商愛(ài)民綜述，牛春雨審校

（1．河北北方學(xué)院教務(wù)處，河北 張家口075000；2．河北北方學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，河北 張家口，075000）

危重患者急性腦損傷研究進(jìn)展

商愛(ài)民1綜述，牛春雨2審校

（1．河北北方學(xué)院教務(wù)處，河北 張家口075000；2．河北北方學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理教研室，河北 張家口，075000）

急性腦損傷；腦微循環(huán)障礙；抗炎癥損傷；鈣超載；氧化應(yīng)激；過(guò)度細(xì)胞凋亡

腦是調(diào)控各系統(tǒng)、器官功能的中樞，參與學(xué)習(xí)、記憶、綜合分析、意識(shí)等高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)，由數(shù)以?xún)|計(jì)的神經(jīng)細(xì)胞 （神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞）和104以上的突觸組成，因此具有 “神經(jīng)元多、功能多”的 “兩多”特點(diǎn)；腦是體內(nèi)能量代謝最活躍的器官，血流量與耗氧量極大，葡萄糖是主要能源來(lái)源，腦所有能量幾乎全部來(lái)自葡萄糖的氧化，因此具有 “血流量大，耗氧及糖量大”的 “兩大”特點(diǎn)；由于腦內(nèi)氧及葡萄糖的貯存量很少，即具備 “能源少、儲(chǔ)備少”的 “兩少”特點(diǎn)，故需不斷從血液中攝?。煌瑫r(shí)由于顱骨對(duì)腦組織限制的保護(hù)作用、神經(jīng)元細(xì)胞的再生能力差，因此具備 “擴(kuò)展難、再生難”的 “兩難”特點(diǎn)［1］．這一切特點(diǎn)決定了多種因素均可影響腦的能量代謝、細(xì)胞損傷而導(dǎo)致腦的結(jié)構(gòu)和功能異常，腦科學(xué)也成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域．

在危重病醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，由于各種原因?qū)е碌闹匕Y休克、心力衰竭、呼吸衰竭以及嚴(yán)重創(chuàng)傷、腦血管意外，均可引起腦組織的血液供應(yīng)、能量代謝障礙以及細(xì)胞損傷，從而導(dǎo)致急性意識(shí)障礙，使患者的精神、情感、行為以及幾乎所有臟器功能都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響．隨著現(xiàn)代急救技術(shù)的發(fā)展，多種原因所導(dǎo)致的危重患者的死亡率逐漸降低，但由于腦的特殊性，在治療過(guò)程當(dāng)中，有很大一部分出現(xiàn)了急性腦損傷，由于腦神經(jīng)細(xì)胞的再生能力很難，以致于在后期留下嚴(yán)重后遺癥，給社會(huì)和家庭帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)．因此，對(duì)于危重病患者急性腦損傷的早期防治一直是急救醫(yī)學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)，眾多學(xué)者從微循環(huán)障礙、炎癥損傷、氧化應(yīng)激、興奮性氨基酸毒性、鈣超載、細(xì)胞凋亡等角度進(jìn)行系列研究，以期避免或減輕危重患者的急性腦損傷．現(xiàn)就其發(fā)生機(jī)制綜述近幾年的研究進(jìn)展．

