脑缺血-再灌注损伤的研究进展

脑缺血-再灌注损伤的研究进展,温州医学院药学院药理学教研室陈醒言,脑血管病是临床常见病、多发病，是目前公认的死亡率较高的病种之一,是首位致残因素。其发病率、病死率及致残率有逐年上升的趋势，其中缺血性脑血管病占绝大部分。缺血性脑血管病尤其脑缺血后的再灌注损伤，危害极大。缺血再灌注损伤是指各种原因造成的组织血液灌注量减少使细胞发生缺血性损伤的组织恢复血液再灌注后，部分细胞功能代谢障碍及结构破坏反而加重的现象。对脑血管病发病机制的探讨，以及如何更好地对其进行治疗和康复，一直是我们努力探求的问题。近年来随着神经影像学、神经遗传学、神经分子生物学、血管内介入治疗、新药研制等的迅猛发展，随着脑血管病治疗模式观念的转变和微创治疗的引入，使我们对脑血管病诊断、治疗以及康复的认识有了进一步拓展。,一. 缺血性脑血管病：A. 短暂性脑缺血发作 (transient ischemic attack,TIA)B. 脑梗塞(cerebral infarction) （脑血栓,cerebral thrombosis） (脑栓塞,cerebral embolism),脑血管病临床上可分为,二. 出血性脑血管疾病： A. 脑出血(cerebral hemorrhage) 非外伤性脑实质内的出血，多发于高血压， 脑动脉硬化，起病急，病情严重，死亡率高。 B. 蛛网膜下腔出血 subarachnoid hemorrage,SAH， 主要为脑底或脑表面血管破裂，血液流入蛛 网膜下腔，引起剧烈头痛和脑膜刺激症。,脑卒中是脑部血液供应障碍引起的脑血管病,也称为中风,脑部动脉血管的粥样硬化是致病的主要原因。脑卒中的发病率，死亡率和致残率都很高，我国城乡脑卒中年发病率约为120-180/10万，年死亡率约为60-120/10万。目前脑血管病已成为我国最主要的病死原因之一,脑缺血的危险因素：,能导致脑血管病发生的因素为脑血管病危险因素，现有的流行病学调查资料表明,高血压、心脏病、糖尿病和高脂血症等是脑血管病的主要危险因素, 而年龄、性别、种族、高盐、肥胖、炎症、血液流变学异常、吸烟、嗜酒、口服避孕药、精神紧张等都被列为脑血管病的相关危险因素。,目前研究还证实，遗传因素在脑血管病的发病中起重要作用,故有人将高血压家族史、卒中家族史也列为危险因素，已阐明，脑血管病是遗传因素和环境因素共同作用而引起的一种临床综合征。,脑血管病遗传方式的遗传学特征基本上可分为两大类:一类是对有卒中症状遗传性的研究(即单基因卒中);单基因卒中在青年中多见,是由于单基因的缺陷导致心脏栓子、大动脉病变、血液学异常、线粒体异常、离子通道异常以及结缔组织异常等,从而引起卒中。,另一类是对卒中本身的遗传学特征的研究（即多基因病变）。因为引起脑血管病的高血压、高脂血症、糖尿病等危险因素,其发生同样有遗传因素参与,同时另有一些基因还直接参与了脑血管病的形成,这样在脑血管病的每一步病理过程中都可能存在遗传的影响, 符合多基因遗传的特点。多基因卒中在中老年中多见。,当脑血流量减少到15-20ml/100g/min, 脑功能出现障碍，此时的脑血流值称为功能损伤性脑缺血阈值。只要增加脑血流量，脑功能仍可恢复。其损伤是可逆的。如脑血流量继续减少到10-12ml/100g/min 细胞膜的离子泵受损，细胞内外离子平衡遭破坏，就会引起细胞水肿，死亡等一系列不可逆性损伤。此时的脑血流阈值称为形态损害性缺血阈值。,缺血性脑血管疾病的病理生理,脑的不同部位对缺血的耐受能力是不一样的：如海马CA1区，新皮层第3,5,6层神经元和小脑浦肯野细胞对缺血缺氧特别敏感，称为选择性缺血易损细胞。,局部脑缺血区可分为中心区和周边区周边区的血流量往往介于功能性损伤和形态损害性缺血阈值之间，称为缺血半暗带（ischemic penumbra),脑缺血半暗带理论,半暗区仍可从非阻塞血管得到部分血液供应，神经细胞仅功能受损，其形态结构尚完整，只要增加该区血流，就可恢复其功能，此外治疗药物也能随血流进入半暗区，发挥治疗作用，因此在治疗和恢复神经系统功能上半暗带有重要意义。