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局部亚低温对大鼠脑出血后血脑屏障的影响

2014-03-08李兰凤姜福丽顾晓辉综述王德生审校

医学综述 2014年24期
关键词:介素白细胞内皮细胞

李兰凤,姜福丽,顾晓辉(综述),王德生(审校)

( 1.哈尔滨二四二医院神经内科, 哈尔滨150066; 2.哈尔滨医科大学附属第一医院 神经内科, 哈尔滨 150001;3. 黑龙江省五院内一科, 哈尔滨 150009)

脑出血是指脑部血管破裂导致的出血,绝大多数的脑出血患者既往患有高血压。脑出血通常急性起病,病情短期内就可达高峰,严重影响患者生存和预后。局部亚低温是一种应用非药物治疗方法将患者体温降低到理想温度,从而达到治疗疾病的目的。近年来,众多权威研究发现,局部亚低温治疗对受损脑组织有明显的保护作用,通过减轻脑水肿和维持血脑屏障的完整性来降低患者的病死率和致残率。其主要机制可能是减少脑细胞的损害,减少有害物质和自由基的产生、释放,使脑细胞代谢率降低,从而最大可能地减轻脑细胞的损伤和破坏[1]。

1 亚低温的概念及与血脑屏障的关系

1.1亚低温的概念 国内外根据低温的程度将其分为轻、中、深和超深低温。深低温和超深低温曾广泛应用于严重颅脑损伤患者的脑复苏治疗,因其不良反应大,临床应用受到限制。最近研究发现,轻中度低温由于其不良反应小,容易被掌控,越来越受到临床医师的关注。

1.2亚低温与血脑屏障的关系 血脑屏障是脑组织与血液之间存在的一种具有保护作用的膜性结构,能避免血液中细菌、病毒、异物等有害物质进入脑组织,但代谢产物和营养物质可正常进出,以此来维持脑脊液内的环境稳定。其主要由基膜、毛细血管内皮细胞、周细胞、内皮细胞间的紧密连接等结构构成。由于血脑屏障是一层连续覆盖在几乎全部脑毛细血管腔表面的内皮细胞膜,所以血脑屏障的结构与功能基础,即内皮细胞间的紧密连接在维持血脑屏障完整性中发挥重大作用。有研究表明,紧密连接结构是由细胞骨架蛋白、跨膜蛋白、内皮细胞紧密连接的骨架蛋白在脑毛细血管内皮细胞中的广泛表达[2-6]。密封蛋白5对血脑屏障的通透性可能起至关重要的调节作用,是脑血管内皮细胞调节通透性的最重要调节因子。密封蛋白对血管屏障完整性起着至关重要的调节作用,是脑血管内皮细胞通透性调节的关键靶点[5,7]。又有研究发现,闭合蛋白下降程度可以作为血脑屏障损伤程度的指标,是第一个被发现的紧密连接蛋白,其表达水平能够代表血脑屏障的结构状态[8]。肿瘤坏死因子和白细胞介素的水平也与血脑屏障的通透性密切相关。

2 血脑屏障相关因子的作用

2.1密封蛋白 在脑血管微循环系统中,密封蛋白3和密封蛋白5的表达广泛存在,有实验证明密封蛋白5是参与血脑屏障构成的主要蛋白[9]。密封蛋白是紧密连接蛋白的重要组成部分,主要功能是保持紧密连接蛋白的选择性渗透作用[10]。血脑屏障的这些功能异常可能与密封蛋白水平的表达变化有关。有研究证实,蛛网膜下腔出血后,血脑屏障极大开放,密封蛋白5表达水平明显降低,通过动物实验建立脑胶质瘤模型,运用化学方法和电镜观察发现血脑屏障中的紧密连接蛋白的表达发生了改变,由此得出,紧密连接被诱导破坏是导致血脑屏障通透性增高的主要原因[11],密封蛋白可能作为血脑屏障的调节靶点,使紧密连接的选择性开放受到破坏。综上可知,血脑屏障的功能与紧密连接蛋白的表达密切相关。

