缺血性脑损伤脑保护

1、 缺血性脑损伤的脑保护1缺血性脑损伤的病理生理机制-损伤级联反应兴奋性毒性梗死周围去极化炎症程序性细胞死亡级联反应发生在缺血后数秒至数周，4种机制发生在不同时间点，但有重叠并互相联系2兴奋性毒性是指因兴奋性氨基酸受体激活引起的神经元死亡级联反应都以兴奋性毒性开始发生时间极短（数分钟至数小时）治疗比较困难3梗死周围去极化（periinfarct depolarization, PID）这种去极化在缺血灶中心被触发，以不规律间歇扩散到梗死周围区，使梗死中心扩展到半暗区时间窗：0h-12h(?)4炎症炎症是由级联反应大量细胞毒性成分诱导的氧自由基和其它介质导致细胞因子和致炎症酶原产生的结果时间窗：6

2、h-24h(?)5程序性细胞死亡（programmed cell death, PCD）PCD是脑缺血触发的另一类型细胞死亡，其中包括凋亡（apoptosis）时间窗：数天-数周6脑缺血后生化学系列改变7脑缺血保护性治疗的目的消除急性缺血性损伤后的生化紊乱，防止卒中进展防止再灌注损伤延长治疗时间窗，争取和便于更多患者受益于溶栓治疗减轻卒中后神经系统残疾所带来的负担8目前研究现状神经保护剂已数以百计，但是几乎所有的保护剂在动物模型中显示出惊人的减轻脑损伤的作用，但是临床试验中却难以证明并确认其保护神经的疗效。91、亚低温1978年Busto首次提出全身亚低温脑保护概念 采用物理手段将全身体温下降

3、至32-35 水平，既可避免深低温的副作用，在保护神经元缺血性损害方面，疗效与深低温相同。10实验证实34对脑组织缺血有保护作用，且对心血管系统损害也较轻，故常将34作为控制脑温的标准，控制大脑温度比直肠温度更可靠。11亚低温持续时间大多数主张2-5天复温基本上采用每1-2天升1的缓慢升温方式，复温速度每小时不超过0.1，若快速复温会因脑温急剧上升而发生急性脑肿胀。12脑缺血后实施亚低温治疗越早越好，具体的时间窗需根据缺血严重程度而定，一般认为再灌注前及中实施为佳，这样可以有效地避免再灌注损伤，提高亚低温的脑保护作用。13伴有严重心肺肾疾病、休克、血液凝固系统障碍的病人不适用亚低温治疗。药物降

4、温无脑保护效果。14亚低温的主要并发症全身感染 尤其在复温期可发生严重感染，最常见感染源有肺、泌尿系、导管，长期卧床可引起深部静脉血栓，鼻导管可引起副鼻窦炎，鼓膜温度探针留置可造成鼓膜损伤及中耳炎。15电解质紊乱 导入期和冷却期的电解质异常中，低K+血症是重要的，原因： K+ 向细胞内移动；作为肠液进入消化道流失；尿中排泄；故应每12h进行一次常规电解质测定。16凝血障碍 血小板减少和血小板凝聚力障碍可导致凝血障碍。血小板减少原因有：低温使血小板变形、贮存入肝窦、脾脏等。抑制免疫功能。17Kammersgoard (2000)对意识清醒的急性卒中病人轻度降温（36.835.5 ）取得可能有益的

5、效果。但也有人认为对急性缺血性卒中可能会有不利作用。建议值得进行大规模、随机临床试验。18亚低温对神经元的保护机制较为复杂，主要包括：降低糖代谢率和耗氧量抑制兴奋性氨基酸（EAAs）递质的释放增加神经元内泛素的合成抑制自由基的产生19抑制具有细胞毒性的一氧化氮、白三烯、去甲肾上腺素的生成和释放保护蛋白激酶（PKC）和钙调蛋白激酶（CAMPK）的活性，抑制磷脂酶A2（PLA2）的激活保护血脑屏障，减轻脑水肿，改善缺血后低灌注及过度灌注损伤促进即早基因（IEGs）如C-fos、C-jun表达与产物合成，使脑对缺血耐受20抑制神经元凋亡抑制胶质细胞和小胶质细胞释放炎性介质白介素1-改变脑缺血区DNA

