缺血性脑血管病与血脑屏障的关系及其临床用药研究进展

孙 瑜，王 健，乔 夕，陈 磊，齐春胜，马晓勇

(1．天津中医药大学，天津 300193;2．天津市儿童医院，天津 300074;3．中国医学科学院血液病医院(血液学研究所)，天津

300020;4．天津红日药业股份有限公司，天津 301700)

缺血性脑血管病与血脑屏障的关系及其临床用药研究进展

孙 瑜1，王 健2*，乔 夕1，陈 磊1，齐春胜3，马晓勇4

(1．天津中医药大学，天津 300193;2．天津市儿童医院，天津 300074;3．中国医学科学院血液病医院(血液学研究所)，天津

300020;4．天津红日药业股份有限公司，天津 301700)

存在于脑组织和血液之间的一个复杂的组织结构即血脑屏障，通过对血脑两侧物质转运的控制，以达到维持中枢神经的组织内环境相对稳定为目的。缺血性脑血管病发病过程即脑缺血再灌注过程，容易破坏血脑屏障，出现脑出血与脑水肿等。脑缺血再灌注后，多种因素均能引起血脑屏障功能和结构的改变。本文对影响血脑屏障改变的因素及脑缺血再灌注损伤与血脑屏障之间的关系进行阐述，并对近年来缺血性脑血管病的临床用药进行归纳总结，为探讨脑缺血再灌注损伤的有效防治提供理论依据。

缺血性脑血管病，脑缺血再灌注，血脑屏障，临床用药

缺血性脑血管疾病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)是指各种原因致使脑血管堵塞，导致脑血管功能障碍，伴随相关症状。目前研究显示ICVD的损伤机制相对复杂，涉及多个方面，主要有自由基损伤、兴奋性氨基酸毒性、细胞内Ca2+超载、细胞凋亡以及一氧化氮(NO)含量增高［1］。血脑屏障(bloodbrain barrier，BBB) 是 指 血 － 脑 脊 液、血 －脑与脑脊液－脑三种屏障的总称，是从血液进入脑组织的某些物质被脑毛细血管阻止的结构，以达到减少或杜绝循环血液中有害物质对脑组织损害的目的，而使脑组织内环境维持基本稳定。当脑缺血再灌注损伤(CIRI，cerebral ischemia－reperfusion injury)后，BBB中的微细结构会发生变化，使BBB的通透性呈现一定的规律性变化。本文着重从CIRI后BBB损伤的机制和BBB通透性时相的变化，评价BBB通透性的方法以及目前治疗缺血性脑血管病的药物制剂等方面进行阐述，以指导临床合理用药。

1 血脑屏障的概念、结构与功能

1.1 BBB的结构特性 与其他器官组织的毛细血管相比，BBB具有结构特性如下:①无孔或者少孔的内皮细胞之间紧密相连、重叠覆盖。②脑毛细血管约85%的表面被基底膜之外的星形胶质细胞终足包围起来。③连续不断的基底膜把内皮细胞包围。脑毛细血管的这种多层膜性结构，成为脑组织的防护性屏障，防止大分子物质扩散而进入脑实质，以使神经系统内环境维持相对的稳定。

1.2 BBB的功能 BBB的结构是由具有疏松连结的星形胶质细胞终足、连续基底膜和无孔或少孔的内皮细胞组成的断续膜，选择性地控制着血浆中各种溶质透过。通常条件下，只有相对分子质量小于500的脂溶性小分子与气体分子能通过BBB;为使脑内环境维持相对的稳定，脑内过剩物质或者有害物质被BBB选择性地泵出脑外。

2 脑缺血再灌注对血脑屏障损伤影响的相关因素

缺血引起的相关组织损伤是致死性疾病的主要影响原因，正如冠动脉硬化引起的脑卒中、心肌梗死等相关疾病。在缺血性疾病的类似抢救和治疗的相关过程中，缺血本身对组织造成损伤并不被看作是主要因素，而是血液供应再次恢复后，重新得到血液供给的组织内的大多数细胞被过量的自由基攻击所导致的，这样的缺血损伤过程，就被称为“组织缺血性再灌注引起的损伤”。

