指導(dǎo)：林　青
　　
　　關(guān)鍵詞：腦缺血－再灌注損傷；中西醫(yī)療法；綜述
　　中圖分類號(hào)：R743　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1007－2349(2007)03－0053－03
　　
　　腦血管疾病是一組嚴(yán)重危害人類健康的疾病，目前已成為人類致殘和死亡的重要原因之一。早期溶栓是治療急性缺血性腦卒中最有效的措施，但由于溶栓時(shí)間窗(≤3h)的限制，只有少數(shù)(約5％)的病人得益于溶栓治療。且溶栓后再灌注引起的顱內(nèi)出血、腦水腫等嚴(yán)重并發(fā)癥也限制著溶栓治療的推廣應(yīng)用。如何減輕再灌注損傷成為了提高急性缺血性腦卒中療效的關(guān)鍵之一^[1]。許多臨床試驗(yàn)研究也證實(shí)腦缺血一再灌注損傷是腦缺血疾病臨床治療中的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，針對(duì)腦缺血－再灌注損傷機(jī)制的研究和治療已取得很大進(jìn)展。
　　腦缺血時(shí)，谷氨酸大量釋放，過(guò)度激活N－甲基－D一天冬氨酸(NMDA)受體，介導(dǎo)病理性的Ca²⁺內(nèi)流，由于NMDA受體在介導(dǎo)缺血早期神經(jīng)元損傷中具有關(guān)鍵性作用，以及NMDA受體各亞單位mRNA幾乎只存在于神經(jīng)元，因此該受體亞單位的表達(dá)與缺血半暗帶具有重要關(guān)系。再灌注后氧供應(yīng)充分可產(chǎn)生大量自由基，引起瀑布式的自由基連鎖反應(yīng)，加重腦水腫，損傷細(xì)胞核內(nèi)DNA，誘發(fā)細(xì)胞凋亡^[2]。最近的研究表明，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)細(xì)胞間粘附因子(1CAMＩ)，腦缺血和再灌注早期也會(huì)產(chǎn)生黏附分子、細(xì)胞因子及中性粒細(xì)胞聚集等，這些因子是構(gòu)成炎癥反應(yīng)的基礎(chǔ)，表明急性炎癥反應(yīng)在腦缺血再灌注損傷中也起著重要作用。因此阻止細(xì)胞凋亡和阻斷炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)可能是改善腦缺血再灌注損傷的理想策略。
　　
　　1　腦缺血半暗帶理論
　　
　　缺血半暗帶是指腦組織缺血后電活動(dòng)消失而跨膜電位存在和細(xì)胞結(jié)構(gòu)保持的區(qū)域，認(rèn)為是缺血核心區(qū)以外可以被挽救的腦組織，隨著缺血時(shí)間的延長(zhǎng)半暗帶逐漸變窄，梗塞灶不斷擴(kuò)大。這些觀點(diǎn)主要來(lái)自對(duì)腦缺血部位血流和代謝以及組織形態(tài)學(xué)方面的研究。目前，在局灶性腦缺血損傷機(jī)制研究中，缺血半暗帶是焦點(diǎn)。
　　近年來(lái)，許多研究在局灶性腦缺血再灌注動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)有“DNA梯”圖譜。細(xì)胞的凋亡是一種主動(dòng)死亡過(guò)程，伴隨基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成，特征性變化是DNA的寡核小體間裂解，在凝膠電泳時(shí)呈現(xiàn)特征性的“DNA梯”。細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)是細(xì)胞核染色質(zhì)固縮，細(xì)胞膜發(fā)泡，細(xì)胞器緊縮，凋亡小體形成與呈現(xiàn)“DNA梯”電泳圖譜^[3]。1995年LI等動(dòng)物實(shí)驗(yàn)阻塞大鼠大腦中動(dòng)脈(MCA)2h，然后在不同的再灌注時(shí)間處死動(dòng)物，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡在再灌注30min即出現(xiàn)，以24～48h凋亡細(xì)胞的數(shù)目最多，且可持續(xù)數(shù)周之久，主要分布于梗死灶邊緣區(qū)內(nèi)層，表明細(xì)胞凋亡參與缺血后梗死灶的發(fā)展。1997年Kogure等^[4]稱此區(qū)域?yàn)椤鞍氚祹^(qū)”。Hakim^[5]也指出“半暗帶區(qū)”細(xì)胞的死亡方式不是壞死，而是凋亡。
