丁苯酞對(duì)腦缺血再灌注損傷保護(hù)作用的研究進(jìn)展

紀(jì)海茹，孔　維，趙淑敏△，桑曉一

(1.承德醫(yī)學(xué)院,河北承德　067000;2.承德市中心醫(yī)院)

丁苯酞對(duì)腦缺血再灌注損傷保護(hù)作用的研究進(jìn)展

紀(jì)海茹1，孔維1，趙淑敏1△，桑曉一2

(1.承德醫(yī)學(xué)院,河北承德067000;2.承德市中心醫(yī)院)

丁苯酞;腦缺血再灌注損傷;腦保護(hù)作用

缺血性腦血管疾病(ischemic cerebral vascular disease,ICVD)發(fā)病率逐年增高，病死率更是高達(dá)60%-80%，及時(shí)恢復(fù)缺血區(qū)腦組織血液供應(yīng)是挽救腦缺血患者生命的最佳辦法，但是恢復(fù)血流灌注后又會(huì)給腦組織帶來(lái)新的損傷，即腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia reperfusion injury,CIRI)，這是引起多種腦血管疾病重要的病理生理基礎(chǔ)，如何減輕再灌注損傷已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。隨著對(duì)CIRI研究的深入，對(duì)其防治策略的研究也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，西藥、傳統(tǒng)中藥及針灸都對(duì)CIRI的治療取得了一定的成效，找到了多個(gè)治療靶點(diǎn)，但大多靶點(diǎn)單一。尋找多個(gè)治療靶點(diǎn)、多個(gè)環(huán)節(jié)的藥物防治CIRI勢(shì)在必行。通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn):丁苯酞作為我國(guó)腦血管疾病治療領(lǐng)域中第一個(gè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家一類(lèi)新藥，是國(guó)際上首個(gè)作用于缺血性腦卒中多個(gè)靶點(diǎn)、多個(gè)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新藥物，且不良反應(yīng)較小，被推薦為急性缺血性卒中的早期用藥。現(xiàn)就丁苯酞對(duì)腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及其機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 抑制腦組織神經(jīng)元的凋亡

1.1減少caspase酶類(lèi)激活，抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡CIRI中腦缺血半暗帶神經(jīng)元細(xì)胞死亡主要以凋亡形式進(jìn)行，多條通路參與其中，分別為內(nèi)源性通路(即線粒體/細(xì)胞色素-C通路)、外源性通路(即死亡受體通路)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路。通過(guò)以上三條通路中的一條或多條轉(zhuǎn)導(dǎo)凋亡信號(hào)，激活具有天冬胺酰蛋白酶活性的caspase家族，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其中caspase-3是caspase級(jí)聯(lián)“瀑布”下游最關(guān)鍵的凋亡蛋白酶，在各種因素啟動(dòng)的凋亡程序中起最后的樞紐作用[1]。激活的caspase-8能夠激活caspase-3，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[2]。活化后的caspase-9能激活下游的caspase-2、3、6、7、8、10，進(jìn)而啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:NBP預(yù)處理可下調(diào)caspase-8的表達(dá)[3];NBP治療組皮質(zhì)神經(jīng)的caspase-9 mRNA陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)明顯少于模型組[4]。焦東亮[5]則發(fā)現(xiàn)NBP能明顯抑制大鼠CIRI后梗死灶周邊缺血半暗帶區(qū)神經(jīng)元內(nèi)caspase-3的表達(dá)，證明NBP可通過(guò)抑制caspase酶類(lèi)激活,抑制細(xì)胞凋亡。

1.2作用于線粒體/細(xì)胞色素-C通路缺血性腦損傷所引起的神經(jīng)元凋亡主要是由線粒體途徑介導(dǎo)的，線粒體釋放的細(xì)胞色素-C可通過(guò)一系列反應(yīng)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。王建華等[6]研究發(fā)現(xiàn)，丁苯酞能有效抑制Cy-t C從線粒體內(nèi)的釋放，阻斷了細(xì)胞凋亡信號(hào)的傳導(dǎo)，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

促凋亡蛋白(Smac)經(jīng)線粒體釋放，可激活caspases程序，Smac的發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充并完善了線粒體通路為細(xì)胞凋亡調(diào)控中心的這一理論[7]。董莎等[8]研究證實(shí)，丁苯酞治療組、預(yù)防加治療組各個(gè)時(shí)間點(diǎn)Smac的表達(dá)均低于缺血再灌注模型組，表明丁苯酞可通過(guò)下調(diào)Smac的表達(dá)來(lái)保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞。

