新生兒缺氧缺血性腦病的氧化應(yīng)激機(jī)制與最新治療進(jìn)展

李俊英 李楊方

[摘要]缺氧缺血性腦?。℉IE）是足月嬰兒發(fā)病和死亡的最重要原因。了解腦損傷的發(fā)病機(jī)制對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)HIE高風(fēng)險(xiǎn)患者以及制定治療策略至關(guān)重要。有力的證據(jù)表明，氧化應(yīng)激在發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。本綜述討論了新生兒HIE的發(fā)病機(jī)制及其治療方案，總結(jié)了目前用于治療氧化應(yīng)激的策略研究，并嘗試探索新的潛在臨床方法。盡管目前標(biāo)準(zhǔn)的治療方法包括治療中重度HIE新生兒的亞低溫治療，但仍需要新的支持方案來提高亞低溫的神經(jīng)保護(hù)作用，其目標(biāo)應(yīng)該是減少自由基的產(chǎn)生并具有抗炎和抗凋亡作用。亞低溫和全身支持護(hù)理是HIE治療的基石。幾種神經(jīng)保護(hù)劑與亞低溫相結(jié)合，正在進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞]缺氧缺血性腦病;氧化應(yīng)激;細(xì)胞損傷;神經(jīng)保護(hù)劑;亞低溫

[中圖分類號(hào)] R72? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1674-4721（2019）1（a）-0027-04

圍生期缺氧缺血性腦?。℉IE）仍然是一個(gè)令人震驚的健康和經(jīng)濟(jì)問題，與全球約25%的新生兒死亡有關(guān)。在全球范圍內(nèi)，活產(chǎn)足月兒的HIE發(fā)病率為1‰～8‰，即使在發(fā)達(dá)國(guó)家，其發(fā)病率也可達(dá)1.5‰～2‰[1]。事實(shí)上，產(chǎn)后缺氧缺血（HI）與發(fā)達(dá)國(guó)家新生兒腦病30%的病例和發(fā)展中國(guó)家60%的病例相關(guān)。因此，HIE被認(rèn)為是嬰兒死亡率和慢性疾病最重要的原因之一。由于大腦中氧和葡萄糖的減少，新生兒死亡或患有嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病如腦癱、智力低下、癲癇、視力和聽力障礙、學(xué)習(xí)和行為障礙、注意力缺陷和多動(dòng)癥[2]。有力的證據(jù)表明，氧化應(yīng)激在發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[3]。缺氧和局部缺血后，活性氧產(chǎn)生，迅速增加并且抵抗抗氧化劑的防御。本綜述討論了新生兒HIE的發(fā)病機(jī)制及其治療方案，總結(jié)了目前用于關(guān)于氧化應(yīng)激的治療策略研究[4]，并嘗試探索新的潛在臨床方法。亞低溫和全身支持護(hù)理是HIE治療的基石[5]，其目標(biāo)是減少氧自由基的產(chǎn)生并具有抗炎和抗凋亡作用。

HIE的致病機(jī)制分為三個(gè)階段，第一階段為原始性能量衰竭階段，腦血流和氧運(yùn)的減少啟動(dòng)了潛在的有害生化級(jí)聯(lián)反應(yīng)[2]，這些主要過程均會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞水腫和早期細(xì)胞死亡;第二階段涉及復(fù)氧和再灌注，氧化的部分恢復(fù)與再氧合和再灌注有關(guān)。氧化代謝的部分恢復(fù)增加自由基氧化物（ROS）的產(chǎn)生，細(xì)胞內(nèi)鈣和線粒體功能障礙的水平更高[6]。最后，之前提到的有害過程可能會(huì)在第三階段加劇，其可能持續(xù)幾天到幾個(gè)月。不僅ROS過量生成，而且還有活性氮物質(zhì)（RNS）的產(chǎn)生，其中一氧化氮最為有害[7]，因?yàn)槠淇梢燥@著增強(qiáng)超氧自由基的毒性[8]。