2.2闭合蛋白 闭合蛋白是首先被提取出来的构成紧密连接的完整膜蛋白[12],并且是紧密连接的重要组成蛋白。有动物实验证实,当闭合蛋白的表达在转录和翻译水平受到影响时,紧密连接蛋白大量破坏,血脑屏障完整性遭到破坏[13]。另外,在脑微血管内皮细胞中表达的闭合蛋白明显多于其他组织内皮细胞中闭合蛋白的表达,从而得出血脑屏障通透性明显低于其他系统血组织屏障的结论[14]。因此看出,闭合蛋白表达水平能够反映血脑屏障的结构状态,其下降水平能够作为血脑屏障损伤程度的标志。在动物实验基础上,通过分子水平检测经过亚低温治疗的脑出血后血脑屏障中紧密连接蛋白水平的表达变化,发现脑组织中密封蛋白5和闭合蛋白的表达增加,脑出血后紧密连接蛋白的破坏降低[15]。

2.3肿瘤坏死因子 肿瘤坏死因子是一种能杀伤肿瘤细胞的糖蛋白,主要由活化的巨噬细胞和T淋巴细胞产生,也被认为是炎性反应过程中不可或缺的神经毒性介质[16-17]。肿瘤坏死因子作为重要的始动因素在微观分子水平上引发一系列级联反应,导致肿瘤坏死因子和白细胞介素产生,使内皮细胞发生变化从而使毛细血管通透性也随之增加。有研究人员发现,在脑出血患者的血浆中肿瘤坏死因子水平与脑水肿的程度相关[18]。

2.4白细胞介素 白细胞介素是由多种细胞产生的并作用于多种细胞的一类细胞因子,最初是由白细胞产生又在白细胞中发挥作用,由此得名。白细胞介素是具有多向性生物功能的炎性介质,与血脑屏障的破坏密切相关。脑出血后,脑细胞发生一系列损伤,神经元、血管周围的炎性细胞、血管内皮细胞等被大量激活,分泌大量白细胞介素和肿瘤坏死因子,从而激发一系列的炎性反应,使血脑屏障的破坏进一步加大,脑水肿也相应加重;而血脑屏障破坏的加大和脑水肿的加重又促成了炎性因子的产生,如此反复形成恶性循环。曾有文献指出,白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α能够直接破坏紧密连接蛋白,从而导致血脑屏障通透性增加[18-20]。

鉴于白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α在血脑屏障破坏中起到的重要作用,利用免疫组织化学法检测脑出血后第1日和第3日血肿周围两种炎性因子在细胞中的表达变化。结果表明,脑出血后的第1日和第3日,血肿周围表达白细胞介素和肿瘤坏死因子的阳性细胞数明显增加,与脑出血后血脑屏障通透性增加的变化趋势相符[16],也验证了学者关于白细胞介素和肿瘤坏死因子的增加可以破坏血脑屏障完整性的研究[17]。亚低温治疗后血肿周围表达白细胞介素和肿瘤坏死因子的阳性细胞数明显下降,暗示了局部亚低温的抑制炎性反应的作用。由此可以推断,局部亚低温在保护血脑屏障完整性和减轻脑水肿方面要靠抑制白细胞介素和肿瘤坏死因子的表达,并增加紧密连接蛋白的水平来实现[15]。

3 小 结

局部亚低温对血脑屏障的保护作用不是瞬时的,而是较为持久的。大量实验也证实了局部亚低温可以通过保护大鼠脑出血后血脑屏障的完整性,进而减轻脑出血后脑水肿的形成。分子水平上,通过免疫印迹实验和实时定量反转录聚合酶链反应,两种实验方法检测了在血脑屏障完整性中起重要作用的紧密连接蛋白的表达水平的变化,对今后脑出血的研究及提高脑出血患者生存和生活质量产生了重要影响,为今后科研奠定了基础。

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