腦缺血再灌注血腦屏障損傷機(jī)制及針刺干預(yù)的研究進(jìn)展*

張亞敏，孫 華

(北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院，北京100730)

血腦屏障(Blood- brainbarrier，BBB)由連續(xù)毛細(xì)血管內(nèi)皮及其內(nèi)皮細(xì)胞間的緊密連接、完整的基膜、周細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞腳板圍成的神經(jīng)膠質(zhì)膜構(gòu)成［1］，內(nèi)皮細(xì)胞彼此重疊及連接緊密，外有基膜及星形膠質(zhì)細(xì)胞的血管周足等多層膜性結(jié)構(gòu)，能選擇性通過腦組織所需的營養(yǎng)物質(zhì)，阻止大分子物質(zhì)通過，維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervours system，CNS)穩(wěn)態(tài)。另一方面，許多大分子藥物也難通過BBB 而發(fā)揮治療作用。因此，誘導(dǎo)藥物透過BBB 已成為當(dāng)前臨床應(yīng)用中急需解決的難題。腦缺血時炎癥級聯(lián)反應(yīng)致血腦屏障損傷，毛細(xì)血管內(nèi)成分外滲，細(xì)胞間隙內(nèi)水分增多形成腦水腫，再灌注致毛細(xì)血管內(nèi)皮損傷加重，使缺血性腦水腫加重［2］，導(dǎo)致腦損傷。近年研究發(fā)現(xiàn)，諸多因子參與了腦缺血后BBB 破壞，BBB 的通透性可受某些藥物及物理因素刺激的影響，但尚有許多方面未達(dá)成共識，本研究就腦缺血再灌注后BBB 的損傷機(jī)制及針灸對其的影響進(jìn)行綜述。

1 腦缺血再灌注后血腦屏障的損傷機(jī)制

1.1 炎性細(xì)胞因子

由于BBB 的存在，CNS 的內(nèi)環(huán)境處于穩(wěn)態(tài)，但在病理情況下，炎癥應(yīng)答啟動可破壞BBB 導(dǎo)致腦損傷［3-4］。腦缺血發(fā)生后，腦組織缺血缺氧可直接損傷神經(jīng)元和組織細(xì)胞;缺血區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，并募集炎癥細(xì)胞聚集，釋放炎性介質(zhì)，如細(xì)胞因子、趨化因子等，加速神經(jīng)元的損傷，使BBB 破壞［5-6］。局部炎癥反應(yīng)可刺激粘附分子，介導(dǎo)外周血中的中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞粘附，導(dǎo)致BBB 的緊密連接結(jié)構(gòu)改變，并透過BBB，向缺血腦區(qū)浸潤。此外，炎癥反應(yīng)過程中活化的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等炎癥細(xì)胞募集促使大量促炎酶類(如基質(zhì)金屬蛋白酶，Matrix metalloproteinases，MMPs)、細(xì)胞因子及趨化因子等生成和釋放，而細(xì)胞因子和粘附因子又可刺激MMPs 的表達(dá)，進(jìn)一步加重BBB 破壞，促進(jìn)缺血局部炎癥細(xì)胞的浸潤，參與腦缺血后的腦水腫、腦出血等繼發(fā)性腦損傷［7-9］。

1.2 MMPs

MMPs 為Zn2+依賴性蛋白酶，其功能主要是降解和重塑包括緊密連接蛋白、基膜蛋白等的細(xì)胞外基質(zhì)，和BBB 完整性密切相關(guān)［10-11］。其中，與腦缺血再灌注后BBB 損害關(guān)系最密切的是MMP-2 及MMP-9。正常情況下，MMP-2 及MMP-9 以無活性的前體形式存在。腦缺血再灌住損傷時，炎癥級聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致MMPs 的大量釋放，活化促炎性細(xì)胞，使BBB 通透性增加，導(dǎo)致腦水腫和腦出血［12］?；罨腗MP- 2、MMP-9 主要表達(dá)在星形膠質(zhì)細(xì)胞足部，并沿內(nèi)皮分布，實(shí)驗(yàn)證明，MMP2 在腦缺血再灌住早期階段(24 ～48 h)即可促進(jìn)BBB 的開放，基于上述理論，研究顯示使用MMPs 抑制劑可以減輕腦水腫，對損傷腦組織有保護(hù)作用［13-14］。但亦研究顯示，MMPs 可能參與了后期的神經(jīng)血管的損傷修復(fù)過程，在腦卒中后2 ～7 天內(nèi)，MMP-2、MMP-9 轉(zhuǎn)移至血管腔外，使原來堵塞的微血管再通，使用MMP-2、MMP-9 抑制劑不僅減少了栓子外滲，并影響了微血管再塑過程［15］。