缺血性再灌注性所引起脑组织损伤的关键生理病理基础是血脑屏障(BBB)受到一定程度的破坏。疾病过程中伴随的细胞分子、黏附因子的有关表达同时又不同程度地促使缺血性损伤直接转变为炎性损伤等相关症状的出现，称为“缺血和再灌注的早期病理症状”。白细胞浸润、聚集、从而产生大量的有关蛋白水解酶、氧自由基以及其他相关的效应分子，因此导致的脑毛细血管基底膜和其大量的内皮细胞受到不同程度的损害，因而BBB功能结构受到一定的改变与某种程度的破坏，由此可知，脑缺血后水肿与相关的炎症反应等引起的一系列病理变化，其关键性变化的环节正是BBB结构功能的变化［2］。

2.1 水通道蛋白4(AQP－4)AQP－4是由Agre等［3］在1994年分离发现的，其广泛分布在室管膜细胞、星形胶质细胞膜及下丘脑渗透压感受区，是位于中枢神经系统内的一种水通道蛋白，其分布是所有水通道蛋白中最广泛的一种，具有特殊的运输与调节胶质细胞的作用，同时又能转运脑脊液及血管之间的水［4］。Ke等［5］相关大量研究表明，局灶性脑组织受到一定程度的损伤过程中，AQP－4的相关表达明显增加，也可以导致BBB受到某种程度的损伤，因此，就导致血管性脑水肿等疾病的发生。刘新亚等［6］有关实验研究也证实:于大鼠脑缺血性再灌注一段时间后，脑组织中所有水通道蛋白中，AQP－4的相关表达在早期水平降低，自12 h逐渐升高，至24 h明显升高，3 d达高峰。由此可见，AQP－4表达增高与BBB的破坏具有相关性，可使BBB通透性增加。

2.2 基质金属蛋白酶(MMPs)MMPs是依赖于钙离子和锌离子的肽链内切酶，可降解多种细胞外基质(ECM)成分。实验研究结果发现［7］，脑缺血再灌注后表达明显增加的肽链内切酶是MMPs，特别以MMP－2和MMP－9最为显著。脑缺血早期，大量在缺血周边区的中性粒细胞和内皮细胞表达的肽链内切酶是MMP－9。而再灌注晚期，大量存在于缺血区的巨噬细胞表面的肽链内切酶有MMP－9和MMP－2，由此证实，与脑缺血再灌注后早相BBB开放相关的是MMP－2的表达，而与脑缺血再灌注后BBB第2相开放有关的是MMP－9［8］。

2.3 血管内皮生长因子(VEGF)VEGF早期也被称为血管通透因子(vascular permeability factor，VPF)，是血管内皮细胞特异性的肝素结合生长因子，其既可以增加BBB的通透性又能在体内诱导血管新生。Zhang等［9］实验研究表明:脑缺血再灌注1h后，静脉注射VEGF，发现在缺血半球BBB渗漏显著增加。张会玲等［10］研究缺血预适应后局灶性脑缺血再灌注大鼠缺血侧海马CA1区低氧诱导因子1α(HIF－1α)、VEGF表达的变化，发现VEGF阳性细胞及蛋白表达显著增加，提示VEGF的表达上调可能是脑缺血预适的脑保护作用中的关键因素。目前，对VEGF在脑缺血病理进程中的作用仍然存有争议。其一，VEGF在脑损伤中开放BBB，诱发了中枢神经系统的免疫反应。其二，给予外源性VEGF可以减轻缺血再灌注后BBB损伤和脑水肿。

2.4 自由基与NO 脑缺血的整个过程中必然能导致线粒体受到一定程度的损伤，因而再灌注以后，线粒体便不能供给充足的电子而起到还原的作用，故大量的自由基和游离脂肪酸会随即产生。由此，基底膜和细胞膜上的大量不饱和脂肪酸被活性自由基所氧化，在一定程度上损伤了血管内皮细胞及其基底膜，故BBB的完整性受到一定程度的破坏。增加BBB的通透性，可以通过向脑表面灌注或者向脑内注射自由基生成剂;为了能减轻缺血再灌注后BBB的损害，可以注射一系列的自由基清除剂，如自由基捕获剂(NXY－509)、依达拉奉(MCI－186)、超氧化物歧化酶等［11，12］。有研究发现:NO的作用与自由基可互相转化，两者关系相当紧密，同时，已被学术界广泛认可的一项研究结果是NO对脑缺血再灌注引起BBB损伤的有关作用，因此可以大量采用一氧化氮合酶抑制剂(L－NAME)，为的是降低脑缺血再灌注后BBB的通透性，此作用已经被实验证实［13］。

