徐雨雯 李梦媛 邓云 薛旻 路莉

1.兰州大学第二临床医学院，甘肃兰州 730030；2.兰州大学基础医学院药理学研究所，甘肃兰州 730030

尿激酶型纤溶酶原激活物（urokinase-type plasminogen activator，uPA）是一种丝氨酸蛋白水解酶，在生理、病理条件下参与细胞分化、迁移、组织重建、细胞周围基质降解等活动。过去，学者们更关注uPA和尿激酶型纤维酶原激活物受体（urokinase-type plasminogen activator receptor，uPAR）与恶性肿瘤的侵袭转移[1-2]和耐药[3]的密切关系，目前针对uPA/uPAR的靶点干预是肿瘤治疗的研究热点之一[4-5]。在子宫癌、卵巢癌、肝癌等恶性肿瘤的发生发展过程中，uPAR 含量显著增高[6]。在子宫内膜异位症[7]、心血管疾病及自身免疫性疾病的诊疗中，uPA 及其受体也具有重要价值[8]。近年来，一些学者发现uPA 与uPAR 的结合还可以通过一系列信号通路激活星形胶质细胞，调动受损区域神经元的可塑性，促进神经元的修复、再生，调节脑缺血后神经损伤的恢复，减轻脑缺血后遗症[9]。以下将详细介绍这一作用的物质基础及相关机制。

1 uPA 系统的简介及相互作用

uPA 系统由uPA、uPAR 和uPA 的两种纤溶酶原激活物抑制物（plasminogen activator inhibitor，PAI）-1和PAI-2 组成[10]。

1.1 uPA

uPA 是一种丝氨酸蛋白酶，可由成纤维细胞、单核细胞、肿瘤细胞等合成分泌。uPA 与uPAR 结合后产生一种活性的双链形式，催化纤溶酶原转化为纤溶酶，并通过纤溶酶原依赖性和非依赖性机制激活细胞信号通路，激活促进细胞迁移、增殖和存活的信号通路。在未成熟的大脑中，uPA 在神经元中可大量检测到，起诱导神经元发生和迁移的作用。在成熟大脑中，uPA 的表达和功能甚少。脑缺血损伤会诱导神经元中uPA 的释放和神经胶质细胞uPAR 的表达，此时二者的表达量甚至可达到发育阶段的水平。

1.2 uPAR

uPAR 是一种糖磷酸二醇锚定蛋白，在质膜上具有高度运动性，可迁移至细胞膜的小窝中形成簇。由于缺乏跨膜和细胞内结构，uPAR 需要辅助受体来激活细胞信号通路[11]，如低密度脂蛋白受体相关蛋白-1(low-density lipoproptein receptor，LRP1)、整合素、表皮生长因子受体[12]。uPAR 对uPA、uPA 前体蛋白和uPA 氨基末梢因子具有高亲和力。uPAR 与α5β1整合素相互作用，调节神经再生[13]，影响轴突和树突形成[14]。

1.3 PAI-1/PAI-2

PAI-1 活性远高于PAI-2，是主要的uPA 抑制剂，由血小板、上皮细胞、颗粒细胞和肿瘤细胞生成。PAI-2 由肿瘤细胞、滋养层细胞、单核细胞生成，亦高度存在于妊娠妇女血浆中。PAI 与uPA 结合形成稳定的复合体，抑制uPA 活性，降低细胞表面uPA 水平。

1.4 中枢神经系统的uPA/uPAR

压力、伤害和炎症等因素会增加中枢神经系统uPA的表达，而增多的uPA 能够促进神经生成、迁移、轴突生长和神经分支等[15]。抑制uPA 或抗uPAR 抗体可阻止uPA-uPAR 结合，从而抑制神经分支，减少神经细胞迁移。体外实验表明，外源性uPA 的使用可提高神经生长速率，这很可能是通过uPA 与uPAR 的相互作用实现的[16]。

2 uPA 通过相关信号通路发挥对神经的保护作用

脑缺血恢复阶段，神经元释放uPA 增多，uPAR在星形胶质细胞、大脑皮层神经元的轴突和树突棘中的表达亦增加，几乎可以达到与发育期相当的水平。uPA-uPAR 结合在轴突、树突棘和突触周围星形胶质细胞中诱导突触可塑性，直接影响脑缺血损伤后的突触修复[17]，是脑缺血后神经功能恢复的基础。

