缺血性脑血管病药物治疗进展课件

防治缺血性脑血管病的药物研究进展 张岫美 脑血管疾病 cerebrovasculardisease CVD 在世界和我国都属于三大死亡原因之一 具有 三高一低 的特点 即高发病率 高致残率 高复发率 死亡率低 急性脑缺血是脑血管病最主要的病种 在我国死亡率仅次于恶性肿瘤 患者约有1 3在发病后不久死亡 幸存者则由于偏瘫 失语等后遗症而致残 丧失工作能力甚至生活自理能力 目前脑血管病已成为危害我国中老年人身体健康和生命的主要疾病 我国农村中风死亡率首次超过城市 一项最新数据称 2009 我国眼下中风患者中中青年的比例已经升至10 且农村中风死亡率已首次超过城市 城市居民脑血管病死亡已上升至第一 二位 农村地区在20世纪90年代初脑血管病死亡列第三位 90年代后期升至第二位 脑血管病已成为我国居民的 头号杀手 也是所有单病种中致残率最高的疾病 存活患者中 约3 4致残 世界卒中日 10月29日是 世界卒中 即中风 日 今年 世界卒中日 的主题是 六分之一 即全世界每六个人中有一人可能在一生中罹患卒中 俗称 中风 每六秒钟就有一人死于卒中 每六分钟就有一人因卒中而永久致残 全国每年新发脑卒中约200万人 每年死于脑血管病约150万人 存活的患患者数 包括已痊愈者 600 700万 根据发病原因的不同分为 缺血性脑血管病 80 85 出血性脑血管病 15 20 脑血管疾病 脑缺血是脑卒中的主要类型 约占80 85 脑缺血80 85 脑出血15 20 脑缺血的时间过程 治疗时间窗 依据病理 药理特点 急性期 约24小时内 主要变化能量代谢障碍 兴奋性 自由基毒性 钙超载等离子平衡失调 细胞坏死 时间窗溶栓药 约3小时 仅1 2 患者能溶栓 神经保护药物 24小时以内 亚急性期 约1周内 主要变化细胞凋亡 炎症时间窗抗炎药 神经保护药物 约7天左右慢性期 约1周以后 主要变化脑重构 神经元再生 突触形成 血管再生 胶质疤痕形成 神经功能恢复 时间窗未定 数分钟 数小时 数小时 数天 数天 数月 结构损伤 不可恢复 功能损伤 半暗带 可以恢复 能量代谢障碍兴奋性氨基酸毒性 炎症细胞死亡 功能代偿性恢复结构重建 脑缺血及时进行有效治疗 就能降低病死率及促进功能恢复 脑缺血是脑血管病的主要类型 迄今仍缺乏对大多数病人均有效而安全的治疗方法及药物 这种状况促使抗脑缺血药物成为一个持续的研究热点 一 缺血性脑血管病的病理生理学机制与动物模型制备 一 缺血性脑血管病的病理生理学机制 因此 缺血性脑损伤是一种复杂病理过程 其发病机制涉及脑组织的能量代谢紊乱 兴奋性氨基酸毒性 自由基损伤 神经细胞凋亡 炎症反应及神经细胞内钙超载等多个环节 对脑缺血发病机制的认识过程最初 认为脑血流减少 缺血缺氧和能量代谢衰竭等方面 20世纪80年代后期开始 energyexhaustion excitotoxicity neurotransmitter Ca2 ioverload cellskeletondisturbance celldeath RecentlyPAF 在缺血脑区的微血管中血小板可释放炎性介质PAF 激活多形核白细胞 PMNLs Adhesion PMNLs与EC黏连 促使EC皱缩 破裂 凝集坏死 使血脑屏障破坏 Inflammation 黏附后的PMNLs在趋化因子吸引下 通过内皮细胞层进入损伤脑区 产生急性炎症反应 炎症和免疫脑缺血后一些具有免疫活性的细胞如EC 多形核白细胞 PMNLs 和巨噬细胞 microglia astrocytes均能产生cytokines和celladhesivemolecules 加重炎症反应 导致脑细胞死亡 脑缺血的主要病理变化 治疗靶点 缺血 再灌注引起一系列细胞 分子及其调节过程的改变 急性期变化极为广泛 多样 线粒体能量代谢障碍 肿胀 结构破坏 ATP合成减少兴奋性氨基酸毒性 激活NMDA AMPA等受体 诱发细胞内外离子失衡离子平衡失调 细胞内钙超载 离子泵抑制 pH降低氧化应激 自由基产生增加 清除能力降低 主要病理变化 治疗靶点 炎症反应 炎症细胞浸润 细胞因子 趋化因子 炎症介质增加细胞死亡 细胞坏死 细胞凋亡血脑屏障破坏 通透性增高 脑水肿信号转导特点改变 凋亡 损伤 抗损伤 炎症 再生等信号系统激活修复性变化 脑重构 神经元再生 突触形成 血管再生 胶质疤痕形成 神经功能恢复由于这种多样性 治疗脑缺血需要针对多靶点 1 能量代谢障碍 ATP是脑组织的主要能量来源 是在氧化磷酸化和糖酵解产生 脑重占体重的2 脑能量利用 维持细胞整合占40 神经冲动传递占60 如果脑血流中断 ATP仅能维持1m 15s内自发活动丧失 5 15mATP储存耗竭 脑能量代谢对脑缺血有很大的耐受性 早期认识 缺血缺氧4 6min即可造成脑不可逆性损伤 目前研究发现 局部脑缺血20 60min 神经细胞尚能保持其完整的结构和功能 CBF下降50 可以耐受 再进一步降低则造成能量代谢障碍 磷酸肌酸和ATP 能量代谢障碍 缺血的时间和程度不同 脑能量代谢的变化也不同 脑梗死初期脑能量代谢迅速受到严重损伤 但损害到一定程度后 随着缺血时间延长 脑能量状态的恶化便趋缓慢 脑缺血程度越严重 能量代谢的损害亦越重 乳酸酸中毒乳酸酸中毒是脑缺血影响脑组织细胞存活的最重要的原因之一 脑缺血导致糖酵解 