NMDA受體在缺血缺氧性腦損傷中的研究進展

楊雪婷，曹小平

(川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院急診科，四川 南充 637000)

N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyL-D-aspartate，NMDA)受體是目前研究頗為深入的興奮性氨基酸(excitatory amino acid，EAA)受體。自從1969年Onley提出谷氨酸(Glu)對神經元具有很強的興奮毒性，不論何種性質的損傷，中樞神經系統(tǒng)的星型膠質細胞都有增生或者肥大。后來又有一系列觀點表明EAA在缺血缺氧性腦損傷中發(fā)揮了重要作用[1]。正常情況下，谷氨酸的釋放、攝取和重吸收保持在動態(tài)平衡中，然而，當其過度釋放或攝取障礙時，谷氨酸大量積聚，腦內濃度急劇升高，受體過度激活可導致廣泛的腦組織病理性損害。EAA谷氨酸(Glu)受體主要有兩種類型：離子型受體(NMDA受體、AMPA受體、海人藻酸受體)、代謝型受體(代謝型谷氨酸受體、L-AP4受體)，而NMDA受體是EAA的介導神經興奮毒性起主要作用的受體[2]，研究更為廣泛深入。

1 NMDA受體及作用

1.1 NMDA受體

NMDA受體是人工合成的激動劑，主要由四聚體或者五聚體構成。NMDA受體是一個具有多個結合位點的大分子復合物，其生理特性同異聚體通道的裝配密切相關。編碼它的基因主要有三種基因家族，受體主要由三種類型的亞單位構成，分別是NR1，NR2，NR3，而NR2有四種亞型(NR2A、NR2B、NRC、NR2D)由獨立基因編碼[3]。NR3經過不同的剪接得到兩個成員：NR3A和NR3B。NR1廣泛分布在成年哺乳動物的腦區(qū)和脊髓中， NR2B 亞型主要分布在前腦區(qū)域，包括大腦皮質、紋狀體和海馬，其表達呈年齡依賴性變化。在胚胎期NR2B mRNA 在大腦皮質、下丘腦等部位即有表達，出生后增加，數(shù)天后漸降至成人水平[4]。NR2A和 NR2C 亞型主要分別分布在成年后的腦干和小腦，NR2D亞型則主要分布在中腦[5]，NMDA受體主要由NR1和NR2亞基組成[6]， NR2單獨存在對激動劑無反應，只有和NR1結合才有活性。NR3B主要在運動神經元中表達，NR3A主要在發(fā)育中的(developing)CNS中表達，似乎不形成Glu激素激活通道[7]。NR1是必須的功能亞單位，正常情況下，NR1介導神經系統(tǒng)中興奮性活動，在神經系統(tǒng)的發(fā)育誘導、神經結構的組建、神經細胞的結構和功能活動的建立以及人類學習和記憶、思維、語言活動等方面都發(fā)揮著重要作用[8]。NR2A、B、C、D決定通道開放的時間，并調節(jié)受體興奮劑和拮抗劑[9]。成年小鼠海馬CAl區(qū)神經元長時程增強受突觸內外NMDA受體的NR2B亞基負向調控誘導，且受NR2A和NR2B亞基之間平衡調控[10]。NMDA受體從細胞膜內質網運輸?shù)郊毎け砻姘l(fā)揮作用時必須要NR1和NR2共同參與[11]。因此，NR1、NR2在介導與調節(jié)神經活動中起著共同的重要作用。

1.2 NMDA受體在缺血性腦損傷的作用

腦缺血缺氧時EAA增多，而谷氨酸(Glu)是腦內的主要EAA。EAA介導的腦損傷主要機制可能是導致細胞去極化，引起Na+、Cl-、H2O向細胞內流動，導致急性滲透性細胞腫脹，腦水腫形成，一旦興奮毒性因素去除后即可逆轉恢復。其次，EAA增多，激動NMDA受體，使其活性升高，依賴和非依賴性NMDA受體的Ca2+通道開放，導致Ca2+內流，加重神經元的損傷；同時，Ca2+內流再次強化了細胞膜的去極化并使大量谷氨酸釋放進入細胞間隙進一步加重腦損害[12]。細胞內鈣超載導致大量與細胞毒性相關的酶，如CalpainsI-Ⅱ，蛋白激酶PKC，CaM-PK，磷脂酶AC，NO合酶等被激活，引起氧自由基釋放劇增，導致繼發(fā)性遲發(fā)性神經元凋亡[13-14]。

依賴NMDA受體的Ca2+通道開放，Ca2+超載是腦損傷中起主要作用的因素，但還有其他因素共同作用并彼此重疊，如腦缺血-再灌注損傷中原癌基因/癌基因主要可能發(fā)揮對神經元損傷的調節(jié)作用，c-Fos，c-Jun，Gerlach 等引導NMDA受體亞單位的酪氨酸和絲/蘇氨酸的磷酸化和去磷酸化，調節(jié)亞基的活性和信號轉導方向進而導致腦損傷[15]。通過上調NMDA受體酪氨酸磷酸化可能加重新發(fā)生腦缺血的腦損傷[16]。腦缺血使N0合成增加的同時，通過“急性興奮毒性分子放大效應”引起谷氨酸釋放增加，NO可能與谷氨酸共同參與了腦缺血損傷過程。NO合酶激活合成NO，抑制細胞線粒體呼吸功能，產生毒性OH-自由基引起細胞損傷，加速細胞凋亡等毒性作用[17]。