1.3 緊密連接蛋白

緊密連接(Tight junction，TJ)結(jié)構(gòu)是BBB 結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，緊密連接可封閉細(xì)胞間隙，形成密集的屏障，以阻止血液和腦細(xì)胞外液的異常交換。TJ 是由跨膜蛋白(如閉合蛋白Claudin、咬合蛋白Occludin、連接粘附分子)、胞質(zhì)附著蛋白(如閉合小環(huán)蛋白ZOs)和細(xì)胞骨架蛋白共同組成［16］。Occludin 是TJ 的主要結(jié)構(gòu)蛋白，在腦組織內(nèi)皮表達(dá)高于其他非神經(jīng)組織的內(nèi)皮，是BBB 低通透性的重要原因，研究發(fā)現(xiàn)在CIRI 大鼠中，抑制Occludin 表達(dá)水平使緊密連接蛋白開放、BBB 完整性受損，其下降程度可作為BBB 損傷程度的標(biāo)志［17］。Claudin 家族主要起維持TJ 的選擇滲透性和內(nèi)皮細(xì)胞極化作用，腦組織中Claudin-5 是構(gòu)成BBB的主要跨膜蛋白，CIRI 大鼠中Claudin-5 表達(dá)水平明顯降低，與BBB 破壞密切相關(guān)［18-20］。ZO-1 是膜相關(guān)鳥苷酸激酶家族成員，主要表達(dá)在內(nèi)皮周圍尤其是內(nèi)皮細(xì)胞間的連接處，是TJ 正常構(gòu)象的重要調(diào)節(jié)器，保護(hù)BBB 的完整性［21］，ZO-1 表達(dá)缺失導(dǎo)致血管滲漏，其降低程度和腦水腫程度具有一致性［22］。近年來通過研究靶向與阻止TJ 蛋白的破壞的化學(xué)試劑，保護(hù)CIRI 后的腦組織損傷成為了新的趨勢［23］，研究顯示腦缺血后ZO-1、Occludin 和Claudin-5 蛋白及mRNA的表達(dá)和BBB 的破壞及腦水腫直接相關(guān)［24，25］。

1.4 水通道蛋白

水通道蛋白(aquaporins，AQPs)又名水孔蛋白，位于細(xì)胞膜，并形成“孔道”，可控制水在細(xì)胞的進(jìn)出，腦部的主要分布為AQP4，主要參與水調(diào)節(jié)和交換。研究顯示，AQP4 在局灶性腦缺血模型大鼠的局灶缺血腦組織中表達(dá)逐漸升高，且與BBB 通透性及血管源性腦水腫程度有高度一致性［26］，抑制AQP-4 的表達(dá)對減輕腦水腫有重要作用，且AQP4 的表達(dá)峰值和CIRI后腦水腫的峰值一致［27，28］。AQP4 和MMPs 的表達(dá)具有協(xié)同作用，CIRI 炎癥級聯(lián)反應(yīng)時，上調(diào)MMPs 的表達(dá)，可以導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞足部AQP4 的過表達(dá)，進(jìn)一步加重BBB 的破壞和腦水腫程度［29］。

1.5 其他

活性氧(Reactive oxygen species，ROS)、一氧化氮(Nitric oxide，NO)和花生四烯酸代謝產(chǎn)物以及血管內(nèi)皮生長因子均可作用于內(nèi)皮細(xì)胞，影響血腦屏障通透性，進(jìn)一步導(dǎo)致腦水腫形成。腦缺血后產(chǎn)生大量的ROS;過量的ROS 能氧化腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞膜及基膜的不飽和脂肪酸，導(dǎo)致氧化性損傷，損傷BBB 的多層膜性結(jié)構(gòu)［30］。腦缺血再灌注時，NO 與ROS 互相轉(zhuǎn)化影響，過量ROS 能通過調(diào)節(jié)多種酶的功能干預(yù)新陳代謝過程，加重腦缺血再灌住后神經(jīng)血管損傷，當(dāng)ROS 水平超過NO 水平，生成的過氧亞硝基陰離子通過降低BBB 完整性導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙［31］。血管內(nèi)皮生長因子又稱血管通透性因子，在血管再生和BBB 滲透性方面有重要作用［32］。

2 針刺對血腦屏障的干預(yù)作用

近來研究認(rèn)為針刺具有保護(hù)腦缺血再灌注后BBB 的完整性、影響B(tài)BB 超微結(jié)構(gòu)的改變從而保護(hù)缺血區(qū)腦組織的作用［33］。