组织中乳酸堆积而致乳酸酸中毒 中毒后果 可造成神经元结构 功能和生化的异常以及脑电活动和体感诱发电位的丧失 脑乳酸浓度低于15 2 mol g时 血流恢复正常后 神经元的电生理活动和代谢功能才有恢复的可能 乳酸中毒导致神经细胞死亡的原因可能与脑组织pH值降低有关 脑细胞所能耐受的pH为5 8 6 2 低于此限就可能造成细胞的不可逆性损伤 H 浓度过高 pH过低 的危害 Na H 交换通道抑制 促发并加重脑水肿 线粒体呼吸功能受损 ATP生成障碍 脑能量 进入线粒体内的Ca2 不能贮存 且H 可将Ca2 从结合位点置换出来 胞浆内Ca2 浓度异常升高 触发一系列病理反应 如脂质和蛋白质分解 微管解聚 蛋白磷酸化及兴奋性氨基酸的释放 2 兴奋性氨基酸毒性 EAAtoxicity 兴奋性氨基酸 excitatoryaminoacid EAA 对中枢神经系统起兴奋作用 Glu是CNS中含量最高的氨基酸 对大脑皮层有广泛而强烈的兴奋作用 同时也维持神经元正常的信号传递过程 结构 具有两个羧基和一个氨基的酸性游离氨基酸 包括谷氨酸 Glu 和门冬氨酸 Asp 等 谷氨酸的来源 释放与摄取Glu的来源突触体 脑内谷氨酸能突触体囊泡中和其它各种突触体胞浆内也含有丰富的谷氨酸 突触体储能最少 缺血后能量耗竭最快 迅速引起细胞外Glu浓度过度增高 神经元胞体 在缺血后也可释放部分谷氨酸 胶质细胞代谢池 谷氨酸释放晚 可能与胶质细胞中糖元储备丰富 缺血时能量不易耗竭有关 谷氨酸的释放机制 Ca2 依赖的释放机制 正常 Glu从突触前电压门控Ca2 依赖的囊泡胞裂外排释放 细胞去极化 Ca2 通道开放 Ca2 内流 在足够ATP存在时 谷氨酸递质囊泡与胞浆膜融合 以胞裂外排的方式释放 脑缺血短时间内 ATP产生减少 耗竭 Ca2 ATP酶的功能受到抑制 突触体胞浆内Ca2 的排出减少 Ca2 浓度 同时谷氨酸可激活NMDA R介导的Ca2 通道 引起Ca2 内流 胞浆内Ca2 浓度 激发了Ca2 依赖的谷氨酸释放 谷氨酸的释放机制 Ca2 依赖的释放机制 摄取的机制被神经末梢与胶质细胞谷氨酸高亲和力摄取系统主动摄取 摄入胶质细胞的谷氨酸 经谷氨酸合成酶转化为谷氨酰胺 后者被转运回神经末梢 脱氨后转变为谷氨酸 称 谷氨酸 谷胺酰胺循环 脑血流恢复后细胞外谷氨酸迅速恢复正常 是通过非能量依赖机制 如谷氨酸扩散到已恢复的血循环中 谷氨酸 1 EAA受体在脑内的分布 皮层 海马 纹状体 中膈 杏仁核 2 EAA受体的亚型 1 NMDA N 甲基 D 门冬氨酸 受体2 AMPA 甲基 3 羟基 5 甲基异恶唑 4 丙酸 使君子氨酸 quisqualate 受体 ionstropicreceptor Qi AMPA R metabotropicreceptor Qm mGlu R 1 氨基 环戊基 1 3 二羧酸 ACPD 受体3 Kainate 海人藻酸 受体4 L AP4 L 2 氨基 4 磷酰丁酸 受体 EAA受体亚型的典型激动剂 拮抗剂及效应 受体亚型选择性激动剂选择性拮抗剂效应NMDANMDAD AP5开放Na K Ca2 通道KainateKainateCNQXDNQX开放Na K 通道AMPA Qi AMPANBQXmGlUR Qm transACPD产生胞内IP3 DAGL AP4L AP4突触前自身受体 对谷氨酸释放起负反馈作用 脑缺血常导致神经元损伤 损伤的直接因素并不是因为低氧或者缺乏中间代谢物质 脑缺血时 缺血神经元释放的大量兴奋性氨基酸 EAA 对神经元的损伤起关键作用 3 兴奋性氨基酸与脑缺血 脑缺血缺氧时 大量谷氨酸爆发性释放 谷氨酸受体过度激活 Na Cl H2O被动进入细胞内 引起神经细胞急性渗透性肿胀 以至死亡 同时细胞内Ca2 释放 Ca2 i 导致一系列生化反应 最终发生神经细胞的迟发性坏死 NMDA受体是受配基调节的离子通道 对Ca2 具有通透性 可被Mg2 电压依赖性阻断 而且还具有与Zn2 甘氨酸 多胺的结合区域 正常时对Na K 也有通透性 甘氨酸可与甘氨酸调节部位结合 增加NMDA受体离子通道的开放频率 起正性变构调节作用 谷氨酸在脑缺血中的作用机制 神经毒性作用 脑缺血后 神经细胞外谷氨酸含量显著增高 1 激活邻近神经细胞膜的谷氨酸受体 激活的AMPA KA受体 使细胞膜对Na 通透性增加 Na 内流 产生膜电位的变化 使C1 顺电位差大量内流 导致H20大量内流 造成神经元的急性肿胀 2 谷氨酸作用于细胞膜的NMDA受体 使膜对Ca2 的通透性增加 使Ca2 大量内流 而且被激活的代谢型受体可水解磷酸肌醇 生成IP3和DAG IP3可导致细胞内钙库Ca2 释放 造成Ca2 超载 3 细胞内Ca2 超载 触发神经末梢谷氨酸释放 将毒性作用扩播至邻近细胞 4 细胞内过多的Ca2 可激活DNA酶 蛋白酶和磷脂酶等 引起DNA 蛋白质和磷脂降解 降解产物花生四烯酸 AA 代谢生成PGs与NOS 破坏生物膜 血小板聚集和血管收缩作用 加重脑缺血 5 Ca2 进入脑血管壁可通过钙调素 CAM 或直接作用于内皮细胞 刺激胞饮转运增强 细胞收缩 使BBB通透性增高 脑组织水分增多 神经细胞肿胀 终致神经细胞死亡 谷氨酸的毒性作用具有以下特点 毒性作用快 其损伤作用主要通过Ca2 内流介导 可被受体拮抗剂阻断 自我播散性 不同的神经元敏感性不同 