磷酸肌酸鈉腦保護(hù)的實驗研究和機(jī)制探討

李麗萍（綜述），李曉紅（審校）

·綜 述·

磷酸肌酸鈉腦保護(hù)的實驗研究和機(jī)制探討

李麗萍（綜述），李曉紅（審校）

磷酸肌酸鈉；腦保護(hù)

由于腦缺血缺氧損傷具有高發(fā)性、高致殘性、高死亡率，從新發(fā)病例情況看，世界范圍內(nèi)發(fā)病率平均為140／10萬到200／10萬，但中國腦血管病中腦卒中的發(fā)病率明顯高于世界平均水平［1］。近年來腦保護(hù)的研究雖然取得一定成績，但是腦損傷后的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥仍不可忽視，因此，有很多藥物被用來研究是否具有腦保護(hù)作用。腦缺血缺氧損傷時的能量衰竭是腦損傷的重要原因之一。由于磷酸肌酸分子能直接透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，為細(xì)胞膜損傷所帶來的不正常能量代謝反應(yīng)鏈的重新運作創(chuàng)造了條件，為此，本文就磷酸肌酸鈉（creatine phosphate sodium，CP）腦保護(hù)作用的實驗研究和可能的腦保護(hù)機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 CP的概述

磷酸肌酸（creatine phosphate，PCr）是CP的體內(nèi)有效成分，是一種高能磷酸化合物，能分解釋放磷酸基團(tuán)使ADP轉(zhuǎn)化為ATP，同時釋放45 kJ／mol能量，而ATP僅釋放31．8 kJ／mol能量，當(dāng)ATP耗竭時，PCr能在肌酸激酶的催化下，使 ADP轉(zhuǎn)化成ATP，即使在缺氧或缺糖的情況下，PCr也能催化ADP合成ATP［2］，為缺氧組織供能。而外源性PCr具有以下特點：①與胞外的結(jié)合位點有高度親和性，能被機(jī)體組織迅速吸收［3］。②能直接釋放高能磷酸鍵，使ADP合成ATP，快速補(bǔ)充機(jī)體所需的能量［4］。③PCr的分子結(jié)構(gòu)小于 ATP的分子結(jié)構(gòu)，可直接通過血腦屏障，也可以穿過細(xì)胞膜，直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)補(bǔ)充細(xì)胞能量，其安全性更高，供能效力更強(qiáng)。④能穩(wěn)定細(xì)胞膜并保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有助于血紅蛋白與組織之間的氣體交換，從而增加缺氧組織對氧的利用，使組織含氧量增高［5］。

2 CP腦保護(hù)的實驗研究

2．1 在體動物實驗 大鼠的腦缺血再灌注模型有多種［6］，應(yīng)用較多的有大鼠大腦中動脈用線栓法形成局灶性腦缺血模型，阻斷30 min前給予CP，再灌注30 min或者6 h后斷頭取腦；也有采用雙側(cè)頸動脈結(jié)扎術(shù)形成全腦缺血模型，阻斷10 min，復(fù)灌10 min，重復(fù)3次，在首次阻斷時給予CP。以上模型的實驗結(jié)果均顯示：HE染色腦組織觀察到CP組腦組織結(jié)構(gòu)的破壞，水腫、出血，炎癥因子浸潤等較對照組明顯減輕，用末端標(biāo)記法測細(xì)胞凋亡水平，結(jié)果顯示CP預(yù)處理組的末端陽性細(xì)胞明顯減少。國外有研究者［7］在大鼠腦室內(nèi)灌注0．5 mg的肌酸，對照組灌注鹽水，三天后夾閉頸動脈10 min并結(jié)合低血壓，造成大鼠腦缺血再灌注損傷模型，取腦組織海馬切片，觀察到肌酸預(yù)處理組的海馬組織壞死神經(jīng)元明顯減少。

2．2 離體腦組織實驗 CP的離體腦組織的保護(hù)研究不多，但在二十多年前，Whittingham和Lipton［8］將海馬組織薄片放入含有肌酸培養(yǎng)液的試管中，試管中PCr的含量增高了4倍，實驗進(jìn)一步顯示，在缺氧10 min內(nèi)，局部保存的磷酸肌酸可以阻止大鼠海馬組織突觸傳遞造成的不可挽回的損失，大鼠海馬組織因缺氧導(dǎo)致的蛋白質(zhì)合成減少也因肌酸的預(yù)處理而未發(fā)生。大鼠的海馬組織的不可逆損傷［9］，主要是ATP供應(yīng)不足所致的缺氧去極化，而用肌酸預(yù)處理大鼠海馬組織能推遲缺氧去極化，阻止大鼠海馬組織突觸傳遞造成的不可挽回的損失。

