張艷云 汪美霞 李祥

腦缺血是指腦組織沒有充足的血液供應(yīng)，不能滿足腦代謝需求，通常由血管阻塞或心跳驟停引起缺血性腦血管?。╥schemic cerebrovascular disease，ICVD），ICVD 為死亡率第二高的疾病，死亡率約占總疾病的80%～85%，其中缺血性腦卒中（Cerebral Ischemic Stroke，CIS）具有高死亡率，高致殘率的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響患者日常生活［1］。大腦缺血缺氧一段時(shí)間血流再通后，由于缺血時(shí)體內(nèi)的氧自由基等有害物質(zhì)的集聚導(dǎo)致的損傷稱為腦缺血再灌注損傷（cerebral ischemia?reperfusion injure，CIRI）［2］。CIRI的病理生理過程屬于一個(gè)多因素參與、多環(huán)節(jié)循環(huán)、多途徑損傷的酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

1 概況

目前有關(guān)CIS 后內(nèi)源性腦損傷因子和腦保護(hù)因子的研究已經(jīng)發(fā)展到比較成熟的階段。分子生物學(xué)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，為CIS 的研究提供了新的思路，對(duì)于整個(gè)缺血性腦損傷的發(fā)生機(jī)制研究，及其從相關(guān)機(jī)制的發(fā)生再推腦功能損傷的恢復(fù)治療方案，都有著巨大的貢獻(xiàn)。另一方面，從分子角度來研究損傷因子及腦保護(hù)因子的表達(dá)與調(diào)控，進(jìn)一步加快ICVD 新的治療方案的形成。其他相關(guān)分子生物學(xué)研究已經(jīng)趨向穩(wěn)定，其中維甲酸相關(guān)孤核受體α 與體內(nèi)其他生物活性因子共同參與調(diào)節(jié)多種組織器官的發(fā)育過程［3］，也成為了近年來比較熱門的研究方向，不過大部分以腫瘤方向居多，對(duì)于腦缺血性卒中來講，仍需要進(jìn)一步研究。

ICVD 的特點(diǎn)是發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高，是常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其中占據(jù)主導(dǎo)地位的是CIS［4］。缺血發(fā)生時(shí)最常見的地點(diǎn)是中腦動(dòng)脈，其受多種環(huán)境因素，遺傳因素及其相互作用的影響，發(fā)病率呈日益增長的趨勢(shì)［5］?？紤]到缺血性腦損傷的不良預(yù)后可以通過已知風(fēng)險(xiǎn)因素部分澄清，因此，在中風(fēng)后階段檢測與預(yù)后不良相關(guān)的新型生物分子，并針對(duì)它們進(jìn)行革命性的治療策略，將改變不良結(jié)果［6］。中風(fēng)后，一系列的病理生理事件導(dǎo)致血腦屏障（blood brain barrier，BBB）的打開，進(jìn)一步的并發(fā)癥，殘疾和死亡率很可能威脅到患者的健康［7］。

2 發(fā)病機(jī)制

2.1 基因

CIS 是一種急性腦損傷，在全球范圍內(nèi)具有很高的死亡率和致殘率，在全世界，中風(fēng)每年影響超過1 億人［8］。CIS 的病理生理作用是由多種復(fù)雜的分子和細(xì)胞相互作用驅(qū)動(dòng)的，最終導(dǎo)致腦損傷和神經(jīng)功能障礙。人類基因組計(jì)劃顯示，人類基因組的絕大部分（和一般的哺乳動(dòng)物基因組）都被轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA（non?coding RNA，ncRNA），這些RNA在細(xì)胞的分子生物學(xué)中具有重要作用。其中，長鏈非編碼RNA（Long non?coding RNA，lncRNA）在中風(fēng)生物學(xué)中變得尤為重要。使用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)和微陣列等方法對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行高通量分析，已在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃团R床樣品中發(fā)現(xiàn)了CIS 后大腦和血液中大量異常表達(dá)的lncRNA。這些表達(dá)變化表現(xiàn)出不同的時(shí)間和細(xì)胞類型依賴性模式。這些lncRNA都顯示出調(diào)節(jié)分子通路的作用，這些通路導(dǎo)致CIS后大腦的損傷以及相關(guān)神經(jīng)保護(hù)作用［9］。