1氧化應(yīng)激與HIE

當(dāng)ROS和RNS的產(chǎn)生超過內(nèi)源性抗氧化劑系統(tǒng)的能力時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激[4]。在正常的生理?xiàng)l件下，低濃度的ROS和RNS可以作為信號(hào)分子。然而，在HI再灌注期間，自由基的迅速產(chǎn)生、異常的谷氨酸受體激活會(huì)導(dǎo)致鈣流入，并進(jìn)一步激活神經(jīng)元一氧化氮合酶以產(chǎn)生一氧化氮。由電子傳輸鏈的復(fù)合物Ⅰ和Ⅲ中的電子泄漏形成的超氧化物與一氧化氮相互作用以形成過氧化亞硝酸鹽，導(dǎo)致了羥基自由基的產(chǎn)生;隨后羥基自由基通過脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)氧化、DNA損傷和抑制線粒體功能導(dǎo)致細(xì)胞損傷。興奮毒性介導(dǎo)的鈣內(nèi)流還通過NADPH氧化酶（NOX）的作用促進(jìn)超氧化物的形成。未成熟腦具有高耗氧量，其由高濃度的游離鐵、水分和易氧化的不飽和脂肪酸組成。此外，低髓鞘形成和抗氧化酶的低表達(dá)導(dǎo)致了發(fā)育不良的抗氧化系統(tǒng)，使其特別容易受到氧化損傷，ROS和RNS均增加了興奮性毒性作用、細(xì)胞死亡和線粒體損傷。

有研究發(fā)現(xiàn)了氧化應(yīng)激的證據(jù)，并且表明治療性低溫可降低HIE的脂質(zhì)過氧化作用。線粒體是產(chǎn)生ROS的來源，但對(duì)氧化應(yīng)激也很敏感，氧化應(yīng)激可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。細(xì)胞色素C從線粒體釋放是誘導(dǎo)凋亡途徑的關(guān)鍵步驟。許多研究表明，細(xì)胞色素C與線粒體內(nèi)膜分離，并與富含多不飽和脂肪酸的心磷脂結(jié)合，并作為心磷脂氧化的催化劑，產(chǎn)生大量的ROS并進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞色素C從線粒體內(nèi)膜釋放。一氧化氮、過氧化亞硝酸鹽是脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，可增強(qiáng)線粒體通透性，加劇ROS的產(chǎn)生。

鑒于ROS和RNS的誘導(dǎo)是損傷發(fā)展的早期，因此抗氧化劑療法在新生兒HI介導(dǎo)的腦損傷中探索并不令人驚訝。褪黑素在其眾多作用中起到清除自由基和誘導(dǎo)抗氧化劑表達(dá)的作用，其神經(jīng)保護(hù)作用在新生HI的小動(dòng)物和大動(dòng)物模型中都有希望，這導(dǎo)致了臨床試驗(yàn)進(jìn)一步的啟動(dòng)。研究表明在新生兒HIE模型中由于促紅細(xì)胞生成素（EPO）抑制了氧化應(yīng)激，因此有高度的神經(jīng)保護(hù)作用。以此類似的治療方式，別嘌呤醇是一種自由基清除劑，在動(dòng)物模型中表現(xiàn)了有益的作用。其他包括白藜蘆醇和N-乙酰半胱氨酸可作為HIE的神經(jīng)保護(hù)劑。

2 HIE中抗氧化劑的臨床應(yīng)用策略

在過去的10年中，亞低溫已被確立為HIE的標(biāo)準(zhǔn)治療方法。針對(duì)多目標(biāo)方法的進(jìn)一步調(diào)查還有待深入研究[9]。研究涉及炎癥、細(xì)胞凋亡和自噬。目前，治療性亞低溫[10]已被確立為發(fā)達(dá)及發(fā)展中國(guó)家診斷為中度至重度新生兒腦病的標(biāo)準(zhǔn)臨床程序，得到了動(dòng)物研究和人類大規(guī)模臨床試驗(yàn)證據(jù)的支持[11]。治療性亞低溫必須在出生后的頭6 h內(nèi)開始，并維持3 d[12]。研究表明，該種治療方法對(duì)減少腦損傷，改善足月新生兒和短期早產(chǎn)兒中HI發(fā)作后的大腦結(jié)局是有效的。然而，該項(xiàng)研究還報(bào)道，仔豬冷卻8.5℃后細(xì)胞死亡增加，表明過度冷卻的潛在不利影響，并強(qiáng)調(diào)最佳冷卻溫度的重要性[13]。各項(xiàng)研究均表明，與治療性低溫相關(guān)的效果可以通過聯(lián)合治療來提高。在HI損傷過程中氧化應(yīng)激水平升高，興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和炎癥被認(rèn)為是導(dǎo)致腦損傷的“致命三聯(lián)征”[14]，因此治療旨在預(yù)防這些損害過程，并提供有效的甚至完全的神經(jīng)保護(hù)。

