颅内动脉瘤(intracranial aneurysm,IA)的病理改变包括瘤壁结构破坏,血栓形成,动脉粥样硬化,炎性细胞侵润, 内弹力纤维断裂、减少甚至消失,内皮细胞及中层平滑肌细胞(smooth muscle cell,SMC)的减少甚至消失,胶原纤维降解,以致管壁抗张力强度明显下降,炎性反应是其中的中心环节。在 IA 基础实验和临床研究中均可看到,瘤壁有大量 SMC 凋亡,提示细胞凋亡参与 SMC 的减少过程,并且与IA 发生、发展及破裂有着密切关系 [1-2]。GRIM-19 在细胞凋亡中发挥了相当重要的作用,但就其在 IA 中的表达情况及其与 IA 发病机制中 SMC 凋亡的作用和意义国内外文献均却鲜见报道,因此本实验以此为立足点,希望能在一定程度上阐明 GRIM-19 与 SMC 凋亡之间的相关性及两者在 IA 发生、发展和破裂中的作用。
1.1对象。收集我科于 2013 年 1 月至 2014 年 4 月收治的颅内动脉瘤选择经开颅显微手术夹闭颅内动脉瘤瘤颈后切除瘤囊获得的 45 例病理标本,并将其归为动脉瘤组,其中男 16 例, 女 29 例。对照组为同期收治的颅脑外伤患者,经颅内血肿清除术或内减压术收集的 45 例正常颅内小动脉,其中男 27 例, 女 18 例。所有病例排除高血压、糖尿病、肿瘤等病史者。动脉瘤组和对照组性别、年龄等一般情况差异无统计学意义(P > 0.05),具有可比性。
1.3指标检测与结果判定。蛋白检测采用免疫组化 S-P 法进行染色,按试剂盒说明书进行。用 PBS 代替一抗作为阴性对照,用正常颅内小动脉组织切片作为阳性对照。将标本组织中染色呈棕黄色或棕褐色细胞膜、细胞浆、细胞核定为阳性反应,观察切片时取任意不重复的 5 个高倍视野,阳性结果为阳性反应率 ≥25%。表达强度以阳性反应率的不同划分为3 个级别:弱阳性(+):阳性反应率 25%-50%;中度阳性(++):阳性反应率 51%-75%;强阳性(+++):阳性反应率大于 75%。结果由两名有经验的病理科医师在双盲下进行分别计数。
1.4统计学处理方法。用 SPSS 17.0 软件进行统计学分析, 动脉瘤组与对照组管壁中膜平滑肌细胞 GRIM-19 表达的相关数据进行检验,以 P < 0.05 为差异有统计学意义。
GRIM-19 蛋白在 42 例颅内动脉瘤瘤壁中膜平滑肌细胞中的阳性表达率为 93.33%(42/45),GRIM-19 表达强烈区域瘤壁明显变薄。表达部位定位于以棕黄色或棕褐色为特征的细胞核,在细胞浆的表达少见。对照组动脉壁中膜平滑肌细胞的阳性表达率为 55.56%(25/45),主要表达于细胞浆。颅内动脉瘤瘤壁 GRIM-19 蛋白表达高于对照组中膜平滑肌细胞(=16.879,P< 0.05),两者相比差异有统计学意义,见表 1。
通过检验,=16.879,P< 0.05,差异有统计学意义,即人 IA 瘤壁比正常血管壁中膜平滑肌细胞 GRIM-19 蛋白阳性表达率明显增高。
3讨论
组织细胞正常表达 GRIM-19 基因可以维持其正常的细胞周期,而表达下降可能无法正常使某些细胞地进入细胞凋亡周期,而进一步的实验表明 GRIM-19 基因过度表达可诱导细胞凋亡 [3]。我们的研究发现 GRIM-19 在 IA 的发生、发展中具有重要的作用。本组 45 例动脉瘤有 42 例瘤壁 SMC 中 GRIM-19 高表达,阳性表达率 93.33%,而对照组 45 例标本 25 例高表达,阳性表达率 55.56%,通过检验,=16.879, P< 0.05,即说明人 IA 瘤壁较正常血管壁中膜 SMC GRIM- 19 阳性表达率高,且差异有显著的统计学意义。并且在GRIM-19 表达强烈区域瘤壁结构破坏更加严重,瘤壁厚度明显变薄,细胞成分更少,即说明 IA 瘤壁中 GRIM-19 表达增加可导致 SMC 减少,推测可能与细胞凋亡有关,从而在 IA发生、增大,甚至破裂中起着重要病理学意义。
