缺氧预处理与高原脑血管病（ppt58）课件

青海省人民医院 神经科 吴世政 缺氧预处理与高原脑血管病 缺氧(血)预处理 (hypoxia preconditioning HP) 指组织受到一次或多次短暂性适度缺氧刺激后 ，触发机体的内源性保护机制，可使机体对接 下来发生的严重缺氧(血)或其它致死性应激产生 防御和保护作用。 概念 脑缺氧（血）耐受 (hypoxia tolerance HT) 指缺氧(血)预处理诱导脑组织对随后的脑缺氧 (血)损伤产生迟发型的抵抗能力的现象 HT是多因素、多机制参与的保护过程 缺氧耐受的内源性保护作用已经被证明 概念 背景 Murry 等于1986 年在犬心肌缺血模型中发现缺血预处 理, 继后大量研究进一步肯定了心肌缺血预处理的心 肌保护作用, 且已有临床应用报道 背景 背景 1990年Kitagawa等首次在沙土鼠脑缺血的实验研 究中观察到短暂性脑缺血预处理具有神经保护作 用。 沙鼠预先给予了2min的亚致死性脑缺血，能使最 易受损的海马CAI区大部分神经元在1d后的再次 较严重5min脑缺血中存活; 沙鼠预先给予的2min2次的脑缺血（间隔1d）则 能几乎完全防止再次较严重缺血（5min）所知的 海马CAI区神经元损伤 化学预处理 包括许多在脑缺血/再灌注损伤过程中起作用的 化学物质： 兴奋性神经毒性氨基酸 炎性损害的许多炎性介质IL-1、TNF- 脂多糖、3-硝基丙酸、凝血酶、内毒素等 这些物质的毒性使其临床应用受到限制 缺氧(血)预处理的方式 药物预处理 通过药物激发或模拟机体自身内源性保护物质 而呈现的脑保护作用，研究表明： 腺苷A1受体激动剂预处理有较好的脑保护效果 ATP敏感性K通道开放剂(KCO)可诱导出脑缺血 耐受效应 神经营养因子，抗氧化剂、细胞间粘附分子、单 克隆抗体、重组肿瘤坏死因子等 缺氧(血)预处理的方式 药物预处理是脑缺血预处理的发展趋势， IPC诱导应激过程是一种损伤，其临床应用受到 许多因素的限制，因此既不损伤组织又能产生预 处理效应的药物性预处理具有潜在的临床应用的 价值，值得我们更深入研究和探讨 缺氧(血)预处理的方式 缺氧(血)预处理的方式 常压缺氧 低压缺氧 重复缺氧 脑组织对缺氧损伤的反应 神经元死亡 胶质细胞增生 炎症反应 血管再生 神经元再生 组织器官反应 分子反应 HIF-1,VEGF,EPO 分子机制 l早期效应： 发生于处理后数小时，主要与膜受体调节有关 l延迟性效应： 发生于预处理后17d，与诸多基因表达的增强或受抑制有关 HIF1a （hypoxia-inducible factor 1a ,缺氧诱导因 子1a ） Bracken CP, Whitelaw ML, Peet DJ, et al. The hypoxia-inducible factors: key transcriptional regulators of hypoxic responsesJ.Cell Mol Life Sci,2003, 60:1376-93. 碱性螺旋-环-螺旋 氧依赖降解区 转录激活结构域 分子机制 分子机制 Erythropoie tin(EPO)是 第一个被确 认的HIF-1 的靶基因， 而且EPO和 VEGF是由 缺氧诱导的 最具特征的 基因 分子机制EPO 预先给予外源性EPO可以保护由兴奋性氨基酸导致的皮层神经元的损害 VEGF（vascular endothelial growth factor ， 血管内皮生长因子 ） Hicklin and Ellis, Journal of Clinical Oncology 2005;23:1011-1027 Giles, The Oncologist 2001;6(suppl 5):32-39 VEGF激活途径 分子机制 HIF-1结合位点 靶基因 VEGF EPO 血管生成 神经元生成 血流增加 神经保护，再生及功能恢复 BNIP3 凋亡 展望 缺氧预处理是脑血管病的研究热点，其概念的提出： （1）为防治缺血/再灌注损伤开拓了新的研究领域 （2）为内源性神经保护机制和神经保护治疗方法提 供了新的启示和研究方向。深入实验研究，有助于揭 示其机制和解释一些临床现象 （3）为新药开发，心、脑缺血患者的介入治疗等方 面提供重要的理论依据和探索途径 高原脑血管病是高原人群疾病死亡的主要 原因之一,其受高寒缺氧、低气压等的特殊地 理环境的影响,在病因、临床表现、发病机制 和防治等方面具有特殊性 高原脑血管病 概 况 发病率 患病情况 发病年龄 性别、职业、民族 各类脑血管病相对频率 病死率 危险因素 高血压、动脉硬化 高血红蛋白 高原血液流变学异常 高脂血症 心功能不全 高原异常气候 脑血流动力学异常 同型半胱氨酸异常 炎性因子异常 高原慢性缺氧与高原脑血管病 发病机制 高原慢性缺氧导致脑小动脉节段性损害，血 管内皮细胞肿胀，无氧酵解产生酸中毒，致血 管通透性增加，毛细血管麻痹，脑血管自动调 节紊乱而产生充血和过度灌流，血液易于向血 管外渗，引起广泛的点状出血 高原慢性缺氧与高原脑血管病 发病机制 高原慢性缺氧损害的脑血管，在血液粘度 增高，血流缓慢，血小板易于粘附在受损的血 管内膜上，触发释放各种凝血因子，致脑血栓 形成。