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1、缺血性脑损伤的病理生理进展和脑梗塞的防治建议Academic exchanges? Sara VanDerBeek Paintings and Exhibitions at the Saatchi GalleryKati Heck Artworks, Paintings and Exhibitions at the Saatchi Gallery ?缺血性脑损伤的病理生理进展 和脑梗塞的防治建议 2007 年 6 月 16 日 15:28:43 发布:admin 缺血性脑损伤的病理生理进 展和脑梗塞的防治建议急性缺血性脑损伤（脑梗死） 、神经元坏死的发病机制和防治经历过长时间的研究过程，从 选
2、择性神经细胞坏死至迟发性神经元坏死（DND）以及至近年缺血伴暗带，缺血治疗时间 窗研究和溶栓治疗进展，为急性脑梗塞的治疗提供光明前景。 一、迟发性神经元坏死（DND） 早在 1925 年 Spielmeyer 提出选择性神经细胞易伤性，表现在不同脑区，如海马 cal 区，小 脑蒲金野细胞和大脑皮层 III-VI 层等神经细胞损伤，曾有多种理论解释，诸如血管理论、 特异性易伤性、血管结构和神经元理化特性等学说，也曾进行多种动物模型研究，直至 Pulsinelli (1979) 1 首先建立四血管阻断（4VO）全脑缺血再灌注模型，促进了脑缺血的 试验研究。迟发性神经元坏死（DND） ，KIRINO
3、（1982）2 应用沙土鼠两血管阻断 （2VO）再灌注全脑缺血模型，发现海马 Cal 区 2-7 天后神经元坏死称为迟发性神经元坏 死（DND）同年 Pulsinelli（3）用大鼠 4V0 再灌注模型取得相同的结果，即海马 Ca4 区为 缺血性细胞改变（1CC） ，Ca3 区为反应性改变而 Ca1 区则为 DND 改变。自此得到公认并 进行深入病理形态，超微结构、理化改变研究对 DND 发生机制取得突破性进展： 1 自由基（FR）与 DND 自由基（FR）广泛存在于生物体内，正常生理情况下 FR 处在生成和清除平衡状态不损害 机体具有毒物降解作用。生物体内 FR 有：氧化自由基（超氧阴离于
4、02） ，过氧化氢 （H202）和羟自由基（0H）等，试验研究证明 FR 代谢失衡是脑缺血再灌注 DND 过程中 的一个最基本特征4、5。脑缺血再灌注氧自由基过多，特别是超氧阴离子（氧 FR）过多 造成组织损伤：有血管内皮细胞损伤血管屏障遭破坏产生脑水肿；神经细胞、胶质细胞的 膜磷脂损伤、Ca 离子、Na 离子、流入细胞内、Ca 离子超载；兴奋性氨基酸 NMDA 受体 神经毒作用造成神经元损伤等6。临床上应用维生素 C、E 的抗氧化作用保护和治疗受损 神经细胞。 2细胞 Ca 离子超载与 DND 细胞内 Ca 离子超载是缺血再灌流造成 DND 的主要原因。正常生理状态下细胞内外 Ca 浓 度相
5、差近万倍，多种 Ca 离子通道维持这种正常梯度包括 NMDA 受体通道。电压依赖 Ca 离子通道，内质网 Ca 离子通道、线粒体 Na/ Ca 离子交换系统，Ca 离子-一 ATP 酶和钙 调蛋白（CaM）等8。当脑缺血缺氧病理状态下，EAA 受体过度兴奋，引起溶质重排 Ca 离子细胞内流增加；高能磷酸化合物耗尽，离子泵受损，胞内 Ca 离子不能泵出，线粒体 和内质网对 Ca 离子的摄取和钙结合蛋白钙调蛋白的结合能力下降，造成细胞内 Ca 离子超 载发生 DND。 3 兴奋性氨基酸与 DND 兴奋性氨基酸（EAA）有谷氨酸（Glu）和天门冬氨酸（ASP） ，在脑内的 Glu 最多，是 CNS
