缺血再灌注损伤机制及保护综述

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1、脑缺血再灌注损伤机制及治疗进展西安交通大学医学院第二附属医院麻醉科710004薛荣亮脑缺血一定时间恢复血液供应后，其功能不但未能恢复，却出现了更加严重的脑机能障碍，称之为脑缺血再灌注损伤（cerebralischemiareperfusioninjury,CIR）。脑缺血再灌注损伤与自由基的生成、细胞内钙超载、兴奋性氨基酸毒性、白细胞高度聚集和高能磷酸化合物的缺乏等有关。急性局灶性脑缺血引起的缺血中心区死亡以细胞坏死为主，目前认识的比较清楚，即脑缺血后5-7分钟内，细胞能量耗竭，K+通道受阻，膜电位降低，神经末梢释放谷氨酸，通

2、过兴奋谷氨酸受体（包括NMDA、AMPA和KA受体）致使细胞膜上的Ca2+通道开放，引起Ca2+超载，高Ca2+可激活NOS，使NO和氧自由基的形成增加，引发脂质过氧化，引起膜结构和DNA的损伤；Ca2+还可活化各种酶类，加剧细胞损伤和能量障碍，引发缺血级联反应，结果细胞水肿、细胞膜破裂，细胞内酶和炎性介质释放，引起细胞坏死。近年来认识到半暗带区域于再灌注数天后出现了迟发性神经元死亡(DND)，DND常出现在缺血再灌注后2-4日，主要发生在海马、纹状体及皮质区域，DND需要数日时间、有新蛋白质合成的、需要消耗能量的、为无水肿的

3、细胞自杀过程，称之为细胞凋亡(PCD)。脑缺血再灌注损伤既包括急性细胞坏死也包括细胞凋亡，对于DND的确切机制目前仍不清楚，尚需进一步深入研究。现对脑缺血再灌注损伤机制的研究进展及保护措施简述如下：1．基因活化脑缺血再灌注损伤后可出现大量基因表达，大约有374种基因出现1变化，绝大多数基因与凋亡有关，其中57种基因的蛋白表达是缺血前的1.7倍，而34种基因的表达量出现下降，均发生在4小时到72小时,包括蛋白质合成，基因突变，促凋亡基因，抑凋亡基因和损伤反应基因变化等，这些基因的相互作用最终决定了DND的发生。2．兴奋性氨基酸毒

4、性兴奋性氨基酸毒性是指EAA受体活化而引起的神经元死亡，是脑缺血性损伤的重要触发物和介导物。EAA可活化胞内信号转导通路，触发缺血后致炎基因表达。CA1区神经细胞分布着大量的EAA受体，而抑制性氨基酸受体分布很小，这就为缺血后的兴奋性毒性提供了基础。另外，CA1区较CA3区对缺血损伤敏感是由于其兴奋性氨基酸受体的类型不同，CA1区以NMDA受体为主，CA3区以KA受体为主，而KA受体对缺血敏感性较差，可能是造成DND发生的重要原因。3．自由基及脂质过氧化脑缺血再灌注期间产生大量自由基。其有害作用可概括为：①作用于多价不饱和脂肪

5、酸，发生脂质过氧化。②诱导DNA、RNA、多糖和氨基酸等大分子物质交联，交联后的大分子则失去原来的活性或功能降低。③促使多糖分子聚合和降解。自由基可广泛攻击富含不饱和脂肪酸的神经膜与血管，引发脂质过氧化瀑布效应(oxygenburst)，蛋白质变性，多核苷酸链断裂，碱基重新修饰，细胞结构的完整性破坏，膜的通透性、离子转运、膜屏障功能均受到严重影响，从而导致细胞死亡。自由基还能导致EAA释放增加，促使脑缺血后DND发生。4．热休克蛋白表达紊乱热休克蛋白是在多种应激原的作用下生成的分子量为7-200KD的2蛋白大家族，但研究的较多

6、的是HSP70，有报道称CA1区神经细胞能表达大量的Hsp70mRNA，而脑缺血再灌注后CA1神经细胞Hsp70表达受到严重抑制。此外，Hsp70基因表达发生变化并不只出现在预处理之后，许多其它基因的表达水平也相继发生变化。目前相继有证据发现脑缺血后HSP60、HSP10、HSP40、HSC70、hsc70,hsp90,hsp105和trkB均可被诱导产生。5．线粒体功能障碍脑缺血再灌注后线粒体mRNA的表达紊乱可造成细胞能量产生进行性降低，ATP合成障碍，导致神经细胞死亡。再灌注早期免疫反应性减弱，其中在海马CA1区最明显。

7、线粒体DNA编码13条氧化磷酸化所必需的多肽链及细胞色素氧化酶的3个亚基，因此线粒体DNA的表达紊乱可引起能量产生进行性衰竭，导致细胞死亡。6．NO与脑缺血再灌注损伤NO是一氧化氮合酶(NOS)催化下生成的起维持和调节血管张力的一种自由基，其广泛分布于神经组织。NO脑保护方面的机制有：①作用于血管平滑肌，活化鸟氨酸环化酶产生GMP，钙依赖性钾通道开放，产生舒张血管作用，抑制粘附分子发挥抗血小板凝聚和白细胞粘附功能，使脑血流得以维持和改善。②通过巯基亚硝酸化及NMDA受体变构作用，限制EAA的细胞毒性作用。③在一定条件下消除OH

8、，中断自由基的链式反应。NO毒性方面的机制有：①与超氧阴离子形成过氧化亚硝酸(ONOO-)，灭活线粒体MnSOD，促进大量自由基生成，介导氧化损伤。②抑制甘油酰-3-磷酸脱氢酶、肌酸激酶、顺乌头酸酶、NADPH-辅酶Q和琥珀酸氧化还原酶等，减弱氧化磷酸化过程从而阻止能量合成。