遠程腦缺血處理研究進展

余 璇 綜述，歐冊華 審校

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院麻醉科,四川 瀘州 646000)

隨著社會的老齡化發(fā)展，高齡患者日益增多，腦卒中的發(fā)生率也越來越高。腦保護研究的不斷深入，將對腦損傷的預(yù)防及治療起到積極作用。腦缺血預(yù)處理及后處理均可以誘導(dǎo)腦缺血耐受形成而產(chǎn)生神經(jīng)保護作用，而遠程腦缺血處理使得腦缺血形成耐受更具操作性。

1 遠程缺血處理的發(fā)展

1986年Murry等[1]首次提出了缺血預(yù)處理的概念。發(fā)現(xiàn)在犬的冠狀動脈阻塞模型中通過心肌缺血預(yù)處理能減輕或延遲隨后的長時間心肌缺血導(dǎo)致的心肌損傷。1990年Kitagawa等[2]首次發(fā)現(xiàn)缺血預(yù)處理對大腦有保護作用。1993年，Przyklenk等[3]首次提出遠程缺血預(yù)處理概念。同年，在家兔缺血再灌注模型中，證實通過對腎臟的遠程缺血處理能減輕心肌梗死的面積，具有心肌保護作用。2003年Zhao等[4]在長時間心肌缺血再灌注開始時，給予缺血器官缺血后處理，發(fā)現(xiàn)其可以減少心肌梗死體積從而提出缺血后處理的概念。2006年，Li等[5]研究證實了肢體遠程缺血后處理對心肌的缺血再灌注同樣有保護作用，提出了遠程缺血后處理。目前預(yù)處理與后處理的保護作用在許多實驗研究及臨床觀察中都得到了證實，具有普遍性，它們存在于不同種屬的不同組織器官中。

2 遠程腦缺血處理的腦保護機制

遠程腦缺血將使大腦對缺血產(chǎn)生耐受性，而這種缺血耐受性起到了腦保護的作用。缺血后處理與預(yù)處理相比，保護效能相當，二者聯(lián)合應(yīng)用給予處理并不能使得腦保護作用在各自的基礎(chǔ)上得到增加[6]，在很多實驗研究，特別是在心肌保護的研究中發(fā)現(xiàn)二者有相似之處，缺血預(yù)處理的某些信號成分也存在于缺血后處理的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中，如均依賴于相同的觸發(fā)因子、介質(zhì)和相同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終的效應(yīng)器也是共同的。但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)這些共同的機制發(fā)生的作用卻并不完全相同，認為二者的作用機制可能又有不同之處，其差異尚待進一步研究?，F(xiàn)將二者可能共享的保護機制簡述如下：

2.1 觸發(fā)因子及介質(zhì)

2.1.1 腺苷 腺苷是缺血耐受的啟動因子，在缺血耐受中起遞質(zhì)作用。阻斷其Al受體和K+-ATP通道使全腦缺血耐受不能產(chǎn)生；阻斷心肌K+-ATP通道也導(dǎo)致缺血耐受效應(yīng)明顯減弱。有研究表明用短暫缺血產(chǎn)生的缺血耐受要比腺苷Al受體激動劑所引起的耐受保護作用更強，說明還有其他因子參與缺血耐受的產(chǎn)生。因此，腺苷可能只是缺血耐受過程中一個小部分，在缺血耐受的機制網(wǎng)絡(luò)中的作用還需要進一步研究。

