支架置入術后腦缺血再灌注損傷發(fā)病機制的研究進展

吳振宏 韋英海 肖開敏

(廣西壯族自治區(qū)民族醫(yī)院神經內科，南寧市 530001)

腦血管疾病是各種血管源性腦病變引起的腦功能障礙，是導致人類死亡的三大疾病之一，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢，其中缺血性腦血管病占絕大部分，約為60%～80%。盡早恢復梗死區(qū)血液供應，挽救缺血半暗帶區(qū)瀕死腦組織是治療缺血性腦血管病的關鍵。支架置入術則是恢復缺血腦組織血液供應的常用手術方法，具有創(chuàng)傷小、成功率高、可挽救瀕死腦細胞等優(yōu)點。然而，臨床上常見腦缺血致腦細胞損傷在恢復血液再灌注后，其缺血性損傷反而進一步加重，此現(xiàn)象稱為腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia reperfusion injury，CIR)。CIR的危害極大，不僅加重缺血腦組織的損傷，而且影響支架置入術的療效。因此，深入研究CIR的發(fā)生機制成為臨床重要課題。本文就近年CIR的發(fā)病機制研究作一綜述，以期為CIR的防治提供依據。

1 興奮性氨基酸

興奮性氨基酸(excitatory amino acid，EAA)是中樞神經系統(tǒng)的興奮性神經遞質，主要存在于神經元突觸末梢，有谷氨酸、天冬氨酸及甘氨酸等。EAA造成的神經元毒性作用主要包括:①缺血后EAA介導Na+、Cl－及H2O大量內流，造成腦水腫;②通過激活N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體，介導大量Ca2+內流，導致細胞內Ca2+超載，并激發(fā)一系列瀑布效應，進一步引起神經元的遲發(fā)性死亡［1］。而多項研究已證實，EAA在CIR中起重要作用。崔景斌等［2］研究表明，腦組織EAA在缺血再灌注后1 h即顯著增加，以谷氨酸增加尤為明顯(P＜0.01)，提示腦缺血再灌注后EAA含量發(fā)生變化，且與CIR有相關性。謝建軍［3］、馮野等［4］通過對大鼠CIR的研究也得出來同樣的結論。而李金寶等［5］應用NMDA受體拮抗劑對CIR的大鼠進行治療，發(fā)現(xiàn)其對缺血性腦損傷多個腦區(qū)延遲性神經細胞死亡具有明顯的保護作用，進一步證明了EAA在CIR中的毒性作用，同時也為CIR的治療提供了新思路。

2 炎癥反應相關因子

多項研究發(fā)現(xiàn)，炎癥反應與CIR密切相關。炎癥反應的標志是白細胞的浸潤和星型膠質細胞、小膠質細胞的激活［6］。而參與CIR炎癥反應的相關因子很多，其中以瘤壞死因子-α、白介素-1β及細胞黏附分子-1等研究較廣。

2.1 腫瘤壞死因子-α(TNF-α)TNF-α是一種具有多種生物效應的促炎因子，主要由單核巨噬細胞產生，在CIR中起到重要作用［7］。近年來，其在CIR中的作用已引起越來越多的關注，而拮抗TNF-α已成為探索防治CIR的一種新途徑。吳麗娥等［8］研究證實，大鼠血清TNF-α含量于再灌注開始時即出現(xiàn)升高，6h達到高峰，提示TNF-a參與腦缺血及缺血再灌注后的病理生理過程。Intiso等［9］研究亦發(fā)現(xiàn)，TNF-α的增加可促進腦缺血再灌注后的炎癥反應，加重腦細胞的損害。鑒于TNF-α可加重CIR，張莉莉［10］、吳麗娥等［8］在大鼠腦缺血再灌注后使用抗TNF-α單克隆抗體，發(fā)現(xiàn)TNF-α含量顯著降低，腦梗死體積和腦水腫體積均有相應縮小。因此，腦缺血后盡早使用抗TNF-α單克隆抗體，可以明顯減輕腦水腫、降低腦損傷。

