摘要：神經(jīng)干細胞 （NSCs） 是哺乳動(dòng)物體內重要的多能細胞， 具有強大的分裂潛能和自我更新的能力。既往動(dòng)物體內實(shí)驗研究顯示全身麻醉藥物抑制N-甲基-D-天冬氨酸 （NMDA） 和 （或） γ-氨基丁酸A亞型 （gamma amino acid butyric acid A, GABAA） 受體可能對發(fā)育期腦產(chǎn)生神經(jīng)毒性。丙泊酚作為激活GABAA受體的靜脈全身麻醉藥物在臨床麻醉中廣泛使用， 但丙泊酚對于NSCs是“敵”還是“友”, 目前研究看法不一， 其機制也不明確。闡明丙泊酚對NSCs的影響及機制， 將為臨床丙泊酚對于腦保護提供一個(gè)新的管理、治療方向。        關(guān)鍵詞：丙泊酚； 神經(jīng)干細胞； 凋亡； 增殖； 分化；

　　

　　神經(jīng)干細胞 （neural stem cells, NSCs） 是一類(lèi)具有自我更新和多向分化潛能的細胞， 可以通過(guò)對稱(chēng)分裂和非對稱(chēng)分裂這兩種方式來(lái)生成中樞神經(jīng)系統內大多數的細胞類(lèi)型[1], 包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和少突膠質(zhì)細胞[2-3].在哺乳動(dòng)物胚胎期的紋狀體、海馬、視網(wǎng)膜、脊髓等均發(fā)現有NSCs的存在， 而成年后主要存在于側腦室外側壁的腦室下區及海馬齒狀回顆粒區[3-6].一般情況下， NSCs處于靜息狀態(tài)， 只有在受到一定程度病理?yè)p傷刺激或細胞的微環(huán)境改變時(shí)， 如缺血、NSCs才將被激活[7], 并啟動(dòng)增殖、分化等過(guò)程， 促進(jìn)向神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞的分化， 而且自我更新能力強， 以發(fā)揮修復功能[3,8-9].全身麻醉藥物的作用機制主要是通過(guò)改變N-甲基-D-天冬氨酸 （N-methyl-D-aspartic acid, NMDA） 和 （或） γ-氨基丁酸A亞型 （gamma amino acid butyric acid A, GABAA） 受體影響突觸傳遞進(jìn)而改變中樞神經(jīng)系統的興奮性而產(chǎn)生麻醉效應[10].丙泊酚作為GABAA受體起效的最典型的靜脈麻醉藥物， 因其具有毒副作用小、麻醉誘導起效快、代謝快且體內無(wú)蓄積等優(yōu)點(diǎn)， 在臨床全身麻醉中廣泛使用。近年來(lái)， 關(guān)于丙泊酚對NSCs影響的研究結果不一， 而且其作用機制尚未闡述清楚。本文將就近年來(lái)丙泊酚對NSCs影響的研究進(jìn)展作如下綜述。

　　

　　1 丙泊酚的神經(jīng)作用

　　

　　研究表明， 丙泊酚可以調節細胞外谷氨酸的濃度[11-12].谷氨酸在中樞神經(jīng)系統的神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)毒性中具有關(guān)鍵作用， 谷氨酸被分解后可能會(huì )誘發(fā)興奮性神經(jīng)毒性和神經(jīng)系統疾病[12-14].由于丙泊酚的高親脂性， 它可以順利通過(guò)血腦屏障。因此， 近期的研究均指出， 丙泊酚能減少腦缺血時(shí)的神經(jīng)損傷[15-16], 并且丙泊酚能在腦缺血后通過(guò)激活胞內磷脂酰肌醇激酶PI3K及形成PI3K-AMPA受體GluR2復合物， 為腦缺血損傷提供長(cháng)期的神經(jīng)保護作用[17].越來(lái)越多的研究還表明， 丙泊酚能對過(guò)氧化氫誘導的氧化應激具有神經(jīng)保護作用， 并能減少神經(jīng)元凋亡[18-20].

　　

　　現在越來(lái)越多的研究也表明， 丙泊酚在多種研究模型中有誘發(fā)神經(jīng)毒性的可能， 其影響主要表現在廣泛神經(jīng)元死亡、學(xué)習記憶損傷[21-23].在臨床調查研究中也證實(shí)， 年幼且接受多種麻醉藥物復合的兒童， 學(xué)習障礙和注意力集中缺陷的風(fēng)險增加[24-25].少數研究提示， 丙泊酚誘發(fā)此類(lèi)神經(jīng)毒性的潛在機制， 可能與神經(jīng)炎癥[26]、胞內鈣離子失調[27]、c-FOS基因表達上調[28]等有關(guān)。

　　

　　2 丙泊酚對NSCs凋亡的影響

　　