1 腦微循環(huán)障礙

在失血性休克失代償后所致的急性腦損傷中，由于有效血容量嚴(yán)重絕對(duì)不足，周?chē)?dòng)脈收縮導(dǎo)致心臟后負(fù)荷增加，血管活性物質(zhì)及心肌抑制因子的釋放，心輸出量減少，微循環(huán)前括約肌收縮，致使微循環(huán)血流量減少，使組織缺血缺氧加重［2－3］．腦微小動(dòng)脈痙攣，腦血管通透性增高，水分外漏，腦微循環(huán)紅細(xì)胞聚集，局部血液粘滯度增高，血栓形成，以上各種因素使此時(shí)腦組織微循環(huán)呈低灌注狀態(tài)［4］．腦灌注壓僅是影響腦血流量的一方面，決定因素是腦的微循環(huán)狀態(tài)．腦水腫除可加重腦組織本身?yè)p害外，加重腦血流流態(tài)及物質(zhì)代謝異常，使腦血流氧釋放、腦組織氧代謝均明顯減少在繼發(fā)性組織損傷中承擔(dān)了主要角色，并在全身血液動(dòng)力學(xué)恢復(fù)正常時(shí)其代謝情況仍未恢復(fù)，腦組織缺血、缺氧在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍持續(xù)發(fā)生［5］．劉衛(wèi)平［6］研究發(fā)現(xiàn)，大鼠實(shí)驗(yàn)性腦損傷后0．5～24h，大腦皮層微血管減少，并有 “微無(wú)血管區(qū)”，微血管內(nèi)可見(jiàn)微血栓形成，血腦屏障 （BBB）通透性增加，出現(xiàn)腦水腫．提示腦微循環(huán)障礙是產(chǎn)生繼發(fā)性腦缺血、腦水腫的重要病理基礎(chǔ)．Hekmatpanah對(duì)顱腦損傷后腦形態(tài)學(xué)變化進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腦微血管堵塞是腦挫傷后主要病理學(xué)改變，而神經(jīng)組織損害可能是繼發(fā)于腦微血管阻塞造成腦缺血的結(jié)果．Huber等［7］對(duì)50例腦挫傷患者腦組織研究發(fā)現(xiàn)，在腦挫傷區(qū)有許多微血栓形成．Isaksson等［8］研究發(fā)現(xiàn)，腦挫傷后腦損傷的主要因素是白細(xì)胞附著、微循環(huán)障礙和腦水腫．適時(shí)采用改善腦微循環(huán)的治療措施，對(duì)減輕腦水腫，降低死亡率有較好的作用［9］．

雖然已經(jīng)有足夠的證據(jù)證明，腦微循環(huán)障礙是危重病患者導(dǎo)致腦損傷的重要因素，但其具體發(fā)生機(jī)制或發(fā)病學(xué)過(guò)程，仍待探討．一般認(rèn)為，微循環(huán)障礙后出現(xiàn)的腦水腫以及隨后的缺血、缺氧觸發(fā)了隨后更嚴(yán)重的腦損傷．

2 炎癥損傷

各種因素引起的炎性反應(yīng)加劇是導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷、白細(xì)胞浸潤(rùn)最終造成神經(jīng)元損傷的重要原因．

2．1 炎性細(xì)胞因子

目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，炎性因子對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用與濃度相關(guān)．生理情況下，神經(jīng)細(xì)胞有低濃度炎性因子 （如IL－1、IL－6和TNFα）的表達(dá)，這些因子具有介導(dǎo)中樞免疫、促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)的生理作用；而缺血狀態(tài)下，炎性細(xì)胞因子則出現(xiàn)高表達(dá)，從而引起并加重神經(jīng)細(xì)胞損傷．