2．3 臨床試驗 臨床上PCr用于腦梗死、術(shù)后認(rèn)知功能障礙、病毒性腦炎、新生兒缺血缺氧性腦病等的研究較多。

腦梗死的病因是腦血管閉塞，導(dǎo)致閉塞血管支配的區(qū)域缺血、缺氧，進(jìn)而導(dǎo)致腦細(xì)胞代謝障礙，甚至壞死。早期的治療對患者的康復(fù)極為重要［10－12］。國內(nèi)［13－14］多位學(xué)者研究了磷酸肌酸對腦梗死治療的腦保護(hù)作用，結(jié)果都證明了PCr可促進(jìn)急性腦梗

死患者神經(jīng)功能的恢復(fù)，改善腦缺血后神經(jīng)功能缺損評分，減少術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生，緩解缺血后脂質(zhì)過氧化程度，減小腦梗死的面積，減輕神經(jīng)細(xì)胞損傷。PCr可以提高圍術(shù)期腦缺血老年患者的血氧分壓，抑制興奮性氨基酸的釋放，促進(jìn)γ－氨基丁酸的釋放，提高與ATP相關(guān)的肌酸水平，或保存能量比率，促進(jìn)損傷細(xì)胞的修復(fù)和生存。

3 CP可能的腦保護(hù)機(jī)制

在靜脈注射CP后，主要迅速的分布到肌肉，其次是腦組織及腎臟，肺和肝臟也有少量的分布，在腦組織的分布，使其具有腦保護(hù)的可能。

3．1 PCr維持細(xì)胞內(nèi)的ATP水平 即使在缺氧缺糖限制了神經(jīng)細(xì)胞合成ATP的情況下，PCr使ADP在肌酸激酶的催化下生成肌酸和ATP，并釋放能量，M．Balestrino，M．Lensman等［7］將大鼠海馬組織薄片放入含有PCr的培養(yǎng)液的試管中，發(fā)現(xiàn)含有PCr培養(yǎng)液中的ATP水平明顯高于不含PCr培養(yǎng)液中的ATP，但ATP含量都有所下降。

3．2 PCr能穩(wěn)定細(xì)胞的磷脂膜 PCr含有帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)和羧基集團(tuán)，能與細(xì)胞膜磷脂中的NR3＋緊密結(jié)合，從而使PCr表面的電荷減少，使膜上磷脂分子更加穩(wěn)定，也減少了氧自由基導(dǎo)致的膜脂質(zhì)過氧化損傷，通過抑制磷脂膜，對肌纖維起到了穩(wěn)定作用［18］。已有許多研究［19－20］證明當(dāng)發(fā)生新生兒缺氧缺血性腦損傷及顱內(nèi)出血時，腦脊液及血液中特異性神經(jīng)元烯醇化酶（neuron－specific enolase，NSE）的濃度明顯升高。NSE存在于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞損傷后才升高［21］，使用PCr預(yù)處理后，NSE的水平明顯低于未使用PCr組，以此也可以說明PCr可以保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞膜免受缺血缺氧損傷。磷酸肌酸還保護(hù)機(jī)體免受自由基過氧化損害，發(fā)揮對膜的穩(wěn)定作用。

3．3 PCr對線粒體的保護(hù)作用 腦缺血缺氧時，興奮性氨基酸生成增加，細(xì)胞膜及線粒體膜的通透性增強(qiáng)，導(dǎo)致線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)被破壞，線粒體穿梭機(jī)制受損，導(dǎo)致線粒體能量傳遞受限，使細(xì)胞能量供應(yīng)不足而死亡或者凋亡。PCr可以維持線粒體的正常氧化磷酸化機(jī)制，有實驗［22－23］顯示，當(dāng)提前給予PCr后，線粒體的能量能正常生成，穿梭機(jī)制能正常運轉(zhuǎn)，能為細(xì)胞儲存大量的能量，維持ATP的穩(wěn)定，從而減少腦細(xì)胞受損。

3．4 PCr還能減少氧自由基的生成 腦組織損傷時，ATP減少導(dǎo)致AMP增多，并使次黃嘌呤在腦內(nèi)大量聚集，在此過程中會產(chǎn)生大量的氧自由基，這些將會導(dǎo)致細(xì)胞損傷。有實驗研究［24］顯示，當(dāng)給予磷酸肌酸后，細(xì)胞內(nèi)的MDA明顯較未給予PCr組低，ATP及谷胱甘肽過氧化物酶含量較未給予PCr組高，說明PCr抑制了脂質(zhì)過氧化的進(jìn)行，對自由基的清除能力增強(qiáng)，使細(xì)胞免受氧自由基的損傷。

