抗氧化物質(zhì)和自由基產(chǎn)物與腦卒中關(guān)系的研究進(jìn)展

戴玥 鄭佳 鄭黎強(qiáng)，2，3

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院1臨床流行病學(xué)教研室，2圖書館，3衛(wèi)生政策與管理教研室（沈陽110004）

根據(jù)《中國心血管病報告2017》估算中國心血管?。╟ardiovascular diseases）患者2.9 億例，腦卒中患者1 300 萬例，其中缺血性腦卒中比例高達(dá)70%［1］。腦卒中的致病發(fā)展過程極為復(fù)雜，其中氧化應(yīng)激過程中的主要產(chǎn)物——自由基會造成嚴(yán)重的腦損傷，這是重要的病理機(jī)制之一［2］。1984年HALLIWELL 等［3］首次提出氧化性損傷能夠引起組織損傷，而腦組織又相較于其他器官更容易產(chǎn)生氧自由基和脂質(zhì)過氧化物。而抗氧化物質(zhì)可以通過清除自由基，從而保護(hù)機(jī)體避免遭受自由基損害［4］。因此，抗氧化物和自由基氧化產(chǎn)物也被廣泛應(yīng)用于以腦卒中為核心的心腦血管疾病診治之中。本文將從抗氧化物質(zhì)和自由基產(chǎn)物作為腦卒中的生物標(biāo)志物進(jìn)行綜述。

1 抗氧化物質(zhì)

1.1 酶類抗氧化物酶類抗氧化物包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（glucose 6-phosphatedehydrogenase，G6PD）等。在腦卒中期間或腦卒中之后，氧化應(yīng)激和炎癥是梗塞和其他致病變化的主要原因，而細(xì)胞內(nèi)酶類抗氧化物質(zhì)在抗氧化應(yīng)激中起到了主要作用?？寡趸镔|(zhì)已經(jīng)成為腦卒中的傳統(tǒng)生物標(biāo)志物，甚至有個別研究將抗氧化物質(zhì)作為治療腦卒中的靶點。

1.1.1 CAT 和GSH-PxCAT 和GSH-Px 都不直接清除自由基，但就生理細(xì)胞信號傳導(dǎo)而言，過氧化氫可能是最重要的活性氧（reactive oxygen species，ROS），而CAT 或者GSH-Px 則可以將過氧化氫促代謝成水和氧［5］。ZITNANOVA 等［6］在測定急性缺血性腦卒中（acute ischemic stroke，AIS）患者氧化應(yīng)激標(biāo)志物及其動態(tài)變化時發(fā)現(xiàn)與對照組相比較，AIS 組中CAT 和SOD 的活性均升高，提出CAT 活性的增加支持了氧化應(yīng)激的存在。氧化應(yīng)激參與AIS 的發(fā)病機(jī)制，在評估AIS 患者的氧化應(yīng)激的研究中，AIS 患者前24 h 以及7 d 后CAT 等抗氧化物質(zhì)顯著降低，這些結(jié)果表明，氧化應(yīng)激增加，大部分抗氧化劑減少［7］。這提示了抗氧化劑介入治療的可能性。研究表明，在AIS 患者存在導(dǎo)致抗氧化能力的減弱且與頸動脈粥樣硬化的形成密切相關(guān)［8］。李美珠等［9］對人血清中GSH-Px 等氧化應(yīng)激指標(biāo)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)與正常組相比腦卒中患者中GSH-Px 水平明顯下降，說明GSH-Px 水平與腦卒中病情密切相關(guān)，對腦卒中患者的鑒別診斷具有重要價值。