發(fā)育中的新生兒大腦特別容易受到氧化應(yīng)激的影響，因?yàn)樽杂苫宄到y(tǒng)尚未成熟，導(dǎo)致?lián)p傷后抗氧化酶、抗氧化清除劑的合成不足。事實(shí)上，抗氧化劑可能在損害的不同階段起作用，如清除ROS、減少自由基的產(chǎn)生、改變抗自由基防御、提高抗氧化劑水平，并將親脂性抗氧化劑應(yīng)用到細(xì)胞膜中[15]。因此，本文回顧了關(guān)于圍產(chǎn)期HIE抗氧化療法的最新進(jìn)展。

2.1別嘌呤醇

別嘌呤醇是一種能抑制黃嘌呤氧化酶并作為自由基清除劑的化合物。Wang等[16]發(fā)現(xiàn)別嘌呤醇可以降低中度窒息的嬰兒長(zhǎng)期（4～8歲）死亡或嚴(yán)重殘疾的風(fēng)險(xiǎn)，顯示出長(zhǎng)期的神經(jīng)保護(hù)作用，并且在2項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的隨訪中高劑量的別嘌呤醇（嬰兒在出生后4～12 h內(nèi)接受40 mg/kg別嘌呤醇）無副作用。因此，別嘌呤醇可以通過減少自由基的產(chǎn)生并作為自由基清除劑和游離鐵螯合劑在人類嬰兒中發(fā)揮長(zhǎng)期的神經(jīng)保護(hù)作用，并且在高劑量給藥時(shí)無副作用，可以重復(fù)劑量給藥。

2.2 EPO

EPO是一種調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成的糖蛋白激素，也是具有促紅細(xì)胞生成和非促紅細(xì)胞生成作用的多效細(xì)胞因子。EPO和其受體信號(hào)傳導(dǎo)是正常腦發(fā)育所必需的[17]。EPO已被證明在短暫、局灶性腦缺血和永久性腦缺血的成年嚙齒動(dòng)物模型中均有效[18]。在HIE中將亞低溫與EPO聯(lián)合使用可以促進(jìn)傳感器運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[19]，提高行為和認(rèn)知表現(xiàn)以及維持組織學(xué)完整性，改善運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知反應(yīng)，促進(jìn)小腦發(fā)育，減少死亡或殘疾。

2.3白藜蘆醇

白藜蘆醇是由不同植物品種生產(chǎn)的多酚，這種黃酮類化合物由2個(gè)由亞甲基橋連接的芳香環(huán)組成。由于其抗氧化、抗凋亡和抗炎作用，已發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇具有神經(jīng)保護(hù)作用[20]。其是通過抑制黃嘌呤氧化酶和阻止次黃嘌呤、黃嘌呤和氧自由基的產(chǎn)生以及通過增加丙二醛和還原型谷胱甘肽的水平來降低氧化應(yīng)激反應(yīng)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可預(yù)防新生鼠的腦損傷，因此可考慮將其用于大型動(dòng)物模型的進(jìn)一步研究，重點(diǎn)是確定最佳治療劑量及給藥時(shí)機(jī)。

2.4 N-乙?；?L-半胱氨酸（NAC）

NAC是氧自由基的清道夫和谷胱甘肽的前體。NAC能夠清除ROS、恢復(fù)谷胱甘肽水平、降低氧化還原電位、減少細(xì)胞凋亡并減少炎性細(xì)胞因子、誘導(dǎo)一氧化氮合酶的產(chǎn)生[21]。在同一系列研究中，NAC已被證實(shí)可單獨(dú)給藥或聯(lián)合全身亞低溫來減輕新生大鼠HI腦損傷。高劑量NAC（200 mg/kg）的給藥在混合感染、炎癥和HI的模型中提供顯著的神經(jīng)保護(hù)作用[22]。但是，迄今為止，尚未對(duì)新生兒人類嬰兒進(jìn)行試點(diǎn)研究。