腦缺血后，TNFα表達(dá)增加，可以誘導(dǎo)白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子的表達(dá)，激活膠質(zhì)細(xì)胞，活化的白細(xì)胞侵入腦組織，調(diào)節(jié)組織重塑、膠質(zhì)形成和疤痕形成．研究發(fā)現(xiàn)，將TNFα應(yīng)用微注射方法注入大鼠大腦皮質(zhì)，可導(dǎo)致小鼠腦皮質(zhì)缺血樣的組織學(xué)損傷；抑制TNFα表達(dá)，可減少白細(xì)胞浸潤(rùn)到缺血腦組織中，從而降低組織梗死的程度．新近研究顯示，外源性TNFα可加重局灶腦缺血，阻斷內(nèi)源性少量TNF的神經(jīng)保護(hù)作用．IL－1β是一種促炎、促凝、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的細(xì)胞因子，腦內(nèi)IL－1β由內(nèi)皮細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等合成．當(dāng)腦損傷、顱內(nèi)細(xì)菌感染或病毒感染時(shí)，IL－lβ表達(dá)增加．并且，無(wú)論動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還是臨床患者，再灌注后腦內(nèi)的IL－1βmRNA及蛋白水平均有不同程度的增高，IL－1β參與了腦缺血后腦水腫的形成、白細(xì)胞向缺血區(qū)的浸潤(rùn)及神經(jīng)元壞死［10］．在大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞 （MCAO）再灌注模型中，通過(guò)注入外源性重組人IL－1β（rhIL－1β）可擴(kuò)大腦室梗死灶面積，且增加梗死區(qū)白細(xì)胞浸潤(rùn)與血管內(nèi)皮粘附程度，同時(shí)引起腦組織水腫；側(cè)腦室內(nèi)注射抗IL－1β抗體或IL－1β阻滯劑原卟啉鋅 （Zn－PP），可降低IL－1β活性，減小腦梗死面積，降低白細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)量與腦組織水含量［11］．實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，急性腦梗死組患者血液中IL－1、IL－6、TNFα、血栓調(diào)節(jié)蛋白 （TM）的水平均顯著升高，4－7天左右逐漸下降，也表明細(xì)胞因子在急性腦梗死發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，它們相互作用、調(diào)節(jié)和制約，介導(dǎo)一系列的炎癥反應(yīng)，并對(duì)TM水平產(chǎn)生作用，影響機(jī)體的抗凝系統(tǒng)［12］．

2．2 黏附分子

最近的研究表明，與缺血再灌注損傷有關(guān)的黏附分子有：細(xì)胞間黏附分子－1（ICAM－1）、L－選擇素、P－選擇素和E－選擇素等．

劉旭［13］通過(guò)大鼠MCAO再灌注損傷模型發(fā)現(xiàn)，腦缺血3h后ICAM－1、P、E－選擇素mRNA在缺血側(cè)皮層和紋狀體開(kāi)始表達(dá)增加，免疫組化技術(shù)證實(shí)ICAM－1、P、E－選擇素蛋白表達(dá)在毛細(xì)血管與mRNA表達(dá)區(qū)域基本一致，不同的是其表達(dá)高峰后移．與黏附因子mRNA和蛋白表達(dá)相同區(qū)域出現(xiàn)星型膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)．郝延磊等［14］在腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ蜕献C實(shí)，缺血3h可見(jiàn)缺血側(cè)腦組織微血管ICAM－1開(kāi)始表達(dá)，24 h達(dá)高峰，持續(xù)至120h；張曉彪［15］等在大鼠腦缺血再灌注模型上同樣證實(shí)，損傷后2hICAM－1表達(dá)明顯增加，46h達(dá)高峰，并持續(xù)1周．這些實(shí)驗(yàn)表明，腦缺血再灌注后使損傷區(qū)粘附分子表達(dá)增加，從而促進(jìn)了黏附分子介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞的黏附浸潤(rùn)所引起的炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)．并且，缺氧、復(fù)氧期間產(chǎn)生的氧自由基可顯著加強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)ICAM－1．最近研究發(fā)現(xiàn)ICAM－1的單克隆抗體能選擇性的減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡，這可能是其腦保護(hù)作用機(jī)制之一．

腦缺血時(shí)，病變組織大量產(chǎn)生炎性介質(zhì) （如TNF、IL－1、IL－6）以用H2O2，激活了局部血管內(nèi)皮細(xì)胞以及白細(xì)胞，細(xì)胞表面黏附分子及功能明顯上調(diào)，造成白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞大量牢固的黏附．即使缺血區(qū)血管重新開(kāi)放，白細(xì)胞聚集，阻塞微血管，加重?zé)o復(fù)流．此外，活化的白細(xì)胞可釋放大量的毒性氧自由基和蛋白水解酶，使局部?jī)?nèi)皮細(xì)胞水腫變形，血管通透性加強(qiáng)，組織水腫，可進(jìn)一步損傷神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞，加重神經(jīng)組織損傷．

