远程脑缺血处理研究进展

余 璇 综述，欧册华 审校

(泸州医学院附属医院麻醉科,四川 泸州 646000)

随着社会的老龄化发展，高龄患者日益增多，脑卒中的发生率也越来越高。脑保护研究的不断深入，将对脑损伤的预防及治疗起到积极作用。脑缺血预处理及后处理均可以诱导脑缺血耐受形成而产生神经保护作用，而远程脑缺血处理使得脑缺血形成耐受更具操作性。

1 远程缺血处理的发展

1986年Murry等[1]首次提出了缺血预处理的概念。发现在犬的冠状动脉阻塞模型中通过心肌缺血预处理能减轻或延迟随后的长时间心肌缺血导致的心肌损伤。1990年Kitagawa等[2]首次发现缺血预处理对大脑有保护作用。1993年，Przyklenk等[3]首次提出远程缺血预处理概念。同年，在家兔缺血再灌注模型中，证实通过对肾脏的远程缺血处理能减轻心肌梗死的面积，具有心肌保护作用。2003年Zhao等[4]在长时间心肌缺血再灌注开始时，给予缺血器官缺血后处理，发现其可以减少心肌梗死体积从而提出缺血后处理的概念。2006年，Li等[5]研究证实了肢体远程缺血后处理对心肌的缺血再灌注同样有保护作用，提出了远程缺血后处理。目前预处理与后处理的保护作用在许多实验研究及临床观察中都得到了证实，具有普遍性，它们存在于不同种属的不同组织器官中。

2 远程脑缺血处理的脑保护机制

远程脑缺血将使大脑对缺血产生耐受性，而这种缺血耐受性起到了脑保护的作用。缺血后处理与预处理相比，保护效能相当，二者联合应用给予处理并不能使得脑保护作用在各自的基础上得到增加[6]，在很多实验研究，特别是在心肌保护的研究中发现二者有相似之处，缺血预处理的某些信号成分也存在于缺血后处理的信号转导通路中，如均依赖于相同的触发因子、介质和相同的信号转导通路，最终的效应器也是共同的。但也有学者发现这些共同的机制发生的作用却并不完全相同，认为二者的作用机制可能又有不同之处，其差异尚待进一步研究。现将二者可能共享的保护机制简述如下：

2.1 触发因子及介质

2.1.1 腺苷 腺苷是缺血耐受的启动因子，在缺血耐受中起递质作用。阻断其Al受体和K+-ATP通道使全脑缺血耐受不能产生；阻断心肌K+-ATP通道也导致缺血耐受效应明显减弱。有研究表明用短暂缺血产生的缺血耐受要比腺苷Al受体激动剂所引起的耐受保护作用更强，说明还有其他因子参与缺血耐受的产生。因此，腺苷可能只是缺血耐受过程中一个小部分，在缺血耐受的机制网络中的作用还需要进一步研究。

2.1.2 一氧化氮合酶(NOS)不同位置的NOS对神经具有不同的作用。研究者们发现，在中枢血管内皮细胞中的内皮型NOS主要表现为有利的神经保护作用；而分布于神经元及炎性细胞的神经元型NOS和诱导型NOS则主要表现为神经毒性作用。而在大脑缺血再灌注这一过程中，缺血时血管内皮细胞释放的保护性一氧化氮减少，相应缺血初期及后期、再灌注期神经元型NOS和诱导型NOS催化生成一氧化氮水平增多，即神经毒性作用大于神经保护作用，造成缺血神经元的进一步损伤。有研究发现预处理及后处理的保护作用都可以用NOS阻滞剂来消除[7]，这再次说明，缺血处理的脑保护作用是通过作用于NOS来实现的。经过缺血预处理及后处理的梗死模型中观察到具有保护效应的一氧化氮释放增多的生理效应，进一步研究表明缺血处理的脑保护作用机制通过作用于内皮型NOS来实现的。

2.2 细胞转导信号通路

2.2.1 蛋白激酶c 蛋白激酶c是缺血处理细胞内信号转导的重要角色。缺血预处理及后处理均可使机体触发因子及介质如腺苷、一氧化氮(NO)等产生或释放增加，从而通过各自受体经细胞内信号转导激活蛋白激酶c，有研究表明，缺血预处理过程诱导了蛋白激酶c的激活，同时，在缺血后给予蛋白激酶c活化剂出现了缺血后处理产生的保护作用，这说明蛋白激酶c是缺血预处理及后处理细胞保护的共同通路。

2.2.2 蛋白激酶B(Akt)通路 活化的Akt通过对一系列底物磷酸化对细胞的生存和凋亡进行调控，这一通路为细胞外信号调节激酶。Gao等[8]和Pignataro等[9]都通过各自的脑缺血模型实验证明Akt与缺血后处理的神经保护效应有关，缺血后处理介导的神经保护效应至少部分是通过Akt激活实现的。Scartabelli等[10]在体外培养的海马脑片中发现，缺血后处理可减轻CAl神经元损伤，这种保护作用与Akt信号通路有关。另外存活激酶(PI3K/Akt)通路在缺血预处理及后处理都被发现有保护作用。