,脑缺血-再灌注损伤：,缺血后脑组织的供氧中断，神经细胞随即出现能量耗竭、糖酵解引发乳酸堆积、细胞内外的离子稳态遭破坏、神经介质的异常释放、一氧化氮和兴奋性氨基酸的毒性作用以及再灌流后氧自由基对脑细胞的进一步损害。这些病理、生化改变一环扣一环倾泻而至，形成瀑布效应，对脑的损害是多环节的。,离子稳态遭破坏兴奋性氨基酸的神经毒作用自由基的生成与损伤炎症反应和细胞因子的作用NO对缺血性脑损伤的双重作用细胞凋亡基因的激活,脑缺血再灌注损伤的机制：,Ca2+稳态被破坏,脑缺血后，能量生成匮乏，钙泵功能失调，线粒体损伤，细胞膜去极化，大量的Gu释放，激活NMDA受体，导致Ca2+内流，激活Ca2+依赖性蛋白酶，诱导细胞死亡。激活NOS，进而产生自由基，损伤线粒体，激活中性蛋白酶（calpain）破坏细胞骨架。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和AA，后者进而产生TXA2、白三烯，加重细胞损害。脑血管平滑肌，内皮细胞CA2+内流增加，前者可致血管痉挛，延迟再灌使梗死灶扩大；后者可致内皮细胞收缩，内皮间隙扩大，血脑屏障破坏，产生血管源性水肿。,兴奋性氨基酸,兴奋性氨基酸(Excitative Amino Acid,EAA)在缺血再灌注引起的神经元死亡中起到重要的作用最近研究表明：缺血期间谷氨酸的释放至少有三种方式： 1、缺血早期是Ca2+依赖的突触释放 2、兴奋性氨基酸转运体的逆转运 3、容量依赖性通道的激活,兴奋性毒性作用：主要包括两个方面： 缺血后Glu首先激活与AMPA受体偶联的Na+通道，引起Na+内流，导致细胞毒性脑水肿； 细胞内Na+增高使浆膜去极化进而开启电压依赖性Ca2+通道，同时谷Glu激活NMDA受体门控Ca2+通道，以及IP3使细胞内内质网（ Ca2+库）贮存的Ca2+释放增加，导致细胞内游离Ca2+超载，激发一系列瀑布样病理生理过程，进一步导致神经元的死亡。,脑缺血发生后NO立即迅速短暂升高515min达高峰,60min下降到原有水平.在MCAO后10-20min全脑NOS的活性增高,持续性局部脑缺血后数小时至数天内, NO继发性增高。NO对脑缺血有双重作用：NO能激活鸟苷酸环化酶使cGMP增多，扩张血管，改善脑缺血损伤。NO可通过与超氧阴离子生成过氧亚硝酸根离子，损伤细胞膜，降低ATP酶活性，产生神经毒性。,一氧化氮（nitric oxide，NO）,早期增加NO通过NO/cGMP途径扩张脑血管，增加脑血流量，抗血小板聚集，对脑起保护作用,是生物体内存在的一种自我保护机制；而缺血后期由炎症细胞，吞噬细胞诱导产生大量iNOS由此产生的NO的过度释放则起着细胞毒性作用，导致DNA损伤，引起细胞死亡及启动细胞凋亡,一氧化氮神经毒性作用机制1.通过超氧自由基起细胞毒性作用2.使各种含铁-硫的酶失活(线粒体中的泛醌氧化还原酶,琥珀酸氧化还原酶,顺乌头酸氧化还原酶等均为含有Fe-S中心的蛋白质,NO极易与Fe结合形成Fe-NO,使之失活,抑制线粒体呼吸.3.引起蛋白质的ADP-核糖化4.引起DA大量释放而引起神经毒作用,自由基（free radicals，FR）,人体内的自由基主要有超氧阴离子（O2-）、羟自由基（OH-）、一氧化氮自由基（NO）、烷自由基、烷氧基和烷过氧基、脂质过氧化物自由基等。脑缺血再灌注时，线粒体氧化磷酸化脱偶联，产生大量自由基。大量自由基与脂质、蛋白质、及核酸发生反应，引起一系列过氧化损伤，如破坏细胞膜结构、干扰和抑制蛋白质的合成，导致许多重要酶系的失活，Na+泵、Ca2+泵、谷氨酸释放等造成细胞死亡。,免疫炎症反应,以往认为，脑是免疫特许器官，缺乏对损伤产生炎症反应的能力，但近年随着分子生物学和分子免疫学的发展，发现白细胞浸润所致的炎性反应在脑缺血再灌注损伤的发生、发展中起重要作用。脑缺血再灌注损伤时，氧自由基等信使激活炎性细胞因子，使白细胞和血管内皮细胞表面的黏附分子表达上调，中性粒细胞向微血管内皮细胞移动和黏附，致使中性粒细胞在缺血脑组织中浸润引起损伤。,细胞凋亡（apoptosis）,细胞凋亡是维持机体内环境稳定、由基因调控的细胞自主动有序的死亡，是机体代谢的主动过程，它涉及到一系列基因的激活、表达和调控。