2．3 炎性因子致腦損傷的機(jī)制

炎性因子可通過(guò)以下途徑引起缺血性腦損傷：①通過(guò)ICAM－1調(diào)節(jié)加劇血管炎性反應(yīng)．缺血可增加腦組織ICAM－1表達(dá)，用TNFα及rhIL－1β注射至皮質(zhì)或腦室后，發(fā)現(xiàn)大量中性粒細(xì)胞集聚于腦實(shí)質(zhì)局部，部分粘附于血管壁，有些滲出血管壁到內(nèi)膜下間隙，提示腦缺血后炎性因子誘發(fā)炎性細(xì)胞從血管向神經(jīng)組織移行的過(guò)程與ICAM－1產(chǎn)生有關(guān)．②激活內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)凝血與血管收縮．一方面炎性因子通過(guò)直接激活血管內(nèi)皮細(xì)胞增加血管通透性；另一方面，TNF增加血小板活化因子 （PAF）、血栓素A2（TXA2），同時(shí)抑制內(nèi)皮細(xì)胞抗凝血蛋白C旁路輔助因子的活性，形成高凝狀態(tài)，最終引起血栓與出血．③影響血管舒縮活性物質(zhì)的水平．經(jīng)腦室注射TNFα及IL－1β后，發(fā)現(xiàn)前列環(huán)素 （PGI2）、血栓素B2（TXB2）活性增加，進(jìn)而降低血管舒張因子、增加內(nèi)皮素 （ET），引起血管收縮，增加卒中危險(xiǎn)性和缺血性腦損傷．④興奮性氨基酸 （EAA）堆積．腦缺血局部產(chǎn)生的IL－1、TNF和IL－6可增加EAA釋放、抑制攝取，過(guò)量的EAA引起突觸后EAA受體過(guò)度刺激，導(dǎo)致可逆的滲透性損傷；同時(shí)引起N－甲基－D－門(mén)冬氨酸 （NMDA）通道開(kāi)放，增加Na＋、K＋通透性，Ca2＋大量?jī)?nèi)流，造成胞內(nèi)Ca2＋超載，引起遲發(fā)性不可逆損傷［16］；并作用于中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞或血管內(nèi)皮細(xì)胞，一方面誘導(dǎo)一氧化氮合酶 （NOS）表達(dá)，使NO合成與釋放增多，另一方面刺激花生四烯酸 （AA）代謝，使自由基釋放增加，產(chǎn)生神經(jīng)毒性［17］．

3 興奮性氨基酸的毒性作用

谷氨酸、天冬氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中含量最多的EAA，當(dāng)神經(jīng)元去極化時(shí)，囊泡內(nèi)的EAAs以Ca2＋依賴(lài)方式釋放于突觸間隙，作為突觸的神經(jīng)遞質(zhì)，發(fā)揮不同的生理功能．從神經(jīng)末梢釋放出來(lái)的游離EAAs被突觸前膜和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞膜上EAAs轉(zhuǎn)運(yùn)體所攝取從而被清除，使之失活，在生理狀態(tài)下，上述過(guò)程處于動(dòng)態(tài)平衡，不存在EAAs過(guò)度堆積．但在病理狀態(tài)下上述平衡被破壞，EAAs的過(guò)度釋放與堆積對(duì)神經(jīng)元有繼發(fā)的毒性損傷作用．多項(xiàng)動(dòng)物和臨床實(shí)驗(yàn)表明，腦損傷時(shí)會(huì)出現(xiàn)興奮性氨基酸堆積的現(xiàn)象，并產(chǎn)生神經(jīng)毒性［18］．

興奮性氨基酸的毒性作用主要通過(guò)其受體實(shí)現(xiàn)的．興奮性氨基酸受體包括四種親離子受體，即NMDA受體、α－氨基－3－羥基－5－甲基－4－異惡唑丙酸 （AMPA）受體，紅藻氨酸 （kanic acid，KA）受體和L－2－氨基4－磷丁酸 （L－AP4）受體及一種親代謝型受體．