　　近年來(lái)，半暗帶理論已成為指導(dǎo)缺血性腦損傷治療的重要依據(jù)。腦缺血時(shí)，谷氨酸大量釋放，過(guò)度激活N－甲基—D一天冬氨酸(NMDA)受體，介導(dǎo)病理性的Ca²⁺內(nèi)流，導(dǎo)致神經(jīng)元不可逆的損傷，這一觀點(diǎn)已經(jīng)成為共識(shí)。近年來(lái)又對(duì)大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞早期基底節(jié)區(qū)NMDA受體亞單位蛋白NR1和NR2A及NR2B的表達(dá)進(jìn)行了研究。NMDA受體是由NR1和NR2(NR2A～NR2D)亞單位構(gòu)成的功能性異聚體，其中NR1是關(guān)鍵性亞單位和必需的成分。NR1亞單位的蛋白的改變實(shí)質(zhì)上代表了NMDA受體量的變化，而NR2參與NMDA受體的組成并修飾其功能。腦缺血時(shí)，主要是NR1和NR2A及NR2BmRNA的表達(dá)增加，并參與介導(dǎo)神經(jīng)元的毒性損害。研究發(fā)現(xiàn)缺血側(cè)NR1在大鼠大腦中動(dòng)脈阻塞(MCAO)后1h表達(dá)明顯下降，然后表達(dá)逐漸增加；NR2A在MCAO后1h為低水平表達(dá)，4～6h明顯增加；NR2B以缺血后5h表達(dá)增加最明顯。3種亞單位蛋白的表達(dá)水平在一定范圍內(nèi)隨缺血時(shí)間延長(zhǎng)而增加，這些支持了腦缺血半暗帶理論。
　　研究發(fā)現(xiàn)NMDA受體亞單位表達(dá)增加顯著長(zhǎng)于維持大鼠缺血半暗帶所需要的時(shí)間，即2h左右。在缺血6h，NRI和NR2A及NR2B亞單位仍處于高表達(dá)狀態(tài)，表明NMDA受體介導(dǎo)的神經(jīng)元毒性損害，在腦缺血半暗帶所限定的時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)未減弱或停止，與此相反，這種損害仍在繼續(xù)，可能貫穿于可逆性或不可逆性損害整個(gè)缺血過(guò)程。另外，缺血側(cè)基底節(jié)區(qū)NR1亞單位蛋白的表達(dá)持續(xù)增高，即NMDA受體合成量增加，表明NR1亞單位的表達(dá)增加在介導(dǎo)持續(xù)性腦缺血性神經(jīng)元損傷方面具有關(guān)鍵性作用。這些結(jié)果從分子生物學(xué)水平支持腦缺血半暗帶理論^[6]。
　　
　　2　自由基損傷
　　
　　人體內(nèi)的自由基主要有超氧陰離子(O^2--)、一氧化氮自由基(NO)、烷自由基、烷氧基和烷過(guò)氧基、脂質(zhì)過(guò)氧化物自由基等。其中O²一在生物體內(nèi)廣泛存在，是誘發(fā)自由基連鎖反應(yīng)的啟動(dòng)環(huán)節(jié)，其性質(zhì)極不穩(wěn)定，可以不斷生成新的活性氧，是局灶性腦缺血再灌注后腦水腫形成和細(xì)胞凋亡的主要因素。
　　氧自由基是細(xì)胞正常代謝的副產(chǎn)物，在有氧呼吸過(guò)程中從線粒體呼吸鏈中可滲漏一些還原不完全的氧分子，以致產(chǎn)生大量的O和HO，其產(chǎn)生來(lái)源有中性粒細(xì)胞、線粒體、Ca²⁺超載。腦缺血時(shí)，神經(jīng)元能表達(dá)環(huán)氧22(cyclooxygenase22，Cox22)和誘導(dǎo)型一氧化氮(iNOS)，激活小膠質(zhì)細(xì)胞活性氧(re2activeoxygenspecieS，ROS)，ROS以線粒體為靶點(diǎn)致腦缺血損傷，ROS攻擊線粒體使細(xì)胞色素C(cytochromec，Cyt2C)從線粒體釋放到胞漿中，Cyt2C能激活caspase基因，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡ROS通過(guò)上調(diào)NF2JB使Cox22、iNOS、CKs等表達(dá)增高^[7]。