1.3作用于死亡受體通路作為死亡受體途徑重要成員的Fas蛋白，是一個(gè)重要的促凋亡基因。Fas(CD95)是一個(gè)有重要功能的細(xì)胞表面受體，與Fas配體(FasL)的結(jié)合能夠啟動(dòng)caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，該途徑被稱為死亡受體介導(dǎo)的凋亡途徑。任桂茹等[9]觀察到經(jīng)NBP治療后Fas蛋白表達(dá)明顯減少，說(shuō)明NBP可能通過(guò)下調(diào)Fas蛋白的表達(dá)起到保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞作用的。

1.4作用于凋亡相關(guān)因子細(xì)胞凋亡同時(shí)受細(xì)胞內(nèi)基因和細(xì)胞外因子的共同調(diào)節(jié)，其中Bcl-2和Bax是一組很重要的凋亡調(diào)控基因，在神經(jīng)細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用。李國(guó)前等[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):丁苯酞治療組的梗死灶周?chē)X組織Bcl-2表達(dá)上調(diào)，Bax表達(dá)下調(diào)，提示丁苯酞可通過(guò)抗神經(jīng)細(xì)胞凋亡而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

程序性細(xì)胞凋亡因子5(PDCD-5)是由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室首先在國(guó)際上報(bào)道的一個(gè)新基因，內(nèi)源性PDCD-5在細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)揮著重要的正向調(diào)控效應(yīng)。李延可等[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)推測(cè)PDCD-5可能是丁苯酞神經(jīng)保護(hù)作用的靶點(diǎn)之一。

2 抑制炎癥反應(yīng)發(fā)生，保護(hù)受損的神經(jīng)元

近年來(lái)，有大量研究支持炎癥反應(yīng)參與了CIRI的過(guò)程。CIRI后一系列的應(yīng)激反應(yīng)，使腦內(nèi)蛋白質(zhì)的早期合成普遍受到了抑制，卻誘導(dǎo)了一些特殊基因的表達(dá)，合成一些新的蛋白質(zhì)，熱休克蛋白(HSP70)就是其中之一，其對(duì)壞死和凋亡都有抑制作用。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，HSP70作為內(nèi)源性配體可激活TLR4，激活的TLR4有可能是缺血再灌注損傷中最主要的炎癥應(yīng)答的觸發(fā)器[12]。任建宏等[13]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，NBP預(yù)處理能夠抑制TLR4及內(nèi)源性配體的表達(dá)，進(jìn)而抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生，發(fā)揮腦保護(hù)作用。

3 降低自由基濃度，抑制遲發(fā)性神經(jīng)元死亡

研究發(fā)現(xiàn), 腦缺血再灌注后3小時(shí)的腦細(xì)胞中線粒體被破壞，不能充分利用有氧代謝產(chǎn)生ATP，血液再灌注所帶入的氧只能在黃嘌呤氧化酶的作用下產(chǎn)生新的超氧陰離子，使原有的因氧耗竭而停滯的烷自由基向脂質(zhì)過(guò)氧化物自由基轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生新的自由基，自由基生成大大超過(guò)了機(jī)體保護(hù)機(jī)制的承載能力，會(huì)導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)及脂類(lèi)的損傷，造成腦缺血后遲發(fā)性神經(jīng)元死亡[14]。李強(qiáng)[15]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，丁苯酞注射液可通過(guò)抑制黃嘌呤氧化酶和次黃嘌呤氧化酶的活性來(lái)降低氧自由基的濃度。

4 抑制鈣超載，減輕神經(jīng)元損傷

腦缺血再灌注時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的Ca2+濃度升高所導(dǎo)致的神經(jīng)細(xì)胞損傷的現(xiàn)象稱為Ca2+超載。細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，活化激酶/磷酸酶，從而觸發(fā)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)水解及NO的生成，激活核酸內(nèi)切酶降解DNA，還會(huì)引起自由基生成過(guò)多，增加線粒體膜的通透性，導(dǎo)致細(xì)胞變性、壞死或是凋亡。相關(guān)研究表明，丁苯酞能夠降低內(nèi)鈣釋放劑所引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣庫(kù)的釋放，抑制谷氨酸引起的細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高，抑制因低糖、低氧等因素引起的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的升高，從而抑制細(xì)胞內(nèi)鈣離子超載，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激，減少因Ca2+升高所造成的細(xì)胞損傷[16]。

5 減少興奮性氨基酸釋放，緩解神經(jīng)毒性作用

興奮性氨基酸作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，包括谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸等。在生理情況下，該類(lèi)氨基酸在神經(jīng)元之間的信息傳遞過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，在腦缺血再灌注過(guò)程中，該類(lèi)氨基酸的神經(jīng)毒性作用是損傷腦組織的啟動(dòng)者和執(zhí)行者，不僅可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，更能直接導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

