低溫對(duì)腦缺血的神經(jīng)保護(hù)作用及其機(jī)制研究進(jìn)展

宋福軍，關(guān)世奎，武桂鈴，李悅，狄守印，辛振龍，蔣帥，楊陽(yáng)，

(1北京軍區(qū)北戴河療養(yǎng)院，河北秦皇島066100;2中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué))

研究發(fā)現(xiàn)，溫度小范圍變化(28℃ ～35℃)可阻止腦細(xì)胞凋亡［1］。在心搏驟停、新生兒缺血缺氧腦病等導(dǎo)致的腦缺氧損傷中，治療性降溫具有較好的的神經(jīng)保護(hù)作用［2，3］。同時(shí)，低溫也是實(shí)現(xiàn)“冬眠”的要素之一，“冬眠”時(shí)人體基本代謝過(guò)程減緩甚至停止，但未發(fā)生機(jī)體死亡［4］。低溫可影響腦缺血中各細(xì)胞信號(hào)通路，從而影響腦組織的病理生理改變?，F(xiàn)就低溫對(duì)腦缺血的神經(jīng)保護(hù)作用及其機(jī)制的進(jìn)展綜述如下。

1 低溫對(duì)腦生理病理改變的影響

研究表明，低溫可通過(guò)阻斷氨甲基磷酸通道介導(dǎo)的鈣內(nèi)流來(lái)防止興奮性毒性的產(chǎn)生［5］。最新研究發(fā)現(xiàn)，腦損傷后7 h行低溫處理可降低腦創(chuàng)傷模型中miR-874、miR-451等miRNA的表達(dá)，但損傷后24 h行低溫處理則可引起miR-451表達(dá)的上調(diào)［6］。研究證實(shí)，炎癥反應(yīng)可能加重急性腦損傷［7］。低溫可多方面抑制腦組織免疫應(yīng)答，對(duì)缺血及創(chuàng)傷后腦組織起保護(hù)作用;可降低缺血區(qū)域的中性粒細(xì)胞和活化的小膠質(zhì)細(xì)胞比例，減少活性氧化合物［8］、活性含氮化合物［9］、黏附分子［10］、促炎細(xì)胞因子(IL-1β、TNF-α、IL-6)［7，11］、趨化因子配體 2(CCL2)、CCL20［12，13］的表達(dá);低溫可作用于絲裂原相關(guān)的蛋白激酶并抑制信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路，減弱炎性反應(yīng)［14］;低溫還可保護(hù)血腦屏障的結(jié)構(gòu)蛋白和細(xì)胞［15］、抑制蛋白酶的活化［16］、阻止水通道蛋白的開(kāi)放［17］，減輕腦水腫和腦出血造成的二次腦損傷。低溫的抗炎作用可能是其腦保護(hù)作用的主要機(jī)制。

2 低溫對(duì)腦缺血下游信號(hào)通路的影響

2.1 對(duì)細(xì)胞存活通路的影響 研究發(fā)現(xiàn)，缺血損傷后大腦中腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子(BDNF)［18］、膠質(zhì)源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子［19］、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子［20］的水平均升高。其中，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可調(diào)節(jié)突觸功能，提高突觸可塑性，維持神經(jīng)元正常形態(tài)、存活與分化。一種或多種外源神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子共同作用可降低腦損傷程度，改善神經(jīng)系統(tǒng)功能。低溫可提高BDNF信號(hào)通路改變介導(dǎo)的下游反應(yīng)，也可上調(diào)其他細(xì)胞存活因子［11，21，22］。低溫上調(diào)抗凋亡因子 B 細(xì)胞淋巴瘤-2(BCL-2)，并可促使蛋白激酶B活化。活化的AKT使得糖原合酶3β、細(xì)胞死亡相關(guān)的BCL-2抑制物等促凋亡蛋白磷酸化，使其失活。在缺血腦損傷模型中，低溫通過(guò)活化AKT實(shí)現(xiàn)其腦保護(hù)作用。在與AKT抑制劑聯(lián)用時(shí)，低溫的腦保護(hù)作用會(huì)被削弱。盡管已有確鑿證據(jù)說(shuō)明低溫可以抑制代謝，減少蛋白表達(dá)，但它的確可以上調(diào)細(xì)胞存活和生長(zhǎng)相關(guān)蛋白含量。在除中樞神經(jīng)系統(tǒng)外的多個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)低溫可以上調(diào)組織內(nèi)熱休克蛋白家族成員含量。這提示低溫腦保護(hù)機(jī)制與之有關(guān)。