GRIM-19 同线粒体膜电位的稳定性密切相关,能降低线粒体膜电位,从而参与了线粒体诱导的细胞凋亡途径。GRIM-19 与 STAT3 的 GH3 结构域特异性结合,以线粒体为靶位点,使细胞色素 c 大量释放到胞质,其后激活半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(caspase)家族,而 caspase 家族中的 caspase-3 是细胞凋亡最主要的终末剪切酶,其一旦被激活,可作用于 DNA 断裂因子直接引起 DNA 降解。GRIM- 19 还可通过 JAK-STAT3 信号途径下调线粒体的抗凋亡基因如 bcl-2、bcl-XL 等的表达,从而进一步损伤线粒体,使线粒体中 GRIM-19 被释放大量的到胞质,由此形成恶性循环, 放大细胞凋亡反应 [3-5]。
抑癌基因p53 具有调节细胞周期、促进细胞凋亡等作用。puma 是 p53 下游的关键性促凋亡基因,可促进细胞凋亡。GRIM-19 可上调 p53 蛋白及其下游 puma 基因的表达。肿瘤坏死因子受体相关因子 4(tumor necrosis factor receptor associated factor 4,Traf4)被认为是 p53 基因的作用靶点之一,有学者发现 GRIM-19 与 Traf4 可相互结合引起细胞凋亡增加,但其结合位点以及结合后具体的信号转导途径尚不十分清楚,推测可能是通过上调 p53 蛋白的表达而实现的[5]。
总的来说,GRIM-19 基因表达上调会促进细胞凋亡增加,但其相关机制仍不明确。GRIM-19 通过触发血管内Jak/STAT3 信号传导通路,下调 cyclin、c-myc、Bcl-2、BclXL,上调 Fas 死亡受体基因、p53、Traf4 等相关基因的表达,从而发挥促细胞凋亡作用。这种作用的长期存在可诱发内皮细胞及中层 SMC 减少甚至消失,引起管壁结构破坏, 降低抗张力作用,在血流动力学、炎症等多因素相互作用下加速促进 IA 的发生、发展甚至破裂。从而推测 GRIM-19 在血管壁中层 SMC 中的表达及活性下调将有助于 IA 的病因治疗,在将来可能作为 IA 高发病风险者的有效防治措施。
参考文献
[1]刘翼, 李定君. 颅内动脉瘤壁平滑肌细胞病理学改变的研究进展[J]. 中国脑血管病杂志 ,2014(10):551-555.
[2]吕艳霞 , 李安荣 , 杨朋磊 , 等. 炎症反应在颅内动脉瘤发生中作用的研究进展[J]. 中国临床神经外科杂志 ,2017(5):363-365.
[3]周颖, 凌斌.GRIM-19 的功能及与肿瘤的相关性 [J]. 医学分子生物学杂志 ,2008,5(3):262-264.
[4]沈国华, 蔡华伟, 赵祯.GRIM-19 及其相关蛋白促凋亡机制的研究进展[J]. 医学研究生学报 ,2015(3):303-307.
[5]赵祯 , 沈国华. 细胞凋亡基因GRIM-19 研究进展 [J]. 重庆医学,2016,45(14):1984-1986.