在CIRI中，興奮性氨基酸可促使水和鈉的內(nèi)流導(dǎo)致細(xì)胞水腫變性，激活興奮性氨基酸受體，啟動(dòng)電壓依賴性的鈣離子通道，鈣離子大量?jī)?nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載。興奮性氨基酸還可促使氧自由基大量地產(chǎn)生，激活NOS產(chǎn)生過(guò)量的NO，損傷線粒體膜，使線粒體形成漏，開(kāi)放線粒體轉(zhuǎn)換孔致使離子平衡紊亂。

丁苯酞可減少低糖低氧損傷后神經(jīng)細(xì)胞的谷氨酸和5-HT的釋放，從而抑制突觸后神經(jīng)元過(guò)度興奮、潰變、壞死等“興奮毒性反應(yīng)”。以上這些作用可能是其抗腦缺血的作用機(jī)理之一。

6 減輕血腦屏障破壞，抑制腦水腫

CIRI最明顯的變化是血腦屏障(blood brain barrier BBB)通透性的改變。腦缺血再灌注時(shí)，BBB通透性增高，水和血漿成分漏出到周?chē)X組織，引起血管源性腦水腫。細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)是BBB基底膜的主要組成成分，主要包括IV型膠原、層黏蛋白及纖維連接蛋白等，它們以基膜或不定形式存在于細(xì)胞外圍，構(gòu)成細(xì)胞生活的微環(huán)境，過(guò)濾經(jīng)過(guò)內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入腦內(nèi)血液中的分子物質(zhì)collagen Ⅳ膠原作為微血管基底膜的關(guān)鍵組成部分，缺血后其自身量的變化是BBB破壞的重要指標(biāo)[17]。

基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-9可促進(jìn)缺血腦組織毛細(xì)血管破壞，特別是微血管基底膜的損傷，使BBB開(kāi)放，通透性增加，從而導(dǎo)致腦缺血后繼發(fā)性腦水腫。有資料表明，腦缺血損傷后，MMP-9與血腦屏障損傷的關(guān)系最為密切。高蘭等[18]發(fā)現(xiàn)，丁苯酞可能通過(guò)抑制MMP-9表達(dá)，減少基底膜collagen Ⅳ型膠原降解，減輕BBB破壞導(dǎo)致的CIRI，發(fā)揮其腦保護(hù)作用。

7 改善腦缺血區(qū)微循環(huán)和腦能量代謝

腦是能量代謝最活躍的器官,能量是維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能所必需的,但是腦的能量?jī)?chǔ)備卻十分有限,腦血流中斷后,能源物質(zhì)特別是ATP、磷酸肌酸生成減少,損害腦細(xì)胞的功能，能量耗竭是局灶性腦缺血再灌注引起組織最早和最直接的損傷[19]。丁苯酞可明顯減少腦組織缺血后乳酸的升高和ATP、磷酸肌酸的降低, 提示NBP可通過(guò)改善腦能量代謝發(fā)揮腦保護(hù)作用。

8 延長(zhǎng)溶栓治療時(shí)間窗，爭(zhēng)取更多治療機(jī)會(huì)

臨床上治療缺血性腦卒中的關(guān)鍵是及時(shí)恢復(fù)缺血區(qū)血流灌注，但因存在再灌注時(shí)間窗的問(wèn)題，如再灌注超過(guò)該時(shí)間窗，腦損傷會(huì)比之前加重，即CIRI。研究證實(shí)，腦缺血再通超早期治療的時(shí)間窗為3-4.5h(6h內(nèi))[20]，事實(shí)上只有約1%-2%的患者在該時(shí)間窗內(nèi)進(jìn)行了溶栓治療[21]。

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)可特異性地作用于內(nèi)皮細(xì)胞，增加血管的通透性及新生血管的形成。張蓓蕾等[22]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用NBP的大鼠腦缺血再灌注后VEGF蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，且用藥時(shí)間越早，缺血再灌注后腦組織中VEGF的表達(dá)越強(qiáng)，對(duì)半暗帶區(qū)腦細(xì)胞的保護(hù)作用越明顯，從而為缺血性腦血管病的溶栓治療提供了更多的可能性。

9 展望

NBP作為目前治療缺血性腦血管疾病的首選藥物，其對(duì)腦缺血再灌注損傷的治療作用已被大量資料所證實(shí)，若預(yù)處理(將丁苯酞提前應(yīng)用)缺血性腦血管疾病的高危人群，能夠起到預(yù)防性的保護(hù)作用，將會(huì)為臨床治療缺血性腦血管疾病提供新的思路，開(kāi)創(chuàng)新的途徑。

[1]鄧銀俠.腦缺血再灌注后細(xì)胞凋亡基因的研究進(jìn)展[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)藥雜志,2009,11(4):134-136.