细胞凋亡的调控基因包括了BCL、 CED、 ICE（IL-1）及P53等.脑缺血后出现的能量耗竭、乳酸堆积、一氧化氮和兴奋性氨基酸的毒性作用以及再灌流后氧自由基的增加，都是激活细胞凋亡调控基因的不利因素，其结果是加快了细胞正常死亡的进程,其他,热休克蛋白 HSP70的过度表达能保护神经细胞，其机制可能是HSP能抑制caspase的活化和NF-B。脑缺血后HSP32能持续表达产生抗氧化应激作用。细胞因子 脑缺血/缺氧刺激炎症因子的基因表达， NF-B、PAF、TNF-、IL-1、内皮细胞粘附分子大量表达，脑部炎症反应十分明显。补体 可通过多种途径导致脑损害多巴胺 多巴胺及其代谢产物均具有神经损伤作用,脑缺血再灌注损伤是一个复杂的病理过程,包括缺血期的原发性损伤和再灌注期的继发性损伤,其始动因素是脑组织缺血缺氧,但再灌注后所造成的损伤不仅于此,更与自由基损伤、细胞内Ca2 + 超载、白细胞积聚、炎性细胞因子的损伤、兴奋性氨基酸的神经毒性作用、缺血区的代谢障碍以及水电解质紊乱、基因表达异常等因素有关。而且,这些因素或环节互为因果或相互影响,最终导致神经细胞损伤、凋亡、坏死及脑水肿。其中,自由基连锁反应是脑缺血再灌注损伤的核心环节,而钙超载则可能是导致神经元死亡的最后通路。,脑缺血再灌注损伤的治疗研究,目前临床应用的药物种类繁多，但疗效并不令人满意。主要治疗策略有以下几种：,抗炎症治疗 自由基清除剂 兴奋性氨基酸受体拮抗剂 离子通道阻断剂 选择性脑血管扩张药,五、 脑保护剂,六、基因治疗,二、抗凝治疗三、抗血小板药,四、降低脑水肿和颅内压药,一、溶栓,急性期的治疗首先应尽早恢复缺血区的血液供应，使脑血流达到缺血阈值以上，阻止缺血性损害的发展。改善缺血区的血供可以保护缺血半暗带，使梗死区不致扩大，以利于神经功能的代偿和康复。,早期溶栓治疗仍受到临床关注，它是疏通血管、缩小梗死灶、减轻脑水肿最有效的治疗方法之一，溶栓治疗重要的一点是严格掌握好治疗时间窗（发病6小时以内），严格掌握好适应证，即CT片上无低密度灶和出血灶患者、无出血倾向、无手术、抗凝和血凝异常的病史。,目前临床使用的溶栓药物有以下几种：链激酶（SK）、尿激酶（UK）、组织型纤溶酶原激活剂（tPA）和重组组织型纤溶酶原激活物（rtPA）、甲氧苯甲酰化纤维蛋白溶酶原-链激酶激活剂复合物（APSAC）、重组单链尿激酶型纤溶酶原激活物（rscuPA）。,链激酶是溶血性链球菌产生的一种酶，分子量45000-48000，半衰期30分钟，不增加激活纤溶酶原，首先与纤溶酶原结合形成复合物，再激活纤溶酶原。特点：引起短暂高纤溶酶血症，耗竭血中a2抗纤溶酶对血块选择性差，易引起出血对人体有抗原性目前国内外已少用,链激酶（SK）,1951年由Wiuiams发现由人尿或人肾培养物制得的一种丝氨酸蛋白酶，由二条多肽链组成，对纤维蛋白原为非选择性，可直接活化纤维蛋白溶解酶原，使纤溶原中的精氨酸560-颉氨酸561的肽键断裂转变为纤溶酶，产生纤溶作用。半衰期16分钟,尿激酶（Urokinase,UK）,是一种单链丝氨酸蛋白酶，又称前尿激酶（pro-UK)分子量：1000道尔顿正常存在人尿液和血液中，现可用基因重组技术产生特点：溶栓活性较强对纤维蛋白有特异亲和力，能在局部有效地使纤溶酶原转化为纤溶酶，溶解纤维蛋白较少产生纤溶状态 无抗原性，价格昂贵,单链尿激酶型纤溶酶原激活剂-scu-PA（沙芦普酶）,组织型纤溶酶原激活剂(t-PA),对血液循环中纤维蛋白原的降解作用弱，与血栓上的纤维蛋白结合力较强，对血栓的纤溶活性强，出血副反应较少。临床应用的是通过重组技术生产的rt-PA,即阿替普酶（Alteplase),对于急性缺血性梗死发病3小时内， 无溶栓禁忌症者， 推荐静脉内使用rt-PA（A级推荐）或UK。rt-PA 0.9mg/Kg（最大用量90 mg），UK100-150万IU。10%静脉推注1分钟，其余静脉点滴=1小时。治疗后，前24小时内不得使用抗凝药或阿斯匹林。24小时后CT显示无出血，可行抗血小板和/或抗凝治疗。梗死发作后3-6小时，不推荐常规rt-PA、UK静脉给药，若应用可在特殊影象（PWI、DWI）指导下应用。