6、与转录因子的结合活性，抑制核DNA裂解，促进再灌注后蛋白质合成的恢复212、钙通道阻滞剂尼莫地平在动物模型中有神经保护作用，但大量临床试验的确切疗效有不同意见国外期临床试验无效，且因低血压而中止试验以前认为缺血后6-12h应用有效，12-48h无效，48h后后果更差目前认为早用晚用均无效N型阻滞剂Ziconotide(SNX-111)前景看好，目前正在做III期临床实验223、抗EAAs毒性作用药物3.1 减少突触前膜谷氨酸（Glu）释放233.1.1 钠离子通道阻滞剂阻断电压依赖性钠通道，抑制EAAs释放拉莫三嗪（Lamotigine）、拉莫三嗪衍生物（ BW619C89、 BW1003C8

7、7）以上三药动物试验均有效，BW619C89的开发由于 CNS毒性而被推迟243.1.1 钠离子通道阻滞剂卡马西平，动物实验有效Fosphenytoin，动物实验有效，期临床无效阿朴长春胺酸乙酯（Vinpocetine），有益智作用，可改善脑代谢和血液流变学253.1.2 利鲁唑（riluzole）商品名为力如太（rilutek），是唯一经美国FDA批准的用于治疗ALS的药物。动物实验表明在局灶性和全脑缺血模型中具有神经保护作用。主要药理学性质是抑制中枢神经系统的Glu能神经传导，其抗Glu作用涉及数个突触前和突触后过程：使电压依赖性钠通道失活，从而阻滞去极化引起的神经元动作电位的激活；作用于

8、Glu能神经突触前膜，抑制EAAs释放；直接但非竞争性地阻滞EAAs受体；激活一个G-蛋白依赖的信号传导路径，进而激活特异酶如腺苷酸环化酶263.1.3罗吡唑（Lubeluzole）是一种新型的神经保护剂，为化学合成的苯噻唑衍生物。动物实验和初步临床应用疗效令人鼓舞。它通过抑制Glu的释放，阻断Glu诱导NO活性的通路和拮抗钙离子等作用，干预急性缺血后级联反应的多个步骤，保护缺血半暗带的神经元，促进脑细胞的存活。273.1.3罗吡唑（Lubeluzole）欧洲进行的安慰剂对照的多中心临床期试验中，在颈动脉系统脑梗死发病后6h内静滴7.5mg本品，随后每天静滴10mg共5天，两周后的疗效评价，治

9、疗组的病死率下降11.1%，受损神经功能的康复率有提高。1997年开展的期临床试验无效，此药已停止临床试验。283.1.4 钾通道开放剂ATP敏感钾通道（KATP）开放剂是目前研究最多，应用最广泛的钾通道开放剂293.1.4 钾通道开放剂动物实验表明KATP开放剂能明显扩张脑血管，增加脑血流量，明显减少脑缺血的脑梗死体积，对脑血管痉挛具有明显的解痉作用，可拮抗谷氨酸引起的神经元兴奋毒性，对Glu受体NMDA介导的脑缺血再灌注损伤具有明显的保护作用，有预防海马CA1区神经元发生迟发性损伤的作用。303.1.4 钾通道开放剂目前已上市的KATP开放剂多属大分子化合物，不易透过BBB进入中枢神经系统