6、中的兴奋性递质，参与多种生理功能，包括感觉信息处理，协调运动，认知过程的学 习和记忆等。 正常 GIu 细胞内高于细胞间隙 1000 倍，试验证明缺血 5 分钟，细胞间隙 Glu 升高 15-20 倍， 再灌注 5 分钟可恢复正常，但缺血 20 分钟 Glu 升高达 20-100 倍，继续再灌注 20 分钟亦不能恢复到正常水平，激活 AMPA 受体通道开放，使细胞内能量和 ATP 耗尽，细胞外 K 离 子浓度增加导致细胞膜去极化，Na 离子在细胞内堆积 CI 和 H20 细胞内流造成细胞水肿- 急性神经元坏死9、10。Glu 大量在细胞间隙堆积膜去极化使钙离子通道，NMDA 受体通 道、电压依
7、赖性钙离子通道开放，钙离子进入细胞超载使蛋白激酶、磷酸酶、Ca 离子蛋白 酶等代谢紊乱导致迟发性神经元坏死。 4 一氧化氮（NO）与 DND 一氧化氮（NO）是一种易扩散具有高度化学活性气体分子，半衰期极短。在生物体内由 L - 精氨酸（L - Ang）和 02 经 N0 合酶（NOS）催化生成11。NOS 广泛存在于内皮细胞、 神经细胞、神经纤维和神经胶质细胞内，具有多种生理功能：内皮依赖性舒缩因子 （EDKF）具有舒张血管，降低血压和抗血小板聚集粘附作用；生物光转换因子在视网膜 光信号传递作用；神经信使在感觉运动神经调节，在学习和记忆过程传递信息作用。 实验资料表明 NO 在缺血性脑损伤具
8、有双重作用，脑缺血再灌注（2-3 分钟）NO 继续迅速 升高，再关注-2 小时恢复正常，持续再灌注 2-3 小时 NO 再度升高对神经细胞有损害作用 （DND） ，如用 N-甲基-L 精氨酸（NMLA）或用 N-硝基-L 精氨酸（NMLA）或用 N- -硝基-L 精氨酸（NMLA）可使 NO 降低具有神经元保护作用12。NO 的双重作用，在缺 血早期有保护作用，晚期有神经毒作用，缺血半暗带区改善微循环挽救濒死神经细胞，而 中心坏死区则为加重损害作用。 二、缺血半暗带和治疗时间窗 Astrup (1981)根据大脑中动脉堵塞局灶（MCAO）模型缺血坏死区周边新皮层局部脑血流 （rCBF）降低至
9、15ml/100 克/分脑电活动消失而细胞间隙 K 离子无变化，当其 rCBF 降低 6ml/100 克/分 K 离子突然升高，神经细胞死亡，提出中心坏死区和缺血周边半暗带 （Penumbra）的概念13。引起广泛注意，进行多方面研究得到病理生理、生理生化、局 部脑血流和能量代谢等验证，缺血中心区为不可逆损害，而其周边区自发脑电活动消失， 而离子平衡和膜结构完整不受影响的组织半暗带区是可挽救区。但病理形态变化的成熟性 和时间的局限性从病理形态验证早期半暗带区存在困难，导致对半暗带认识不一致。以后 Koizumi(1986)首选应用尼龙线穿法阻塞 MCA 建立局灶脑缺血再灌注模型14。至 90
10、年代 应用此模型对缺血半暗带的病理形态，图像分析不同时间中心坏死区和半暗带不同改变提 出缺血治疗时间窗为 1-3 小时。本实验室应用大鼠局灶脑缺血/再灌注模型从不同时间缺 血半暗带和中心坏死区的病理形态、图像分析时间窗应为 2.5-3 小时。目前国内外已经根 据缺血半暗带和缺血治疗时间窗15、16以发病小时内和/或发病 3 - 6 小时内病例开展多 中心临床溶栓治疗研究，有待结果以供借鉴。本实验室对七例不同时间脑梗死的尸检标本， 通过神经元，细胞骨架蛋白，MRI 的 T2 图像等指标的观察，在缺血 10 小时、27 小时、两 天、三天半、七天均有缺血半暗带存在，只是七天的半暗带最小27。 三、
11、细胞凋亡与缺血脑损伤 早在 70 年代初，在胚胎发育研究中程序性细胞死亡（PCD）被 Kerr（1972）命名为凋亡 （apoptosis）是古希腊语脱落、凋谢之意。90 年代细胞死亡研究深入发展作为一种细胞死 亡形式细胞凋亡引起重视，细胞凋亡与细胞坏死（necroris）是两种细胞死亡形式，两者在 病理形态、生化改变、检验方法、发生机制和意义各不相同。近年细胞凋亡现象研究发展 迅速，在生物学、医学领域包括病理学、病理生理、生理生化、免疫病理、特别是分子生 物学等对多种疾病的病因、发病机制和防治进行研究，特别在肿瘤研究上取得可喜结果。 近年来细胞凋亡在缺血性损伤已有较多根道17。结果表明在缺血