2.1 uPA 通过N-甲基-D-天冬氨酸-生长相关蛋白43 通路激活大脑皮层神经元突触囊泡周期

生长相关蛋白43（growth-associated protein-43，GAP43）是一种磷蛋白，在突触前末梢的形成、突触可塑性以及轴突生长和再生中起着核心作用。在内质网-高尔基体中间室，GAP43 的Cys-3 和Cys-6 位点棕榈酰化，触发其与质膜细胞质侧的结合，随后蛋白激酶诱导GAP43 Ser-41 位点磷酸化激活。GAP43 的磷酸化由钙调蛋白调节[18]。uPA-uPAR 结合可影响突触前膜N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受体的功能，使离子通道开放，钙离子进入胞内，GAP43 磷酸化。磷酸化的GAP43 与突触小泡共定位，磷酸化突触蛋白I Ser-9 位点[19]，从而动员突触小泡移动。

2.2 uPA 通过胞外信号调节激酶1/2-信号转导及转录激活蛋白3 通路诱导星形胶质细胞激活和轴突修复

星形胶质细胞可以感知突触活动的变化并调节突触功能，诱导突触可塑性、调节突触传递、参与新突触的形成和稳定[20]。受损突触周围的星形胶质细胞中[21]，uPA-uPAR 结合诱导胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）磷酸化，磷酸化的ERK1/2 介导信号转导及转录激活蛋白3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）磷酸化激活和血小板反应蛋白1 的释放，与突触后膜的LRP1 相互作用[22]。LRP1 是一个细胞信号受体，促进β1-整合素向受损轴突的质膜募集，并通过β1-整合素诱导的Ras 激活，介导的肌动蛋白细胞骨架重组实现轴突再生[23]。

2.3 uPA 通过Ezrin 途径诱导突触后膜的修复

树突棘是大多数兴奋性突触的突触后末端。Ezrin是一种调节肌动蛋白细胞骨架重组的蛋白质，磷酸化后N 端结合膜蛋白，C 端结合细胞质中的丝状肌动蛋白，促使树突状细丝形成，树突棘再次出现[24]，因急性脑缺血而受损的突触得以恢复[25]。神经元释放uPA 或使用重组uPA 处理会诱导突触中ezrin mRNA 的翻译，使ezrin 的丰度增加，同时uPA 也将β3-整合素募集到突触后膜。β3-整合素通过细胞间黏附分子-5诱导Ezrin 募集到突触后膜，随后通过RhoA-Rho 相关蛋白激酶途径使Ezrin 在Thr-567 位点磷酸化激活[20]。

2.4 uPA 与谷氨酰胺合成酶介导的谷氨酸代谢途径

uPA-uPAR 结合诱导缺血脑内突触周围星形胶质细胞突起的形成[26]，通过谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）介导的谷氨酸代谢来实现对突触的保护作用的。GS 是一种只存在于星形胶质细胞的细胞内酶，其主要作用是催化谷氨酸转化为谷氨酰胺。缺血脑中谷氨酸转运体1 和兴奋性氨基酸转运蛋白2的数量增加，转运谷氨酸进入星形胶质细胞，由GS代谢，降低其对神经元的兴奋毒性，并为受损神经元提供能量。这种效果在重组uPA 治疗后更加明显[27]。

2.5 uPA 诱导神经钙黏蛋白二聚体的形成保护突触和树突分支

神经钙黏蛋白（N-cadherin，NCAD）一种I 型钙黏蛋白，其表达受突触活动调节。在成熟大脑中，NCAD介导Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ皮质层中突触及树突分支的形成。脑缺血减少了完整突触的数量以及坏死核心周围组织带中NCAD 的表达，而uPA 诱导的NCAD 二聚体的形成可保护突触和树突分支[28-29]。

3 总结和展望

目前，临床上仍然缺少疗效理想的脑缺血治疗药物，对抗脑缺血药物的研究依然是药学研究和新药开发的重点。uPA-uPAR 系统在恶性肿瘤和其他疾病中的作用已被广泛研究。很多科学家也发现了uPA 在脑缺血后调节受损神经元修复和再生方面的作用：uPA 具有脑缺血损伤后神经保护作用，可以调节中枢神经系统突触可塑性[9，30]，引起轴突终足、树突棘和神经胶质的结构和功能变化，使突触伸长、轴突再生，促进受损神经元的修复和再生。但是，关于uPA 能否改善缺血后遗症的临床研究还很少，它发挥神经保护作用的具体机制也仍不明确。同时，癫痫动物模型显示，新突触的形成有助于癫痫放电的传播[31]。这些对uPA及同类药物在临床上用于脑缺血后患者治疗提出了挑战。

尿激酶是uPA 的一种，在临床上已长期应用于溶栓，对急性心肌梗死[32]、肺动脉栓塞[33]、脑梗死[34-35]等疾病具有较好的疗效。近年来，国内外学者认为尿激酶具有脑缺血损伤后神经保护作用，已有医生将小剂量尿激酶用于脑缺血发作后的治疗，并取得了一定的效果[36]。它是否如重组uPA 一样能发挥神经保护作用？其他同类药物是否具有类似的效果？作用机制又是如何？这可能是未来研究的一个方向。