2.2 白細胞介素-1β(IL-1β)IL-1β是一種炎癥細胞的強烈趨化因子，為白細胞介素-1基因家族成員之一，主要由單核巨噬細胞產生，能促進免疫應答，參與腦缺血后炎癥反應，引起神經元損傷。多項研究已證實，生理情況下IL-1β蛋白及其mRNA在腦內含量很低，但在腦缺血及再灌注后明顯升高。狄政莉等［11］研究顯示，腦缺血再灌注1h，海馬部位首先出現(xiàn)IL-1β表達上調，隨后腦皮層和底節(jié)區(qū)亦出現(xiàn)表達上調，微血管內皮細胞胞膜及神經元胞漿均有表達。陳壽權等［12］研究亦發(fā)現(xiàn)，家兔腦缺血再灌注0.5h后血漿IL-1β明顯升高，2h后腦組織超微結構病理改變嚴重。Caso等［13］研究認為，腦缺血再灌注模型中，lL-1β與腦組織損傷的程度有關，在急性期可加重腦損害，阻斷IL-1β后腦梗死體積明顯減少。而Auan等［14］在腦缺血再灌注大鼠側腦室內注射抗IL-1β中和抗體或IL-1β受體阻斷劑，可減輕CIR。因此，拮抗炎性細胞因子IL-1β已被認為是防治CIR的新途徑。

2.3 細胞黏附分子-1(CAM-1)CAM是眾多介導細胞間或細胞與細胞外基質間相互接觸和結合分子的統(tǒng)稱。其大致分為五類:鈣黏素、選擇素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明質酸黏素。而免疫球蛋白超家族中細胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)與CIR密切相關。在正常情況下，ICAM-1和VCAM-2很少表達，當受到炎性因子刺激后，其分子數(shù)量和功能可明顯上調，參與組織細胞損傷。有大量動物實驗研究顯示，CAM-1在CIR炎癥反應中起重要作用。張麗慧等［15］研究發(fā)現(xiàn)，大鼠全腦缺血再灌注后海馬和皮層VCAM-1分別于再灌注后3d和7d表達明顯上調。楚蘭等［16］通過對大鼠的研究亦得出相似的結論。而曹建平等［17］研究表明，腦缺血早期ICAM-1表達水平較低，隨再灌注時間延長其水平逐漸升高，于4h時達到峰值。因此，拮抗CAM-1對防治CIR有重要的臨床意義。目前，已經有學者用抗細胞黏附分子單克隆抗體成功治療大鼠CIR［18］。曾建平等［19］利用ICAM-1單克隆抗體(1A29)對CIR大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，在缺血前或再灌注4h內靜脈注射1A29均可減輕大鼠CIR。Vemuganti等［20］研究也顯示ICAM-1反義寡聚脫氧核苷酸能降低大腦中動脈栓塞再灌注大鼠模型ICAM-1的表達，并能縮小梗死體積。這些研究從側面論證了CAM-1與CIR的相關性，也為抗細胞黏附分子單克隆抗體的臨床應用提供了一定的理論依據。

3 細胞凋亡與基因

細胞凋亡是一種由基因介導的細胞主動死亡過程，他不是單個基因作用的結果，而是在不同刺激信號作用下，涉及多個基因表達的復雜過程。而細胞凋亡是CIR后神經元死亡的重要方式，尤其是遲發(fā)性神經元死亡。腦缺血后，有多種基因轉錄和蛋白合成的增加，其中以bcl-2、bax及caspase-3等研究較多。目前，已知bcl-2和bax是一對功能上相互對立的凋亡調控基因［21］。有研究表明，輕度腦缺血和再灌注早期bcl-2表達升高，具有神經保護作用;但重度腦缺血和再灌注后期bax表達增強，半暗帶區(qū)神經細胞凋亡［22］。韓英等［23］通過對CIR大鼠模型的研究也證實了上述結論。而近年來，對細胞凋亡機制的研究發(fā)現(xiàn)，Caspase家族在介導細胞凋亡的過程中起著非常重要的作用，凋亡的最后實施是通過Caspase的激活實現(xiàn)的［24］，其中caspase-3為關鍵的執(zhí)行分子。王越暉等［25］研究發(fā)現(xiàn)，大鼠CIR可能通過上調caspase-3的表達促進凋亡的發(fā)生。而楊賓俠等［26］研究表明，隨缺血時間的延長Caspase-3蛋白的表達呈遞增趨勢;且Caspase 3蛋白表達時相與神經細胞的凋亡基本一致。這些都說明，CIR后Caspase-3活性與腦缺血性損傷的細胞凋亡有密切關系。