此外，低溫可增加胞外 ERK磷酸化［18］。這一過(guò)程是BDNF信號(hào)通路改變介導(dǎo)的下游反應(yīng)。但ERK磷酸化反應(yīng)本身并不參與低溫腦保護(hù)機(jī)制，因?yàn)橛肬0126對(duì)ERK進(jìn)行藥物阻斷后，低溫保護(hù)作用依然存在［21］。

2.2 對(duì)細(xì)胞死亡通路的影響 細(xì)胞凋亡主要通過(guò)內(nèi)源性和外源性兩種途徑，內(nèi)源性途徑由線粒體啟動(dòng)［23］，而外源性途徑則由一種細(xì)胞表面受體啟動(dòng)［24］。細(xì)胞凋亡遵循既定的模式進(jìn)行時(shí)，低溫可同時(shí)作用于這兩種途徑。低溫可通過(guò)改變BCL-2家族成員表達(dá)、抑制細(xì)胞色素C釋放、減少細(xì)胞凋亡蛋白活化［25］等多種途徑影響內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑。在全腦缺血模型中，低溫可調(diào)低BCL-2相關(guān)蛋白X等促凋亡的BCL-2家族成員，同時(shí)調(diào)高BCL-2等抗凋亡蛋白的表達(dá)水平。作為BCL-2家族調(diào)控的下游蛋白，蛋白激酶Cδ(PKCδ)是一種抗凋亡的蛋白激酶C異構(gòu)體，凋亡蛋白可介導(dǎo)PKCδ從胞質(zhì)到線粒體再到細(xì)胞核的轉(zhuǎn)位。最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［26，27］。低溫?zé)o法改變PKCδ的數(shù)量，但可在缺血發(fā)生后阻斷 PKCδ 的轉(zhuǎn)位，促使 PKCε 發(fā)揮抗凋亡作用［28，29］。低溫可降低活化的基質(zhì)金屬蛋白酶表達(dá)水平，降低腦組織中溶解狀態(tài)的凋亡相關(guān)因子配體含量，減少FAS的活化，近而減少細(xì)胞凋亡蛋白酶8的活化［16，30～32］。在嚴(yán)重的大腦中動(dòng)脈阻斷模型中，低溫可抑制凋亡誘發(fā)因子移位，減少細(xì)胞凋亡［33］。張力蛋白同源的磷酸酯酶(PTEN)是一個(gè)具有促凋亡作用的腫瘤抑制分子，PTEN基因的缺失可以阻斷缺血腦損傷［34，35］。低溫可使 PTEN磷酸化水平增加，導(dǎo)致PTEN失活、促凋亡作用減弱。但在并沒(méi)有起到腦保護(hù)作用的低溫狀態(tài)下，PTEN磷酸化水平并不增加［28］。因此，PTEN的失活與低溫腦保護(hù)作用密切相關(guān)，但其具體機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

3 小結(jié)

低溫可影響細(xì)胞凋亡過(guò)程中的每一個(gè)代謝活動(dòng)、分子事件、細(xì)胞行為。將低溫處理與其他治療措施(如神經(jīng)保護(hù)劑、溶栓)聯(lián)用，可延長(zhǎng)藥物或低溫本身的有效治療時(shí)間窗，創(chuàng)造更好的藥物使用時(shí)機(jī)。盡管低溫的治療效果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)研究中得到證實(shí)，但其臨床應(yīng)用尚存在一定難度，如探索低溫的有效實(shí)現(xiàn)途徑、防止不良反應(yīng)(系統(tǒng)性并發(fā)癥［36］、低溫的有害影響)的發(fā)生、劃定低溫處理的適用人群等。綜上所述，低溫治療是一種神經(jīng)保護(hù)方法，同時(shí)也是一種腦缺血損傷的治療方法。其具體機(jī)制及臨床應(yīng)用尚有待于進(jìn)一步研究。

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