王道合 拜承萍 趙秀麗

1)青海大學(xué)，青海 西寧 810016 2)青海大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，青海 西寧 810000

缺血性腦卒占作為最常見腦血管病之一，其主要治療措施是盡快早期恢復(fù)腦灌注，但隨著此方法的應(yīng)用，腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia-reperfusion injury，CIR)的發(fā)生率也隨之上升，給患者造成嚴重后果。因此，尋找能有效防治缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury，I/R)的方法，是我們面臨的一個艱難問題，現(xiàn)就目前CIR防治方法、機制研究進展做一綜述。

1 預(yù)處理

證據(jù)表明，亞致死預(yù)處理可以提供神經(jīng)保護適應(yīng)后續(xù)嚴重腦缺血[1]，這個流程被稱為預(yù)處理或缺血耐受。預(yù)處理有利于識別潛在的內(nèi)源性保護信號級聯(lián)，具有在長期目標(biāo)允許治療下，增強腦缺血中的內(nèi)源性保護機制，在可能缺血的情況下激活大腦的保護狀態(tài)，如在心臟手術(shù)或心臟驟停期間復(fù)蘇時，預(yù)處理可以提高機體缺血性損傷的耐受性[2]。

1．1麻醉預(yù)處理揮發(fā)性麻醉預(yù)處理(APC)在臨床前模型和臨床試驗中均顯示出對心臟和大腦的保護作用?，F(xiàn)已證明，APC誘導(dǎo)的心肌細胞和神經(jīng)元保護作用的潛在分子機制非常相似，其共有細胞內(nèi)信號通路(包括調(diào)節(jié)線粒體功能、釋放炎癥細胞因子和細胞凋亡)。在臨床實踐中，APC是對心臟和神經(jīng)有前景的一種保護策略[3]；吸入麻醉藥誘導(dǎo)的器官保護在不同的器官損傷模型中得到一致證實，特別是在圍手術(shù)期和心腦血管事件中的I/R。過去對心臟、大腦、腎臟等重要器官的有效器官保護的細胞機制研究，主要包括受體刺激、第二信使信號的傳遞和放大、末端執(zhí)行器的激活和轉(zhuǎn)錄修飾[4]；RESTIN等[5]已證明，缺氧/復(fù)氧(H/R)誘導(dǎo)的大鼠腦內(nèi)皮細胞損傷中，七氟醚通過下調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)維持內(nèi)皮屏障功能，發(fā)揮腦保護作用。

右美托咪定(Dex)常用于危重病人麻醉誘導(dǎo)和鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛，能顯著降低大鼠CIR所致的神經(jīng)功能缺損評分、腦水腫和腦梗死面積。Dex治療后，ER應(yīng)激相關(guān)凋亡通道蛋白(GRP78、p-PERK、Caspase-3)表達水平明顯降低，凋亡腦細胞亦明顯減少，保護機制可能與Caspase-11依賴信號通路有關(guān)[6-7]；Dex預(yù)處理可下調(diào)TLR4表達，減輕缺血引起的海馬CA3區(qū)形態(tài)學(xué)改變[8-9]。WANG等[10]認為，在心肺復(fù)蘇后給予戊乙奎醚(屬抗膽堿藥，麻醉前給藥以抑制唾液腺和氣道腺體分泌)，能有效改善腦灌注壓力，降低顱內(nèi)壓，減輕腦組織水腫和炎癥，改善神經(jīng)功能。

1．2高、低壓氧預(yù)處理動物實驗和臨床觀察證明了高壓氧治療和調(diào)節(jié)(HBO)對I/R有積極保護作用?？赡軝C制：(1)HBO通過改善血流量減少區(qū)域的氧氣輸送抵消缺氧并減輕I/R；(2)通過改善缺氧缺血引起的所有病理過程(包括組織水腫、情感區(qū)通透性增加、組織代謝后紊亂和炎癥等)而發(fā)揮保護作用；(3)HBO直接對腦細胞的凋亡、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達產(chǎn)生影響。高壓氧在細胞水平上不僅通過血液提供氧氣，還通過組織間隙擴散提供氧氣，長時間維持組織間隙中氧氣濃度，改善內(nèi)皮功能和減少局部炎癥和水腫[11]。

低氧預(yù)處理(hypoxic preconditioning，HP)可增強缺血缺氧性損傷的耐受性，通過特定的機制提供神經(jīng)保護，減少細胞損傷凋亡[12-13]，ZHAN等[14]亦證明，HP 10 min后，CA1亞區(qū)的細胞病死率較短暫性全腦缺血(tGCI)顯著降低，且HPC僅在缺血前1～4 d使用有效。