不推荐使用链激酶进行静脉溶栓治疗,抗凝治疗的效果，临床仍有争议，目前使用药物有法华令、低分子肝素钠(LMWHS)、藻酸双酯钠（PSS）等，适应于有心脏疾病或进展性卒中患者，治疗应在大型医院且在有经验的医生指导下进行。,抗凝治疗,1、不推荐缺血性卒中后全部使用肝素、低分子肝素或肝素类物质。（I 级证据）2、有些情况可以使用肝素，如房颤、其他有高危再栓塞危险的心源性病因、动脉夹层或高度狭窄。（IV 级证据）,肝 素,抗凝治疗,抗血小板治疗,1、不能进行溶栓治疗者，在排除脑出血性疾病的前提下，应尽快给予阿斯匹林（300mg/d）（A级推荐），推荐剂量范围（50325mg）。静脉溶栓24小时后，加用阿斯匹林、氯吡格雷、抵克力得。2、对于急性缺血性卒中，阿斯匹林是唯一经过证实的抗血小板制剂。一旦脑梗死诊断明确，若不能rt-PA或肝素治疗，应尽快给予（缺血性卒中发生后48小时内）。推荐使用阿斯匹林（50325mg）， 持续至二级预防措施制定。可以减少早期再缺血的危险，而无早期出血并发症的大危险，并可改善长期预后。3、阿斯匹林能增加rt-PA的出血，并抑制rt-PA的溶栓效应。尽管48小时内服用阿斯匹林有一定的疗效，但最好还是在rt-PA结束后再应用。,1954年发现可延长出血时间1971年发现对PG合成有抑制作用 现广泛用于血栓栓塞性疾病作用：抗血栓形成 改善受损血管内皮功能，可明显增加动粥患者血管对乙酰胆碱的扩血管效应 保护低密度脂蛋白免遭氧化,阿司匹林Asprin,神经保护治疗的目的在于减轻缺血后的细胞损伤，延迟细胞死亡，以争取时间恢复脑灌注，延长治疗时间窗。神经保护剂，目前正处在不同的研究，试验阶段，其种类繁多，现主要归纳为如下几种：钙结抗剂自由基清除剂兴奋性氨基酸拮抗剂白细胞黏附抑制剂其他,神经保护剂,钙离子拮抗剂,主要是尼莫地平。该药抑制钙离子内流至细胞内，保护神经细胞免于死亡。剂量1-2mg，静脉滴注每日一次，共10-14天，头1-2天应用时应注意直立性低血压的发生。,一种新型抗钙药药理作用： 1.选择性扩张脑血管及冠脉血管 2.增加脑血流量 3.改善脑组织对葡萄糖的利用率 4.减轻脑缺血后迟发性神经细胞损伤作用机制： 通过抑制血管平滑肌收缩机制中的最后阶段肌球蛋白轻链磷酸化,法舒地尔（HA1077,AT-877)：,丁咯地尔（Buflomedil)药代动力学： 口服后1.5-4小时达血药峰值。生物利用度50-80%。24小时内，80%药物由尿排泄。清除半衰期2.3小时。 肝，肾疾病患者，老年人宜减少剂量。药理作用： 1）阻断肾上腺素能受体，使血管平滑肌舒张，改善供氧； 2）改善红细胞变形性； 3）抑制血小板聚集。,北京协和医院神经科曾用丁咯地尔（活脑灵）治疗17例急性脑梗塞患者。全部经头颅CT或MRI证实，除外脑出血。 用法：丁咯地尔100mg200mg(24支)，加盐水或5%葡萄糖500ml静滴，每日一次，共4天。14天为一疗程。治疗前后评定神经功能缺损分值。 结果：治疗一周后，神经功能缺损评分较治疗前平均提高3.5分，二周后平均提高7分，尤其是中度缺损的患者平均提高8分，治疗中未见毒副反应。 认为丁咯地尔起效较快，疗效肯定，作用温和，又无毒副反应，值得推广应用。,自由基清除剂,自由基清除剂： 由于缺血后再灌注，细胞脂质过氧化增强，产生大量氧自由基，加重了神经元的进一步损害。故临床上常使用自由基清除剂进行治疗，常用的有维生素E、维生素C、糖皮质激素、松果体激素、雌激素、铁络合剂、依达拉奉、U101033E、依布硒林，超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽氧化酶（GSHPX）等。,生育粉，SOD, PEG-SOD,Tirilazad 等均可减轻缺血，特别是再灌注后的脑损伤。PEG-SOD 易通过血脑屏障，半衰期长，比其他自由基清除剂具有更好的脑保护作用。创伤后4小时内使用，可明显改善严重脑外伤病人的预后。,去铁胺（Deferoxamine）是目前认为生成自由基的重要铁离子介导的脂质过氧化反应的强力抑制剂，但尚未应用于临床。金纳多（Ginaton）是银杏叶提取物，含银杏黄酮（24%）和萜类（6%），有清除自由基作用。