3 细胞内钙超载与缺血性脑血管病 细胞液Ca2 浓度升高被认为是凋亡的始动因素 Ca2 超载可激活各种与凋亡改变有关的酶 如激活蛋白酶可使细胞结构蛋白溶解 细胞变形 突出小泡及芽变形成 激活谷氨酰胺转移酶使胞质和细胞膜蛋白交联 激活核酸内切酶引起DNA裂解 细胞内Ca2 升高还增加氧自由基生成 引起细胞损伤 细胞内钙超载与缺血性脑血管病 1 激活依赖钙的蛋白水解酶 使XD XO 2 激活PLA1和PLA2 AA增加 3 递质释放增加 4 使线粒体氧化脱偶联 细胞呼吸抑制 Ca2 参与脑缺血的病理生理过程 脑缺血后出现的一系列病理生化改变 如ATP匮乏 膜去极化 离子泵衰竭 游离脂肪酸中毒等 都与细胞内Ca2 浓度升高有关 细胞内Ca2 超载可能是脑缺血后神经细胞死亡的关键所在 生理条件下 神经元细胞内游离Ca2 浓度为10 8 10 7mol L 细胞外液中的Ca2 则高达10 4 10 3mol L 细胞内钙主要为结合钙 储存于线粒体 内质网及与钙调蛋白 CaM 结合 Ca2 进入细胞内主要通过两类钙通道 一类为受体门控的钙通道 ROC 存在于细胞内的细胞器上 当受体被激活时 通道开放 Ca2 发生跨膜转运 细胞内Ca2 增加 Ca2 经ROC内流的速度慢 数量少 另一类为电压依赖的钙通道 VOC 是细胞膜上的特殊蛋白质大分子 在脂质双层膜中构成具有高度选择性的亲水性通道 它的生理活动受细胞膜电位变化的控制 当神经冲动或电刺激使细胞膜去极化达到一定程度时 VOC被激活开放 Ca2 内流 细胞膜上Ca2 通道 根据VOC对细胞膜电位变化的敏感性分为三种类型 L 型 长程型慢通道 T 型 瞬时型 N 型 神经型 钙超载与缺血性损伤 脑缺血时存在严重Ca2 内流紊乱 大量Ca2 蓄积在神经组织内产生严重的毒性作用 诱发一系列病理反应 促发和加剧继发性脑缺血损害 是神经细胞死亡的 最后共同通路 脑缺血时 大量Ca2 内流引起细胞内Ca2 超载 Ca2 超载的可能原因 1 当脑缺血 缺氧时 细胞氧化磷酸化能力减弱 ATP合成减少 离子泵失效 特别是Na K 泵功能降低 使得大量Na 内流 K 外流 细胞膜电位下降产生去极化 从而造成电压依赖性Ca2 通道开放导致大量Ca2 内流 2 脑缺血时 由于K 蛋白激酶C等作用 兴奋性氨基酸 EAA 如谷氨酸 门冬氨酸等突触前膜释放增加 重摄取减少 作用于NMDA受体 使受体依赖性Ca2 通道开放 大量Ca2 内流 3 胞内Ca2 增加 可激活磷脂酶 产生DAG IP3 PGs等 使细胞内Ca2 库释放内Ca2 4 脑缺血 缺氧时 产生大量自由基 使膜脂质过氧化 损伤脂质膜 影响膜的通透性及离子转运 引起Ca2 内流 5 脑缺血时 DA 5 HT ACh增加 均可促使Ca2 内流及内Ca2 释放 Ca2 超载引起并加重脑缺血损害的机制 1 胞内Ca2 超载时 大量Ca2 沉积于线粒体 干扰氧化磷酸化过程 能量产生障碍 2 胞内Ca2 超载可致胞浆内或溶酶体内Ca2 依赖性酶类和磷脂酶大量激活 特别是Ca2 激活的中性蛋白酶活性的病理性增加 可使细胞膜结构分解 神经元骨架破坏 导致细胞死亡 Ca2 超载引起并加重脑缺血损害的机制 3 胞内Ca2 升高可激活磷脂酶A2和磷脂酶C 使膜磷脂降解 产生大量游离脂肪酸 特别是花生四烯酸 后者在代谢过程中产生TXA2 LTs 这些代谢物一方面 产生大量自由基 加重细胞损害 另一方面可激活血小板 使其内Ca2 增加 形成微血栓 在缺血区微血管中 此可增加梗死范围 加重脑损害 Ca2 超载引起并加重脑缺血损害的机制 4 脑缺血时 脑血管平滑肌 内皮细胞Ca2 内流明显增加 前者可致血管收缩 痉挛 血管阻力增加 延迟再灌 可使梗死灶扩大 后者可致内皮细胞收缩 内皮间隙扩大 血脑屏障开放 产生血管源性脑水肿 4 氧自由基与缺血性脑血管病 自由基 freeradical O2 OH 氧自由基与缺血性脑血管病 自由基 freeradical 是指电子轨道外层含有一个或多个不配对电子的原子 分子 离子或原子团的总称 目前 对引发 加重脑缺血损伤的自由基研究较多的是氧自由基和一氧化氮 NO 氧自由基包括 超氧阴离子 O2 羟自由基 OH 脂质过氧化物 LO LOO NO的氧化代谢产物 NO2 ONOO 等 活性氧 reactiveoxygenspecies ROS 除氧自由基外 还包括 过氧化氢 H2O2 O2 等 NO是一种无负电荷 自由基性质 兼有细胞内和细胞间信使和神经递质作用的气体物质 带有不成对电子 容易弥散透过细胞膜 自由基增多的原因 脑缺血再灌流过程中自由基产生的原因主要有 1 线粒体能量代谢障碍 2 黄嘌呤氧化酶的形成增多 3 中性粒细胞激活 4 花生四烯酸代谢的相关酶活性增强 5 NO合酶激活 6 各种化合物自发氧化 血红蛋白 儿茶酚胺 各种巯基 细胞色素P450还原酶 1 黄嘌呤 黄嘌呤氧化酶途径 Ca2 Ca2 依赖性蛋白水解酶XDXOATPADPAMP次黄嘌呤黄嘌呤 O2 XO尿酸 超氧阴离子和H2O2 2 花生四烯酸代谢途径 Ca2 磷脂酶A2膜磷脂AAPGs LTsO2 环氧酶 脂氧酶 3 NO途径 EAANMDA受体NO合酶NOO2 ONOO H ONOOHONO OH 细胞内钙 4 中性粒细胞膜上的NADPH氧化酶途径 补体C3 