1．3遠端缺血預(yù)處理研究表明，缺血預(yù)處理(IPC)可對預(yù)處理器官和遠端器官產(chǎn)生保護作用。IPC可運用到多種器官和組織(包括大腦、心臟、肝臟等)，該方法安全、無創(chuàng)、成本低且易于應(yīng)用[15]。遠端缺血預(yù)處理(RIPC)是一種短暫的缺血刺激，作用于遭受缺血損傷的器官或組織較遠的部位，VASDEKIS等[16]在多種動物模型實驗中證明，RIPC通過介導(dǎo)神經(jīng)元和體液兩種途徑提供了內(nèi)皮細胞I/R保護；在RIPC中，短時間的非致死性缺血后組織或器官的再灌注使遠端組織或器官能夠抵抗隨后更嚴重的I/R?？赡軝C制是體液信號傳導(dǎo)、神經(jīng)元刺激和缺氧誘導(dǎo)基因的激活。RIPC對心臟及其他器官的缺血保護具有廣闊的應(yīng)用前景[17-18]；RIPC在腦缺血后72 h，通過降低脂鈣蛋白-2(LCN2)蛋白的表達發(fā)揮神經(jīng)保護作用[19]。HERAJARVI等[20]在深度低溫、循環(huán)驟停(DHCA)的豬模型中，確定了體液因子介導(dǎo)RIPC的疊加性保護作用并提示RIPC對神經(jīng)細胞和線粒體有保護作用。

1．4治療性低溫預(yù)處理治療性低溫(TH)是一種有效針對腦損傷的實驗?zāi)Ｐ突蚧颊叩姆椒?。神?jīng)膠質(zhì)細胞能維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)，保護中樞神經(jīng)系統(tǒng)不受環(huán)境變化的影響。神經(jīng)膠質(zhì)細胞在腦損傷時被激活，可誘導(dǎo)膠質(zhì)瘢痕形成及繼發(fā)性損傷，現(xiàn)已證實TH可以調(diào)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)在各種腦損傷條件下的過度活化。KIM等[21]證明，TH保護作用的基礎(chǔ)可能是低溫調(diào)節(jié)的膠質(zhì)蛋白及其表型改變，在I/R動物模型條件下，可在神經(jīng)膠質(zhì)細胞中檢測到一種明顯的蛋白改變模式，通過調(diào)節(jié)特定的神經(jīng)膠質(zhì)信號通路(如谷氨酸信號、細胞死亡、應(yīng)激反應(yīng)以及影響神經(jīng)功能障礙、細胞分化和神經(jīng)營養(yǎng)活性等)，對CIR發(fā)揮神經(jīng)保護作用。FAN等[22]通過研究TH對心臟驟停后Drp1(dynamin超家族的一個大型GTPases，主要控制線粒體分裂)與I/R誘導(dǎo)的Cyt C的表達以及線粒體分裂情況，證實TH可降低組織病理學(xué)損傷，抑制CA1神經(jīng)元的凋亡，提高心臟驟停后72 h的存活率和神經(jīng)功能預(yù)后，其神經(jīng)保護作用與抑制Drp1和Cyt C表達以及保護線粒體結(jié)構(gòu)有關(guān)。LYDEN等[23]證明，TH以一種依賴于溫度的方式干擾星形膠質(zhì)細胞旁分泌保護神經(jīng)元，并提出一種優(yōu)化腦損傷后TH的方案，促進對心臟驟停和卒中的研究。

1．5電針預(yù)處理DAI等[24]一項電針治療缺血性腦損傷的大鼠實驗表明，電針在百會穴預(yù)處理可通過腺苷A1受體的作用，對短暫性腦缺血有保護作用。

2 后處理

研究證實，異氟醚后處理(ISPOC)在腦內(nèi)起著神經(jīng)保護作用，異氟醚后處理對急性缺氧缺血性腦損傷(如急性顱腦損傷和缺血性腦卒中)的保護作用優(yōu)于預(yù)處理。3.0%濃度的異氟醚后處理對神經(jīng)的保護作用優(yōu)于1.5%和4.5%濃度的異氟醚，且激活素A(轉(zhuǎn)化生長因子-b超家族成員，屬親神經(jīng)保護因子，負責(zé)突觸傳遞[25])及其下游ERK1/2參與異氟醚后處理誘導(dǎo)的神經(jīng)保護[26]。HU等[27]在探討七氟醚后處理對大鼠失血性休克復(fù)蘇后空間學(xué)習(xí)記憶能力的影響的研究中發(fā)現(xiàn)，濃度分別為2.4%和3.6%的七氟醚對失血性休克復(fù)蘇后的大鼠后處理，能提高大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力，可能與保護海馬CA1膽堿能神經(jīng)元有關(guān)。