1.1.2 SOD 和G6PDSLEMMER 等［10］在其文中提到檢測到大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）小鼠具有更高的ROS 和更低的SOD 酶產(chǎn)量，認(rèn)為SOD 過表達(dá)對缺血損傷具有保護(hù)作用。何菊芳等［11］提到SOD 是與去除自由基能力相關(guān)的主要抗氧化酶，再灌注損傷期間過量產(chǎn)生自由基而身體無法通過抗氧化劑（SOD）中和來抵消或解毒其有害作用之間的不平衡則會導(dǎo)致氧化應(yīng)激，從而提出可以通過提高腦內(nèi)SOD 來抑制氧化應(yīng)激的觀點。CHEHAIBI 等［12］在糖尿病和空腹血糖受損相關(guān)伴有腦血管和心血管疾病的發(fā)病率試驗表明抗氧化物質(zhì)可能是提供缺血性腦卒中保護(hù)的重要因素。以G6PD 作為腦卒中生物標(biāo)志物的研究相對較少，但是其重要性不可忽視。戊糖磷酸途徑（PPP）在腦缺血/再灌注期間的神經(jīng)元存活中起關(guān)鍵作用，G6PD 是PPP 中的限速酶。有研究通過體內(nèi)和體外缺血性卒中模型研究了G6PD 在缺血/再灌注誘導(dǎo)的神經(jīng)元損傷中的調(diào)節(jié)和作用，其結(jié)果顯示缺血/再灌注后G6PD、mRNA 和蛋白水平升高，并提出G6PD 可被認(rèn)為是治療缺血性腦損傷的潛在治療靶標(biāo)［13］。

1.2 非酶類抗氧化物非酶抗氧化物主要為各種抗氧化劑，包括谷胱甘肽、維生素E、維生素C、類胡蘿卜素、硒、銅等營養(yǎng)素、茶多酚等植物化學(xué)物質(zhì)等。非酶類抗氧化物質(zhì)更常見于植物類或是中藥類藥物治療腦卒中等疾病的研究之中。

1.2.1 維生素類維生素C 是大腦中的關(guān)鍵抗氧化劑，已經(jīng)有研究提出維生素C 缺乏在年齡相關(guān)的認(rèn)知衰退和卒中風(fēng)險和嚴(yán)重程度中發(fā)揮作用［14］。在一項關(guān)于維生素C的前瞻性研究之中，發(fā)現(xiàn)較高濃度的維生素C，使得患心臟病、癌癥以及腦卒中的風(fēng)險降低［15］。在成年雄性大鼠實驗中木槿和維生素E 預(yù)處理改善了雙側(cè)頸總動脈閉塞所致急性腦缺血生化變化，也減弱了皮質(zhì)神經(jīng)元的反應(yīng)性變化，表明其對大鼠雙側(cè)頸總動脈閉塞所致急性腦缺血有保護(hù)作用［16］。維生素C 和維生素E 聯(lián)合療法已在多個環(huán)境下對缺血性腦卒中患者進(jìn)行實施，并發(fā)現(xiàn)一些陽性結(jié)果，一項使用B 族維生素的研究表明，卒中后炎癥標(biāo)志物減少，但對臨床結(jié)果沒有影響［17］。

1.2.2 酚類營養(yǎng)干預(yù)，如富含多酚的飲食，已被建議作為預(yù)防和治療腦卒中的方式之一。有研究表明，在實驗誘導(dǎo)的卒中小鼠中，20 μg/kg 的多酚提取物腹腔內(nèi)治療可以使梗死體積減少62.2%，與未治療的小鼠相比，多酚提取物可用于預(yù)防缺血性卒中［18］。多酚類提取物在許多國家被用作一種重要的營養(yǎng)補(bǔ)充品，另有研究表明，葡萄籽多酚可以保護(hù)小鼠免受缺血-再灌注腦損傷和相應(yīng)的腦功能損害，與此同時，可使自由基和炎癥因子的產(chǎn)生減少，凋亡減少，抗氧化酶活性增加，血管新生增加［19］。此外還有研究發(fā)現(xiàn)包括多酚在內(nèi)的抗氧化劑可能在缺血和卒中中發(fā)揮重要作用，它們能夠保護(hù)神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激，通過抑制脂質(zhì)過氧化作用減輕缺血性損傷，并且能夠與缺氧和卒中產(chǎn)生的一氧化氮相互作用，還可以減少炎癥［20］。