NMDA受體和AMPA受體在神經(jīng)元的興奮性毒性中作用研究相對(duì)較多．NMDA受體包括NR1和NR2兩個(gè)亞基，NR1亞基構(gòu)成離子通道，NR2為調(diào)節(jié)亞基，不能單獨(dú)構(gòu)成離子通道．NR1和NR2共表達(dá)可顯著增強(qiáng)通道活性，因此，功能性的NMDA受體由NR1和NR2共同組成．研究表明NR1敲除的小鼠可以抵抗谷氨酸引起的興奮性毒性．用NMDA－NR1反義寡 （脫氧）核苷酸預(yù)處理大腦MCAO動(dòng)物模型，可以顯著減小梗死面積［19］．并且，在離體試驗(yàn)中也證實(shí)，給予NMDA受體拮抗劑，可以顯著減少L－谷氨酸和NMDA受體介導(dǎo)的Ca2＋內(nèi)流和神經(jīng)元細(xì)胞死亡．新近的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，酪氨酸磷酸化的NR2也會(huì)增強(qiáng)腦組織對(duì)缺血、缺氧的耐受性，但作用弱于NR1磷酸化的效果［20－21］．NMDA受體激活后，通過(guò)突觸后密度蛋白95（PSD95）轉(zhuǎn)導(dǎo)后繼的神經(jīng)毒害作用，并且PSD95通過(guò)耦聯(lián)NMDA受體和神經(jīng)元型NOS（nNOS），催化NO生成；阻斷NMDA受體和PSD95的相互作用可減少缺血損傷面積，有利于神經(jīng)功能的恢復(fù)，但不會(huì)阻斷突觸傳遞或鈣內(nèi)流［22］．

研究發(fā)現(xiàn)，AMPA受體在Ca2＋的快速內(nèi)流時(shí)相中，較NMDA受體發(fā)揮更為重要的作用，而其第二亞基 （GluR2）的特異結(jié)構(gòu)是決定其對(duì)Ca2＋通透的關(guān)鍵．GluR2是在mRNA轉(zhuǎn)錄后編輯過(guò)程中，其功能區(qū)谷氨酸被精氨酸所取代，形成特異性結(jié)構(gòu)，可有效阻斷Ca2＋快速內(nèi)流．研究顯示［23，24］，缺氧損傷后神經(jīng)元膜表面GluR2含量顯著降低，含GluR2的突觸數(shù)目明顯減少，提示阻斷Ca2＋快速內(nèi)流的機(jī)制已經(jīng)明顯減弱，應(yīng)用膜片鉗技術(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證了此作用機(jī)制．研究也觀察到，即使是沒(méi)有缺血發(fā)生，反義敲除GluR2也可以導(dǎo)致Ca2＋內(nèi)流增加，引起細(xì)胞死亡增多［25］．可見(jiàn)，AMPA受體激活是通過(guò)Ca2＋內(nèi)流導(dǎo)致興奮性毒性的．

EAA造成的神經(jīng)元毒性作用主要包括：一是缺血后EAA介導(dǎo)的大量Na＋、Cl－及H2O的內(nèi)流，造成細(xì)胞毒性腦水腫；二是通過(guò)激活NMDA受體，介導(dǎo)Ca2＋大量?jī)?nèi)流，以及IP3使細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)貯存的Ca2＋釋放增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2＋超載，激發(fā)一系列瀑布樣病理生理過(guò)程，進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)元的遲發(fā)性死亡［26］；三是細(xì)胞內(nèi)Ca2＋超載，Ca2＋與鈣調(diào)蛋白的結(jié)合激活NOS，使NO產(chǎn)生增加，內(nèi)源性NO過(guò)量產(chǎn)生和釋放．NO主要通過(guò)產(chǎn)生大量的氧自由基產(chǎn)物如羥自由基 （·OH）和二氧化氮自由基 （NO2·），從而促進(jìn)一系列氧化反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞的氧化損傷［27］．

4 鈣超載

近年來(lái)，張相彤［28］等以Fluo－3／AM為細(xì)胞內(nèi)鈣離子的熒光探針，用激光共聚焦顯微鏡測(cè)定液壓沖擊傷時(shí)體外培養(yǎng)的單個(gè)大鼠神經(jīng)細(xì)胞內(nèi) ［Ca2＋］i的變化．發(fā)現(xiàn)液壓沖擊傷后腦皮質(zhì)細(xì)胞內(nèi) ［Ca2＋］i迅速升高，24h達(dá)高峰，隨后逐漸下降，48h仍維持較高水平．進(jìn)一步表明，腦損傷后鈣超載嚴(yán)重，尤其在傷后24h，可達(dá)正常對(duì)照的25～27倍，其中神經(jīng)元細(xì)胞與膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi) ［Ca2＋］i之間變化無(wú)顯著差異．

