脑缺血再灌注血脑屏障损伤机制及针刺干预的研究进展*

张亚敏，孙 华

(北京协和医学院中国医学科学院北京协和医院，北京100730)

血脑屏障(Blood- brainbarrier，BBB)由连续毛细血管内皮及其内皮细胞间的紧密连接、完整的基膜、周细胞及星形胶质细胞脚板围成的神经胶质膜构成［1］，内皮细胞彼此重叠及连接紧密，外有基膜及星形胶质细胞的血管周足等多层膜性结构，能选择性通过脑组织所需的营养物质，阻止大分子物质通过，维持中枢神经系统(Central nervours system，CNS)稳态。另一方面，许多大分子药物也难通过BBB 而发挥治疗作用。因此，诱导药物透过BBB 已成为当前临床应用中急需解决的难题。脑缺血时炎症级联反应致血脑屏障损伤，毛细血管内成分外渗，细胞间隙内水分增多形成脑水肿，再灌注致毛细血管内皮损伤加重，使缺血性脑水肿加重［2］，导致脑损伤。近年研究发现，诸多因子参与了脑缺血后BBB 破坏，BBB 的通透性可受某些药物及物理因素刺激的影响，但尚有许多方面未达成共识，本研究就脑缺血再灌注后BBB 的损伤机制及针灸对其的影响进行综述。

1 脑缺血再灌注后血脑屏障的损伤机制

1.1 炎性细胞因子

由于BBB 的存在，CNS 的内环境处于稳态，但在病理情况下，炎症应答启动可破坏BBB 导致脑损伤［3-4］。脑缺血发生后，脑组织缺血缺氧可直接损伤神经元和组织细胞;缺血区小胶质细胞和星形胶质细胞活化，并募集炎症细胞聚集，释放炎性介质，如细胞因子、趋化因子等，加速神经元的损伤，使BBB 破坏［5-6］。局部炎症反应可刺激粘附分子，介导外周血中的中性粒细胞和单核细胞粘附，导致BBB 的紧密连接结构改变，并透过BBB，向缺血脑区浸润。此外，炎症反应过程中活化的中性粒细胞、单核细胞等炎症细胞募集促使大量促炎酶类(如基质金属蛋白酶，Matrix metalloproteinases，MMPs)、细胞因子及趋化因子等生成和释放，而细胞因子和粘附因子又可刺激MMPs 的表达，进一步加重BBB 破坏，促进缺血局部炎症细胞的浸润，参与脑缺血后的脑水肿、脑出血等继发性脑损伤［7-9］。

1.2 MMPs

MMPs 为Zn2+依赖性蛋白酶，其功能主要是降解和重塑包括紧密连接蛋白、基膜蛋白等的细胞外基质，和BBB 完整性密切相关［10-11］。其中，与脑缺血再灌注后BBB 损害关系最密切的是MMP-2 及MMP-9。正常情况下，MMP-2 及MMP-9 以无活性的前体形式存在。脑缺血再灌住损伤时，炎症级联反应导致MMPs 的大量释放，活化促炎性细胞，使BBB 通透性增加，导致脑水肿和脑出血［12］。活化的MMP- 2、MMP-9 主要表达在星形胶质细胞足部，并沿内皮分布，实验证明，MMP2 在脑缺血再灌住早期阶段(24 ～48 h)即可促进BBB 的开放，基于上述理论，研究显示使用MMPs 抑制剂可以减轻脑水肿，对损伤脑组织有保护作用［13-14］。但亦研究显示，MMPs 可能参与了后期的神经血管的损伤修复过程，在脑卒中后2 ～7 天内，MMP-2、MMP-9 转移至血管腔外，使原来堵塞的微血管再通，使用MMP-2、MMP-9 抑制剂不仅减少了栓子外渗，并影响了微血管再塑过程［15］。

1.3 紧密连接蛋白

紧密连接(Tight junction，TJ)结构是BBB 结构的基础，紧密连接可封闭细胞间隙，形成密集的屏障，以阻止血液和脑细胞外液的异常交换。TJ 是由跨膜蛋白(如闭合蛋白Claudin、咬合蛋白Occludin、连接粘附分子)、胞质附着蛋白(如闭合小环蛋白ZOs)和细胞骨架蛋白共同组成［16］。Occludin 是TJ 的主要结构蛋白，在脑组织内皮表达高于其他非神经组织的内皮，是BBB 低通透性的重要原因，研究发现在CIRI 大鼠中，抑制Occludin 表达水平使紧密连接蛋白开放、BBB 完整性受损，其下降程度可作为BBB 损伤程度的标志［17］。Claudin 家族主要起维持TJ 的选择渗透性和内皮细胞极化作用，脑组织中Claudin-5 是构成BBB的主要跨膜蛋白，CIRI 大鼠中Claudin-5 表达水平明显降低，与BBB 破坏密切相关［18-20］。ZO-1 是膜相关鸟苷酸激酶家族成员，主要表达在内皮周围尤其是内皮细胞间的连接处，是TJ 正常构象的重要调节器，保护BBB 的完整性［21］，ZO-1 表达缺失导致血管渗漏，其降低程度和脑水肿程度具有一致性［22］。近年来通过研究靶向与阻止TJ 蛋白的破坏的化学试剂，保护CIRI 后的脑组织损伤成为了新的趋势［23］，研究显示脑缺血后ZO-1、Occludin 和Claudin-5 蛋白及mRNA的表达和BBB 的破坏及脑水肿直接相关［24，25］。