10、，但已有的研究结果已展示了令人振奋的前景，为抗脑缺血治疗开辟了一条新途径。今后研究的热点将是研制高组织选择性，易透过BBB的KATP开放剂。BMS-204352正在进行期临床试验。313.1.5腺苷摄取抑制剂（Propentofylline）动物实验与临床试验均有效抑制腺苷摄取，提高内源性腺苷在突触的浓度，进而激活腺苷A1受体，减少Glu释放，改善脑内葡萄糖代谢，预防PCD不产生行为精神障碍同时激活腺苷A2受体，产生扩血管效应，导致低血压、心功能改变，已终止研究324、阻断突触后膜Glu受体334.1 Glu受体拮抗剂EAAs受体包括：NMDA受体AMPA受体KA受体亲代谢谷氨酸受体L-AP4

11、受体以前二者与脑缺血关系最为密切34右吗喃（dextrorphan）、Selfotel（CGS 19755)、Aptiganel (cerestat, CNS 1102)动物实验有效，临床试验均失败副作用大，精神障碍，心血管抑制，神经元空泡形成和坏死4.1.1NMDA受体拮抗剂354.1.2 NMDA受体亚型拮抗剂*NPS 1506动物实验有神经保护作用治疗剂量无其它非竞争性NMDA受体亚型阻滞剂的副作用已完成期临床试验36*CP 101，606（ceresine）动物实验：可降低血清、脑脊液乳酸浓度，延迟细胞毒性水肿出现，减少梗塞体积期临床试验对闭塞性卒中有效，对健康成人和重症卒中患者均具良

12、好耐受性，为目前评价最高的神经保护药物4.1.2 NMDA受体亚型拮抗剂374.1.3 选择性NMDA受体甘氨酸位点拮抗剂 GV 150526阻断甘氨酸结合，然后阻断Glu激活受体动物实验有效血液动力学和CNS副作用很少期临床试验结果阴性384.1.4 选择性NMDA受体聚胺位点拮抗剂*ifenprodil：动物实验可减轻缺血再灌注损伤和脑水肿*eliprodil：减少卒中模型梗死体积副作用为Q-T间期延长、头晕期临床试验因缺乏疗效而中止394.1.5 选择性AMPA受体拮抗剂PNQX动物实验可减少梗死体积相对不溶于水而有肾脏毒性第二代药物水溶性很好，正在进行期临床试验404.2 镁剂 镁对缺

13、血性脑损伤的保护作用在动物体外和体内实验中已得到很好的证实。一个大规模多中心国际性MgSO4治疗卒中试验正在进行。414.2 镁剂镁对神经保护作用的可能机制是：阻滞EAAs介导的Ca2+内流；通过血管介质（5-HT，PGD2a）、抗血管痉挛、舒张脑循环增加缺血局部的脑血流量；竞争磷脂离子连接位点，抑制脂质过氧化；42抑制缺血神经元的去极化；稳定血小板膜，抑制血小板聚集。由于 镁具有良好的神经保护作用，且价格便宜，来源广，副作用少，故将成为临床上应用的重要神经保护剂。435、GABA受体激动剂氨基丁酸（GABA）是哺乳动物内主要的抑制性神经递质，引起跨突触后膜的氯离子内流的增加和超级化， 而这些

14、作用可抗衡谷氨酸的生理和毒性作用，GABAA受体激动剂氯美噻唑（clomethiazole）已在各种动物模型中显示出神经保护作用，可减少梗塞体积。445 、GABA受体激动剂临床期研究显示，以75mg/Kg的剂量治疗急性缺血性卒中是安全的，对缺血性中风病人的长期结果无益。但分组分析显示氯美噻唑对广泛性缺血性损伤病人有显著的疗效。针对这类特定病人群期临床试验目前正在进行。456、蛋白生长因子 各种脑损伤的动物模型已经表明生长因子具有神经营养和神经保护作用。这些生长因子包括碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、神经营养素（NTs包括NGF，BDNF，NT-3，NT-4/5）、转化生长因子-(TGF-