2.2.3 有丝分裂原激活蛋白激酶(MAPK)丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated proteinkinase，MAPK)与缺血损伤以及神经元存活紧密相关。一般而言，在脑缺血再灌注后磷酸化ERKI/2(pERKI/2)短暂性增高，而增高的pERKl/2具有双重效应，有益效应与生长因子有关，有害效应则与氧化应激以及炎症有关[11]。研究显示，脑缺血后半暗带组织内磷酸化JNK(Phosphoryiated JNK，pJNK)水平短暂性增高，而脑缺血后处理则可使之降低，提示脑缺血后处理通过降低pJNK而起着神经保护效应[8]。

2.2.4 caspase-12 张建华等[12]研究发现caspase-12活化是胎鼠宫内缺血缺氧时内质网应激介导脑神经元凋亡的重要环节。在缺血组有大量的caspase-12免疫反应，而在对照组这种反应很微弱，提示caspase-12参与了细胞的凋亡。

2.3 终末效应器

2.3.1 KATP通道 KATP通道存在于各种器官，包括心脏和脑。线粒体KATP开放可产生外向电流，具有稳定线粒体膜和阻止细胞死亡的作用。在脑缺血后处理前加入KATP阻滞剂格列本脲可削弱脑缺血处理的脑保护效应，提示KATP开放也是后处理的保护机制之一[13]。

2.3.2 线粒体膜通道孔(mPTP)线粒体膜通道孔(Mitochondrial permeability transition pore，mPTP)也是缺血预处理及后处理的终末效应器。mPTP位于线粒体内膜，在缺血时保持关闭，在再灌注的最初几分钟内开放。mPTP开放是细胞损伤从可逆转变为不可逆的关键因素。mPTP开放使其成为线粒体和胞浆的物质交换的通道，导致线粒体外膜破裂，凋亡始动因子漏出，从而触发了细胞凋亡的级联反应[14]。

2.4 相关蛋白的表达

2.4.1 热休克蛋白 研究发现热休克蛋白-72(HSP72)在缺血细胞中促进凋亡的发生，具有保护作用[15]。HSP是一种重要的内源性神经保护因子，在缺血处理尤其是预处理中起着非常重要的作用，参与了晚期保护效应的产生。在再灌注损伤时，细胞蛋白的自稳遭到破坏，而HSP能维持这种状态，同时能抑制核因子κB(NF-κB)活化，抑制内源性一氧化氮合成酶转录生成，减少神经元凋亡的发生，从而发挥保护作用。

2.4.2 AQP4蛋白 通过对星形胶质细胞缺氧8 h再复氧到正常状态，来模拟了活体实验中的缺血再灌注损伤。复氧后AQP4蛋白表达增高，并随着时间延长表达明显升高。同时，细胞形态变化明显，损害加重。由此认为，缺氧较长时间后突然恢复氧供应，星形胶质细胞在一定时间内，蛋白表达增多，水通道开放，导致细胞水肿，甚至坏死[16]。因此AQP4蛋白或许是缺血处理保护效应的一个作用位点。

2.5 炎症介质 炎症是导致脑缺血损伤的重要因素，其中白细胞介素(Interleukin，IL)-lB和肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)可导致损伤处白细胞聚集和浸润，刺激细胞间粘附分子-1(Intercellularadhesion molecule-l，ICAM-1)表达，促进组织坏死，加剧脑损伤，最终导致不可逆性梗死[17]。Xing等[18]在大鼠大脑中动脉阻塞(MCAO)模型60 min后即刻进行脑缺血后处理，24 h后观察到脑缺血后处理通过抑制IL-IB、TNF-α和ICAM-1以及髓内过氧化物酶等的炎症应答来发挥神经保护效应。

2.6 细胞凋亡 细胞缺血后凋亡是一种保护机制。脑缺血过程中存在凋亡现象，凋亡基因表达上调。p53、bcl-2、Bax、Fas和FaS-L等凋亡相关基因在脑缺血耐受的形成中受到广泛的关注。研究发现p53参与了脑缺血损伤过程，对缺血性脑损害具有一定的保护作用[19]，近来研究发现p63也参与了细胞损伤后的凋亡过程[20，21]。在局灶性脑缺血预处理诱导的缺血耐受中bcl-2明显上调，提示bcl-2在脑耐受诱导中具有重要作用[22]。Abas等[23]在局灶性脑缺血模型中，发现缺血后处理介导的神经保护效应可能是通过抗凋亡机制实现的。

3 展望

通过研究远程脑缺血处理的内源性保护机制，可望有助于开发神经保护药物，通过提高神经元对缺血缺氧的耐受性，延长缺血性脑血管病的治疗窗，为临床缺血性心脑疾病的防治提供了更好、更有效的保护途径。

[1]Murry CE,Jennings RB,Reimer KA,et al.Preconditioning with ischemia：a delay of lethal cell injury in ischemic myocardium[J].Circulation,1986,74(5)：1124-1136.