缺血組織后處理(PostC)是指缺血事件發(fā)生后再灌注開始時應(yīng)用的一系列周期短暫性缺血再灌注。XIE等[28]已證明PostC具有神經(jīng)保護作用(如減少神經(jīng)細胞死亡、降輕腦水腫癥狀并改善腦循環(huán)，減輕炎癥、凋亡和氧化應(yīng)激)且是一種治療CIR很有前景的的臨床策略。PostC可以快速誘導(dǎo)或延遲誘導(dǎo)，亦可以由藥物誘導(dǎo)，作為一種潛在的臨床治療方法，PostC可遠程誘導(dǎo)，具有治療選擇性。在離目標(biāo)器官(如肢體)較遠的組織中，通過PostC產(chǎn)生保護信號，即遠端PostC(rPostC)，可能提供一種施加內(nèi)源性組織保護的替代方法。VINTEN-JOHANSEN等[29]在多種動物(包括大鼠、兔和豬)的心臟、腎臟、大腦和骨骼肌實驗中觀察到rPostC可減輕I/R，減少組織壞死、凋亡，機制可能與I/R修復(fù)激酶有關(guān)，這與預(yù)處理和常規(guī)PostC機制一致。ZHAO等[30]對比分析了rPostC治療的卒中患者，表明rPostC可能為CIR患者或有CIR風(fēng)險的腦卒中患者提供腦保護。

3 藥物防治

近年來的研究揭示了復(fù)方中藥CCMs及其主要成分對I/R誘導(dǎo)的心、腦、肝、腸等微循環(huán)功能障礙和組織損傷的保護和治療作用。CCMs含有多種生物活性成分，具有調(diào)節(jié)能量代謝的潛力、抗氧化效果、抑制炎癥細胞因子的釋放、抑制白細胞、血小板和血管內(nèi)皮細胞黏附分子的表達，能預(yù)防血栓形成，抑制白蛋白滲漏，肥大細胞脫顆粒，改善微循環(huán)功能障礙和器官損傷等作用[31]。2，3，5，6-四甲基吡嗪是川芎嗪的主要活性成分，廣泛用于缺血性腦血管病的治療。研究發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可抑制興奮性氨基酸釋放、促進內(nèi)源性神經(jīng)干細胞遷移、分化和增殖，抑制腦缺血后血栓形成、炎癥反應(yīng)和凋亡，對CIR具有明顯的保護作用[32]。3’-大豆苷元磺酸鈉是由葛根活性成分(大豆苷元)合成的一種新型水溶性化合物，通過給CIR大鼠注射3’-大豆黃酮磺酸鈉后觀察發(fā)現(xiàn)，3’-大豆黃酮磺酸鈉顯著降低線粒體腫脹、提高線粒體膜電位、增加線粒體超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，降低線粒體丙二醛水平，進而改善血腦屏障的結(jié)構(gòu)完整性并降低血腦屏障的通透性，證實了3’-大豆黃酮磺酸鈉對大鼠CIR后線粒體功能具有保護作用[33]。三七主要活性成分是三七皂苷，其在調(diào)節(jié)血液循環(huán)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等方面具有廣泛的藥理作用。YANG等[34]發(fā)現(xiàn)，三七皂苷對I/R具有明顯的保護作用；羥基草胺黃A(HSYA)是一種從中藥中提取的活性成分，已被應(yīng)用于CIR的防治。為闡明HSYA對腦卒中的綜合作用機制，XU等[35]采用無標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法研究了CI/R對大鼠的調(diào)節(jié)蛋白及其在HSYA作用下的變化，結(jié)果表明，HSYA在腦保護中發(fā)揮重要作用且機制集中于缺氧誘導(dǎo)因子1 (HIF-1)信號通路。