2 自由基氧化產(chǎn)物

脂質(zhì)過氧化物（lipid peroxidation，LPO）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）是常見的自由基產(chǎn)物，且MDA 為LPO 的終產(chǎn)物。TIWARI 等［21］在研究腦靜脈竇血栓時以LPO、SOD 等為觀察指標(biāo)來反映氧化應(yīng)激程度，因此在研究氧化應(yīng)激所致腦卒中時，可以將LPO 作為生物標(biāo)志物。BAZMANDEGAN 等［22］以LPO 和梗死體積下降證明褐色蜂膠對卒中后神經(jīng)元大鼠氧化損傷模型有顯著的保護(hù)作用，也說明了LPO 可以作為腦卒中的生物標(biāo)志物。有研究表明，在MCAO 模型大鼠腦缺血再灌注實驗中，以其腦組織中氧化性指標(biāo)MDA 含量為反映腦卒中情況指標(biāo)［23］。在CHAMORRO 等［24］的研究中同樣以MDA 用作體內(nèi)脂質(zhì)過氧化和氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物，在該研究中以MDA 含量顯著增強(qiáng)來說明抵抗素在腦缺血發(fā)作有保護(hù)作用。

3 氧化應(yīng)激致腦卒中發(fā)病機(jī)制

氧化應(yīng)激是指機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生過量的ROS 或是自身清除不足，從而造成體內(nèi)ROS 堆積而引起氧化損傷的一種病理過程［25］。這一機(jī)制在腦卒中的病理過程中起著關(guān)鍵作用［26］。ROS 包括氧自由基和反應(yīng)性非自由基，過量自由基損傷腦組織過程如下［2，27］：（1）ALLEN 等［27］認(rèn)為大量的自由基及其副產(chǎn)物能夠使脂質(zhì)過氧化，核酸DNA 損傷，蛋白質(zhì)變性，酶失活，細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞崩解，最后導(dǎo)致神經(jīng)元死亡；（2）WEI 等［28］在研究大腦血管舒張作用的實驗中發(fā)現(xiàn)活性氧自由基最終會影響腦血管的血流，具有深刻的血管效應(yīng)，增加血管舒張、增加內(nèi)皮滲透性、改變對血管擴(kuò)張的反應(yīng)，進(jìn)一步損傷內(nèi)皮細(xì)胞，使血腦屏障通透性增加，導(dǎo)致腦組織微循環(huán)障礙；（3）NGUYEN 等［29］研究結(jié)果表明不僅谷氨酸興奮毒性和（或）氧化應(yīng)激改變了線粒體的裂變/融合，而且線粒體裂變/融合失衡又導(dǎo)致N-甲基-D-天冬氨酸受體上調(diào)和氧化應(yīng)激，從而提出興奮性氨基酸毒性，氧化應(yīng)激和線粒體動力學(xué)三者之間存在惡性循環(huán)，說明氧化應(yīng)激會影響興奮性氨基酸毒性在體內(nèi)的釋放和重攝取，導(dǎo)致其在體內(nèi)聚積，造成神經(jīng)毒性損傷；（4）姜辰等［30］認(rèn)為過量自由基產(chǎn)生，抗氧化物與自由基之間的動態(tài)平衡被打破，線粒體膜會被脂質(zhì)過氧化并使其結(jié)構(gòu)遭到破壞，最終導(dǎo)致線粒體功能受損，呼吸鏈破壞，從而加劇缺血性腦卒中。以上所述過程導(dǎo)致的腦損傷皆為腦卒中發(fā)病的重要機(jī)制。

4 展望

如今，氧化應(yīng)激通路上的一系列物質(zhì)與腦卒中的關(guān)系已相對明確。目前，對于抗氧化物質(zhì)、自由基、自由基氧化產(chǎn)物的研究主要停留于靜態(tài)研究、試驗性研究、小樣本人群研究。但是，機(jī)體自身以及疾病發(fā)展進(jìn)程是動態(tài)變化的，對于機(jī)體的各種靜態(tài)水平的研究很難解釋疾病的復(fù)雜變化。倘若我們能夠?qū)σ陨蠋追N生物標(biāo)記物進(jìn)行動態(tài)檢測，了解其與腦卒中的動態(tài)關(guān)系，并進(jìn)行深入探討，結(jié)合早期觀察抗氧化物質(zhì)以及自由基氧化產(chǎn)物的動態(tài)變化來預(yù)防腦卒中及其他心血管疾病的發(fā)生，對人類未來預(yù)防和監(jiān)測心腦血管疾病有非常重要的意義。