2.5 其他因素 近年来，数篇文献报道［14－16］，炎症因子、细胞间黏附分子等也能破坏BBB的通透性，致使脑水肿的发生。

3 脑缺血再灌注后血脑屏障通透性的时相变化规律

多项研究表明［17－19］，脑缺血再灌注后BBB呈双相开放，缺血再灌注3 h，血脑屏障的通透性显著增加;再灌注24 h，血脑屏障的通透性再次开始升高，至48 h达高峰;再灌注72 h以后血脑屏障的通透性逐渐减小。Belayev等［20］利用伊文思蓝(EB)法观察大鼠脑缺血再灌注模型(MCAO)的血脑屏障通透性开放时相的一系列变化，研究发现:BBB开始逐渐开放是于再灌注后4h后发生的现象，实验测定的结果是:BBB受损程度的最为严重部位是，损伤程度较缺血侧纹状体次之的是大脑皮质，除此之外，也有一定的开放部位是侧皮质;BBB开放程度呈现显著降低趋势的时间段位于24 h后;实验说明于48 h后，BBB再次大量开放的仍然是缺血侧的，特点是其开放程度比4 h时更为严重，还显现皮质的BBB开放程度亦明显增高。由此可知，两种方案的实验结果，表明其两相的开放机制存在差异。

4 血脑屏障通透性的实验评价相关方法

目前，BBB通透性的评价方法主要有:体内评价、体外评价和数学模型法，下面依次阐述。

4.1 体内评价 通过测定实验动物脑组织与脑脊液中化学成分的含量是BBB通透性的体内评价方法。采用透过脑血比(即脑中化合物的稳定态相关浓度与血中的相同化合物的浓度稳定态的实验测定比值)的BBB化学成分的量来表示，一般为lg(Cbr/Cbl)，其方法主要有脑微透析法和脑组织匀浆法。两种方案对比，脑微透析技术较脑组织匀浆法能更长时间地连续对保持清醒动物的脑内不同部位进行取样，脑组织损伤程度相对较小，人为的不确定因素也相对减少，明显提高了实验效率和实验数据的准确度［21］。例如Tung－Hu Tsai等［22］考查了川芎嗪的药代动力学，采用的微透析法得出的脑血比，证实川芎嗪可以透过BBB。Bagger等［23］评价了具有亲水性而又极少能透过血脑屏障的荧光素钠，经嗅区吸收后，以大脑为靶向部位的可能性。而与此同时，脑微透析技术也存在手术难度大，回收率低等缺点，故有待于进一步改进探索。

4.2 体外评价 找到与BBB结构有共同特征的细胞模型，利用其与BBB的相似性来考查药物性质的方法，被称为体外评价，主要分为两种:永久细胞系培养和原代细胞培养，为其机制性探究提供了有力的便利条件。鉴于培养原代细胞相对麻烦且不便于研究，因此，采用永久细胞系来进行BBB通透性实验的相关离体研究是目前很多实验室首选方案。

4.3 数学模型法 测定脑血比采用实验手段非常困难，故原梅［24］、熊山［25］、蔡立婧［26］等采用精确的计算来预测BBB的通透性，论证了数学模型法作为BBB通透性评价方法具有可行性。

5 缺血性脑血管病的临床用药

缺血性脑血管病的临床治疗目标是抑制缺血部位的炎症反应、供氧、恢复供血及维持神经结构的功能完整性。

5．1 西药制剂 目前，临床上用于治疗缺血性脑血管病的西药制剂大致包括:抗血栓药物、扩血管改善微循环药物、自由基消除剂以及神经元保护剂等。杨红玉等［27］连续7 d应用马来酸桂哌齐特注射液观察后循环缺血患者的临床症状改善情况，结果总有效率达95%，可明显改善后循环缺血症状。顾建新［28］应用尼莫地平治疗114例缺血性脑血管病患者，可显著改善患者临床症状，有效改善患者预后。为观察拜阿司匹林联合阿托伐他汀治疗缺血性脑血管病的安全性和有效性，何苏等［29］连续12个月为患者服用拜阿司匹林和阿伐他汀后发现:拜阿司匹林联合阿托伐他汀可明显降低缺血性脑血管病患者的血清氧化低密度脂蛋白(OxLDL)和超敏C反应蛋白(hs－CRP)水平，同时对动脉粥样硬化斑块的逆转具有积极意义。