15、)和胰岛素样生长因子-1（IGF-1）。在脑发育及缺血性脑损伤过程中这些生长因子的表达增加，这似乎表明生长因子可激活这些促生存基因和神经保护基因的表达。这些基因产生或许包括自由基清除酶、钙结合蛋白和抗凋亡蛋白。466、蛋白生长因子成纤维细胞生长因子家族目前有9个（FGF 1-9），其中bFGF为FGF2，它由Shing等于1984年首次从肿瘤细胞中提取出来。bFGF是一种具有多种生物活性的神经营养因子。47和脑内其它生长因子相比，bFGF独具促进脑皮质细胞的分化功能，而且在生理浓度就具备这种功能，它是影响脑的退化和再生的主要成分。48bFGF是在中风动物模型中研究得最广泛的多肽类生长因子，在局

16、灶性缺血/再灌注模型中，发现用bFGF处理的动物其梗死体积可减少40-50%，这些动物缺血后感觉运动障碍也有相应的减轻。bFGF超量表达的转基因小鼠对缺血性损伤更加耐受。49bFGF对脑缺血的保护作用减少局灶性脑缺血时的神经细胞凋亡，可能与Bcl-2基因表达上调，抑制Bax基因表达有关。显著促进神经元轴突的生长，促进轴突网络的形成。通过影响特殊的钙调节机制和能量代谢来稳定Ca 2+平衡。通过ERK1/ERK2磷酸化来促进神经元存活。50增加胶质细胞内谷胱甘肽含量增加开放的毛细血管数目增加半影区的血供，减少梗死面积促进新生血管的形成和毛细血管的修复对抗NMDA的毒性，减轻Ca 2+诱导的皮质、海

17、马神经元损伤。51bFGF不能穿透正常的血脑屏障（BBB），但实验显示可穿透大鼠脑缺血区的BBB，这为bFGF治疗大鼠缺血性脑损伤带来了希望52国外在对bFGF治疗的病人中进行早期过渡性分析中发现有血压下降这一常见的副作用，故bFGF的临床试验已停顿，导致血压下降的原因是bFGF可刺激NO合成增加，是一种强效扩血管剂。53最近国外发现小剂量bFGF与胞二磷胆碱合用，治疗脑梗死有协同作用，并可减轻或避免副作用。546、蛋白生长因子IGF-1是一种多肽，众多实验研究表明它对外周和中枢神经系统均有明显的营养保护作用。局灶脑缺血再灌注后，经侧脑室一次性给予IGF-1，可以明显减少缺血区神经细胞脱失，减

18、轻脑损伤。但因经侧脑室给药，创伤较大，病人难以接受，临床上可行腰穿给药，有可能取得同样效果。最近有关体内外实验证明：IGF-1可透过BBB，故本品有可能作为一种脑保护剂用于脑缺血治疗。557、神经节苷脂类药物神经节苷脂GM1（单唾液酸四已糖神经节苷脂）是目前研究较为成熟的一种药物，也是最重要的神经节苷脂之一。对动物缺血模型研究有效，临床研究结果不一致。567、神经节苷脂类药物GM1神经保护机制涉及：抑制持续性Ca2+内流；通过干涉 PKC在胞膜的磷脂酰结合点而抑制PKC从胞液向胞膜的转位，缩短Glu受体过度激活导致的PKC转位延长，减轻PKC活性升高从而抑制兴奋性毒性发生；维持细胞膜上Na+-

19、K+-ATP酶及Ca2+ -Mg2+-ATP酶的活性，维持细胞内外钙离子平衡；激活环核苷酸磷酸二酯酶（PDE）；显著减少Glu导致的自由基和NO生成，继而减少神经细胞的死亡。578、自由基清除剂21-氨基类固醇是一类具有抗氧化活性的药物，研究最多的是tirilazad mesylate，实验研究发现它对局灶性脑缺血的大鼠模型有效。在6项1757例卒中病人临床试验中，发现用药组3个月时病人独立生活能力的比例增加。但中风发生后6h内应用本品的另一临床试验未能显示出对患者的功能恢复有任何促进作用。588、自由基清除剂Tirilazad对脑损伤保护作用的机制是抑制铁催化反应，减少自由基产生；直接清除脂