有研究表明，缺氧應(yīng)激對(duì)缺血再灌注的腦內(nèi)皮細(xì)胞有基因毒性(genetox2in)和細(xì)胞毒性(cytotoxin)的作用，其表現(xiàn)為染色體畸變、細(xì)胞凋亡等^[8]。腦缺血時(shí)，超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)表達(dá)下調(diào)，清除ROS的能力下降，ROS的生成增多，損傷腦組織，而損傷上調(diào)SOD基因的表達(dá)能明顯減輕腦缺血損傷。
　　DNA是細(xì)胞內(nèi)氧自由基最主要的攻擊目標(biāo)，自由基，主要是羥自由基，能通過(guò)直接和間接的機(jī)制損傷DNA。另外，氧自由基的脂質(zhì)氧化毒性產(chǎn)物可間接損傷DNA。最常見(jiàn)的DNA氧化損傷包括DNA堿基損傷、單鏈斷裂、雙鏈斷裂、DNA間、DNA鏈問(wèn)及DNA與蛋白間的交叉連接。在這些損傷中，堿基損傷和鏈的斷裂最為常見(jiàn)。目前已經(jīng)鑒定出多種DNA堿基損傷，包括82羥基氧化鳥(niǎo)嘌呤、82羥基氧化腺嘌呤、乙二醇胸腺嘧啶、乙二醇胸苷、AP位點(diǎn)等等。其他常見(jiàn)的氧化堿基損傷還包括52羥基22p2脫氧胸腺嘧啶(520HC)和52羥基脫氧胸腺嘧啶(520JU)等。Lan等^[9]在腦缺血后數(shù)分鐘內(nèi)檢測(cè)到DNA單鏈斷裂和82羥基氧化鳥(niǎo)嘌呤的表達(dá)。
　　因?yàn)樽杂苫白杂苫閷?dǎo)的自由基連鎖反應(yīng)在腦缺血再灌注中的損害作用，故抗自由基治療成為近年來(lái)研究的焦點(diǎn)。在離體細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和活體腦缺血實(shí)驗(yàn)中，抗氧化治療顯示出明顯的保護(hù)神經(jīng)和減輕腦缺血再灌注損傷的作用，如脂質(zhì)連接銅鋅超氧化物歧化酶(SOD1)或NOS抑制劑可縮小腦梗死體積，而且此保護(hù)作用還可見(jiàn)于SOD1過(guò)度表達(dá)的或NOS剔除的轉(zhuǎn)基因鼠。Huang等^[10]通過(guò)研究大鼠MCAO模型得出SOD1過(guò)度表達(dá)可以削弱NF2JB的活性，防止有害基因(如c2myc)引發(fā)的瀑布樣改變。但是Fujimura等用大鼠永久性腦梗死模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)SOD1并不影響腦水腫和腦梗死體積，SOD1可能通過(guò)減少線粒體Cyt2C的釋放宋防止細(xì)胞凋亡的產(chǎn)生，這其中的機(jī)制有待于進(jìn)一步的研究。也有研究表明，骨形態(tài)生成蛋白26(BMP26)可以通過(guò)削弱腦缺血再灌注中由HO導(dǎo)致LDH的活性，減少缺血導(dǎo)致的caspase23免疫反應(yīng)及caspase23酶活性，減少腦缺血皮質(zhì)中的TUNEL染色凋亡細(xì)胞數(shù)量。
　　
　　3　炎癥損傷
　　
　　近年來(lái)，研究表明腦缺血再灌注后繼發(fā)性神經(jīng)損傷與炎癥機(jī)制有密切關(guān)系，在此過(guò)程中內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，白細(xì)胞的浸潤(rùn)是造成神經(jīng)元損害的重要原因。周圍血中白細(xì)胞向缺血區(qū)遷移的主要原因在于血管內(nèi)皮細(xì)胞及白細(xì)胞表面的粘附分子的表達(dá)^[11]。研究發(fā)現(xiàn)，粘附分子1(1CAM 1)與白細(xì)胞介素1(IL－1)與白細(xì)胞的浸潤(rùn)有密切的關(guān)系。