美国观察600例治疗一年的Alzheimer痴呆患者，用量4080mg，每日三次，疗效虽弱但肯定，不过未用于缺血性脑血管病。,兴奋性氨基酸（EAA）拮抗剂,EAA 受体有多个亚型： 离子型（ionotropic）：NMDA、AMPA、KA受体 非离子型：代谢型 （metabotropic） L-AP4受体NMDA受体 三部分组成，Glu结合部位，离子通道和调控部位。NMDA受体拮抗剂按其作用方式和部位的不同可分为：非竟争性拮抗剂和竟争性拮抗剂。 NMDA受体上有甘氨酸、多胺结合位点。,兴奋性氨基酸（EAA）拮抗剂,1.NMDA受体阻断药： 竞争性NMDA受体拮抗剂：Selfotel（CGS19755） 非竞争性NMDA受体拮抗剂：MK801、地佐西平、Cerestat等2.甘氨酸位点拮抗剂：Gavestinel（GV150526A）3.AMPA受体阻断药：YM90K、LY-293558、LY-300169等4.谷氨酸释放抑制剂：苯妥英钠、拉莫三嗪等。5.GABA 受体激动剂： muscimol,MK-801：是此类中与离子亲合性最高的一个。体外实验亲合常数为1nmol-10nmol/L.是最先通过iv 0.1mg/kg MK-801可减少缺血引起的坏死体积达32%, 25umol-50umol/L可明显减少在培养的大鼠海马脑片上低氧引起的暴发性癫痫波；腹腔给予MK-801 3mg/kg 可显著减少用吡啶硫胺引起的维生素B1缺乏对大鼠丘脑，乳头体和室周区造成的急性病理损伤。临床试验因可引起精神不良反应而限制其使用。,苯环利定（phencyclidine,PCP）,PCP是非竟争性NMDA受体拮抗剂的原型药，是一个传统的麻醉剂，虽然能使大鼠局部脑缺血引起的梗死体积大为减少，并能减轻全脑缺血引起的大脑皮层神经元坏死。但因可引起较强的精神分裂症，所以无临床治疗价值。,二甲金金刚胺,低亲合性NMDA受体通道阻断剂，PCP的胺类衍生物苯基环己胺类这类拮抗剂因其毒性降低，成为较有希望的治疗剂。 镁离子（Mg2+）：以电压依赖性方式阻断NMDA受体的离子通道，细胞外Mg + 表现为非竟争性NMDA拮抗剂。MgCL2和MgSO4在中脑血管栓塞和全脑缺血模型上都显示了神经保护作用。,2 非NMDA受体（又称AMPA/KA受体）拮抗剂,这类受体复合体含有一门控性的钠和钾通道，也可直接触发某些神经原上的钙内流。因而加剧这些神经原在缺血后的死亡。因此此类拮抗剂发展很快。NBQX腹腔注射，可使大鼠全脑缺血所致海马CA1区细胞坏死率由83%降致14%，静脉注射对大脑皮层，纹状体和海马CA3区神经原有明显保护作用，而对CA1区无作用。静脉注射还能减轻局部脑缺血后对大脑皮层的损伤和减少ATP的耗竭。 NBQX的治疗时间窗较短，在缺血二小时后给药则无神经保护作用。,非NMDA受体拮抗剂也存在一些严重的不良反应，如产生剂量依赖性的呼吸抑制，低血压，增强麻醉效应，共济失调及肾毒性等。,3.甘氨酸拮抗剂：,ACEA-1021和GV150526对脑缺血有保护作用，缩小梗死面积。NMDA受体上有甘氨酸结合位点。甘氨酸与该位点结合能增强NMDA受体介导的反应。ACEA有肾脏毒性， GV150526不良反应少。,是当前研究的一种新的尝试与动向。由于GLU是兴奋性神经递质，当其释放被完全抑制时，可产生神经精神不良反应。有效的药物应该是保持一定量的释放以维持正常功能，仅防止EAA过度释放而产生的毒性作用,4.EAA释放抑制剂,(1).突触前Glu的释放抑制剂：,突触前电压敏感性Na+通道阻断剂:如Lamotrigine（拉莫三嗪）及其衍生物Bw1003C87，Bw619C89,还有苯妥英钠，卡马西平，利多氟嗪,(2) 腺苷受体激动剂（或腺苷转运抑制剂）：,如HWA285,GP668等。腺苷是一内源性神经保护剂，通过激动突触前A1受体-抑制突触前由钙介导的Glu释放，并通过增加K+的通透性促进突触后膜的超极化，使EAA释放减少。同时激动突触后膜A1 受体，细胞膜稳定而减少EAA释放，并可激动突触后膜A2 受体，使微血管扩张，血流量增加，同时可抑制血小板，中性粒细胞的聚集.