20、质超氧基（LOO.）,阻断自由基链式反应，抑制脂质过氧化；抑制维生素E的氧化分解；直接降低羟自由基（*OH）；稳定细胞膜，阻断花生四烯酸的释放；维持代谢率，减少乳酸堆积；抑制一氧化氮合酶（NOS）。598、自由基清除剂聚乙二醇共轭的SOD（PEG-SOD）已在动物模型中被证实具有神经保护作用，但由于它对创伤性脑损伤病人缺乏临床效能，故尚未对中风病人进行试验。依布硒啉（ebselen）是一种含硒的有机化合物，它通过谷胱甘肽过氧化酶样作用发挥抗氧化能力，能抑制膜磷脂的过氧化和花生四烯酸的氧化酶，减少自由基生成。通过活化的白细胞阻断超氧阴离子的产生，抑制NOS活性。608、自由基清除剂在临床试验中，

21、ebsele 可降低缺血性中风病人的梗塞体积并改善其功能，每日口服300mg安全有效，发病24h内口服者改善更为显著，被认为是一种很有应用前景的神经保护剂。619、抗炎剂缺血后的炎性反应是脑缺血后继发性损伤机理的一部分。这种继发性反应的分子变化过程是药物治疗的潜在目标。由于缺血后的炎性反应是一种迟发性过程，它在缺血性损害发生后几小时开始持续数天，因此针对炎症的治疗就比其它 的神经保护治疗方法如阻断谷氨酸受体激活有更长的治疗时间窗。629、抗炎剂一种已被广泛探讨的抗炎策略是抑制缺血后炎症细胞特别是中性白细胞的浸润。以下几种方法已在动物模型中研究过并证实其具有相当的神经保护作用：抗嗜中性白细胞单克

22、隆抗体；嗜中性白细胞抑制因子；抗CD11b/CD18抗体和抗ICAM抗体；IL-1受体拮抗剂。63ICAM-1抗体（enlimomab）动物实验可减轻卒中损伤，但临床试验无效因发热、感染、肺炎发生率较高，使用药组死亡率增高64针对CD18复合物的抗人白细胞抗体Hu23F2G在小鼠MCAO模型中可减轻缺血性损伤，减少白细胞浸润，因是人化抗体，副作用较少，期临床试验未达到预期效果，于2000年4月终止。65嗜中性粒细胞抑制因子（NIF），阻断嗜好中性细胞的激活，以及随后的从血液移行进入损伤组织，可阻断再灌注过程中的急性炎症反应。正在进行期临床试验66胞二磷胆碱（citicoline）抗炎剂、细胞膜

23、稳定剂促进细胞膜的合成，稳定细胞膜减少膜崩解和自由基生成增强细胞的胆碱储备可减少中风模型的梗塞体积，促进功能恢复期临床试验证明安全但无效最近报道每天2000mg剂量有效67环氧化酶（COX）是花生四烯酸代谢为前列腺素的催化酶，其诱导型COX2在神经元死亡中起着重要作用，选择性COX2抑制剂可能阻止神经元死亡。新的非类固醇类抗炎药如NS-389、SC-58128是COX2选择性抑制剂，在动物实验中已显示出良好的神经保护作用，且这类药很少影响肾脏和消化道，对血小板无作用，有潜在的应用前景68美满霉素（minocycline）是一种具有抗炎作用的抗生素，在大鼠中风模型中缺血后4小时使用minocyc