　　近期的研究表明， 丙泊酚可能通過(guò)多種途徑對NSCs的凋亡產(chǎn)生影響。有研究從孕14~16 d的大鼠分離出胚胎NSCs在體外培養， 采用不同濃度的丙泊酚處理后運用MTT和流式細胞術(shù)檢測細胞凋亡情況， 運用蛋白質(zhì)印跡技術(shù)檢測調節外源性凋亡途徑的caspase-3和caspase-8, 此外還檢測了調節內源性凋亡途徑的caspase-9和細胞色素C.研究人員發(fā)現， 丙泊酚可能通過(guò)活化caspase依賴(lài)的內源性和外源性凋亡通路引起胚胎NSCs凋亡， 且呈劑量依賴(lài)型[29-30].Huang等[31]在新生幼鼠體內發(fā)現， 丙泊酚對NSCs引起的凋亡可能是通過(guò)Akt/Erk1/2通路。Wang等[32]在不同濃度的丙泊酚在體外對胚胎干細胞的影響研究中發(fā)現， 有GABAA受體參與介導的丙泊酚引起胚胎NSCs凋亡可能是通過(guò)調節Chk1/p53信號通路。近年來(lái)， 微小核糖核酸 （microRNAs, miRNAs） 的生物學(xué)作用受到人們的重視。MiRNAs是由內源基因編碼的長(cháng)度約為20到24個(gè)核苷酸的單鏈非編碼RNA, 它可以通過(guò)降解信使核糖核酸 （messenger RNAs, mRNAs） 或者抑制mRNA的翻譯從而在轉錄后水平上調節基因的表達[33].現已證實(shí)， miRNAs通過(guò)多種不同的方式、途徑在NSCs的增殖、分化以及成熟過(guò)程中發(fā)揮重要作用[34].在miRNAs在丙泊酚對胚胎NSCs凋亡具有調節作用的研究中， 研究者發(fā)現丙泊酚可以通過(guò)STAT3/miRNA-21/Sprouty2蛋白途徑來(lái)誘導胚胎NSCs發(fā)生凋亡[35].

　　

　　然而丙泊酚對神經(jīng)細胞凋亡的研究結果并非一致。有研究在從孕14.5 d的胎鼠前腦分離出的NSCs的研究中發(fā)現， 丙泊酚并不影響NSCs的凋亡， 但其機制并未作闡述[36].

　　

　　3 丙泊酚對NSCs增殖、分化的影響

　　

　　NSCs的增殖、分化、自我更新能力主要是在干細胞的自身基因調控下， 整合微環(huán)境中的多種細胞調節因子、信號通路， 主要包括有生長(cháng)因子、神經(jīng)營(yíng)養因子、神經(jīng)遞質(zhì)、Notch信號通路、Hedgehog信號通路、Wnt信號通路等。現知道的大部分生長(cháng)因子、神經(jīng)營(yíng)養因子和神經(jīng)遞質(zhì)均參與調控微環(huán)境。神經(jīng)營(yíng)養因子能與酪氨酸激酶受體 （tyrosine kinase receptors, Trk） 和p57NTP共同受體結合進(jìn)而參與胞外信號傳導。生長(cháng)因子是一類(lèi)調控、維持細胞生長(cháng)的胞外蛋白。多種生長(cháng)因子均有參與NSCs的神經(jīng)發(fā)生和增殖分化， 包括胰島素生長(cháng)因子-1 （insulin-like growth factor 1, IGF-1） 、堿性成纖維生長(cháng)因子、血管內皮生長(cháng)因子等。據報道， IGF-1能通過(guò)激活CaMKⅡ （Ca/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ） 蛋白磷酸化和胞外信號調節胞外調節蛋白激酶 （extracellular regulated protein kinases, Erk） 來(lái)維持干細胞的“干性”和分化更新能力[37-38].腦源性神經(jīng)營(yíng)養因子 （brain-derived neurotrophic factor, BD-NF） 為神經(jīng)營(yíng)養因子的重要一種， 主要分布在中樞神經(jīng)系統中， 具有濃度依賴(lài)性的促NSCs增殖、分化， 其可能的機制為BDNF活化后TrkB磷酸化[39-40], 激活wnt/β-catenin信號通路[41]、MAPK-STAT3信號通路[39]、PI3K/Akt通路[42]發(fā)揮作用。目前研究認為， 在哺乳動(dòng)物神經(jīng)發(fā)育的過(guò)程中， Notch信號通路參與NSCs各發(fā)育階段的調控過(guò)程， 維持中樞神經(jīng)系統NSCs數量， 對神經(jīng)系統的發(fā)育成熟具有重要作用[43].