LTS及内毒素吞噬细胞对氧的摄取量NADPH氧化酶活性增高 O2还原成 O2 自由基与脑缺血 氧自由基损伤的主要病理机制是引发脂质过氧化反应 脑缺血时 氧自由基产生大量增加 改变细胞膜通透性 开放电压依赖性钙通道 促使兴奋性神经递质谷氨酸和门冬氨酸释放 开放受体门控性通道 使细胞外Ca2 内流 缺血期间 细胞ATP水平下降 Na K ATP酶失活 可使细胞内的Na 升高 Na Ca2 交换增强 促进细胞内Ca2 超载 3 大量Ca2 反流激活膜蛋白酶和磷脂酶 这两种酶能破坏细胞膜 产生游离脂肪酸和溶解磷脂 并导致花生四烯酸的释放 从而产生更多氧自由基氧化细胞膜脂质 形成恶性循环 最终促使脑组织肿胀 坏死 4 氧自由基引发的脂质过氧化造成细胞成分的交联 脂质 脂质交联 蛋白 蛋白交联 脂质 蛋白交联 蛋白 胶原交联 导致整个神经元功能丧失 5 氧自由基产生过多 再灌流时 由于无复流现象 更加重了缺血脑损伤 6 由于内皮细胞产生大量 O2 OH及H2O2 引起膜损伤比缺血时更严重 导致内皮细胞更严重的肿胀 7 中性粒细胞激活也产生大量氧自由基 黏附在毛细血管末端堵塞微循环 通透性增加 血浆外液渗到组织间隙 使血液浓缩 黏度增加 同时组织水肿 5 肾素 血管紧张素系统脑血管疾病 肾素 血管紧张素系统 renin angiotensinsystem RAS 在脑血管疾病发生发展中的作用日益引起重视 作用于RAS的药物在防治脑血管疾病中具有潜在价值 肾素 血管紧张素系统 脑内存在RAS angiotensinogen renin ACE Ang ATreceptors Ang 可通过经典途径生成 也可能由血管紧张素原经酸性蛋白酶直接水解生成 肾素 血管紧张素系统 RAS功能亢进与脑血管病的发生密切相关 脑卒中患者血浆肾素活性 Ang 浓度明显升高 而且Ang 水平与中风性质无关 而与中风的病变部位 病情轻重以及预后有关 肾素 血管紧张素系统 RAS参与脑血管病的病理过程 具体机制尚不清楚 可能与以下几个因素有关系 1 调节脑血流量 脑血流量自动调节能力 脑血流量自动调节曲线长期服用RAS抑制剂 减少Ang 的生成 可使自动调节曲线左移 恢复脑血流自动调节能力 降低SHR SP卒中的发生率 调节脑血流量 抑制RAS可有效的改善侧支循环 改善缺血区血供 延长脑梗死治疗窗 Ang 在脑缺血时对脑血流的调节作用尚不统一 Ang 的促血管生成作用可能起到快速恢复侧支循环 增加缺血区血供的作用 2 RAS和脑血管动脉粥样硬化 Ang 从各个环节促进动脉粥样硬化的发生发展 动脉粥样硬化 AngII启动的炎症反应 3 Ang 与神经再生和组织修复 成人的神经元损伤后一般不能再生 但是如果给予促生长物质如神经节苷脂等也可再生 目前研究发现Ang 可促进神经的再生 神经损伤后Ang 促修复和再生作用可能是由AT2受体介导的 4 对纤溶系统的影响 组织型纤维溶酶酶原激活物 tPA 和血浆纤溶酶原激活物抑制剂 PAI 1 相互制约调整和维护了正常血浆纤溶活性 降低PAI 1活性 水平或提高tPA活性 水平是缺血性脑血管疾病预防和治疗的重要手段之一 对纤溶系统的影响 Ang 可以增强血浆纤溶酶原激活物抑制剂 PAI 1 的活性及促进内皮细胞平滑肌细胞表达PAI 1 而tPA可被缓激肽启动 因此 RAS系统的变化直接影响纤溶系统的活性而调节血栓形成 5 Ang 与细胞因子和炎症反应 脑缺血后白细胞参与的微血管功能紊乱是继发性脑损伤的重要原因 动物卒中模型研究提示减轻中性粒细胞浸润对改善脑缺血有益 6 花生四烯酸 AA 代谢与缺血性脑血管病脑缺血或脑损伤时PGs升高 可能发挥病理作用 1 PGH2 PGG2 PGF2 TXA2 LTB4 LTD4 LTC4等收缩血管 部分PGs促进血小板聚集 增加血管通透性 a 使脑血管收缩 局部血流减少 加重脑缺血 b 促血小板聚集 并释放5 HT和CA等物质 c 增加毛细血管通透性 血浆内容物外渗 d 细胞内cAMP减少 cGMP增加 能量代谢障碍 2 氧自由基形成 损伤生物膜 7 一氧化氮 NO 与缺血性脑血管病不同时间 不同NOS产生的NO对脑组织作用不同 缺血超早期 内皮细胞产生的NO量超过神经元产生的有毒的NO 通过促进cGMP的产生来增加侧支循环 阻止血小板聚集和白细胞对微循环的堵塞 改善微循环 抵消其毒性作用 随着脑缺血的延长 cNOS和iNOS产生大量的NO对神经细胞具有细胞毒性作用 加重脑组织缺血缺氧 NO对脑血管的作用机制 1 NO介导谷氨酸的毒性作用 2 NO作用于含铁蛋白产生毒性作用 3 NO导致DNA的损伤作用 4 NO引起多巴胺 DA 大量释放产生神经毒性 5 NO通过氧自由基起细胞毒性作用 脑缺血早期 NO快速上升是刺激血管扩张从而增加脑血流量 再灌注后 NO再次上升而扩张血管 则加重脑细胞的损害 再灌注中NO与 O2 反应 形成过氧化物 而过氧化物能产生强的细胞毒的氧化基团 CNS可以对各种损害 包括损伤 缺血 移植 病毒感染 中毒及神经变形性疾病产生炎症反应 在脑缺血及再灌流过程中 自由基损伤 产生炎症 过度的炎症反应不仅影响局部血液供应 而且可以直接破坏组织结构 是造成缺血脑组织损伤的主要原因 炎症细胞 白细胞 单核 巨噬细胞等 细胞因子 TNF IL 8 ICAM 1 PAF 1等 都参与了缺血脑组织的炎症反应 