2.1 醒腦開竅針刺法

祖國醫(yī)學(xué)認(rèn)為中風(fēng)的基本病機(jī)為肝風(fēng)、痰濁、瘀血等病理因素蒙蔽腦竅導(dǎo)致“竅閉神匿，神不導(dǎo)氣”。醒腦開竅針刺法主要選取陰經(jīng)穴位如人中、內(nèi)關(guān)、三陰交，并強(qiáng)調(diào)針刺手法量學(xué)規(guī)范，廣泛應(yīng)用于臨床腦卒中病人。王占奎等［34］探討了針刺治療腦梗死介入時機(jī)及腦缺血再灌注損傷與炎性細(xì)胞因子受體的關(guān)系(其中醒腦開竅針刺組取水溝、內(nèi)關(guān)穴;非穴位針刺組取雙脅下非穴點(diǎn))，結(jié)果顯示醒腦開竅針刺法在缺血超早期(3 h)介入，可降低IL-1 受體與TNF-α 受體mRNA 和蛋白表達(dá)水平，抑制致炎因子受體過表達(dá)而阻斷下游信號的傳導(dǎo)，減輕炎癥瀑布流導(dǎo)致的BBB 破壞。有學(xué)者認(rèn)為百會和水溝均為督脈經(jīng)穴，有醒腦開竅功效，黃偉等［35］研究證實(shí)針刺百會、水溝穴可以顯著降低腦缺血大鼠TNF-α、IL-1β 的含量。林咸明等［36］觀察百會、水溝穴不同時程電針預(yù)處理對腦缺血再灌注大鼠血腦屏障血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP9)表達(dá)的影響，結(jié)果顯示百會、水溝穴不同時程電針預(yù)處理可抑制腦缺血再灌注大鼠血腦屏障MMP9 陽性細(xì)胞及mRNA 和VEGF mRNA 的表達(dá)，其效應(yīng)以電針預(yù)處理15 天為佳。

2.2 其他針刺法

除醒腦開竅針刺法外，研究中亦有常規(guī)針刺法及頭針等應(yīng)用。常規(guī)針刺法多選用手足陽明經(jīng)、督脈等經(jīng)脈穴位。張亞敏等［37］通過觀察電針百會、足三里穴對大腦中動脈阻塞缺血大鼠BBB 的影響，并從對緊密連接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-5)的影響角度，進(jìn)一步探討電針預(yù)處理對繼發(fā)腦缺血大鼠BBB 保護(hù)效應(yīng)的可能機(jī)制。將SD 大鼠隨機(jī)分成假手術(shù)組、模型組、電針組及藥物組。結(jié)果證實(shí)電針處理可能通過調(diào)控緊密連接蛋白ZO-1、Occludin 和Claudin-5 蛋白及mRNA 的表達(dá)減輕大鼠BBB 損害，改善腦缺血大鼠神經(jīng)功能缺損。頭部為諸陽之會，且大腦皮層的功能可投射至相應(yīng)的頭針治療區(qū)，頭針治療可對大腦功能有調(diào)節(jié)作用。孫曉偉等［38］觀察到早期針刺腦缺血再灌注損傷大鼠患側(cè)百會透曲鬢穴，能不同程度的減輕血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹，促進(jìn)間質(zhì)水腫的消退，加速基底膜及緊密連接的修復(fù)，從而改善BBB 結(jié)構(gòu)的損害，降低BBB 的通透性，減輕的腦水腫等繼發(fā)性腦損害。研究［39］表明百會透曲鬢頭針療法能通過抑制內(nèi)源性MMP9 的合成和分泌，減輕MMP9 導(dǎo)致的基質(zhì)降解、BBB 開放、血管源性腦水腫的形成，從而拮抗腦缺血再灌住后腦損傷。

3 小結(jié)

腦組織缺血及恢復(fù)供血后再灌注損傷中多種病理機(jī)制均對BBB 有影響。因此，探索腦缺血后BBB 損傷病理生理機(jī)制，并采取有效的干預(yù)措施，減小BBB破壞，減輕缺血性腦損傷，改善神經(jīng)功能缺損，可為臨床治療腦血管病提供依據(jù)。研究表明，針刺可通過多途徑、多靶點(diǎn)影響B(tài)BB 破壞，并從宏觀及分子水平證實(shí)其效應(yīng)，但其局限性為大部分研究為動物實(shí)驗(yàn)，缺乏具備高質(zhì)量的臨床研究。針對當(dāng)前大分子藥物難以透過BBB，探索針刺結(jié)合藥物方式，促進(jìn)BBB 開放及藥物透過，具有較好的臨床應(yīng)用前景。

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