在脑缺血后给予HWA285可减轻对神经元的损伤，并改善代谢，它能抑制腺苷的转运，还能抑制自由基的生成，刺激神经生长因子并抑制cAMP磷酸二酯酶的活性。这些对神经保护作用都是很重要的。,k阿片受体激动剂C1977也可抑制Glu的释放。5-HT可通过激动5-HT1A受体而减少内源性EAA的释放,5. GABA受体激动剂,阻断由谷氨酸释放引起的Ca+内流，对神经元缺血性损伤有保护作用单独应用GABA-A受体激动剂muscimol或与MK-801合用均能缩小梗死体积，减少认识功能的损伤，GABA-A受体拮抗剂则可促进神经细胞损伤。Ziconotide 通过抑制Glu释放对局部脑缺血有保护作用，已进入III期临床实验。,一氧化氮合酶（NOS）抑制剂：7-硝基吲唑,是一种选择性神经元性一氧化氮合酶（nNOS）抑制剂，在体内对另外两种NOS亚型（eNOS和iNOS）作用较弱。能特异性阻止神经元NO而不影响血管舒张。其主要作用于NOS的血红素和四氢叶酸结合部位。治疗脑缺血的主要机制是通过抑制nNOS，因为nNOS合成过多NO时产生神经毒性，造成脑缺血损伤加重，用nNOS基因敲除的动物实验证明了该机制.,抗 炎 药,脑缺血数小时，多形核白细胞聚集，阻塞微小血管，紧接着，单核巨嗜细胞浸润，与内皮细胞相互作用，产生自由基，蛋白水解酶，细胞因子和血小板激活等，引起组织损伤。细胞因子TNF,IL-1,IL-6,IL-8等在缺血后炎症的发生，发展过程中起重要作用。,1 神经因子神经细胞生长因子（NGF) 脑衍生神经营养因子(BDNF)转化生长因子(TGF1)胰岛素样因子(IGF)2凋亡抑制剂 caspase抑制剂3关于脑血管疾病的基因治疗基因替代（gene replacement)基因修正 (gene corrction)基因增加 (gene augmentation)基因抑制 或基因失活 (gene constrain or gene inactivation),正在研究中的药物,脑缺血预处理（cerebral ischemic preconditioning）,脑缺血预处理现象,1986年Murry等首次在犬的缺血再灌注实验模型中发现几次短暂的心肌缺血-再灌注能保护长时间冠脉阻塞所致的心肌损害。并把这种现象称为缺血预处理。1990年Kitagawa等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。,脑缺血耐受的产生机制,兴奋性氨基酸将离体小脑颗粒细胞先置于含N - 甲基- D - 天门冬氨酸(NMDA)亚致死浓度中, 可降低对随后的致死浓度的谷氨酸的易感性, 这样的耐受被NMDA 拮抗剂和RNA 及蛋白合成抑制剂所阻滞。在沙土鼠全脑缺血模型上IP 的保护效果被NMDA 受体拮抗剂MK - 801抑制 。在沙土鼠大脑中动脉夹闭期间同侧海马的细胞外谷氨酸浓度升高, 这些海马神经元对后续的全脑缺血有耐受力, 而且, NMDA 受体阻滞剂MK- 801 , 阻滞了耐受诱导。在低氧预处理中, 也存在类似情况。,腺苷,缺血诱导腺苷释放, 激活A1 受体导致KATP 通道开放, 腺苷能抑制缺血诱导的EAA释放, 降低细胞膜Ca2 + 通透性, 扩张脑血管, 降低中性粒细胞的活动功能和抑制血小板凝集, 减缓能量消耗, 是一种内源性保护剂。腺苷的这种作用是通过特异性腺苷受体调节的。在全脑缺血模型上, 给予腺苷A1 受体激动剂, 模拟IP 效应; 而使用腺苷A1受体拮抗剂则可消除IP 的保护作用。Plamondon等研究显示脑IP 产生IT 与腺苷A1 受体活化进一步导致KATP 通道的开放有关 。,新基因产物,诱导IT 所需的时间(24 至48 小时) 及IT 持续的时间(5 至7 天) 提示新的蛋白质合成, 蛋白合成抑制剂放线菌酮消除脑IP 的脑保护作用,支持新的蛋白质合成在诱导IT 中起的作用。脑缺血会抑制蛋白质合成, IP 后某些神经保护性基因及其蛋白产物表达增加, 如IL - 1 受体拮抗剂的mRNA 和蛋白表达IP 后均升高, P53 及其靶基因PAG608/ Wig - 1、P21 WAF1/ Cip1 IPC 后蛋白产物均升高。