1.4 水通道蛋白

水通道蛋白(aquaporins，AQPs)又名水孔蛋白，位于细胞膜，并形成“孔道”，可控制水在细胞的进出，脑部的主要分布为AQP4，主要参与水调节和交换。研究显示，AQP4 在局灶性脑缺血模型大鼠的局灶缺血脑组织中表达逐渐升高，且与BBB 通透性及血管源性脑水肿程度有高度一致性［26］，抑制AQP-4 的表达对减轻脑水肿有重要作用，且AQP4 的表达峰值和CIRI后脑水肿的峰值一致［27，28］。AQP4 和MMPs 的表达具有协同作用，CIRI 炎症级联反应时，上调MMPs 的表达，可以导致星形胶质细胞足部AQP4 的过表达，进一步加重BBB 的破坏和脑水肿程度［29］。

1.5 其他

活性氧(Reactive oxygen species，ROS)、一氧化氮(Nitric oxide，NO)和花生四烯酸代谢产物以及血管内皮生长因子均可作用于内皮细胞，影响血脑屏障通透性，进一步导致脑水肿形成。脑缺血后产生大量的ROS;过量的ROS 能氧化脑毛细血管内皮细胞膜及基膜的不饱和脂肪酸，导致氧化性损伤，损伤BBB 的多层膜性结构［30］。脑缺血再灌注时，NO 与ROS 互相转化影响，过量ROS 能通过调节多种酶的功能干预新陈代谢过程，加重脑缺血再灌住后神经血管损伤，当ROS 水平超过NO 水平，生成的过氧亚硝基阴离子通过降低BBB 完整性导致内皮功能障碍［31］。血管内皮生长因子又称血管通透性因子，在血管再生和BBB 渗透性方面有重要作用［32］。

2 针刺对血脑屏障的干预作用

近来研究认为针刺具有保护脑缺血再灌注后BBB 的完整性、影响BBB 超微结构的改变从而保护缺血区脑组织的作用［33］。

2.1 醒脑开窍针刺法

祖国医学认为中风的基本病机为肝风、痰浊、瘀血等病理因素蒙蔽脑窍导致“窍闭神匿，神不导气”。醒脑开窍针刺法主要选取阴经穴位如人中、内关、三阴交，并强调针刺手法量学规范，广泛应用于临床脑卒中病人。王占奎等［34］探讨了针刺治疗脑梗死介入时机及脑缺血再灌注损伤与炎性细胞因子受体的关系(其中醒脑开窍针刺组取水沟、内关穴;非穴位针刺组取双胁下非穴点)，结果显示醒脑开窍针刺法在缺血超早期(3 h)介入，可降低IL-1 受体与TNF-α 受体mRNA 和蛋白表达水平，抑制致炎因子受体过表达而阻断下游信号的传导，减轻炎症瀑布流导致的BBB 破坏。有学者认为百会和水沟均为督脉经穴，有醒脑开窍功效，黄伟等［35］研究证实针刺百会、水沟穴可以显著降低脑缺血大鼠TNF-α、IL-1β 的含量。林咸明等［36］观察百会、水沟穴不同时程电针预处理对脑缺血再灌注大鼠血脑屏障血管内皮生长因子(VEGF)和基质金属蛋白酶-9(MMP9)表达的影响，结果显示百会、水沟穴不同时程电针预处理可抑制脑缺血再灌注大鼠血脑屏障MMP9 阳性细胞及mRNA 和VEGF mRNA 的表达，其效应以电针预处理15 天为佳。

2.2 其他针刺法

除醒脑开窍针刺法外，研究中亦有常规针刺法及头针等应用。常规针刺法多选用手足阳明经、督脉等经脉穴位。张亚敏等［37］通过观察电针百会、足三里穴对大脑中动脉阻塞缺血大鼠BBB 的影响，并从对紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-5)的影响角度，进一步探讨电针预处理对继发脑缺血大鼠BBB 保护效应的可能机制。将SD 大鼠随机分成假手术组、模型组、电针组及药物组。结果证实电针处理可能通过调控紧密连接蛋白ZO-1、Occludin 和Claudin-5 蛋白及mRNA 的表达减轻大鼠BBB 损害，改善脑缺血大鼠神经功能缺损。头部为诸阳之会，且大脑皮层的功能可投射至相应的头针治疗区，头针治疗可对大脑功能有调节作用。孙晓伟等［38］观察到早期针刺脑缺血再灌注损伤大鼠患侧百会透曲鬓穴，能不同程度的减轻血管内皮细胞肿胀，促进间质水肿的消退，加速基底膜及紧密连接的修复，从而改善BBB 结构的损害，降低BBB 的通透性，减轻的脑水肿等继发性脑损害。研究［39］表明百会透曲鬓头针疗法能通过抑制内源性MMP9 的合成和分泌，减轻MMP9 导致的基质降解、BBB 开放、血管源性脑水肿的形成，从而拮抗脑缺血再灌住后脑损伤。

3 小结

脑组织缺血及恢复供血后再灌注损伤中多种病理机制均对BBB 有影响。因此，探索脑缺血后BBB 损伤病理生理机制，并采取有效的干预措施，减小BBB破坏，减轻缺血性脑损伤，改善神经功能缺损，可为临床治疗脑血管病提供依据。研究表明，针刺可通过多途径、多靶点影响BBB 破坏，并从宏观及分子水平证实其效应，但其局限性为大部分研究为动物实验，缺乏具备高质量的临床研究。针对当前大分子药物难以透过BBB，探索针刺结合药物方式，促进BBB 开放及药物透过，具有较好的临床应用前景。

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