2.5 N-乙酰-5-甲氧基色胺（褪黑激素）

褪黑激素是一種強(qiáng)大的內(nèi)源性吲哚胺，顯示出神經(jīng)保護(hù)作用[23]。褪黑激素在HIE中具有抗炎、抗氧化和抗凋亡特性。事實(shí)上，褪黑激素對(duì)圍產(chǎn)期窒息的神經(jīng)保護(hù)已經(jīng)在隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)研究中得到證實(shí)。接受每5次腸內(nèi)劑量褪黑激素（10 mg/kg）聯(lián)合低溫治療的新生兒HIE中癲癇發(fā)作較少、腦白質(zhì)異常較少，并且在6個(gè)月時(shí)無神經(jīng)系統(tǒng)或發(fā)育異常的HIE患兒的存活率得到提高[24]。因此，根據(jù)最近的研究，褪黑激素可能代表了一種對(duì)人類圍產(chǎn)期腦損傷的潛在安全方法。

2.6其他

包括硫酸鎂（MgSO4）[25]、復(fù)方丹參注射液[26]、中藥及相關(guān)提取物（如芍藥苷、黃芪、紅花）等。

3小結(jié)

在上述文獻(xiàn)中有令人信服的證據(jù)表明，不同的抗氧化劑處理在HIE的不同動(dòng)物模型中具有潛在的治療有效性。盡管如此，大多數(shù)提及的抗氧化劑尚未得到藥品管理局的批準(zhǔn)。大部分修訂后的抗氧化劑在高劑量時(shí)不呈現(xiàn)副作用，并且當(dāng)用作預(yù)處理或后處理時(shí)，幾乎所有這些抗氧化劑似乎都具有神經(jīng)保護(hù)作用。但是，對(duì)于其中一些藥物，需要多次劑量才能達(dá)到最佳保護(hù)效果。盡管新生兒的HI發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，抗氧化劑發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制尚未完全了解，但是這些研究已證明這些抗氧化劑可以作為潛在性降低新生兒腦損傷的有效藥物。在人體試驗(yàn)中EPO已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有神經(jīng)保護(hù)作用。另外，這些抗氧化劑也表現(xiàn)出抗炎和抗凋亡特性。下一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)是調(diào)整這些抗氧化劑與低溫聯(lián)合給藥時(shí)的最佳劑量，以便在人類大腦中發(fā)揮更大的神經(jīng)保護(hù)作用。為此，需要進(jìn)行額外的隨機(jī)對(duì)照人體試驗(yàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]鄒蓉，母得志.新生兒缺氧缺血性腦病能量衰竭的防治[J].中國(guó)當(dāng)代兒科雜志，2016，18（9）：915-920.

[2]李麗珍，陳成彩，梁玉美，等.新生兒缺氧缺血性腦病的發(fā)病機(jī)制及診斷進(jìn)展[J].右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，39（5）：397-399.

[3]Zhao M，Zhu P，F(xiàn)ujino M，et al.Oxidative stress in hypoxic-ischemic encephalopathy：molecular mechanisms and therapeutic strategies[J].Int J Mol Sci，2016，17（12）：2078.

[4]Kaur C，Rathnasamy G，Ling EA.Roles of activated microglia in hypoxia induced neuroinflammation in the developing brain and the retina[J].J Neuroimmune Pharmacol，2013，8（1）：66-78.

[5]Dixon BJ，Reis C，Ho WM，et al.Neuroprotective strategies after neonatal hypoxic ischemic encephalopathy[J].Int J Mol Sci，2015，16（9）：22 368-22 401.

[6]崔彥存，梁麗霞，李洋，等.亞低溫聯(lián)合腦活素治療HIE的效果及血清神經(jīng)、氧化應(yīng)激因子的變化[J].山東醫(yī)藥，2016， 56（21）：52-53.

[7]Giesinger RE，Bailey LJ，Deshpande P，et al.Hypoxic-ischemic encephalopathy and therapeutic hypothermia：the hemodynamic perspective[J].J Pediatr，2017，180（2）：22-30.

[8]譚鑫.頭部亞低溫治療新生兒缺氧缺血性腦病的療效觀察[J].中國(guó)實(shí)用神經(jīng)疾病雜志，2016，19（15）：121-122.