一些抗氧化酶如超氧化物歧化酶和过氧化物酶在低氧预处理后的脑中表达增强 ,这些诱导的自由基消除剂使脑对氧化应激更有抵抗力。与脑缺血后几乎整个蛋白质合成被抑制相反,IT 也许与IP后诱导出小部分对细胞的生存必不可少的蛋白质有关联。,热休克蛋白,热休克蛋白(HSPs)在脑缺血后能诱导产生。HSPs一直被认为能通过与变性蛋白结合，使变性损伤的蛋白质迅速的处理和恢复，起着分子伴侣的作用。在全脑缺血模型上，HSPs蛋白的表达按细胞对缺血的敏感性依次出现，先是CA1锥体细胞接着是CA3、大脑皮层和纹状体，最后是相对有抵抗力的齿状回颗粒细胞。HSPs主要是HSP70在有耐受力的脑内持续上调，其表达模式与IT 的反应形式及时间窗口的特征相一致 。在局灶脑缺血模型上，短暂的脑缺血后15天，HSPs在有耐受力的大脑皮层上表达，714天后降低直到消失。,炎性细胞因子,已有大量证据表明, 缺血性脑损伤后不久即有炎性细胞因子、趋化因子和内皮- 白细胞粘附分子增高。炎性细胞因子对中枢神经系统发挥神经营养、神经保护及神经毒性双重作用,其作用依浓度不同而异。正常神经细胞表达低浓度的IL - 1、IL - 6 和TNF , 有中枢免疫介导、神经修复等生理作用, 而急性重症应激状态下高浓度的炎性细胞因子则可能参与了神经损伤。,凋亡相关基因,Bcl-2Bcl-2的表达与缺血的严重程度密切相关，大鼠脑缺血2min可使海马bcl-2表达明显升高，同时增强神经元对再次缺血（5min）的耐受性；通过反义s-寡脱氧核糖核苷酸抑制bcl-2蛋白的表达可加重大鼠脑缺血后神经元的死亡。脑内bcl-2基因过度表达的转基因鼠，其局灶性缺血的梗死面积较非转基因鼠的小50%。以上研究均证实，bcl-2的表达是机体内源性神经保护机制之一。,c-fos正常情况下, c-fos基因在神经元仅呈极低水平表达，脑缺血和再灌注诱导c-fos 快速而短暂的表达。Belayer 等研究显示, 单侧IP 可诱导大鼠双侧海马CA1区神经元缺血耐受, 且早期双侧c-fos mRNA 表达的诱发先于IT的产生, c-fos相继引起一些重要的可促进神经恢复的靶基因的表达。IP后再行PMCAO的大鼠, 脑梗死后c-fos和zif268较单纯行PMCAO者低, 提示IP诱生的c-fos可抑制PMCAO后c-fos的过度表达。,P53p53在细胞凋亡连锁反应中起重要作用, 脑缺血时p53在神经元严重受损部位表达。大鼠亚致死性缺血(双侧颈总动脉阻塞加低血压3min) 和致死性缺血(10min) 可使海马CA1区p53和靶基因p21 (WAF1/ Cip1) 、PAG608/ Wig - 1 mRNA表达增高, 若在IP 3min 后48h 再次给予缺血10min 则增高不明显, CA1区神经元P53、PAG608/ Wig - 1 蛋白也较少。提示p53 及其反应基因p21和PAG608/Wig - 1 在脑缺血性损伤时被诱导活化, IP使这种作用减弱或消除。,尽管脑的IP机制尚未明确，但CIP后对脑缺血的保护效应已属公认。随着对脑自身抗损伤耐受能力的研究深入，脑药物性预处理的研究也在逐渐增多。目前研究表明腺苷A1受体激动剂预处理可以起到较好的脑保护效果。另外KATP通道开放剂可诱导出脑缺血耐受效应。其他药物预处理剂还有神经营养因子类制剂、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。,脑缺血再灌注模型方法与评价,78,整体动物研究方法,根据脑缺血的临床表现，建立脑缺血动物实验模型，用于观察药物对脑缺血的影响正常动物模型（测定药物作用，如：脑血流量的变化，运动状态的影响，基本生理功能的影响，作用机理的探讨等）实验动物病理模型（脑缺血动物模型）其他(转基因或基因敲除模型等),79,整体动物脑缺血实验模型,1.整体动物脑缺血模型的制备要求实现脑缺血与临床病因相近或相同可操作，易实现具有明确的检测指标易于观察药物作用,80,整体动物脑缺血实验模型,1.