復(fù)方阿格列汀(Alogliptin)是一種口服的新型的糖尿病治療藥物，在體內(nèi)和體外試驗表明Alogliptin對神經(jīng)血管的保護作用[36]。二甲雙胍作為一線抗糖尿病藥物，通過一項 I/R大鼠模型實驗發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以減輕海馬相關(guān)行為的缺陷，抑制細胞凋亡。Western blot結(jié)果顯示，二甲雙胍可促進I/R腦內(nèi)Akt1的活化，降低JNK3和c-Jun的磷酸化水平，并使裂解的Caspase-3升高。PI3K抑制劑逆轉(zhuǎn)了所有的保護作用，進一步說明二甲雙胍通過PI3K/Akt1/JNK3/c-Jun信號通路保護海馬免受缺血損傷，從而可以改善I/R誘導(dǎo)的腦損傷[37]；組蛋白去乙?；?HDAC)抑制劑(如丙戊酸、丁酸鈉、4-苯基丁酸鈉等)是一類通過增加組蛋白和非組蛋白的乙酰化激活轉(zhuǎn)錄、增強基因表達、修飾靶蛋白功能的藥物，乙?；€(wěn)態(tài)在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中經(jīng)常被破壞，有證據(jù)表明HDAC抑制劑在包括缺血性腦卒中在內(nèi)的許多臨床前模型中具有強大的保護作用[38]。重組組織纖溶酶原激活劑(rt-PA)溶栓治療缺血性腦卒中的益處仍然有限，實驗表明，rt-PA增強了缺血后多聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)的活化，從而導(dǎo)致血腦屏障損傷。EL等[39]通過評價PJ34(一種有效PARP抑制劑)，是否能改善rt-PA給藥后引起的再灌注不良現(xiàn)象，發(fā)揮血管保護作用，結(jié)果表明，腦缺血后將PARP抑制劑PJ34與rt-PA聯(lián)合應(yīng)用，能顯著改善rt-PA誘導(dǎo)的再灌注損傷，促進血管保護。此外，聯(lián)合治療顯著減輕腦水腫、皮質(zhì)損害和感覺運動障礙。這種方法在延長治療窗的情況下改善溶栓，意義深遠。

4 其他物質(zhì)

褪黑素是一種內(nèi)生的吲哚胺，對IR損傷有很強的防御作用。已證實線粒體是褪黑素發(fā)揮其對I/R損傷保護作用的重要靶點，MA等[40]已闡明了褪黑素在I/R情況下保護線粒體功能的機制；褪黑素治療通過抑制Mst1-Hippo通路激活線粒體融合因子mitofusion-2 (MFN2)，通過線粒體碎片相互作用，使線粒體DNA功能恢復(fù)進而減輕CIR，表明褪黑素對急性CIR的保護作用[41]。

促紅細胞生成素(EPO)是紅細胞產(chǎn)生的主要調(diào)節(jié)因子，EPO受體存在于大腦、脊髓、心臟和皮膚等其他器官。許多組織在缺氧、生化和物理應(yīng)激作用下產(chǎn)生和局部釋放EPO。在細胞、動物和臨床研究中，NEKOUI等[42]已證明EPO能保護組織勉受I/R，具有抗凋亡、促進損傷后的再生作用。EPO通過穩(wěn)定線粒體膜、抑制活性氧和氮等中間體的形成、抑制促炎細胞因子的產(chǎn)生和中性粒細胞的浸潤，激活信號級聯(lián)、增強大腦對缺血再灌注應(yīng)激的抵抗力，保護功能性腦組織、改善腦缺血后的神經(jīng)認知功能恢復(fù)[43]。MALLET等[44]研究表明，EPO具有抑制谷氨酸興奮毒性和細胞內(nèi)鈣超載、抑制氧化應(yīng)激和炎癥、阻斷凋亡級聯(lián)和維持血腦屏障完整性的能力。近期發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導(dǎo)大腦產(chǎn)生EPO，神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞和腦血管內(nèi)皮細胞都含有EPO受體，這為利用內(nèi)源性EPO保護大腦免受I/R的治療方法帶來了希望；局灶性I/R的大鼠模型實驗為EPO治療CIR提供了體內(nèi)成像證據(jù)，EPO降低了灌注加權(quán)成像(PWI)和彌散加權(quán)成像(DWI)異常高信號的相對面積，增加了腦血容量，減少了CIR區(qū)TUNEL陽性凋亡細胞的數(shù)量[45]。

連接蛋白是廣泛分布于體內(nèi)的蛋白質(zhì)，對心臟和大腦功能至關(guān)重要。六個連接蛋白亞基在質(zhì)膜中形成連接子或半通道，促進了縫隙連接通道的形成。間隙連接是協(xié)調(diào)細胞功能所必需的，它通過在心臟和神經(jīng)細胞之間傳遞電流或允許化學(xué)信號和能量的交換來實現(xiàn)，連接蛋白除存在于心肌細胞和腦細胞的肌膜外，還存在于線粒體中，參與調(diào)節(jié)線粒體基質(zhì)離子通道和呼吸鏈。SCHULZ等[46]通過敲除技術(shù)和藥理學(xué)方法，已證明連接蛋白-43作為一種新興的治療靶點在CIR保護中有重要意義。