8 炎症和黏附分子与缺血性脑血管病 炎症细胞与脑缺血单核 巨噬细胞及其趋化因子与脑缺血单核 巨噬细胞是体内最大的吞噬细胞 具有处理和提供抗原 分泌细胞因子和生物活性物质 抗微生物 趋化作用 吞噬和胞饮等功能 并具有维持机体内环境稳定和协调免疫细胞关系等重要作用 单核 巨噬细胞保护机体同时也可损伤正常组织 单核 巨噬细胞可参与脑缺血及缺血再灌注 包括早期阶段 1 3天 的中性白细胞的浸润和晚期阶段 2 7天 的单核及巨噬细胞的浸润 病理作用 1 通过阻塞血流或释放血管收缩物质降低脑血流 2 通过释放蛋白水解酶 脂质介质及氧自由基加重血脑屏障和脑实质的损伤 3 促进血栓形成 趋化因子 与脑缺血再灌注损伤有关的单核 巨噬细胞趋化因子按结构 功能和遗传特性的不同可分为4个亚家族即C C C X C C和CX 中性粒细胞和EC表面可分泌整合素 选择素和细胞间黏附分子 介导细胞 细胞间的黏附 生理状态下 二者表面黏附分子的亲和力较弱 白细胞极少与内皮细胞黏附 白细胞与脑缺血 白细胞与脑缺血脑缺血时 局部及白细胞被病变组织产生的大量可扩散性炎性介质 如LTB4 TNF IL 8 PAF H2O2等 激活 黏附分子数量及活性均显著上调 细胞间黏附性加强 使白细胞牢固黏附于EC表面 白细胞黏附后产生毒性 1 机械性的阻塞微循环通道 影响缺血脑组织的血液供应 2 同时活化的白细胞可释放大量的毒性ROS和蛋白水解酶 导致局部脑血管损伤 通透性增大 加重脑水肿 白细胞黏附后产生毒性 3 白细胞释放的毒性物质可进一步破坏幸存的神经细胞及胶质细胞 加重脑组织损伤 4 白细胞还释放一些炎症介质和细胞因子 加重炎性反应 并吸引更多的白细胞进入组织 形成恶性循环 导致组织完全被破坏 细胞因子与脑缺血 细胞黏附分子与脑缺血ICAM 1是一种淋巴细胞功能相关抗原 1 lymphocytefunctionassociatedantigen 1 LFA 1 的配体 属免疫球蛋白超家族 表达 ICAM l在体内广泛分布于炎症部位的多种细胞表面 在EC上表达最强 正常情况下 ICAM 1在内皮细胞只有低水平表达 在毒性细胞因子如TNF IL 1 IFN 等刺激下表达明显增高 ICAM 1可以从EC表面脱落 成为可溶性ICAM 1分子 sICAM 1 但仍保持其生物活性 功能 ICAM 1的主要功能是介导细胞间的黏附 ICAM 1与LFA 1相互作用主要介导上皮细胞与淋巴细胞间及与单核巨噬细胞 中性粒细胞的黏附 ICAM 1所介导的细胞黏附是体内许多生理和病理过程所必不可少的 它参与脑缺血发病过程 ICAM 1介导了炎症细胞进入脑组织的过程 抑制ICAM 1可明显降低缺血的脑损伤程度 PAF与脑缺血 血小板活化因子 p1ateletactivatingfactor PAF 是一种与花生四烯酸代谢相关的内源性活性磷脂及脂质介质 脑组织中存在大量的PAF 神经元 内皮细胞有PAF受体以及信号转导系统 在脑缺血及脑损伤时 脑组织中PAF含量明显增加 毒性作用 1 导致 第二信使物质 等活性介质的释放损害脑组织 PAF与其特异受体偶联的G蛋白结合 促进磷脂酰肌醇 PI 代谢 IP3及DAG水平升高 最终引起细胞内Ca2 浓度升高 PKC活化 导致细胞膜结构改变 离子通道受损及跨膜信息传递紊乱 毒性作用 2 PAF能使细胞内Ca2 浓度增加 Ca2 浓度的增加是脑组织病理损害的关键环节 3 PAF作为中性粒细胞活化因子能促使中性粒细胞聚集并释放 O2 加重缺血性脑损伤 IL 8与脑缺血 白细胞介素 8 interleukin 8 IL 8 是由多种细胞产生的小分子量多肽 可趋化和激活中性粒细胞 并参与中性粒细胞与内皮细胞粘附过程的调节 在炎症过程中起重要作用 最近发现 IL 8参与脑缺血的病理改变过程 短暂性脑缺血再灌注后6小时脑组织内IL 8水平明显升高 抗IL 8的中和抗体可显著减轻脑水肿 缩小梗死面积 认为脑再灌注损伤可产生IL 8 9 细胞凋亡与脑缺血 Apoptosis是一种细胞程序性死亡形式 细胞凋亡与细胞坏死的区别 1 两者的区别在于前者是一种主动的死亡过程 伴随基因转录和蛋白质合成 2 细胞凋亡不伴炎性反应 不伴细胞内容物的释放 溶酶体不参与凋亡过程 缺血神经元发生细胞凋亡的可能机制 l 自由基和NO抑制SOD可造成数周的脊髓神经元凋亡性变化 培养液中若置换出谷胱甘肽 可引起培养的皮质神经元凋亡 培养的神经元中加入低浓度的NO供体即可导致凋亡 细胞凋亡可被抗氧化剂所抑制 提前用SOD和catalase能部分地阻止凋亡过程 2 兴奋性氨基酸将谷氨酸的类似物静脉注射数小时后 发现p53mRNA在易损伤区表达明显升高 使用谷氨酸受体拮抗剂后则可有效地阻止纹状体的神经细胞凋亡 二 研究脑缺血的病理模型 1 局灶性脑缺血模型 大脑中动脉阻断法 MCAO 犬 猫 兔 大鼠 经颞部或眼眶结扎 压迫或栓塞大脑中动脉 大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤模型制备 10 水合氯醛3ml kgip麻醉 大鼠仰卧位固定 取颈部正中切口 钝性分离各层组织 暴露左侧颈总动脉 CCA 分离至颈内 ICA 颈外 ECA 动脉分叉后一段 在ECA发出约0 8cm处结扎 结扎CCA近心端 在其上做一锲形切口 将尼龙线自切口处轻轻插入CCA 