2.2 血腦屏障功能障礙

氧化/亞硝化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥是CIRI 的關(guān)鍵病理過程，它們的緊密相互作用介導(dǎo)CIS 期間的神經(jīng)元損傷，BBB 損傷和出血轉(zhuǎn)化（hemorrhagic trans?formation，HT）［10］。血腦屏障功能障礙是許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)［11］，具體體現(xiàn)在腦組織水平上，當(dāng)微血管壁以及血腦屏障受損，加上缺血后的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性失去平衡，誘發(fā)再灌注損傷，導(dǎo)致腦功能受損，誘發(fā)CIS［12］。

2.3 動(dòng)脈粥樣硬化影響

CIS 的另一個(gè)比較主要的誘發(fā)原因?yàn)閯?dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）的形成，而在AS 斑塊形成過程中，血小板（platelet，PLT）有著不可小視的重要作用，硬化斑塊的形成會(huì)引起頸動(dòng)脈狹窄，頸動(dòng)脈狹窄引起缺血性腦病，導(dǎo)致CIS 的發(fā)生。硬化斑塊形成和發(fā)展的主要部位為頸總動(dòng)脈分叉處和超主動(dòng)脈血管，硬化斑塊形成時(shí)間較長，其發(fā)生及發(fā)展的過程時(shí)間難以衡量，因此導(dǎo)致缺血性腦病的發(fā)生時(shí)間的難以預(yù)判。其中對(duì)于形成硬化斑塊起重要作用的PLT 的功能失調(diào)，對(duì)于CIS 的發(fā)生和發(fā)展也起著至關(guān)重要的作用［13］。而血管內(nèi)膜損傷、纖維蛋白沉積和已有AS 斑塊表面破損可激活PLT。相關(guān)研究顯示，PLT 與CIS 的發(fā)生有著密切關(guān)系。

2.4 腦血流量減少及離子失衡

腦組織本身對(duì)缺血缺氧非常敏感，血供中斷4～6 min 腦細(xì)胞即可受到不可逆的損傷，短時(shí)間血氧和血糖的中斷也會(huì)引起嚴(yán)重?fù)p傷。大腦的主要能量來源為葡萄糖，腦組織需要持續(xù)不斷的血供和氧供，以維持正常的組織結(jié)構(gòu)和代謝。腦的體積僅占全身的2%，但耗氧量卻占20%。嚴(yán)重的血管堵塞導(dǎo)致血糖和血氧無法及時(shí)充足供應(yīng)，引起細(xì)胞內(nèi)離子失衡、細(xì)胞外谷氨酸等神經(jīng)遞質(zhì)的大量釋放及細(xì)胞內(nèi)鈣超載，最終激活多條病理性傳導(dǎo)通路信號(hào)，導(dǎo)致細(xì)胞的死亡和腦損傷的發(fā)生。腦組織的血流供應(yīng)減少，導(dǎo)致鉀離子大量外流，使線粒體能量轉(zhuǎn)化進(jìn)程受到影響，導(dǎo)致細(xì)胞ATP 水平降低。同時(shí)，細(xì)胞膜鈉?鉀泵被嚴(yán)重抑制，破壞鈉離子和鉀離子梯度，激活電壓門控鈣離子通道，引起神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞去極化。上述病理生理過程伴隨細(xì)胞外谷氨酸的大量釋放，谷氨酸受體被激活，引起鈣超載、自由基產(chǎn)生［14］、線粒體通透性轉(zhuǎn)換激活和興奮性中毒等多種病理變化，最后引起腦組織的損傷，導(dǎo)致CIS 的發(fā)生。

2.5 其他

線粒體功能障礙已被認(rèn)為是CIS 的標(biāo)志之一，并激活了缺血和再灌注的病理。線粒體對(duì)于促進(jìn)CIS 后的神經(jīng)存活和神經(jīng)功能改善至關(guān)重要，對(duì)線粒體在缺血誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和保護(hù)作用，可能為缺血性中風(fēng)的新型治療干預(yù)提供理論依據(jù)［15］。此外，Lv 等［16］研究結(jié)果提供了針對(duì)性別的機(jī)制概述，該機(jī)制可能提供對(duì)中風(fēng)及其生物標(biāo)志物的新方向，并對(duì)將來臨床實(shí)踐中針對(duì)性別的預(yù)后和治療策略提供了新思路。另外，缺血性大腦中的神經(jīng)炎癥可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷相關(guān)分子模式（damage?associated molecu?lar patterns，DAMPs）的無菌炎癥發(fā)生，但是，對(duì)于其長期動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄變化仍然知之甚少，還不清楚這種神經(jīng)炎癥是否有助于恢復(fù)或僅惡化結(jié)果［17］。