脂聯(lián)素(APN)是調(diào)節(jié)糖脂代謝的主要脂質(zhì)，具有抗炎、抑制氧化應(yīng)激作用，在保護大腦神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。LI等[47]在探討APN肽(APN-P)對小鼠I/R后神經(jīng)元的影響的實驗中，應(yīng)用APN-P后顯著改善了CIR后的神經(jīng)功能缺損，降低了梗死面積。此外，APN-P處理可抑制I/R后氧化應(yīng)激和凋亡蛋白表達，對缺血性腦卒中后的腦損傷有治療作用。

整合素是細胞黏附分子家族中的重要成員，與細胞骨架黏附蛋白通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)通路，參與細胞黏附、分化、生長、遷移、神經(jīng)發(fā)育和血管生成。LI等[48]在探討整合素beta1對CIR大鼠神經(jīng)行為和神經(jīng)血管再生的影響的實驗中發(fā)現(xiàn)，抗整合素beta1治療加重I/R大鼠神經(jīng)功能缺損，增加腦梗死面積，整合素beta1通路的抑制可影響、干擾I/R大鼠的行為和神經(jīng)血管再生，而整合素beta1通過促進血管生成，在修復(fù)和保護神經(jīng)血管方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

表皮生長因子(EGF)預(yù)處理顯著降低CIR大鼠的神經(jīng)功能缺損和梗死體積，且EGFR的拮抗劑AG1478能降低其保護效應(yīng)，提示激活表皮生長因子受體(EGFR)可通過JAK2/STAT3通路減輕I/R，其神經(jīng)保護作用可能與抑制連接蛋白Cx43表達及抑制細胞凋亡有關(guān)[49]。

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)通過激活磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/Akt信號通路，發(fā)揮神經(jīng)保護作用，這與DEX術(shù)后可增加I/R后BDNF和VEGF的表達，具有神經(jīng)保護作用有關(guān)[49]。

Homer1a是支架蛋白的短形式(支架蛋白是許多關(guān)鍵信號通路中的重要調(diào)控因子)，在許多形式的應(yīng)激中起保護作用。研究發(fā)現(xiàn)，Homer1a通過上調(diào)糖氧剝奪(OGD)，減輕OGD誘導(dǎo)的皮質(zhì)神經(jīng)元乳酸脫氫酶(LDH)的釋放和細胞死亡，抑制PERK通路來保護線粒體功能，從而保護OGD誘導(dǎo)的損傷。此發(fā)現(xiàn)提供了一種保護神經(jīng)元勉受CIR的途徑[51]。

硫化氫(H2S)是一種內(nèi)源性的氣體信號分子，對缺血損傷具有保護作用。ZHU等[52]近期研究發(fā)現(xiàn)，外源性H2S降低I/R小鼠大腦自噬液泡的累積。NaHS(H2S的供體)治療顯著提高細胞活力，減少腦梗死體積、抑制自噬體的形成?？偟膩碚f，外源性H2S對缺血/缺氧和再灌注/再氧化損傷的神經(jīng)保護作用是通過增強自噬降解實現(xiàn)的。亦有實驗證明，外源性和內(nèi)源性硫化氫H2S通過上調(diào)血管內(nèi)皮依賴性收縮擴張功能，對CIR損傷具有保護作用，可能與激活鉀通道有關(guān)[53]。

5 展望

腦缺血主要有三種病理類型：(1)缺血性腦卒中；(2)原發(fā)性腦出血；(3)蛛網(wǎng)膜下腔出血，其中缺血性腦卒中是常見類型，具有高發(fā)病率、高病死率、高致殘率等特點。CIR是針對缺血性腦卒中治療過程中出現(xiàn)的主要并發(fā)癥之一，對其的防治策略主要受缺血持續(xù)時間和干預(yù)時間的影響。通過綜述近5 a國內(nèi)外對CIR主要防治方法、機制研究進展后發(fā)現(xiàn)，目前的防治方法雖已取得顯著成績，如低氧預(yù)處理、麻醉預(yù)處理等方法已被證實對CIR有效，但較為理想的防治措施和相關(guān)機制的精確研究還是甚少，因此，深入CIR的病因、開發(fā)新的治療手段以有效防治I/R是目前亟需解決的問題。