[2]Ferrfe E,Friguls B,Dalfo E,et al.Caspsae-dependent and caspaseindependent signaling of apoptosis in the penumbra following middle cerebral artery occlusion in the adult rat[J]. Neuropathol Apple Neurobiology,2003,29(5):472-481.

[3]胡瓊,劉瑞珍.丁苯酞對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷后caspase-8表達(dá)及凋亡活性的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2010,8(5):576-577.

[4]陳曉春,侯文利,劉星亮.丁苯酞對(duì)大鼠腦缺血再灌注神經(jīng)元形態(tài)和Caspase-9 mRNA表達(dá)的影響[J].西部醫(yī)學(xué),2009,21(8):1270-1272.

[5]焦東亮,倪秀石,高艷,等.丁苯酞對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷后caspase-3表達(dá)的影響[J].中國(guó)臨床神經(jīng)科學(xué),2007,15(1):19-23.

[6]王建華,劉瑞珍.丁苯酞對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷后細(xì)胞色素-C的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2010,3(8):320-322.

[7]Nakka VP,Gusain A,Mehta SL,et al.Molecular mechanisms of apoptosis in cerebral ischemia: Multiple neuroprotective opportunities[J].Molecular Neurobiology,2008,37(1):7-38.

[8]董莎,劉瑞珍,李曉東.丁苯酞對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷后促凋亡蛋白表達(dá)的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2010,8(5):578-579.

[9]任桂茹,仇建婷,商秀麗.丁苯酞對(duì)大鼠局灶腦缺血再灌注損傷后Fas蛋白表達(dá)的影響[J].醫(yī)學(xué)臨床研究,2012,29(5):804-806.

[10]李國(guó)前,王杰華,楊小霞,等.丁苯酞對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷后凋亡相關(guān)因子表達(dá)的影響[J].中國(guó)臨床藥理學(xué)雜志,2011,27(9):682-685.

[11]李延可,劉寧,谷有全,等.丁苯酞對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷后腦程序性凋亡因子-5表達(dá)的影響[J].中國(guó)實(shí)用神經(jīng)疾病雜志,2012,15(10):6-9.

[12]Gong J,Zhu B, Murshid A, et al.T cell activation by hert shock protein 70 vaccine requires TLR signaling and scavenger receptor expressed by endothelial cells-1[J].J Immunol,2009, 183(5):3092-3098.

[13]任建宏,劉瑞珍.丁苯酞預(yù)處理對(duì)大鼠腦缺血再灌注損傷后HSP70與TLR4表達(dá)的影響[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2011,9(5):572-573.

[14]Ahmad A ,Khan MM,Raza SS,et al.Ocimum sanctum attenuates oxidative damage and neurological deficits following focal cerebral ischemia/reperfusion injury in rats[J].Neurol Sci,2012, 33(6):1239-1247.

[15]李強(qiáng).丁苯酞注射液對(duì)慢性腦低灌注大鼠腦自由基代謝及海馬PARP表達(dá)的影響[D].石家莊:河北醫(yī)科大學(xué),2009.

[16]鄭獻(xiàn)召,張三軍,石莉,等.丁苯酞治療大鼠腦缺血再灌注損傷作用機(jī)制的研究[J].中國(guó)實(shí)用神經(jīng)疾病雜志,2009,12(23):59-61.

[17]Gidday JM, Gasche YG, Copin JC, et al. Leukocytederived matrix metalloproteinase-9 mediates blood-brain barrier breakdown and is proinflammatory after transient focal cerebral ischemia [J].Am J Physiol Heart Circ Physio,2005,289(2):558-568.

[18]高蘭,婁季宇,楊霄鵬.丁苯酞對(duì)腦缺血再灌注損傷大鼠MMP-9活性和血腦屏障通透性的影響[J].中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志,2012,29(2):116-118.

[19]Takahashi S.Astroglial protective mechanisms against ROS under brain ischemia[J].Rinsho Shinkeiqaku,2011,51(11):1032-1035. Lloyd-Jones D,Adams R,Camethon M,et al.Heart disease and stroke statistics-2009 update: a report from the American

[20]Heart Association Statistics Committee and Stroke Statistics Subcommittee[J].Circulation,2009,119(3):480-486.

[21]Goldstein LB,Rothwell PM.Advances in prevention and health services delivery 2007[J]. Stroke,2008,39(2):258-260.

[22]張培蕾,魯海濤,未悅奇,等.丁苯酞對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注損傷的保護(hù)作用[J].介人放射學(xué)雜志,2012,21 (3):239-242.

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