　　

　　3.1 丙泊酚與NSCs增殖

　　

　　就目前多數的研究表明， 丙泊酚對NSCs具有抑制增殖作用。有研究在體內、體外實(shí)驗表明， 丙泊酚可能通過(guò)Akt/Erk1/2信號通路抑制NSCs的增殖[31].Wang等[32]在胚胎干細胞體外培養實(shí)驗中， 對NSCs采用3個(gè)不同濃度 （1、10、50μmol/L） 處理， 經(jīng)PCR檢測Chk1和p53發(fā)現， 丙泊酚處理的胚胎NSCs二者mRNA的相對表達量呈濃度相關(guān)性增高， 說(shuō)明其二者可能調節了丙泊酚對胚胎NSCs的增殖。此外， 有文獻報道， 丙泊酚對NSCs的抑制增殖作用可能與BDNF的分泌減少[44]、Ca/PKCα/Erk1/2信號通路[31]、激活Chk1在317位絲氨酸磷酸化[36]有關(guān)。Jiang等[45]發(fā)現丙泊酚在抑制NSCs增殖的同時(shí)， 上調了miRNA-141-3p, 并使IGF-2基因結合蛋白2 （IGF-2 mRNA-binding protein 2, IGF2BP2） 的表達減弱， 說(shuō)明丙泊酚可能通過(guò)miRNA-141-3p/IGF2BP2來(lái)抑制NSCs的增殖。

　　

　　與上面結果相反， 有研究表明， 丙泊酚可能通過(guò)Ca參與的信號通路以提高環(huán)磷酸腺苷反應原件結合蛋白 （cAMP response element binding protein, pCREB） 水平[46]、通過(guò)影響STAT3及Sox2基因轉錄翻譯[47]來(lái)促進(jìn)NSCs的增殖。丙泊酚還可能通過(guò)PI3K-AMPA受體GluR2復合物細胞膜表達增高以促進(jìn)腦缺血損傷中NSCs的增殖[17].

　　

　　除了以上的研究結果外， 丙泊酚也有可能對體外培養的胚胎NSCs沒(méi)有增殖作用[48].

　　

　　3.2 丙泊酚與NSCs分化

　　

　　關(guān)于丙泊酚對NSCs的分化影響， 文獻報道的結果也呈現兩端化。Sall等[49]在海馬前體細胞丙泊酚處理后進(jìn)行分化培養4 d, 并對細胞行β-微管蛋白 （Tuj1） 和膠質(zhì)細胞原纖維性蛋白 （glial fibrillary acidic protein, GFAP） 染色發(fā)現， 丙泊酚處理的海馬前體細胞表達的Tuj1陽(yáng)性細胞較對照組的明顯增多， 說(shuō)明丙泊酚能促進(jìn)海馬前體細胞向神經(jīng)元分化， 而且呈現劑量依賴(lài)性。同時(shí)， 該研究還表明， 丙泊酚促海馬前體細胞向神經(jīng)元的分化作用并非由GABAA受體介導。此外， 有研究者也在各自的研究中報道了丙泊酚有促進(jìn)NSCs向神經(jīng)元分化的現象[48,50].

　　

　　Jiang等[45]研究發(fā)現， 丙泊酚對NSCs的分化有抑制作用， 其機制可能與miRNA-141-3p/IGF2BP2信號通路有關(guān)。Thal等[51]在成年大鼠創(chuàng )傷性腦損傷后， 丙泊酚的輸注導致大鼠神經(jīng)功能障礙加重， 神經(jīng)元陽(yáng)性細胞數也明顯較對照組減少， 損傷后28 d的病死率也大幅增加。該研究認為丙泊酚對于成年動(dòng)物急性腦損傷可能是不利的， 對其神經(jīng)發(fā)生具有負面影響。

　　

　　4 展望

　　

　　胚胎神經(jīng)在發(fā)生過(guò)程中， NSCs能不斷地進(jìn)行增殖、分化、遷移至特定部位形成神經(jīng)系統。出生后， NSCs存在于海馬和側腦室的腦室下層， 能增殖、分化成神經(jīng)細胞以維持海馬和嗅球的神經(jīng)發(fā)生。NSCs自身的凋亡、增殖、分化機制則是一個(gè)相當復雜的網(wǎng)絡(luò )， 它依賴(lài)于體內各種因子的分泌及其相互作用、各種因子與不同受體結合、周?chē)�環(huán)境與細胞間相互作用、細胞與細胞間相互、基因表達順序等等。目前關(guān)于丙泊酚對NSCs凋亡、增殖及分化的作用機制研究并不清楚， 而且其與NSCs的關(guān)系有待進(jìn)一步研究明確。隨著(zhù)研究的不斷深入， 不僅丙泊酚對NSCs的作用機制會(huì )越來(lái)越被大家知曉， 人們也可以根據自身需求， 對作用的靶點(diǎn)進(jìn)行預防或干預， 減少患者因麻醉因素而發(fā)生的腦功能損傷。

　　

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