腦損傷后細(xì)胞內(nèi)鈣超載通過(guò)幾種途徑．①腦缺血時(shí)ATP產(chǎn)生減少，依賴(lài)ATP的鈉鉀泵和鈣泵運(yùn)轉(zhuǎn)障礙，Na＋、K＋梯度不能維持，引起Na＋內(nèi)流，細(xì)胞膜的去極化會(huì)引起L－型為主的電壓依賴(lài)性鈣通道開(kāi)放，導(dǎo)致Ca2＋內(nèi)流［29－30］．②腦缺血后，谷氨酸、天冬氨酸等興奮性氨基酸釋放增多，激活NMDA受體，使受體依賴(lài)性鈣通道開(kāi)放，從而導(dǎo)致更多的鈣離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)．③細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度增高，Na＋－Ca2＋逆向轉(zhuǎn)運(yùn)增加，造成Ca2＋進(jìn)入胞漿增多．④當(dāng)酸中毒或能量衰竭時(shí)，存在于線(xiàn)粒體內(nèi)的鈣 （約占細(xì)胞內(nèi)鈣50%）就會(huì)釋放出來(lái)．⑤缺血引起磷脂酶C激活，也會(huì)使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的鈣釋放到細(xì)胞漿中．

眾所周知，鈣可以激活多種途徑，最終導(dǎo)致缺血細(xì)胞死亡．細(xì)胞外Ca2＋內(nèi)流入細(xì)胞，主要聚集在線(xiàn)粒體內(nèi)，Ca2＋可抑制ATP合成，引起能量生成障礙；釋放凋亡相關(guān)物質(zhì)包括凋亡活化因子、細(xì)胞色素酶C，激活凋亡程序［31］．細(xì)胞內(nèi)過(guò)量的鈣可激活多種酶 （如脂肪酶、核酸內(nèi)切酶等），產(chǎn)生大量氧自由基（ROS），引起細(xì)胞死亡［32］．鈣活化Ca2＋依賴(lài)性磷脂酶 （主要是磷脂酶C和磷脂酶A2），促進(jìn)膜磷脂分解，產(chǎn)生的游離脂肪酸、前列腺素 （PG）、白三烯、溶血磷脂等，均對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒害．磷脂酶A2（PLA2）參與膜的重構(gòu)、炎癥反應(yīng)和脂類(lèi)代謝，增加谷氨酸活性；缺血時(shí)，PLA2不僅直接破壞細(xì)胞膜，還可通過(guò)激活A(yù)A引起細(xì)胞死亡．另外，Ca2＋還活化鈣依賴(lài)蛋白酶，使胞內(nèi)無(wú)害的黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶，從而使次黃嘌呤和黃嘌呤氧化成尿酸，產(chǎn)生超氧陰離子自由基［33］．

5 氧化應(yīng)激

正常情況下，體內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生和清除是平衡的．當(dāng)自由基的產(chǎn)生過(guò)多或體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，體內(nèi)氧自由基代謝就會(huì)出現(xiàn)失衡，自由基蓄積過(guò)多，攻擊機(jī)體，即為氧化應(yīng)激．生理?xiàng)l件下，線(xiàn)粒體呼吸鏈?zhǔn)羌?xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的最主要部位，在缺血、水腫、炎癥時(shí)，由于線(xiàn)粒體破壞，呼吸鏈傳遞障礙，ROS的生成增加．由于大腦缺乏抗氧化酶，又含有大量鐵和不飽和脂肪酸，使得大腦氧化應(yīng)激非常敏感．當(dāng)腦缺血發(fā)生后，通過(guò)直接氧化及多條細(xì)胞死亡途徑激活使氧化應(yīng)激成為腦組織細(xì)胞二次損傷的最主要因素，特別是缺血后再灌注，缺血組織產(chǎn)生的ROS和炎癥細(xì)胞產(chǎn)生的ROS進(jìn)入大腦而產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化應(yīng)激；即使無(wú)再灌注發(fā)生，缺血腦組織也可出現(xiàn)ROS蓄積．ROS與腦細(xì)胞中的大分子物質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA破壞；同時(shí)，氧化低分子量化合物，比如谷胱甘肽、維生素C或E；此外，ROS還參與炎癥細(xì)胞激活和信號(hào)級(jí)聯(lián)放大．因此，氧化應(yīng)激損傷在各種危重病患者的急性腦損傷中起到了關(guān)鍵作用［34］．