同时高原脑水肿引起的脑循环紊乱在脑 血栓形成中起着重要作用 发病机制 高原慢性缺氧与高原脑血管病 脑血管小动脉壁 发育缺陷 脑血管病增加 （出血性） 促进侧枝循环 形成 脑血管病减少 （缺血性） 高 原 慢 性 缺 氧 缺氧诱导因子与高原脑血管病 发病机制 HIF-1为缺氧应答的全局性调控因子,对缺 氧具有特异感受性,参与体内许多缺氧反应性基 因的转录调节,是机体缺氧应答中的关键作用因 子,通过作用于不同的靶基因而发挥不同的效应 ，从而在缺氧缺血性脑损伤（HIBD）中具有 双重角色。这与缺氧持续的时间及程度有关 中度缺氧 持续缺氧 血管内皮生长因子 (VEGF)等 细胞内p53水平 诱导神经细胞凋亡 促进微血管再生促进微血管再生 HIF 的双重角色 基因多态性变化与高原脑血管病 脑血管疾病是遗传因素和环境因素共同引 起的一种疾病, 属于多基因遗传病,其发病机制 复杂,目前已经发现多种与脑血管疾病有关的基 因如： 发病机制 血管紧张素转换酶(ACE)基因多态性 研究发现D等位基因的频率与脑血管病 发病呈正相关，而高原藏族ACE基因型频率与 平原人群有显著差别，并提示ACE基因信息与 低氧遗传适应的信号传递可能有关 发病机制 载脂蛋白基因多态性 载脂蛋白E(apoE)基因型研究发现，E2等位基因可 能与出血性脑血管病有关,而E4等位基因为缺血性脑血管 病的重要遗传标志,可以影响脂类代谢,并与痴呆有关 高原ApoE基因型研究发现汉族以E3/3常见，而藏、 回族以E3/4常见，三民族TG，TC和LDL-c值E4携带者高 于E2E2携带者，而藏族E2明显高于汉族和回族 发病机制 纤维蛋白原基因多态性 B2纤维蛋白原基因多态性 发现H2等位基因是 缺血性脑血管病的高危因素 A2纤维蛋白原基因多态性 是心房颤动伴发栓 子形成的重要危险因素 发病机制 急性高原病发发生的颅脑颅脑 出血，往往是广泛点状 出血 慢性高原病发发生的出血性脑脑血管病少见见，一旦出 血，则则症状明显显而严严重，多数预预后不良 慢性高原病引发发的缺血性脑脑血管病,起病缓缓慢， 临临床表现较现较 明显显，到平原后有自然恢复的可能， 脑脑出血与脑脑梗死可同时时存在 临床表现及诊断 首先应积应积 极治疗疗高原原发发病，针对针对 高原独立 的危险险因素进进行处处理，开展氧疗疗 慢性高原病所致的脑脑血管病，缺血性和出血性 可同时存在，在治疗疗上需特别别慎重 高原缺血性脑脑血管病患者血液呈高凝状态态的同 时时，进进行抗凝及溶栓治疗时疗时 ，应应注意掌握指征 和控制时间时间 窗 缺氧对药对药 代动动力学的影响明显显，镇镇静剂剂的使 用应应当减量和慎用 高原脑脑血管病患者迅速转转移到平原地区，有助 于疾病的治疗疗和康复 防治要点 脑血管反应性和自动调节功能研究 研究证实：高原居民与平原居民明显不同 。氧是血管反应性的重要影响因素，在低氧状 态下，脑的自动调节要发挥更大的作用，才能 抵抗高灌注综合症的发生。对于不同海拔居民 的研究，将有利于揭示脑血管反应性的机制 展望 脑循环储备能力研究 高原是研究缺血缺氧耐受的天然实验现场。慢 性缺氧导致体内会产生一系列抗缺血、缺氧化 学物质，使脑组织产生更强的抗缺血缺氧能力 。在同一血管闭塞的情况下，高原居民可能会 有更小的梗死面积和更轻的临床症状。因此， 高原居民具有更强的脑储备能力 展望 脑侧枝循环研究 研究发现：由于对抗缺氧的需要，高原居民 可能有更好的脑侧枝循环，评估不同海拔居 民的侧枝循环程度对于其他地区卒中的防治 可能会开辟新的思路 展望 复杂致病因素研究 高原脑血管病的危险因素发 生了变化，如血压降低、缺 氧预适应成为卒中的保护因 素，红细胞压积升高、脑自 动调节障碍成为卒中促进因 素。这些因素的混杂作用带 来的后果需要深入研究 展望 基因多态性 高原脑血管病 高原平原平原 藏族 汉族 ？ 遗传背景研究 展望 脑储备能力(cerebral reserve capacity,CRC) 脑血流储备 （乙酰唑氨 、CO2吸入 、） 脑结构储备 （如侧支循 环） 脑功能储备 （自动调节 能力） 脑代谢储备 （缺血耐受 ） 脑储备能力 ASPP1、HIF1a、VEGF在不同海拔地区脑梗死 大鼠脑组织中的表达情况 Wistar大鼠180只，体重在180g-200g，分 为西宁组（海拔2200m）、柴达尔组（海 拔3500m）、沱沱河组（海拔4500m），每 一海拔组随机分配60只大鼠。