3．5 PCr能抑制炎癥反應(yīng) 腦損傷時，會產(chǎn)生大量的炎性因子，如IL－1，IL－6，TNF等，會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死。Akihiro Nomura、Minjie Zhang證實［25］，加入PCr作用于試管內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞，抑制了內(nèi)皮細(xì)胞的滲透性、中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、黏附分子的表達(dá)。所以肌酸可能是內(nèi)皮細(xì)胞炎癥的抑制劑。

有實驗證實［26－27］，PCr還能為Ca2＋通道提供能量，能減少Ca2＋進(jìn)入使黃嘌呤去氫酶轉(zhuǎn)化生成黃嘌呤氧化酶，減少再灌注時自由基生成；為Ca2＋泵提供能量，使Ca2＋－H＋轉(zhuǎn)換減少，減少膜脂質(zhì)過氧化，維持膜的穩(wěn)定性。

4 展望

目前外源性CP在臨床上主要作為心肌保護(hù)用藥，成為心臟病的防治用藥之一，但其對腦損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制的研究的報道也越來越多。外源性CP作為能量物質(zhì)，能為細(xì)胞提供大量的能量儲備，可以為腦損傷時的能量銳減提供補(bǔ)充。目前，CP腦保護(hù)的大部分研究僅限于分子水平，隨著今后檢測手段及方法的提高，CP腦保護(hù)的機(jī)制將會更加完善。

總之，腦缺血再灌注損傷具有高發(fā)性，高死亡率，因此腦損傷仍然是今后的一個重要的研究課題

和方向，本文對此進(jìn)行總結(jié)，可以為下一步體外循環(huán)下CP的腦保護(hù)作用提供理論支持。

［1］ 王定坤．我國腦血管病的流行病學(xué)分析與防治對策［J］，中醫(yī)藥管理雜志，2014，22（6）：830－831．

［2］ Wyss M，Kaddurah－Daouk R．Creatine and creatinine metabolism［J］．Physiological Reviews，2000，80（3）：1107－1213．

［3］ Deschodt－Arsac V，Diolez P．Cardiac contraction energetics：a system＇s view［J］．Heart，2011，97（24）：1118－1121．

［4］ 李軍，李鴻珠，李萍，等．磷酸肌酸對兒童柯薩奇病毒性心肌炎的保護(hù)作用［J］．實用兒科臨床雜志，2010，25（6）：424．

［5］ Pfefferle AD，Warner LR，Wang CW，et al．Comparative expres?sion analysis of the creatine phosphate sodium circuit in extant primates：implications for human brain evolution［J］．J Hum Evol，2011，60（2）：205－212．

［6］ Tang LH，Xia ZY，Zhao B，et al．Phosphocreatine Precondition?ing Attenuates Apoptosis in Ischemia－Reperfusion Injury of Rat Brain［J］．J Biomed Biotechnol，2011，．

［7］ Balestrino M，Lensman M，Parodi M，et al．Role of creatine and phosphocreatine in neuronal protection from anoxic and ischemic damage［J］．Amino Acids，2002，23（1－3）：221－229．

［8］ Whittingham TS，Lipton P．Cerebral synaptic transmission during anoxia is protected by creatine［J］．J Neurochem，1981，37（6）：1618－1621．

［9］ Carter AJ，Muller RE，Pschorn U，et al．Preincubation with cre?atine enhances levels of creatine phosphate and prevents anoxic damage in rat hippocampal slices［J］．J Neurochem，1995，64（6）：2691－2699．

［10］ Jiang Y，Pan Y，Huang Q，et al．The effect of herbs on cerebral energy metabolism in cerebral ischemia－reperfusion mice［J］．Chin Med J（Engl），2001，114（8）：881－883．

［11］ 張穎，蔣玉鳳，劉智勤，等．丹酚酸B對小鼠腦缺血不同時間腦能量代謝及腦水腫的作用［J］．藥學(xué)學(xué)報，2007，42（12）：1250－1251．

［12］ Veltkamp R，Siebing DA，Sun L，et al．Hyperbaric oxygenreduc?es blood－brain barrier damage and edema after transient focal cer?ebral ischemia［J］．Stroke，2005，36（8）：1679－1683．