12、半暗带区细胞凋亡较中 心坏死区为多。本实验室研究也证实缺血区神经细胞凋亡为主，胶质细胞亦有凋亡但较少， 再灌注后中心区凋亡减少，半暗带区细胞凋亡增多尤已靠近中心区的半暗带边缘最为明显 18。缺血再灌注 24-48 小时凋亡最重，再灌注 96 小时凋亡细胞明显减少，可以认为半暗带细胞凋亡是缺血性重要细胞死亡形式之一，至于缺血性细胞凋亡的意义，机制和转归 以及如何挽救和保护凋亡细胞，虽然近年亦对凋亡相关基因表达和检测有较多报道，进一 步防治仍有待进一步研究。四、白细胞和细胞因子 临床尸检病理早已发现脑梗塞病例在 12 - 48 小时白细胞增多，空气栓塞狗缺血模型铟三 标记伽玛照相（24）可见缺血小
13、时白细胞聚集，24 小时在血管内外浸润，48-72 小时达高 峰，研究证明白细胞增多加重了脑缺血损伤，其危害作用：阻塞微循环，降低血流量；损 伤血脑屏障，加重脑水肿；加重神经细胞和胶质细胞的损伤。用狗空气栓塞模型氮芥清除 白细胞可使脑血流增加和体感诱发电位改善25。本实验室在大鼠局灶脑缺血/再灌注模型， 24-48 小时白细胞数明显增多，用布洛芬、蛇毒因子干预白细胞减少，梗塞面积缩小。近 年研究认为梗塞后，缺血后继发性损伤中细胞因子，粘连分子等积极参与其损伤过程，如 TNF、IL - 1、IL - 6 等激活巨噬细胞和小胶质细胞参与继发性炎性反应加重缺血后损伤 26。本实验室最近对人脑尸检标本
14、观察，在梗塞 4 天后的损伤反应带（梗塞周边区的反 应性广义半暗带）仍有 TNFalpha,TGFbetal 和 GFAP 的表达，小胶质细胞的激活28。 五、缺血性损伤保护其它影响因素 脑缺血损伤防治研究除注意以上问题外，以下问题也值得注意： 1 温度、低温：低温可以降低细胞代谢率对脑缺血损伤有保护作用。早在 60 年代试 验研究已经发现高温加剧缺血性损伤，低温改变高能磷酸代谢状态，减轻脑组织细胞酸中 毒，减轻脂膜成分的降解和血脑屏障的破坏。近年研究19低温缺血损伤保护机制为抑制 单氨能和氨基酸神经递质的合成与释放。低温使缺血坏死区面积减少。高温可使梗塞面积 增大，可惜至今低温治疗尚未用于临
15、床，不过在临床治疗过程中，注意治疗感染并发症， 积极治疗高热仍然是十分重要的。 2 血糖：高血糖对缺血性脑损伤的影响曾有过不同意见，但临床病理和实验病理研 究均证实高血糖对急性脑梗塞或局灶性缺血再灌注模型加重损害。其发生机制认为高糖使 缺血区能量代谢障碍特别无氧糖酵解产生乳酸和 H，加重酸中毒，而对持续性局灶性缺血 条件下，即慢性缺血过程高糖对脑损伤影响不一致，可能的原因是脑内无糖原贮存，持久 低糖对正常或病理状态的神经元是不利的，甚至是有害的。本实验室在大鼠 MCAO 缺血模 型证实高血糖使脑缺血损害加重，不仅加重脑水肿而且伴有点状出血，也曾临床研究 50 例 急性脑卒中与血糖关系，得出结果
16、急性脑卒中与应激性血糖升高有相关性，差别显著，应 激性血糖升高与急性脑卒中的预后也是呈正相关的21。因此在临床脑梗塞病人要注意检 测血糖，在急性期治疗不宜用高糖，甚至低糖可能有保护作用。但亚急性期或慢性恢复期 则不宜低糖，临床治疗时应予以注意。 3 血压：急性脑梗塞病人一过性血压升高是常见的，降压药的应用要慎重，动物实 验研究证明22、23缺血时血压升高可使缺血所致塌陷血管开放。提高血流量，改善循环， 排出代谢产物，防止白细胞和血小板聚集，临床所见脑梗塞病例多为高龄老人，往往伴有 全身动脉硬化，脑血流自动调节功能低下，影响脑血流和微循环，因此临床治疗急性脑梗 塞要慎用或不用降压药。 六、积极治疗脑梗死 根据以上实验病理研究进展，特别是近年提出缺血半暗带和时间窗的概念以及病理演变过 程，结合尸检病理和临床实践对脑梗塞早期采取积极治疗措施建议如下： 1既注意综合整