2.1.2 一氧化氮合酶(NOS)不同位置的NOS對神經(jīng)具有不同的作用。研究者們發(fā)現(xiàn)，在中樞血管內(nèi)皮細胞中的內(nèi)皮型NOS主要表現(xiàn)為有利的神經(jīng)保護作用；而分布于神經(jīng)元及炎性細胞的神經(jīng)元型NOS和誘導(dǎo)型NOS則主要表現(xiàn)為神經(jīng)毒性作用。而在大腦缺血再灌注這一過程中，缺血時血管內(nèi)皮細胞釋放的保護性一氧化氮減少，相應(yīng)缺血初期及后期、再灌注期神經(jīng)元型NOS和誘導(dǎo)型NOS催化生成一氧化氮水平增多，即神經(jīng)毒性作用大于神經(jīng)保護作用，造成缺血神經(jīng)元的進一步損傷。有研究發(fā)現(xiàn)預(yù)處理及后處理的保護作用都可以用NOS阻滯劑來消除[7]，這再次說明，缺血處理的腦保護作用是通過作用于NOS來實現(xiàn)的。經(jīng)過缺血預(yù)處理及后處理的梗死模型中觀察到具有保護效應(yīng)的一氧化氮釋放增多的生理效應(yīng)，進一步研究表明缺血處理的腦保護作用機制通過作用于內(nèi)皮型NOS來實現(xiàn)的。

2.2 細胞轉(zhuǎn)導(dǎo)信號通路

2.2.1 蛋白激酶c 蛋白激酶c是缺血處理細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要角色。缺血預(yù)處理及后處理均可使機體觸發(fā)因子及介質(zhì)如腺苷、一氧化氮(NO)等產(chǎn)生或釋放增加，從而通過各自受體經(jīng)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激活蛋白激酶c，有研究表明，缺血預(yù)處理過程誘導(dǎo)了蛋白激酶c的激活，同時，在缺血后給予蛋白激酶c活化劑出現(xiàn)了缺血后處理產(chǎn)生的保護作用，這說明蛋白激酶c是缺血預(yù)處理及后處理細胞保護的共同通路。

2.2.2 蛋白激酶B(Akt)通路 活化的Akt通過對一系列底物磷酸化對細胞的生存和凋亡進行調(diào)控，這一通路為細胞外信號調(diào)節(jié)激酶。Gao等[8]和Pignataro等[9]都通過各自的腦缺血模型實驗證明Akt與缺血后處理的神經(jīng)保護效應(yīng)有關(guān)，缺血后處理介導(dǎo)的神經(jīng)保護效應(yīng)至少部分是通過Akt激活實現(xiàn)的。Scartabelli等[10]在體外培養(yǎng)的海馬腦片中發(fā)現(xiàn)，缺血后處理可減輕CAl神經(jīng)元損傷，這種保護作用與Akt信號通路有關(guān)。另外存活激酶(PI3K/Akt)通路在缺血預(yù)處理及后處理都被發(fā)現(xiàn)有保護作用。

2.2.3 有絲分裂原激活蛋白激酶(MAPK)絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated proteinkinase，MAPK)與缺血損傷以及神經(jīng)元存活緊密相關(guān)。一般而言，在腦缺血再灌注后磷酸化ERKI/2(pERKI/2)短暫性增高，而增高的pERKl/2具有雙重效應(yīng)，有益效應(yīng)與生長因子有關(guān)，有害效應(yīng)則與氧化應(yīng)激以及炎癥有關(guān)[11]。研究顯示，腦缺血后半暗帶組織內(nèi)磷酸化JNK(Phosphoryiated JNK，pJNK)水平短暫性增高，而腦缺血后處理則可使之降低，提示腦缺血后處理通過降低pJNK而起著神經(jīng)保護效應(yīng)[8]。

2.2.4 caspase-12 張建華等[12]研究發(fā)現(xiàn)caspase-12活化是胎鼠宮內(nèi)缺血缺氧時內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)腦神經(jīng)元凋亡的重要環(huán)節(jié)。在缺血組有大量的caspase-12免疫反應(yīng)，而在對照組這種反應(yīng)很微弱，提示caspase-12參與了細胞的凋亡。

2.3 終末效應(yīng)器

2.3.1 KATP通道 KATP通道存在于各種器官，包括心臟和腦。線粒體KATP開放可產(chǎn)生外向電流，具有穩(wěn)定線粒體膜和阻止細胞死亡的作用。在腦缺血后處理前加入KATP阻滯劑格列本脲可削弱腦缺血處理的腦保護效應(yīng)，提示KATP開放也是后處理的保護機制之一[13]。