[9]Smith AL，Rosenkrantz TS，F(xiàn)itch RH.Effects of sex and mild intrainsult hypothermia on neuropathology and neural reorganization following neonatal hypoxic ischemic brain injury in rats[J].Neural Plast，2016，2016（3）：1-11.

[10]王潔潔.亞低溫治療新生兒缺氧缺血性腦病的研究進(jìn)展[J].中華全科醫(yī)學(xué)，2015，13（12）：2026-2029.

[11]Rochaferreira E，Rudge B，Hughes MP，et al.Immediate remote ischemic postconditioning reduces brain nitrotyrosine formation in a piglet asphyxia model[J].Oxid Med Cell Longev，2016，2016（1）：1-11.

[12]王瑩，繆珀，任靜，等.新生兒窒息后血褪黑素和應(yīng)激因子變化的臨床研究[J].臨床兒科雜志，2018，36（3）：170-174.

[13]曾慶煌，曾仁和.重組人促紅細(xì)胞生成素聯(lián)合外源性單唾液酸四己糖神經(jīng)節(jié)苷脂治療重度新生兒缺氧缺血性腦病的療效[J].中華實(shí)用兒科臨床雜志，2016，31（20）：1582-1583.

[14]Kaandorp JJ，Van BF，Veen S，et al.Long-term neuroprotective effects of allopurinol after moderate perinatal asphyxia：follow-up of two randomised controlled trials[J].Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed，2012，97（3）：F162.

[15]邱光鈺，李文強(qiáng).白藜蘆醇對(duì)腦小膠質(zhì)細(xì)胞缺氧損傷的保護(hù)機(jī)制研究[J].內(nèi)科急危重癥雜志，2017，23（6）：512-514.

[16]Wang X，Svedin P，Nie C，et al.N-acetylcysteine reduces lipopolysaccharide-sensitized hypoxic-ischemic brain injury[J].Ann Neurol，2007，61（3）：263-271.

[17]閆繼宏，王勇.促紅細(xì)胞生成素治療新生兒缺氧缺血性腦病的研究進(jìn)展[J].臨床誤診誤治，2017，30（11）：112-116.

[18]吳馥鸞，陳蓉，殷杰.促紅細(xì)胞生成素對(duì)缺氧缺血性腦損傷新生大鼠海馬組織整合素β1表達(dá)的影響[J].中華實(shí)用兒科臨床雜志，2017，32（12）：908-911.

[19]林碧云，顧秋芳，張鵬，等.亞低溫聯(lián)合促紅細(xì)胞生成素治療足月兒缺氧缺血性腦病的安全性觀察[J].中國(guó)循證兒科雜志，2015，10（2）：85-89.

[20]殷杰，陳蓉，肖東凡.促紅細(xì)胞生成素對(duì)缺氧缺血性腦損傷新生大鼠海馬MMP-2表達(dá)的影響[J].臨床兒科雜志，2016，34（5）：366-370.

[21]李傳文，張嶸，侯亮，等.SIRT1/NF-κB通路參與白藜蘆醇改善大鼠腦缺血再灌注損傷炎性反應(yīng)[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，53（1）：6-9.

[22]雷軍榮，涂獻(xiàn)坤，張華斌，等.白藜蘆醇通過激活PI3K/Akt信號(hào)通路減輕大鼠腦缺血再灌注損傷[J].中國(guó)臨床神經(jīng)外科雜志，2016，21（7）：425-428.

[23]Park D，Shin K，Choi EK，et al.Protective effects of N-acetyl-L-cysteine in human oligodendrocyte progenitor cells and restoration of motor function in neonatal rats with hypoxic-ischemic encephalopathy[J].Evid Based Complement Alternat Med，2015，2015（2）：1-10.

[24]李芳，劉華，肖東杰，等.新生兒缺氧缺血性腦病神經(jīng)保護(hù)研究現(xiàn)狀[J].中國(guó)實(shí)用兒科雜志，2017，32（8）：631-635.

[25]黃雄峰，汪建民，陳喬，等.復(fù)方丹參注射液佐治新生兒缺氧缺血性腦病療效的Meta分析[J].中國(guó)中藥雜志，2015， 40（1）：141.

[26]黃雄峰.黃芪注射液佐治新生兒缺氧缺血性腦病療效的系統(tǒng)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合兒科學(xué)，2018，10（1）：48-53.

（收稿日期：2018-07-02? 本文編輯：任秀蘭）