5．2 中药制剂 改善微循环的药物居多，主要以活血化瘀类药物为主，其作用机制可分为:抑制血小板聚集、降低血黏度、增加血液活动性、增加脑灌注量、轻度扩张血管增加血流量及提高组织对缺氧的耐受力。卢霞等［30］观察丹红注射液治疗急性脑梗死的临床疗效，结果总有效率为98．7% ，表明丹红注射液可降血脂，改善血液循环，治疗急性脑梗死疗效确切。马新建等［31］连续2周给予急性缺血性脑血管病患者灯盏花素注射液，使患者血清和肽素(copeptin)、N端前脑钠肽(NT－proBNP)、NT－proBNP、HIF－1α以及缺血修饰性白蛋白(IMA)含量显著降低，疗效确切。

5．3 中西药联合治疗 临床上，治疗缺血性脑血管病的主要方法是西医药物疗法，但治疗有效率较低。近年来，中西医结合疗法在治疗此类疾病方面显示出良好的效果。李卫国［32］采用随机平行对照法观察复方丹参滴丸联合阿司匹林防治缺血性脑血管病疗效，总有效率为93．33%，且治疗组疗效优于对照组、复发率低于对照组，可有效防治缺血性脑血管疾病的发生。陈磊等［33］探讨氯吡格雷联合灯盏细辛注射液治疗急性脑梗死的临床疗效，可有效改善患者血流变和神经功能，值得临床推荐。许静等［34］观察依达拉奉联合丹红注射液治疗急性脑梗死的临床疗效，结果较单纯依达拉奉疗效好，且能显著降低患者的神经功能缺损程度，改善患者日常生活能力。王英才［35］采用中药注射用灯盏花素与川芎嗪注射液联合应用治疗脑梗死患者52例，治疗组总有效率达94．2%，优于对照组，疗效显著。

6 结语与展望

CIRI后BBB的通透性作为目前国内外重要关注的课题之一，CIRI后，脑组织损伤的机制是极其复杂的，是多因素与多种损伤机制互为因果共同参与后的结果，最终导致BBB的结构和功能发生相应的变化，引起神经细胞凋亡和脑水肿;同时CIRI病理生理的过程又受到BBB通透性变化的影响，两者相互作用、关系密切。具有特殊功能与结构的BBB，成为进一步研究CIRI生理病理机制的重要因素，为深入探究与CIRI相关的病理过程以及CIRI后的BBB通透性时相变化的相关规律提供了更大的研发思路，从而为优化临床治疗方案提供相应的理论基础与依据。

近年来，缺血性脑血管病的发病率呈不断上升趋势，严重影响患者的日常生活甚至危及生命。根据病情发展一般分为急性期和恢复期:急性期多考虑采用西药进行溶栓、抗凝、降纤、抗血小板治疗;恢复期多以改善脑循环及营养代谢为主，可酌情加用中药制剂、针灸等治疗。

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Advances in Research on Influence of Ischemic Cerebrovascular Disease on Blood Brain Barrier and Related Medication

Sun Yu1，Wang Jian2，Qiao Xi1，Chen Lei1，Qi Chunsheng3，Ma Xiaoyong4
(1．Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，2．Tianjin Children＇s Hospital，Tianjin 300074，3．Institute of Hematology and Blood Diseases Hospital Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College，Tianjin 300020，4．Tianjin Chase Sun Pharmaceutical Co LTD，Tianjin 301700)

The blood－brain barrier(BBB)is the complicated interface between the peripheral circulation and blood，which can control the material transport on both sides of the blood－brain and keep the stability of internal environment of the central nervous system．The pathogenic process of ischemic cerebrovascular disease will results in the breakdown of BBB，leading to hemorrhage and brain edema．Many factors cause the structural and functional changes of BBB after cerebral ischemia－reperfusion．To explore effective protective measures against cerebral ischemia－reperfusion injury，we reviewed the infective factors of BBB and the relation bewteen reperfusion injury and BBB，and sum up the clinical medication of ischemic cerebrovascular disease in recent years．

ischemic cerebrovascular disease，cerebral ischemia－reperfusion，blood－brain barrier，clinical medication

R971

A

1006-5687(2016)03-0062-05

2016-04-19

*通讯作者:王健，E－mail:kingdom_80@sina．com。