［13］ 郭傳驥，李鐵剛．磷酸肌酸鈉對腦梗死的保護(hù)作用［J］．實用藥物與臨床，2013，16（6）：462－464．

［14］ 郭麗，陳海麗，趙宗茂，等．外源性磷酸肌酸對急性中型腦梗死的療效評價［J］．臨床薈萃，2008，23（14）：1016－1018．

［15］ 黎碧嬋．磷酸肌酸佐治病毒性腦炎［J］．中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2008，5（24）：228．

［16］ 張玉晶，趙霞霞，田執(zhí)梁，等．外源性磷酸肌酸對重度窒息新生兒血清S－100B蛋白及NSE水平的影響［J］，現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展2011，11（20）：3894－3896．

［17］ 趙愛萍，李丹，李素香．磷酸肌酸鈉預(yù)防窒息新生兒心腦損傷療效分析［J］．中國實用醫(yī)藥，2010，5（22）：114－115．

［18］ 朱曉峰．磷酸肌酸的藥理作用與臨床應(yīng)用［J］．中國醫(yī)學(xué)創(chuàng)新，2009，6（28）：168－169．

［19］ Mukhtarova SN．Significance of neurospecific enolase determina?tion in estimation of severity of hypoxic－ischemic injury of new?born brain［J］．Georgian Med News，2010，181：49－54．

［20］ Blennow M，Savman K，Ilves P，et al．Brain－specific proteins in the cerebrospinal fluid of severely asphyxiated newborn infants［J］．Acta Paediatr，2001，90（10）：1171－1175．

［21］ Johnsson P1，Lundqvist C，Lindgren A，et al．Cerebral compli?cations after cardiac surgery assessed by S－100 and NSE levels in blood［J］．J Cardiothorac Vasc Anesth，1995，9（6）：694－699．

［22］ Balestrino M，Lensman M，Parodi M，et al．Role of creatine and phosphocreatine in neuronal protection from anoxic and ischemic damage［J］．Amino Acids，2002，23（1－3）：221－229．

［23］ Saleh JA，Aji BM，Yusuph H．phosphocreatine for chronic heart failure［J］．Niger J Med，2007，16（2）：102－106．

［24］ 張玉晶，趙霞霞，楊艷輝，等．磷酸肌酸對新生鼠缺氧缺血性腦損傷線粒體功能的影響［J］現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2011，11（21）：4040－4042．

［25］ Nomura A，Zhang M，Sakamoto T，et al．Anti－inflammatory ac?tivity of creatine supplementation in endothelial cellsin vitro［J］．Br J Pharmacol，2003，139（4）：715－720．

［26］ Saks VA，Dzhaliashvili IV，Konorev EA，et al．Molecular and cellular aspects of the cardioprotective mechanism of phosphocrea?tine［J］．Biokhimiia，1992，57（12）：1763－1784．．

［27］ Konorev EA1，Medvedeva NV，Jaliashvili IV，et al．Participation of calciumions in the molecular mechanism of cardioprotective ac?tion of exogenous phosphocreatine［J］，Basic Res Cardiol，1991，86（4）：327－339．

233000蚌埠，安徽省蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉科［李麗萍（在讀研究生）］

病毒性腦炎是病毒對腦組織的直接破壞，導(dǎo)致血管和組織的損傷，致腦細(xì)胞的壞死。黎碧嬋［15］將病毒性腦炎患者分為兩組，對照組抗病毒治療，并根據(jù)病情應(yīng)用脫水劑、激素，靜脈輸注丙種球蛋白、抗生素及止驚、降溫等對癥及支持治療；治療組在以上治療的基礎(chǔ)上加用CP，每日一次，7～10 d一個療程。結(jié)果顯示：治療組患者病毒性腦炎的各種臨床癥狀持續(xù)時間均比對照組明顯縮短，且治療組無明顯藥物不良反應(yīng)。

新生兒缺血缺氧性腦病是指各種圍產(chǎn)期窒息引起的部分或完全缺氧、腦血流減少或暫停而導(dǎo)致胎兒或新生兒腦損傷，是引起新生兒急性死亡和慢性神經(jīng)系統(tǒng)損傷的主要原因之一。張玉晶、趙愛萍［16－17］等將窒息的患者隨機(jī)分成2組，對照組進(jìn)行常規(guī)治療，實驗組在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上加用CP，結(jié)果顯示：實驗組的患者行為神經(jīng)功能明顯改善，致殘率和病死率明顯降低。

2014?04?23）

2014?10?14）

10．13498／j．cnki．chin．j．ecc．2014．04．16