2 NMDA受體及亞基在腦內的表達

NMDA受體由NR1、NR2、NR3亞單位構成，不同亞單位構成NMDA受體功能不同[18]。不同亞單位在腦缺血時的不同區(qū)域表達亦不同。張茹等[19]采用線栓法制備大鼠大腦中動脈局灶性腦缺血模型并通過免疫組化方法觀察到海馬CAl區(qū)NR1陽性細胞數(shù)增加，且隨缺血時間延長而升高。張旭等[20]以改良四血管阻斷法建立短暫性前腦缺血(15 min)再灌注(24 h和48 h )動物模型，觀察到缺血再灌注早期(24 h)大鼠海馬CAl區(qū)NR2A 的表達水平顯著增高.提示可能參與了缺血再灌注的細胞凋亡過程。大量研究表明，缺血缺氧時海馬區(qū)NR1、NR2B的表達呈相應的變化，急性完全阻斷腦血供將促使NR1、NR2B急劇增加。Liu 等[21]在大鼠短暫性腦缺血/再灌注海馬CAl區(qū)觀察到NR1基因表達明顯增加，最高水平在24 h，逐漸下降直到7 d。而NR2A和NR2B基因表達在6 h降到最低水平，12 h逐漸恢復，在48 h內上升到最高水平，接著是持續(xù)下降直到7 d。結果表明NMDA受體及其亞基可能有助于缺血后海馬短暫性腦缺血細胞凋亡。萬法萍等[22]通過制作缺血/再灌注模型觀察到局灶性腦缺血后，腦室下區(qū)(SVZ)NR2B表達增加，不僅揭示NMDA受體可能與腦缺血發(fā)生有關，而且還可能參與該區(qū)的神經發(fā)生。孫志揚等[23]制造大鼠心搏驟停模型，迅速進行心肺復蘇，復蘇后20 min制備腦組織石蠟切片，光鏡觀察，并應用原位雜交、免疫組化技術檢測延髓心血管中樞迷走神經背核、孤束核內NMDA受體2A/2B兩個亞型明顯比對照組增高，提示NMDA受體2A/2B可能參與了心肺復蘇后腦水腫的形成。說明心搏驟停心肺復蘇后腦損傷與缺血腦損傷NMDA受體的表達一致，機制可能相同。目前雖無缺血缺氧性腦損傷與NMDA受體直接關系的證據(jù)，但研究表明NMDA受體和缺血缺氧性腦損傷之間關系緊密。缺血性腦損傷時，腦內其他區(qū)域的NMDA受體的表達尚需進一步研究。

3 進展

如何改善或糾正缺血缺氧性腦損傷，是臨床醫(yī)師一直努力的目標，如王曉明[24]報道腦卒中的防控任重而道遠。減少EAA釋放，拮抗NMDA受體，可能是治療缺血缺氧性腦損傷的臨床基本思路。Kilic等[25]利用MK-801扭轉了參與腦損傷的NO合酶的水平。Luo等[26]研究能夠阻止NMDA受體的MK-801，可以減少PGC-1α mRNA 在缺糖缺氧神經元中的表達。NMDA受體依賴PGC-1α來保護大腦皮層神經元拮抗缺糖缺氧或者再灌注的損傷。Dogan等[27]發(fā)現(xiàn)在大鼠局部腦缺血/再灌注損傷中，在常溫治療的情況下，選擇性NMDA受體拮抗劑艾芬地爾有神經保護作用。Xiao等[12]在建造雄性SD大鼠窒息性心搏停止模型時，觀察到用艾芬地爾可以減輕雄性SD大鼠窒息性心搏停止后的腦水腫程度。Wu等[28]研究丹皮酚對離體培養(yǎng)的大鼠神經元缺糖缺氧再灌注損傷具有明顯保護作用，其作用機制可能與抗氧化及減弱NMDA受體結合力有關。張茹等[19]在腦缺血12 h以內應用葛根素治療可以減少NMDA受體表達，間接表明腦缺血后早期應用葛根素可以拮抗興奮性氨基酸的毒性作用，減輕神經細胞損傷。給水通道蛋白4(AQP4)基因敲除型小鼠和野生型小鼠大腦皮層注射NMDA，前者損傷變化明顯，提示AQP4可能在NMDA受體誘導腦損傷中起保護作用[29]。Marutani 等[30]在大鼠實驗中運用硫化氫的異常釋放可使NMDA受體拮抗劑阻止缺血缺氧神經元的死亡。總之，隨著NMDA受體及其拮抗劑研究的不斷深入，尤其是選擇性NMDA受體拮抗劑的研究有望發(fā)現(xiàn)新的藥物，能更好地為治療缺血缺氧性腦損傷提供科學依據(jù)。

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