參與氧化應(yīng)激的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和損傷過(guò)程的主要促氧化酶有NOS、環(huán)氧化酶 （COXs）、黃嘌呤脫氫酶、黃嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶、髓過(guò)氧化酶 （MPO）和單胺氧化酶 （MAO）等；抗氧化酶主要有超氧物歧化酶 （SOD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶以及一些低分子量化合物．它們同樣參與了多種危重患者腦損傷發(fā)生的氧化應(yīng)激機(jī)制．

5．1 一氧化氮及其合酶

不同亞型的NOS和不同細(xì)胞產(chǎn)生的NO在導(dǎo)致危重病患者腦損傷的發(fā)生過(guò)程中有著不同的作用．在短暫局灶性腦缺血／再灌注模型中，Niwa等［35］使用免疫組化的方法觀察不同亞型的NOS表達(dá)時(shí)程，發(fā)現(xiàn)nNOS在缺血后6h開(kāi)始表達(dá)，特別是在缺血邊緣有明顯表達(dá)，但是在72h后開(kāi)始下降；內(nèi)皮型NOS（eNOS）在缺血前微血管內(nèi)沒(méi)有表達(dá)，但是在缺血后6h在內(nèi)皮開(kāi)始表達(dá)，而且隨時(shí)間延長(zhǎng)表達(dá)增多；缺血6h微血管內(nèi)誘導(dǎo)型NOS（iNOS）有少量表達(dá)，在缺血72h后缺血邊緣的巨噬細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞有明顯的免疫活性．應(yīng)用特異的NOS阻斷劑［36］及基因敲除動(dòng)物［37］也證明nNOS介導(dǎo)了早期的缺血性神經(jīng)損傷，iNOS參與晚期缺血神經(jīng)元損傷，而eNOS由于其血管舒張作用，能增加腦血流量而被認(rèn)為具有神經(jīng)保護(hù)作用．通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，iNOS產(chǎn)生NO后形成的3－硝基酪氨酸可使神經(jīng)內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生凋亡［38］．

5．2 超氧化物生成系統(tǒng)

腦缺血再灌注時(shí)，腦組織AA在COX－2催化作用下生成大量ROS，ROS通過(guò)損傷DNA及形成脂質(zhì)過(guò)氧化物等機(jī)制而產(chǎn)生細(xì)胞毒性．COX－2催化PGE2可提高細(xì)菌脂多糖所引起的細(xì)胞內(nèi)cAMP水平，誘導(dǎo)iNOS表達(dá)，iNOS催化產(chǎn)生的NO又能活化COX－2，增加氧自由基生成，超氧離子通過(guò)直接損傷缺血腦組織，或與NO形成氧化能力更強(qiáng)的過(guò)氧亞硝基，引起腦組織損傷．Iadecola等［39］認(rèn)為，COX－2催化產(chǎn)物前列腺素PGE2可增強(qiáng)NMDA介導(dǎo)的神經(jīng)毒性作用引起腦損傷，機(jī)制為PGE2引起小膠質(zhì)細(xì)胞Ca2＋內(nèi)流增加，谷氨酸釋放增多．此外，在實(shí)驗(yàn)性腦缺血模型中發(fā)現(xiàn)COX－2上調(diào)，COX－2基因敲除小鼠對(duì)缺血性腦損傷和NMDA介導(dǎo)的神經(jīng)毒性不敏感［40］．可見(jiàn)，COX－2途徑在腦缺血再灌注繼發(fā)的炎性反應(yīng)及其引起氧化應(yīng)激導(dǎo)致的細(xì)胞毒性作用中起了重要作用．