　　ICAM1是Rthelein于1986年發(fā)現(xiàn)的一種淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原1(LFA 1)的配體，克隆號(hào)為CD54，是一種單鏈跨膜糖蛋白，其相對(duì)分子質(zhì)量為90×103(90kD)，屬免疫球蛋白超家族。ICAM 1在體內(nèi)分布較廣，包括各種血管內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、網(wǎng)狀細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及多種腫瘤細(xì)胞的表面，但在血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)最強(qiáng)。正常情況下，ICAM 1可以在內(nèi)皮細(xì)胞有低水平的表達(dá)，但在細(xì)胞因子如TNFQ、IL1p、IFNY、NF kB等刺激下表達(dá)可明顯增高。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)腦缺血再灌注后2h，腦缺血的壞死周邊區(qū)的微血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)ICAM1出現(xiàn)增高趨勢(shì)，并于24h達(dá)到高峰，腦缺血再灌注8h出現(xiàn)白細(xì)胞浸潤(rùn)，且浸潤(rùn)高峰也在24h，ICAM1的表達(dá)與白細(xì)胞浸潤(rùn)呈正相關(guān)。腦缺血再灌注后ICAM1可介導(dǎo)白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的粘附，加速白細(xì)胞的浸潤(rùn)，說(shuō)明ICAMI是造成腦缺血損傷的重要因素之一。
　　白細(xì)胞介素1(IL－1)屬功能細(xì)胞因子，具有兩種活性形式，即IL－1p、IL－1Q，是一類重要的免疫活性分子，在腦缺血再灌流損傷中表達(dá)增多，介導(dǎo)缺血早期中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎性反應(yīng)，已被公認(rèn)是缺血性腦損傷的重要因素之一^[12]。研究發(fā)現(xiàn)，缺血3h及缺血再灌流1h IL-1p陽(yáng)性細(xì)胞增多，24h達(dá)高峰，缺血5天仍有較多的陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)而再灌流5天陽(yáng)性細(xì)胞明顯減少，在再灌流極早期(1 h)即可出現(xiàn)明顯的白細(xì)胞浸潤(rùn)，且其參與的再灌流損傷較單純?nèi)毖獡p傷出現(xiàn)早且重，說(shuō)明1L-1D在缺血再灌流損傷中的作用與中性白細(xì)胞浸潤(rùn)有密切關(guān)系^[13]。
　　
　　4　NO損傷
　　
　　目前研究認(rèn)為，NO在腦缺血損傷中具有雙重作用。在腦缺血再灌注過(guò)程中，NO產(chǎn)生在缺血最初幾小時(shí)內(nèi)具有有益作用，對(duì)腦細(xì)胞起保護(hù)作用，而在再灌注期產(chǎn)生的NO則具有毒性作用。NO復(fù)雜的雙重作用與其自身復(fù)雜的生物及理化性質(zhì)有關(guān)，并受周圍環(huán)境氧化還原狀態(tài)的影響，而其合成酶NOS的不同類型是決定其不同作用的關(guān)鍵因素。
　　NOS根據(jù)其來(lái)源的不同可分為Ca²⁺依賴性的原生(cNOS)與非Ca²⁺依賴性的誘塵型(iNOS)兩大類。cNOS在正常條件下即存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞與神經(jīng)元的細(xì)胞中，保證NO的基礎(chǔ)釋放，使腦血管保持正常張力，對(duì)腦循環(huán)的調(diào)節(jié)起著重要作用，故又稱為生理型