究,共发表论文余篇(通讯作者发表SCI论文80余篇),主编出版了《多发性硬化》(人民卫生出版社)、《基层心脑血管病的防治》(中国军事医学出版社)、《神经免疫性疾病新进展》(中山大学出版社)、医学科普《中风》(中山大学出版社)等著作多本。

中风是世界范围内导致死亡的主要原因之一。糖尿病患者的卒中结局更差,导致死亡率和残疾增加。脑缺血后,糖尿病引起的促炎过程进一步加速,导致缺血损伤增加。低血糖是糖尿病患者降糖治疗的内在副作用,可引起促炎变化,并加重实验性脑卒中的脑损伤。这里将讨论炎症对糖尿病与低血糖患者脑缺血损伤增加的影响。了解炎症机制在糖尿病脑卒中结局恶化中的作用,从而采取相应对策可能有助于减少缺血性脑损伤,提高临床疗效。

糖尿病与脑卒中

糖尿病在全球继续迅速扩大。全世界预计到年糖尿病将影响4-5亿人,糖尿病是脑血管疾病的易发危险因素,会增加中风的发生率。临床研究表明,糖尿病患者中风后的预后更差。研究认为炎症在糖尿病性脑卒中损伤中起着核心作用。实验研究评估了糖尿病对T1D和T2D模型卒中结局的影响。缺血性脑损伤在全脑或局灶性缺血后的T1D啮齿动物中加重。缺血后的T2D模型中也观察到水肿和梗死加重、神经状态恶化和死亡率增加。

糖尿病性脑卒中炎症机制

卒中后急性期不受控制的炎症是脑血管衰竭和脑损伤的主要中介体。增加细胞粘附分子的表达,使白细胞渗出,进一步诱导促炎转录因子和其他炎性基因被认为是缺血后炎症的主要介导者。研究显示,脑缺血/再灌注后,ICAM和促炎细胞因子在糖尿病动物中的表达增加。在翻译后水平,IL-1β和cyclooxygenase-2(cox-2)表达增高。高血糖症在缺血后的大脑中诱发了早期的大量中性粒细胞沉积,加重了损伤。据报道,ICAM-1的表达和嗜中性粒细胞浸润缺血组织与缺血性脑损伤的严重程度密切相关。IL-1β基因表达的il-6、MIP-1α,MCP-1,P-selectin,E-selectin与对照组相比糖尿病小鼠大脑要高得多。糖尿病大鼠大脑巨噬细胞/小胶质细胞激活加重,提示缺血损伤炎症反应加重。NFκB是炎症过程的有效诱导物,通过其上调促炎细胞因子和趋化因子的基因表达如IL-1β,il-6,interleukin-17(IL-17)TNF-α,crp,MCP-1,CCL-2。转录因子NFκB在脑缺血和调节细胞凋亡和炎症是一个关键的角色。激活NFκB是至关重要的炎症反应,导致基因表达的促炎细胞因子和介质增强。

炎症加重可能是糖尿病脑卒中后脑损伤增加的一个重要因素。此外,巨噬细胞和中性粒细胞释放对神经元极具毒性的氧和氮自由基。研究表明,中风引起的脑损伤程度受全身炎症的影响。研究表明,中风时周围炎症的增加会加重缺血性损伤。众所周知,糖尿病小鼠表现为全身炎症,以及抑制炎症的能力受损。糖尿病患者血浆中MCP-1、IL-6等几种促炎蛋白升高。MCP-1在糖尿病状态中的关键作用已在研究中证实,其在脂肪细胞中的过表达导致组织炎症和胰岛素抵抗。研究证实在糖尿病条件下,中风后大脑和脂多糖刺激后巨噬细胞的急性炎症反应受到干扰,这些变化与中风诱发的损伤加剧有关。小胶质细胞的激活和释放趋化因子和细胞因子是引发炎症反应的关键步骤。糖尿病小胶质细胞脑缺血后无法立即获得合适的宿主免疫应答,使炎症期延长,导致周围免疫细胞延长浸润,加重缺血损伤。总的来说,研究数据表明,糖尿病大脑的早期炎症反应控制不佳,与中风引起的损伤的加重有关。

在糖尿病患者身上已经发现了中风引起的炎症反应。动物研究表明,MMP在糖尿病大鼠永久性局灶性卒中后脑血管损伤中起重要作用。糖尿病大鼠卒中后MMP-9活性增强。HMGB-1是缺血脑中的一个新角色。与非糖尿病大鼠相比,糖尿病显著提高血清HMGB水平,并导致脑卒中后更糟糕的功能结局。HMGB-1信号促进趋化作用的细胞因子产生,包括激活NFκB。此外,据报道,在缺血性脑卒中早期,细胞外HMGB-1参与了BBB破坏。下调HMGB-1和NFκB表达保护老鼠的大脑局部缺血。糖尿病和低血糖通过增强神经炎性信号级联,特别是通过激活小胶质细胞/巨噬细胞、白细胞、粘附分子、上调/积累某些特定的促炎细胞因子、MMPs、TLRs和损伤部位的其他免疫介质,加重缺血性中风后的脑损伤。

糖尿病性脑卒中炎症应对策略

抑制参与增强神经炎症反应的潜在药物可能有助于降低中风的严重程度,促进糖尿病/低血糖状况的恢复。越来越多的研究表明炎症介质在T1D和T2D动物模型中调节卒中结局的作用。因此,针对糖尿病及其相关的低血糖并发症的炎症介质的治疗策略显得十分重要。更好地了解与糖尿病、糖尿病相关的低血糖和糖尿病性脑缺血有关的炎症通路,可能为治疗和/或预防低血糖和糖尿病相关脑卒中损害提供独特的药理学靶点。

小结

糖尿病是中风的重要危险因素。糖尿病患者中卒中结局明显恶化,神经功能障碍加重,死亡率增加。糖尿病患者的中风风险比年龄匹配的对照组高2-6倍。低血糖发生率的增加是糖尿病患者血糖控制严格的不可避免的结果,在T1D和T2D患者中都很普遍。研究表明糖尿病及其相关的低血糖会加重实验动物的脑缺血损伤,炎症在糖尿病性脑缺血后损伤与加重中起着核心作用,针对糖尿病及其相关的低血糖并发症的炎症介质的治疗策略显得十分重要。

胡学强

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