6 過(guò)度細(xì)胞凋亡

神經(jīng)元細(xì)胞存在兩種死亡形式：壞死和凋亡；并且在壞死之前，神經(jīng)細(xì)胞的凋亡已經(jīng)開(kāi)始［41］．

腦缺血后，氧化應(yīng)激、持續(xù)性去極化均可損傷線(xiàn)粒體，釋放細(xì)胞色素C（CytC）和凋亡誘導(dǎo)因子（AIF），啟動(dòng)內(nèi)源性凋亡信號(hào)途徑，CytC從線(xiàn)粒體釋放到胞漿后與dATP、凋亡蛋白酶激活因子結(jié)合成復(fù)合物，激活 Caspase－9，Caspase－9切割后激活凋亡的最終執(zhí)行蛋白 Caspase－3［42］；AIF 則可通過(guò)非Caspase依賴(lài)的途經(jīng)損傷DNA．Fas／Fas L通路是由相應(yīng)的配體激活Fas受體開(kāi)始，為外源性途徑，即非線(xiàn)粒體依賴(lài)的細(xì)胞死亡通路．Robert WK［43］等在橫向流體沖擊致急性腦損傷動(dòng)物模型上證實(shí)，傷后1－4h內(nèi)TNFα濃度就開(kāi)始升高，并且Caspase－8、Caspase－3活性增加，提示TNFα等各種炎癥介質(zhì)可能作為凋亡信號(hào)的啟動(dòng)者，激活了外源性細(xì)胞凋亡程序．Eldadah BA的研究證實(shí)，TNFα等Fas配體與Fas受體結(jié)合后，形成的復(fù)合物在胞質(zhì)溶膠中產(chǎn)生Fas相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu) （一種Fas受體接頭蛋白），激活Caspase－8［42］．此外，Caspase－8可將Bcl－2家族中的Bid分開(kāi)形成t－Bid，t－Bid具有線(xiàn)粒體移位功能，可誘導(dǎo)CytC細(xì)胞色素C的釋放［44］．有證據(jù)表明，Caspase介導(dǎo)凋亡的同時(shí)參與了損傷部位的炎癥反應(yīng)，在Robert WK的實(shí)驗(yàn)中，抑制caspase－1的激活，IL－β的表達(dá)隨之下降［43］．

7 小結(jié)與展望

危重病患者的急性腦損傷機(jī)制十分復(fù)雜，并且各影響因素之間不是孤立的，而是互相作用的，形成網(wǎng)絡(luò)．可能最初的微循環(huán)障礙是各種損傷的基礎(chǔ)，進(jìn)一步引起受損腦組織出現(xiàn)缺血、缺氧，水腫，引發(fā)氧化應(yīng)激、鈣超載、炎癥反應(yīng)、興奮性毒性，直接造成神經(jīng)細(xì)胞的死亡或啟動(dòng)凋亡程序．但是目前由于大多數(shù)據(jù)都來(lái)自于動(dòng)物模型，還缺乏有效的臨床證據(jù)，并且從分子水平對(duì)腦損傷的機(jī)制研究較少，仍有許多問(wèn)題待解決．相信在不久的將來(lái)，隨著研究深入以及技術(shù)發(fā)展，將進(jìn)一步闡明危重病患者腦損傷的發(fā)生機(jī)制，為臨床治療提供強(qiáng)有力的支持．

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C

1673－1492 （2011）05－0103－07

來(lái)稿日期：2011 06 09

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 （30370561）；河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 （C2004000649）；河北省科技支撐計(jì)劃（09276101D－31）

商愛(ài)民（1971－），女，河北贊皇人，醫(yī)學(xué)碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：教學(xué)管理及病理生理學(xué)教學(xué)．

李薊龍］