经颈内 颈外动脉分叉部进入ICA 继续向前推进 直到ICA颅内分叉部阻断流入大脑中动脉 MCA 的血流 此处距颈总动脉分叉部约17mm 逐层缝合 尼龙线留约1cm于皮外 缺血1h后 将尼龙线轻轻抽出即可使动脉恢复再通 实现灌注 动物模型 MCAO 动物模型 MCAO 2 全脑缺血模型 1 二血管阻断前脑缺血模型 弥散性不完全脑缺血 阻断双侧颈总动脉并放血控制血压在50mmHg以下 模拟休克 心泵功能不全或脑血管严重狭窄或阻塞合并低灌流引起的脑循环障碍 2 三血管阻断全脑缺血模型 阻断大鼠基底动脉和双侧颈总动脉 3 四血管阻断全脑缺血模型 阻断大鼠双侧椎动脉和双侧颈总动脉 4 高血压性脑损伤 肾血管性高血压脑卒中模型 RHS 及血管收缩剂引起的脑损伤 三 脑血流的测定方法 1 微球法2 动 静脉氧分差法3 3H 133Xenon清除法4 脑血管直径测定5 超声多普勒与激光多普勒技术 五 血脑屏障 BBB 的研究方法 1 形态学观察 1 电镜和光镜 2 CT 磁共振和正电子发射断层扫描 3 组织或细胞培养 2 功能检查 1 BBB通透性脑组织含水量 颜料测定 脑水肿液分析和核素标记示踪 2 BBB运载功能研究3 形态与功能的综合研究 二 防治急性脑缺血的药物 治疗原发病 证明有效的药物治疗 降压药抗糖尿病药物心房纤颤时的抗栓治疗降脂治疗 他汀类药物 干预凝血功能 证明有效的药物治疗 阿司匹林等抗血小板药物阿司匹林 双嘧达莫 根据大量临床研究的Meta分析 确认了一些预防性治疗能降低缺血性脑卒中发生率 二 治疗脑缺血的药物 溶栓治疗 药物少 tPA 时间窗窄 安全性差 神经保护 药物种类繁多 目前临床证明基本无效 促进神经功能恢复 尚处研究的初期阶段 值得重视 非药物治疗 低温治疗 高压氧治疗 动脉内皮切除 防治急性脑缺血的药物 1 神经保护剂2 改善脑代谢的药物3 自由基清除剂4 一氧化氮合酶 NOS 抑制剂5 抗细胞间粘附分子药物6 抗炎药物7 内皮素受体拮抗剂8 抗血栓药9 降低脑水肿和颅内压的药物10 其他 神经保护剂1 钙通道阻滞剂2 兴奋性氨基酸受体拮抗剂3 谷氨酸释放抑制剂4 GABA受体激动剂5 腺苷转运抑制剂6 磷脂酶抑制剂7 神经节苷脂 GM1 8 神经营养因子 一 防治脑水肿的药物 1 皮质激素改善血管性脑水肿 而对细胞性脑水肿无效 常用地塞米松 2 脱水剂高渗葡萄糖 甘露醇 山梨醇 尿素 对细胞中毒性水肿有效 但易引起反跳 3 血液稀释常用低分子右旋糖酐 使血球压积降低 CBF增加 二 预防脑缺血的药物 1 他汀类药物他汀类药物用于缺血性脑卒中的一级和二级预防 其效果已经得到多个Meta分析的证实 辛伐他汀对脑卒中类型和严重度的影响 Meta分析 三 钙拮抗药 二氢吡啶类以尼莫地平为代表 为脂溶性的 型阻断剂 能阻止过多的钙流入胞浆和线粒体 从而抑制细胞内钙超载 Conopeptides能阻断N型通道 使兴奋性氨基酸释放减少 延胡索乙素和川芎嗪也能通过改善脑缺血再灌注时脑的循环功能及能量代谢过程 提高Na K ATP酶的活性 维持细胞膜的正常功能 保证脑内离子稳定 防止缺血再灌注后脑细胞内Ca2 超载 钙拮抗药对脑血管的作用 1 钙拮抗药对脑血管有利的作用 阻止或抑制脑的大动脉痉挛 扩张脑血管 扩张软脑膜血管 增加脑血流 清除氧自由基 保护脑缺血 2 钙拮抗药对脑血管的不利作用 增加组织对缺血性损伤的易感性 降低平均动脉压 升高颅内压 二氢吡啶类钙通道阻滞药 尼莫地平 nimodipine 对脑血管的药理作用1 扩张脑血管 1 对正常动物血管的扩张作用 2 增加缺血动物的脑血流 3 对蛛网膜下腔出血动物血管的保护作用 2 保护脑缺血 改善脑循环及直接作用于神经组织 减少Ca2 超载损害 临床应用 1 急性脑缺血和慢性脑缺血 2 蛛网膜下腔出血 四 血管扩张药 罂粟碱 环扁桃酯 苄丙酚胺 苯氧丙酚胺 萘呋氨酯 甲胺乙吡胺等 因出现窍流现象 不主张应用 PGI2可扩张脑血管 抗血小板聚集 五 抗血小板药 1 环氧酶抑制药 COXI 常用阿司匹林 抗血小板作用机制 1 小剂量抑制血小板中COX 1 TXA2生成 血小板不能合成COX Asp对其抑制作用可持续5 7d 而对EC的COX的抑制作用仅1 1 5d Asp在进入体循环前发生脱乙酰作用 使COX 1分子的一个丝氨酸残基 serine530 不可逆性乙酰化 致COX 1失活 阻止COX 1活性部位与AA结合 2 提高白细胞对激活血小板的抑制作用与白细胞介导的NO cGMP依赖机制有关 2 防治AS性脑血管病 1 抗血小板聚集 2 抗血栓形成 3 改善受损血管EC功能 Ach的扩血管作用 4 保护LDL免遭氧化 3 缺血性脑卒中和短暂性脑缺血发作 1 急性期治疗IST CAST试验证实 Asp可显著降低脑卒中患者再次发生脑血管意外 以及以死亡和非致死性脑卒中为综合终点的危险性 并不增加出血性脑卒中危险性 2 二级预防脑卒中或短暂性脑缺血发作者长期服Asp可降低脑卒中再发生的危险性 非致死性脑卒中和血管性事件亦降低 小剂量Asp与双嘧达莫合用疗效增加 缺血性卒中初次发作后早期应用小剂量阿司匹林 50mg d 能够显著降低卒中再发的风险 建议 1 单独应用阿司匹林的剂量为50 150mg d 分2次服用 2 也可使用小剂量阿司匹林 25mg 加双密达莫缓释剂 