分别在当地 饲养30天，以期达到高原基本习服 ASPP1、HIF1a、VEGF在不同海拔地区脑梗死 大鼠脑组织中的表达情况 参照Zea Longa等描述的方法制作右侧大脑中动脉阻塞的局灶性脑缺血模型,神经 功能缺损按照Longa评分法进行评分， 1-3分为入选实验动物；造模后1天、3天 、7天、14天后断头处死、手术取脑，置于10甲醛液 ASPP (apoptosisstimulating protein of p53 ， p53凋亡刺激蛋白) ASPP1 ASPP2 iASPP 1091 1128 828 A螺旋 Pro(含脯氨酸的结构域 ) ) Ank(锚蛋白结构域 ) SH3结构域 A Sullivan and X Lu. ASPP: a new family of oncogenes and tumour suppressor genesJ. British Journal of Cancer,2007,96:196-200. Apoptosis p53/p63/p73 Proteasome inhibitors DNA damage Stress signals Inactivation of Rb pathway Stress signals E2FASPP1/ASPP 2 ASPP1/ ASPP2 ASPP1/ ASPP2 p53/p63/p73 iASPP Growth ASPP1/ASPP2 Methylation A Sullivan and X Lu. ASPP: a new family of oncogenes and tumour suppressor genesJ. British Journal of Cancer,2007,96:196-200. 用免疫组化的方法在脑梗死术后1、3、7、14天检测脑组织的 ASPP1、HIF1a、VEGF的表达情况；参照Mattern法进行染色 结果评分 ASPP1、HIF1a、VEGF在不同海拔地区脑梗死 大鼠脑组织中的表达情况 软化灶 HIF1a ASPP1 VEGF ASPP1、HIF1a、VEGF在不同海拔地区脑梗死 大鼠脑组织中的表达情况 西宁组大鼠脑梗死术后1、3、7、14天用免疫组化方法检测脑组织的ASPP1结果 1d1d3d 7d 14d 1d 表1 ASPP1在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大鼠脑组织中的表达(均数士标准差) 注：海拔高度组间F值104.34，脑梗天数组间F值51.70，p0.01。 脑梗死后1d和3d 、7d、14d, 3d和7d、14d, 7d和14d比较p值为0.008、0.001 、0.001、0.018、0.001、0.003； 海拔2200m和3500m, 3500m和4500m比较p值为0.001、0.001,检验水准为0.05 ，具有显著性差异。 ASPP1在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗 死大鼠脑组织中的表达 ASPP1在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大鼠脑组织中的表达的线图 ASPP1在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗 死大鼠脑组织中的表达 表2 HIF1a在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大鼠脑组织中的表达 (均数士标准差) 注：海拔高度组间F值61.166，脑梗天数组间F值439.968，p0.01。 脑梗死后1d和3d、7d、14d, 3d和7d、14d, 7d和14d比较P值为0.001； 海拔2200m和3500m、4500m, 3500m和4500m比较P值为0.002、0.001 、0.001,检验水准为0.05，具有显著性差异。 HIF1a在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大 鼠脑组织中的表达 HIF1a在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大鼠脑组织中的表达的线图 HIF1a在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大 鼠脑组织中的表达 表3 VEGF在不同海拔高度和造模后不同时间点脑梗死大鼠脑组织中的表达(均数 士标准差) 注：海拔高度组间F值56.586，脑梗天数组间F