[2]Kitagawa K,Matsumoto M,Tagaya M,et al."Ischemic tolerance"phenomenon found in the brain[J].Brain Res,1990,528(1)：21-24.

[3]Przyklenk K,Bauer B,et al.Regional ischemic"preconditioning"protects remote virgin myocardium from subsequent sustained coronary occlusion[J].Circulation,1993,87(3)：893-899.

[4]Zhao ZQ,Corvera JS,Halkos ME,et a1.Inhibition of myocardial injury by is chemic postconditioning during reperfusion：comparison with ischemic preconditioning[J].Am J Physiol Heart Circ Physiol,2003,285(2)：579-588.

[5]Li CM,Zhang XH,et al.Limb ischemic postconditioning protects myocardium from ischemia-reperfusion injury[J].Scand Cardiovasc J,2006,40(5)：312-317.

[6]Huang H,Zhang L,Wang Y,et al.Effect of ischemic postconditioning on spinal cord ischemic-reperfusion injury in rabbits[J].Can J Anaesth,2007,54(1)：42-48.

[7]Krolikwski JG,Weihrauch D,Bienengraeber M,et al.Role of Erkl/2,p70s6k,and EOS in isoflurane-induced cardioprotection during early reperfusion in vivo[J].Can JAnaaesth,2006,53(2)：174-182.

[8]Gao X,Zhang H,Takahashi T,et al.The Akt signaling pathway contributes to postconditioning’s protection against stroke;the protection is associated with the MAPK and PKC pathways[J].J Neurochem,2008,105(3)：943-955.

[9]Pignataro G,Meller R,Inoue K,et al.In vivo and vitro characterization of a novel neuroprotective strategy for stroke：ischemic postconditioning[J].J Cereb Blood Flow Metab,2008,28(2)：232-241.

[10]Scartabelli T,Gerace E,Landucci E,et al.Neuroprotection by groupⅠmGlu receptors in a rat hippocampal slice model of cerebral ischemia is associated with the PI3K-Akt signaling pathway：a novel postconditioning strategy?[J].Neuropharmacology,2008,55(4)：509-516.

[11]Sawe N,Steinberg G,Zhao H.Dual roles of the MAPK/ERK1/2 cell signaling pathway after stroke[J].J Neurosci Res,2008,86(8)：1659-1669.

[12]张建华,赵泽燕,张 华,等.Caspase-12在胎鼠宫内缺血/再灌注后脑神经元凋亡中的作用[J].重庆医学,2007,36(9)：834-835.

[13]Lenzser G,Kis B,Bari F,et al.Diazoxide preconditioning attenuates global cerebral ischemia-induced blood-brain barrier permeability[J].Brain Res,2005,1051(1-2)：72-80.

[14]Valery L,David JA.Mitochondrial control of platelet apoptosis：effect ofcyclosporin A,an inhibitor of the mitochondrialpermeability transition pore[J].Laboratory Investigation,2009,89(4)：374-384.

[15]Gupta S,Deepti A.HSP72 protects cells from ER stress-induced apoptosis via enhancement of IRE1alpha-XBP1 signaling through a physical interaction[J].PLoS Biol,2010,8(7)：e1000410.

[16]王艳竹,刘 群,等.星形胶质细胞AQP4蛋白在缺氧/复氧条件下表达变化的研究[J].中国实用神经疾病杂志,2010,13(9)：1-4.

[17]Huang J,Upadhyay UM,Tamargo RJ.Inflammation in stroke and focal cerebral ischemia[J].Surg Neurol,2006,66(3)：232-245.

[18]Xing B,Chen H,Zhang M,et al.Ischemic post-conditioning protects brain and reduces inflammation in a rat model of focal cerebralischemia/reperfusion [J].J Neurochem,2008,105(5)：1737-1745.

[19]梁 敏,崔沛苓.异丙酚对急性脑损伤后神经细胞凋亡影响的研究进展[J].海南医学,2010,21(14)：2-4.

[20]Chiu A,Shi XL,Lee WK,et al.Review of chromium(VI)apoptosis,cell-cycle-arrest,and carcinogenesis[J].J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rv,2010,28(3)：188-230.

[21]Bui T,Sequeira J,Wen TC,et al.ZEB1 links p63 and p73 in a novel neuronal survival pathway rapidly induced in response to cortical ischemia[J].PLoS One,2009,4(2)：4373.

[22]Meller R,Minami M,Cameron JA,et al.CREB-mediated Bcl-2 protein expression after ischemic preconditioning[J].J Cere Blood Flow Metab,2005,25(2)：234-246.

[23]Abas F,Alkan T,Goren B,et al.Neuroprotective effects of postconditioning on lipid peroxidation and apoptosis after focal cerebral ischemia/reperfusion injury in rats[J].Turk Neurosurg,2010,20(1)：1-8.