200mg 的复合制剂 片剂或胶囊 2次 d 3 对阿司匹林不能耐受者可选用氯吡格雷75mg d 3 一级预防尚无定论 有报道 Asp对预防缺血性脑卒中无益 反可增加出血性脑卒中发生的危险性 欧美国家心脏血管学会推荐剂量急性治疗 AMI 不稳定心绞痛 血栓闭塞性脑卒中 开始160 325mg d 以后75 160mg d 心脑血管病二级预防 160 325mg d心脑血管病一级预防 未确定 高危者75 160mg d 阿司匹林 禁忌证 哮喘 胃溃疡 胃肠道出血 血友病 视网膜出血及CHF 阿司匹林实验资料 1 1978加拿大报告 585例TIA 阿司匹林325mgqid 26mon TIA和缺血性脑血管病降低19 2 Hass 1988 噻氯匹定1529例 3年卒中发生率17 阿司匹林1540例 卒中发生率19 3 Bellavance用噻氯匹定和阿司匹林5 3年 对可逆性脑缺血发生率噻氯匹定优于阿司匹林 4 美国 加拿大协作组证明阿司匹林和双嘧达莫预防脑缺血作用相似 阿司匹林实验资料 5 荷兰TIA试验 TIA患者口服阿司匹林3Omg与283mg降低卒中和急性心梗作用相似 分别为14 7 和15 2 6 1994年抗血小板协作组抗血小板治疗 口服阿司匹林75 325mg 5837人 安慰剂对照5870例 1 3年内治疗组血管事件发生率18 对照组22 2 非致死性卒中发生率给药组8 2 对照组10 2 组间有明显差异 分析剂量与疗效 性别等因素 证明75mg与325mg之间无差异 提出每日口服75 100mg 可起慢性预防作用 2 磷酸二酯酶抑制药双嘧达莫 罂粟碱等 3 TXA2合酶抑制剂TXA2合酶抑制剂正进行临床研究 如OKY 1555 OKY 1581 苯酸咪 dozoxiben UK37248 UK38485等 抗血小板药 4 特异的抑制ADP活化血小板的药物如噻氯匹定 ticlopidine 和氯砒格雷 clopidogrel 波立维 在升高PGI2水平的同时还可降低TXA2水平 5 血小板纤维蛋白原受体拮抗药如GP b a单克隆抗体 abciximab e7E3Fab Reopro 纤维蛋白原是GP b a受体的配体 可加剧血小板聚集反应 GP b a受体可被具有氨基酸结合序列RGDF的多肽或单克隆抗体如阻滞 预防冠状动脉和颈动脉狭窄动物模型发生栓塞和再栓塞 比应用阿司匹林更有效 六 溶栓药 恢复缺血区血流是早期治疗脑缺血的关键t PA是唯一证明有效的治疗药但存在的主要缺陷为 时间窗过窄 3小时内 有继发出血的危险 正在研究衍生物加以改进 溶栓药 溶栓药的应用纤溶治疗的目的在于溶解血栓 恢复血液灌注 逆转缺血区脑组织 但需在脑组织坏死之前给药 而且药物剂量及其与血栓接触时间必须适应 除溶栓外还能降低血粘度 改善侧支循环 挽救脑梗死区半暗带 纤溶制剂主要有两类 1 无定向特性的纤溶制剂主要有链激酶 SK 与尿激酶 UK SK的半衰期为18 83m 全身纤溶作用明显 UK的半衰期为10 l5m 全身纤溶作用次于SK 2 有定向特性的纤溶制剂 1 单链尿激酶对血栓内纤溶酶原有较高亲和力 半衰期3 5 8min 活性可达数小时 2 阿尼普酶 茴香酰化纤溶酶原 链激酶激活剂复合物 ASPAC ASPAC能自动与纤维蛋白结合 继之水解 去乙酰化生成纤溶酶原激活物 在血栓表面生成纤溶酶而发挥局部溶栓作用 目前临床用的制剂BRL 26921 其去乙酰化半衰期为4Om 溶栓活性比SK大l0倍 3 组织型纤溶酶原激活物 tPA 可直接激活纤溶酶原 半衰期2 8min 活性持续1 2h tPA对血栓内纤溶酶原亲和力较强 对全身纤溶作用不明显 三 治疗慢性脑血管病和脑缺血后遗症的药物 药物以改善脑代谢为主 有的也兼有改善脑循环作用 药物种类繁多 进口药较多 多数药物的动物实验表明 它们能改善神经功能 有的尚具抗急性脑缺血作用 但临床疗效多以功能评价为指标 受很多主客观因素影响 难以确切评定疗效 在缺乏足够的随机双盲安慰剂对照试验情况下 滥用相当严重 因此 需要进一步确证每个药的疗效 不良反应和疗效 不良反应比值 一 麦角碱类 氢化麦角碱 dihydroergotoxine 海得琴 Hydergine 对脑血管的作用可能与NE E 5 HT DA这些递质的受体相互作用有关 1 扩张脑血管 包括毛细血管 抑制血小板聚集 改善脑循环和抗缺氧作用 2 改善脑代谢 3 抑制磷酸二酯酶 应用 脑动脉硬化症 中风后遗症 头部外伤后遗症和脑血管痉挛及外周血管病 二 银杏叶制剂 银杏叶提取物 Ginkgobilabaextracts GBE 含有多种黄酮和内酯 黄酮有扩张血管和清除自由基作用 内酯则是天然的血小板活化因子 PAF 拮抗剂 德国和法国的GBE产品Tebonin Tanakan Rokan Kaveri含24 25 黄酮 6 内酯 GBE对脑缺血有一定保护作用 注射或口服GBE能改善脑功能 减轻脑水肿和电解质紊乱 ATP合成增加 GBE能减轻血脑屏障通透性和脑水肿 GBE能解除家兔SAH的脑血管痉挛 临床研究表明 GBE能改善脑功能不全患者的EEG 增加CBF 作用机制的研究 改善脑循环 拮抗PAF的作用 GBE中含有4种内酯 其中以内酯B的抗PAF作用最强 防止自由基对细胞膜的损害 应用 脑动脉硬化 脑梗死后遗症和老年神经功能障碍引起的神经精神症状 