全脑完全缺血实验方法（1）蒙古沙土鼠颈动脉阻断的脑缺血模型 蒙古沙土鼠(Meriones unguiculatus) 缺少前交通支和后交通支动脉，导致 Willis 环的不完全，夹闭双侧颈总动脉可引起蒙古沙土鼠大脑两半球的缺血，海马对缺血缺氧尤为敏感，通常缺血5min，然后再灌注，即可产生迟发性海马CA1锥体神经元损伤或死亡.这一病理模型可以较好的模拟人脑血液循环障碍。 本法的优点是方法简便，以至应用较广。其缺点是易诱发癫痫，在实验室要剔除惊厥动物。本模型主要研究病理机制及药物对其影响。,模型制备,蒙古沙土鼠， 不拘，体重5070g，1戊巴比妥钠（40mg.kg-1，ip）麻醉。游离双测颈总动脉，应用无创微动脉夹分别夹闭双测颈总动脉3，5min后松开动脉恢复脑血流灌注。同时监测脑电图，将1min内脑电图未成等电位的沙土鼠从实验中剔除。整个实验过程中将动物置于流动空气浴箱中，维持动物鼓膜温度在（370.3）。,81,82,（2）大鼠缺氧耐受实验,脑的电活动依赖于持续的能量供应，吸入氮气可以导致实验动物的缺氧。明显的缺氧可以降低脑代谢，引起脑电活动的抑制。这一实验主要通过观察对缺氧的耐受和脑电图（EEG的恢复这两个指标，研究化合物抗脑缺血引起脑电抑制的作用。操作步骤 雄性SD或中风倾向大鼠，i.p.环己巴比妥钠麻醉。硬脑膜外植入 2 电极记录脑电图（EEG），参考电极置于头顶前额骨。在腹腔注射待测化合物后，将动物置于缺氧室中，以Hellige 记录仪记录 EEG 和 ECG。通过吸入氮气(1200 l/h)造成低氧状态。当 EEG呈等电位时, 停止吸入氮气而让动物吸入空气，持续记录直至 EEG 恢复。,83,（3）小鼠缺氧耐受实验,A、小鼠断头法。 由于缺氧引起呼吸动作存在，这种呼吸动作的持续时间可以间接反映脑能量储存和脑缺氧能力。B、亚硝酸钠法。 静脉注射亚硝酸钠溶液，导致血液中氧耗竭，而引起动物死亡，单位体重亚硝酸钠致死量可以反映动物的耐缺氧能力。C、窒息法。 观察小鼠密闭状态下，窒息致死需要的时间。,84,（4）大鼠四动脉结扎法,结扎大鼠双侧颈总动脉，双侧锥动脉，造成大鼠全脑缺血。主要表现为前脑缺血。操作步骤 雄性SD或westar大鼠，在麻醉下，分离双测颈总动脉并置套扣待用，然后将动物固定在立体定位仪的耳杆上，将头向下30度，尾部用橡皮带绑扎，给以一定拉力，使动物颈部脊髓伸展，使椎板处于水平位置，这样更便于观察和电凝翼状孔下的椎动脉。分离椎旁肌，暴露第一颈椎的翼状孔，用单极烧灼针垂直插入并电凝。24h后动物在清醒状态下，操纵套扣，夹闭双侧颈总动脉形成全脑缺血，一定时间后放开夹子使脑血流再灌。,85,（4） 大鼠四血管阻断前脑缺血模型,四动脉阻断后约3/4大鼠翻正反射消失，23min内EEG成等电位，直到再灌后才恢复。只有这样的动物才被认为使全脑缺血。该动物仍有自主呼吸及角膜反射，说明脑干无明显缺血。缺血10min、20min或30min的大鼠惊厥比例分别为0、8和20（在24h内），或40（72h内）。为便于分析结果，一般将发生惊厥的动物剔除。,86,本法优点：简便易掌握；可在清醒状态下应用；可产生严重的前脑缺血并可进行重灌注实验。其缺点为：成功率较低，一般在50左右；由于椎动脉与脊髓前动脉间可能有交通支，所以少数动物缺血深度不够；可能由于急性脑干缺血，少数动物在脑缺血后骤然死亡；个体差异大，模型稳定性差。,87,3.全脑部分缺血实验方法,（1）大鼠前脑缺血Smith 等 (1984)描述了通过暂时阻断大鼠双侧颈总动脉和通过放血使血压降至 40 mm Hg，造成前脑缺血的模型。操作步骤夹闭双侧颈总动脉并放血至血压为40mmHg，造成前脑缺血。缺血10 min 开放颈总动脉，输注代血浆迅速恢复血压至正常。 （2）小鼠颈动脉结扎法夹闭双侧颈总动脉，造成前脑缺血。缺血10 min 开放颈总动脉。,88,4.局灶性脑缺血动物模型,（1）大鼠大脑中动脉阻断（MCAO）大鼠大脑中动脉 (MCA) 阻断模型广泛用于评价多种化合物在脑缺血过程中的神经保护作用。 A. 化学梗塞法 B. 电烧灼法 C. 插线法,89,4.局灶性脑缺血动物模型,1.m.a. 9.Basilar a. 2.Sup. Cerebellar.a. 10.Lingual a.3.Mastoid Bulla 11.Ext. m