2.3.2 線粒體膜通道孔(mPTP)線粒體膜通道孔(Mitochondrial permeability transition pore，mPTP)也是缺血預(yù)處理及后處理的終末效應(yīng)器。mPTP位于線粒體內(nèi)膜，在缺血時保持關(guān)閉，在再灌注的最初幾分鐘內(nèi)開放。mPTP開放是細胞損傷從可逆轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡娴年P(guān)鍵因素。mPTP開放使其成為線粒體和胞漿的物質(zhì)交換的通道，導(dǎo)致線粒體外膜破裂，凋亡始動因子漏出，從而觸發(fā)了細胞凋亡的級聯(lián)反應(yīng)[14]。

2.4 相關(guān)蛋白的表達

2.4.1 熱休克蛋白 研究發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白-72(HSP72)在缺血細胞中促進凋亡的發(fā)生，具有保護作用[15]。HSP是一種重要的內(nèi)源性神經(jīng)保護因子，在缺血處理尤其是預(yù)處理中起著非常重要的作用，參與了晚期保護效應(yīng)的產(chǎn)生。在再灌注損傷時，細胞蛋白的自穩(wěn)遭到破壞，而HSP能維持這種狀態(tài)，同時能抑制核因子κB(NF-κB)活化，抑制內(nèi)源性一氧化氮合成酶轉(zhuǎn)錄生成，減少神經(jīng)元凋亡的發(fā)生，從而發(fā)揮保護作用。

2.4.2 AQP4蛋白 通過對星形膠質(zhì)細胞缺氧8 h再復(fù)氧到正常狀態(tài)，來模擬了活體實驗中的缺血再灌注損傷。復(fù)氧后AQP4蛋白表達增高，并隨著時間延長表達明顯升高。同時，細胞形態(tài)變化明顯，損害加重。由此認為，缺氧較長時間后突然恢復(fù)氧供應(yīng)，星形膠質(zhì)細胞在一定時間內(nèi)，蛋白表達增多，水通道開放，導(dǎo)致細胞水腫，甚至壞死[16]。因此AQP4蛋白或許是缺血處理保護效應(yīng)的一個作用位點。

2.5 炎癥介質(zhì) 炎癥是導(dǎo)致腦缺血損傷的重要因素，其中白細胞介素(Interleukin，IL)-lB和腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)可導(dǎo)致?lián)p傷處白細胞聚集和浸潤，刺激細胞間粘附分子-1(Intercellularadhesion molecule-l，ICAM-1)表達，促進組織壞死，加劇腦損傷，最終導(dǎo)致不可逆性梗死[17]。Xing等[18]在大鼠大腦中動脈阻塞(MCAO)模型60 min后即刻進行腦缺血后處理，24 h后觀察到腦缺血后處理通過抑制IL-IB、TNF-α和ICAM-1以及髓內(nèi)過氧化物酶等的炎癥應(yīng)答來發(fā)揮神經(jīng)保護效應(yīng)。

2.6 細胞凋亡 細胞缺血后凋亡是一種保護機制。腦缺血過程中存在凋亡現(xiàn)象，凋亡基因表達上調(diào)。p53、bcl-2、Bax、Fas和FaS-L等凋亡相關(guān)基因在腦缺血耐受的形成中受到廣泛的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)p53參與了腦缺血損傷過程，對缺血性腦損害具有一定的保護作用[19]，近來研究發(fā)現(xiàn)p63也參與了細胞損傷后的凋亡過程[20，21]。在局灶性腦缺血預(yù)處理誘導(dǎo)的缺血耐受中bcl-2明顯上調(diào)，提示bcl-2在腦耐受誘導(dǎo)中具有重要作用[22]。Abas等[23]在局灶性腦缺血模型中，發(fā)現(xiàn)缺血后處理介導(dǎo)的神經(jīng)保護效應(yīng)可能是通過抗凋亡機制實現(xiàn)的。

3 展望

通過研究遠程腦缺血處理的內(nèi)源性保護機制，可望有助于開發(fā)神經(jīng)保護藥物，通過提高神經(jīng)元對缺血缺氧的耐受性，延長缺血性腦血管病的治療窗，為臨床缺血性心腦疾病的防治提供了更好、更有效的保護途徑。

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