3 治療

3.1 一般治療

CIS 根據(jù)臨床表現(xiàn)主要可以分為四種類型，包括短暫性的腦缺血發(fā)作（Transient ischemic attack，TIA），病人主要表現(xiàn)為短暫、一過性的出現(xiàn)肢體麻木、活動(dòng)受限、身體無力、感覺障礙，或者單眼黑朦、共濟(jì)失調(diào)、吞咽困難、同向偏盲等神經(jīng)功能障礙癥狀，可自行緩解；也包括可逆性的神經(jīng)功能障礙（reversible ischemic neurologic deficit，RIND）發(fā)作，臨床表現(xiàn)與TIA 類似，但是神經(jīng)功能障礙的時(shí)間超過24 小時(shí)；還有進(jìn)展性的腦卒中（progres?sivestroke，PS），患者神經(jīng)功能障礙會(huì)逐漸的發(fā)展，是腦血管主要大動(dòng)脈閉塞導(dǎo)致如頸內(nèi)動(dòng)脈和大腦中動(dòng)脈閉塞；以及完全性的腦卒中（completestroke，CS）患者出現(xiàn)中重度的局限性神經(jīng)功能障礙，會(huì)有偏癱、失語、感覺障礙，甚至嗜睡、昏迷等癥狀，臨床應(yīng)該根據(jù)腦卒中發(fā)病時(shí)間的不同以及類型的不同，選擇治療方法。目前批準(zhǔn)的CIS 的治療方法是重組組織纖溶酶原激活劑（tissue?type plasminogenac?tivator，t?PA）和血管內(nèi)血栓切除術(shù)，但它們的治療窗口期較短（分別在中風(fēng)發(fā)作后4.5 和6 小時(shí)），并且中風(fēng)患者實(shí)際接受這些治療的比例較低。Sarvari 等［18］認(rèn)為t?PA 的治療范圍僅限于適當(dāng)人群，最長可達(dá)4.5 小時(shí)，是實(shí)踐和醫(yī)學(xué)上唯一獲FDA 批準(zhǔn)的藥物。Vahidinia Zeinab 等［19］認(rèn)為溶血栓組織纖溶酶原激活劑的使用由于時(shí)間窗口狹窄而受到限制，神經(jīng)活性類固醇的給藥可以被認(rèn)為是減少局部缺血引起的病變的潛在治療方法。

3.2 分子生物學(xué)技術(shù)

3.2.1 概述

缺血性腦卒中由腦部血流中斷引起，在這種疾病中，有兩個(gè)不同的損傷區(qū)域：病灶核心，細(xì)胞迅速死亡；半影（圍繞病變中心），其中細(xì)胞功能減弱，但可能恢復(fù)并恢復(fù)其功能。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，缺血性腦卒中的治療與預(yù)后有了更多的可能性。

3.2.2 非編碼RNA 分子

ncRNA 在神經(jīng)保護(hù)和血管生成中的潛力，尤其是小分子RNA（microRNA，miRNA）和lncRNA的潛力突顯了它們作為治療干預(yù)目標(biāo)的潛力［20］。miRNA 是內(nèi)源表達(dá)的小的非編碼RNA 分子，可以充當(dāng)翻譯抑制劑，miRNA 可以調(diào)節(jié)與危險(xiǎn)因素相關(guān)的病理機(jī)制，可以識(shí)別特定的中風(fēng)類型，并能夠評(píng)估腦損傷的嚴(yán)重程度［21］。此外，Silva Pablo 等［22］研究結(jié)果表明環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）在某些中風(fēng)相關(guān)過程中的廣泛參與，表明其作為治療靶標(biāo)的潛力，可實(shí)現(xiàn)神經(jīng)保護(hù)和腦恢復(fù)。除此之外，蛋白質(zhì)通常也參與多種細(xì)胞功能，但在特定情況下會(huì)刺激細(xì)胞凋亡，因此從不同的初始位置在半影中同時(shí)誘導(dǎo)了不同的凋亡啟動(dòng)和調(diào)節(jié)途徑。同樣，各種抗凋亡蛋白上調(diào)，一些蛋白質(zhì)可能用作抗中風(fēng)治療的潛在靶標(biāo)［23］。