4 鈣超載

鈣離子與細胞膜生物電位和胞內的生化過程密切相關，在神經細胞的正常功能中起關鍵性的調節(jié)作用。而腦缺血再灌注中Ca2+超載是各種因素綜合作用的結果，也是各種因素造成腦缺血損傷的最后共同通路［27］。腦缺血再灌注期，代謝性酸中毒使腦細胞內外Na+/Ca2+交換異常、大量自由基使生物膜通透性增加及線粒體功能障礙等，導致腦細胞內Ca2+超載。而Ca2+超載往往與CIR程度呈正相關。Mahura等［28］在局部缺氧缺血模型研究中發(fā)現(xiàn)，興奮性氨基酸受體拮抗劑和Ca2+通道阻斷劑均有神經保護作用。也有學者利用鈣離子抑制劑對CIR的研究顯示，其可通過降低促凋亡基因Bax和Caspase-9的mRNA表達，起到對CIR的保護作用［29］。而Lopachin等［30］，用10mmol/L尼群地平阻斷L型電壓門控性Ca2+通道，減少Ca2+內流，在一定程度上也維持了海馬CA1區(qū)細胞的基本成分和水含量。由此可見，鈣離子拮抗劑對CIR的防治有重大意義。

5 氧自由基

自由基是指化合物的分子在光熱等外界條件下，共價鍵發(fā)生均裂而形成的具有不配對電子的原子或基團的總稱。腦缺血再灌注中引起腦損傷的自由基主要為氧自由基系列，包括超氧陰離子、羥自由基及過氫自由基等。當腦缺血再灌注后，細胞內進行無氧代謝，可產生大量的氧自由基，引發(fā)脂質過氧化瀑布效應，可廣泛攻擊中樞神經系統(tǒng)富含不飽和脂肪酸的神經膜和血管，造成細胞膜、線粒體、溶酶體等損傷，最終導致CIR［31］。陳勇等［32］研究表明，缺血再灌注后氧自由基大量生成，過氧化脂質(LPO)明顯升高，超氧化物歧化酶(SOD)明顯降低。而畢長柏等［33］利用高壓氧對CIR大鼠的研究，從側面證實了CIR與氧自由基的相關性。因此，清除氧自由基不失為防治CIR的一種良好方法。

6 熱休克蛋白(HSP)

熱休克蛋白(HSP)為一種應激蛋白，屬非分泌性蛋白質。目前，研究最多的是HSP70，他介導了腦缺血后的內源性神經保護作用。關于HSP對中樞神經系統(tǒng)的保護作用機制，多數(shù)學者認為可能是通過抗氧化作用;調節(jié)其他蛋白質的合成，維持細胞內蛋白質的正常功能;促進氧自由基等有害物質的清除;提高抗凋亡蛋白的表達水平、抑制促凋亡蛋白的功能等發(fā)揮其腦保護作用［33］。邢變枝等［34］研究顯示，局灶性腦缺血再灌注24h后腦皮質內HSP70mRNA和HSP70蛋白的表達增加(P＜0.05)，從而證實了HSP70的腦保護作用。聞公靈等［35］也從側面證實了CIR與HSP70蛋白的表達增加有關。而邢變枝等［36］對CIR大鼠研究發(fā)現(xiàn)，局灶性腦缺血再灌注24h后腦皮質內HSP70mRNA和HSP70蛋白的表達增加(P＜0.05);應用缺血后處理能顯著促進腦缺血再灌注后腦組織HSP70mRNA和HSP70蛋白的表達(P＜0.05)。由此可見，運用提高HSP70表達的方案可以在一定程度上防治CIR，應引起臨床醫(yī)生的重視。

7 其他因素

除上述因素外，CIR還與一氧化氮合成酶(NOS)、核轉錄因子kB(NF-kB)、白介素-8(IL-8)、應激活化激酶(JNK)、原癌基因c-fos、水通道蛋白4(AQP4)、鈣蛋白酶、周期素依賴性蛋白激酶-5(Cdk-5)、過氧化小體增殖劑激活型受體r(PPAPr)、生長相關蛋白-43(GAP-43)及P、L-選擇素等有關。

8 問題與展望

支架置入術后CIR是一個復雜的病理過程，由多種損傷機制共同參與，而各種損傷因子又互為因果，相互影響，最終導致神經細胞的損傷及凋亡。他包括缺血期的原發(fā)性損傷和再灌注后的繼發(fā)性損傷。大量研究已經證實，興奮性氨基酸毒性、炎性反應相關因子、細胞凋亡的相關因子與基因、熱休克蛋白、鈣離子超載、氧自由基、線粒體功能障礙及一氧化氮等均參與了CIR。目前，雖然國內外學者對CIR進行了大量的探索研究，但仍有很多機制需要我們進一步去發(fā)現(xiàn)、拓展。相信隨著人們對支架置入術后CIR發(fā)病機制的不斷認識與研究，CIR的防治亦將取得更大的突破，也為缺血性腦血管疾病更好的支架置入治療提供理論依據。

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