适应证与氢化麦角碱相似 三 长春胺 vincamine 和长春西汀 阿朴长春胺乙酯 vinpocetine 日本产品商品名卡兰 CALAN 长春胺的t1 2较短 其控释片为适脑脉 30 Aethroma 30 长春胺和长春西汀 VP 为脑循环和脑代谢改善剂 对脑缺血有保护作用 VP的作用比长春胺强 机制 改善循环能选择性扩张脑血管 降低血管阻力 缺血区血流增加 正常区无改变 脑血管扩张与血管壁cGMP增加平行 VP具有抗血小板聚集 降低血液粘度和增强红细胞变形的能力 故能改善脑的微循环 激活脑代谢增加脑组织的氧利用率和氧耗量 促进葡萄糖的摄取 增加脑的ATP含量 改善脑的能量代谢 保护脑缺血 主要用于治疗卒中后遗症和脑动脉硬化等神经功能障碍患者 四 艾地苯醌 idebenone 商品名雅伴 AVAN 为脑代谢激活剂和精神症状改善剂 对脑血管有下列作用 1 改善脑功能作用 改善全脑及局部脑缺血动物的学习记忆功能 2 改善缺血等脑代谢异常 作用机制 激活线粒体呼吸功能 从而促进ATP生成增加 乳酸产生降低 细胞酸中毒性损伤减轻 抑制线粒体生成脂质过氧化物 减轻线粒体水肿 增加脑组织Ach含量 用于卒中后遗症和脑动脉硬化者 国内研究证明能改善脑动脉硬化及脑梗死后遗症患者的情感障碍 行为异常及智力低下等症状 有效率达75 81 五 吡咯烷酮类 用于临床的制剂有普拉西坦 piracetam 脑复康 奥尼西坦 oriracetam promiracetam和阿尼西坦 aniracetam drogarton 三药喜 这类化合物为脑代谢激活剂和脑功能改善剂 用于脑血管病 脑外伤后遗症及老年人神经功能低下患者 六 二苯美伦 befemelane 日本产商品名Celeport Alnert 为脑代谢激活剂 药理作用 适应证与脑复康相似 但作用较强 1 改善学习记忆功能 2 保护脑缺血 3 激活脑代谢 与脑复康相似 用于脑卒中后遗症 脑动脉硬化及老年人脑功能低下者 七 其它药物 1 环扁桃酯 cyclandelate 商品名为抗栓丸2 胞二磷胆碱 citilcholine 增加脑内ACh 改善记忆功能 3 己酮可可碱 pentoxifylline 临床疗效尚待肯定 4 丙戊茶碱 propentofyllin 本品能改善神经细胞线粒体的呼吸功能 促进氧化和磷酸化效率 增加ATP生成和葡萄糖利用率 对脑缺血有保护作用 可减少脑缺血引起的海马神经元损伤 用于卒中后遗症和脑动脉硬化并发意识低下和情绪障碍 5 都可喜 Duxil 每片含Almitrine30mg 萝芙辛 raubasin l0mg 其疗效尚待肯定 6 脑合素 cerebrolysin 为猪脑水解制剂 含有多种氨基酸和小肽 从奥地利进口 国内亦生产 适应证很多 临床应用广泛 但疗效有争议 7 萘呋胺酯 naftidrofuryl 具有激活脑代谢和扩张脑血管作用 商品名 必来循宁 日服100 200mg 四 正在研究中的药物 一 氧自由基清除剂 脑缺血后 特别是缺血 再灌后 生成大量氢自由基 0R 和脂质过氧化物 LP 加重神经细胞的缺血性损伤 因此从抗氧自由基途径开发抗脑缺血药物受到极大重视 1 自由基产生抑制剂钙通道阻滞药 别嘌呤醇 XOI 2 自由基清除剂Freeradicalscavengers自由基清除剂和脂质过氧化抑制剂如VE Vc SOD PEG SOD 甘露醇 胰岛素 三七总皂苷及人参二醇皂苷等均可减轻缺血 特别是再灌注后的脑损伤 SOD主要清除超氧阴离子 甘露醇主要清除羟自由基 而胰岛素可清除脂质过氧化物自由基 实验发现 过度表达SOD的小鼠对脑缺血有较好的耐受性 PEG SOD有着很长的半衰期 易通过血脑屏障 比其他自由基清除剂具更好的脑保护作用 创伤后4h内使用PEG SOD可明显改善严重脑外伤病人的预后 1 O2 清除剂 超氧化物歧化酶 superoxidedismutase SOD 和维生素C将 O2 H2O2过氧化氢酶 catalase 将H2O2 H2 2 OH清除剂甘露醇 葡萄糖 卡托普利等 3 1O2清除剂 组胺 二 兴奋性氨基酸受体拮抗剂 与脑缺血关系密切的是NMDA受体和AMPA受体NMDA受体为配基调控的离子通道 对Ca2 通透 可被Mg2 电压依赖阻断 同时还有Zn2 甘氨酸 多胺结合域 按作用位点不同 分为以下几类 1 作用于谷氨酸盐Glu结合位点的竞争性拮抗剂 2 作用于甘氨酸位点的部分拮抗剂 3 非竞争性的受体通道阻滞剂 4 多胺位点拮抗剂 5 亚基选择性拮抗剂 兴奋性氨基酸受体拮抗剂 兴奋性氨基酸受体拮抗剂 1 Selfotel 在I 期临床试验中也显示出很好的安全性和耐受性 但 期临床结果显示 治疗组死亡率明显高于对照组 在脑缺血治疗中高剂量可能有神经毒性作用 无效 毒性 2 甘氨酸是NMDA受体的调节剂 不存在完全的激动 理论上可不同程度避免完全拮抗剂的不良反应缺陷 但得到适于药用的小分子氨基酸类似物具有一定难度 ACEAl021 GVl50526 期临床试验中均未得到安全有效的结论 3 非竞争性的受体通道阻滞剂按作用特点不同分为两类 a 不可逆的受体通道阻滞剂MK 801是典型的不可逆受体通道阻滞剂 疗效肯定 但有出严重的神经行为学方面的不良反应 b 可逆性的受体通道阻滞剂AR R15896能短时间达到所要求的血浆浓度 满足一过性脑缺血发作快