3.2.3 相關(guān)抗炎分子作用

Demyanenko 等［24］研究表明Sirtuins?Ⅲ類組蛋白脫乙酰基酶，參與中風(fēng)后組織修復(fù)過程和腦功能的調(diào)節(jié)。Xie 等［25］闡述了系統(tǒng)性紅斑狼瘡（sys?temic lupus erythematosus，SLE）和非典型性感染在中風(fēng)中的內(nèi)在作用。AmBleb 對(duì)毛細(xì)血管前平滑肌細(xì)胞中平滑肌肌球蛋白的直接抑制作用顯著促進(jìn)了CIRI 和腦功能的改善［26］?？扇苄匀税准?xì)胞抗原（soluble human leukocyte antigen G，sHLA?G）可以對(duì)一部分急性缺血性腦卒中（Acute Ischemic Stroke，AIS）患者發(fā)揮保護(hù)作用，并表明血清sHLA?G 的預(yù)后價(jià)值有待建立［27］。同時(shí)抑制炎癥過程的治療可能是非常有益的，炎癥過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子是核因子κB（nuclear factor kappa?B，NF?κB）途徑［28］。此外有相關(guān)研究繪制了蛋白質(zhì)組學(xué)全面變化，以更好地破譯基于該治療作用基礎(chǔ)的抗炎方面的分子機(jī)制［29］，缺血性卒中部分通過SirT1/PARP?1/ ZNF216 信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制引起肌肉萎縮，SirT1 可通過不同的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制響應(yīng)不同類型的萎縮信號(hào)而阻斷肌肉萎縮，SirT1 是中風(fēng)后肌肉質(zhì)量的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑［30］。

3.3 中醫(yī)藥技術(shù)

近年來相關(guān)研究顯示，中藥及其有效成分提取物，對(duì)于治療缺血性腦卒中損傷及腦缺血再灌注損傷有著一定的療效。對(duì)于腦損傷具有保護(hù)機(jī)制，主要表現(xiàn)在可以減少細(xì)胞膜損傷，降低因鈣離子超載所引起的細(xì)胞不可逆的損傷、抑制白細(xì)胞的聚集、清除過量的自由基、抑制中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的交互作用，影響基因表達(dá)與細(xì)胞凋亡調(diào)控等方面。此外，傳統(tǒng)針刺技術(shù)，也可以減輕腦損傷的進(jìn)展。主要表現(xiàn)在減輕抗氧化應(yīng)激，緩解腦血管的舒縮功能，抑制腦缺血再灌注后細(xì)胞壞死與凋亡，通過改變?cè)俟嘧⒌难X屏障結(jié)構(gòu)，促進(jìn)腦缺血細(xì)胞的能量供應(yīng)及代謝，進(jìn)而保護(hù)再灌注后的腦組織［31］。

4 展望

缺血性腦卒中的研究與發(fā)展有了新的進(jìn)程，無疑未來分子生物學(xué)技術(shù)將在人類疾病研究中起著無可非議的作用，作為一項(xiàng)新技術(shù)為人類健康開辟了新的研究領(lǐng)域，更加造福于人類，加快疾病研究進(jìn)展，為人類早日脫離疾病的苦痛邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。同時(shí)，基因治療也將成為人類疾病研究的一大新途徑，特別在缺血性腦損傷治療中可能成為一種有前途的方法，它的實(shí)現(xiàn)可以從根源上改變腦血管疾病的發(fā)生、發(fā)展，使缺血性腦損傷發(fā)生的危險(xiǎn)因素可控，可改善康復(fù)及遠(yuǎn)期預(yù)后。總之，分子生物學(xué)技術(shù)未來將成為研究缺血性腦損傷發(fā)病機(jī)理的重要方向，并為缺血性腦損傷的治療提供新途徑、新思路及新方案，對(duì)于缺血性腦損傷的研究將有至關(guān)重要的作用。