24、line可减少皮质梗塞体积63%。另外如四环素（tetracycline）和强力霉素（doxycycline）在动物实验中也证实对缺血后神经元有保护作用6910、一氧化氮合酶抑制剂（NOS）在脑缺血后期及再灌注期，过量的NO必将影响半暗带受损神经元的存活，而NOS抑制剂可以阻断NO的强烈损伤作用，减轻BBB的破坏及脑组织和血管的损伤，使缺血半暗带得到保护，从而减小梗死体积。70 非选择性NOS抑制剂L-硝基-精氨酸甲酯（L-NAME）L-硝基-精氨酸（L-NA）L-单甲基-精氨酸早酯（L-NMMA）由于对三种NOS（eNOS、nNOS、iNOS）都可能抑制，故对动物实验结果互相矛盾71选择性n

25、NOS抑制剂7-硝基吲唑（7-nitroindazole）不影响血管反应性，但在大鼠中风模型中可以降低大约70%的皮质梗塞体积72选择性iNOS抑制剂氨基胍（aminoguanidine）在大鼠中风模型中缺血后给予本品，可以减轻缺血性脑损害，并有助于神经功能恢复延迟24h治疗仍有保护作用，临床应用前景令人关注7311、蛋白酶抑制剂Caspase（半胱氨酸蛋白酶家族）在凋亡级联的信号启动阶段和执行阶段都起着重要的作用。在中风的动物模型中caspase抑制剂可以阻断细胞死亡并保护神经功能。Caspase抑制剂的治疗窗比谷氨酸受体拮抗剂长得多，因为缺血后凋亡似乎是一种迟发的方式发生的。7411、蛋白

26、酶抑制剂在动物实验中已证实caspase抑制剂zDEVD-fmk和zVAD-fmk可降低caspase活性并保护缺血神经元。目前正在开发caspase抑制剂以便将来用于治疗具有凋亡特征的包括中风在内的神经系统疾病。7511、蛋白酶抑制剂另一蛋白酶家族称为钙激活的中性蛋白酶或calpains，对凋亡和细胞骨架降解都有重要意义。神经元性calpains在脑缺血后被激活，可导致细胞结构破坏和细胞死亡。Calpain拮抗剂leupeptin可有效地保护神经元结构的完整性并防止细胞死亡。7611、蛋白酶抑制剂最近人们发现，即使是在大鼠缺血后6小时才应用calpain抑制剂MDL28170还可以降低梗塞体

27、积。今后的目标是研究出选择性和通透性好的calpain抑制剂，以期最终应于临床。国外已有人用重组DNA技术构建人类calpain，拟在此基础上研制出安全有效的calpain抑制剂，这方面的研究如有突破，将给脑缺血的治疗带来生机。7713电刺激小脑顶核近20年来国外陆续报道电和（或）化学刺激动物脑的不同部位可以明显增加局部脑血流量（rCBF），后证明对rCBF有强大影响的神经控制中枢位于小脑顶核（cerebellar fastigial nucleus, CFN）78从1983年起一系列研究证实电刺激CFN能缩小脑梗死体积，促进脑功能恢复，在预先给予电刺激CFN后即刻至10-12d的实验动物进行

28、MCAO仍有效，提示可起到预防性脑保护作用。79Reis等（1997）提出条件性中枢神经源性神经保护（conditioned central neurogenic neuroprotection, CCNN）80CCNN是机体本身固有的，受内外环境刺激后被激活，使大脑对缺血缺氧等伤害性刺激的耐受性增高，并可持续一段时间的一种自身保护机制。81电刺激CFN可启动CCNN，通过激活一系列神经反射而产生神经保护作用。而电刺激近顶核的结构如小脑齿状核、小脑白质不引起类似反应。82机制增加缺血脑组织血流量增强缺血半暗带神经元膜电位的稳定性降低脑组织细胞外Glu含量抑制脑血管免疫炎症反应83下调nNOSm

29、RNA、iNOSmRNA、NF-B表达，减少脑组织的白细胞浸润下调PKC激活、钙蛋白酶活性及Caspase-3mRNA84上调缺血脑区HSP70、bcl-2mRNA、凋亡抑制蛋白mRNA、CAMP反应元件结合蛋白（CREB）、生长相关蛋白-43mRNA及5-HT表达，从而减少神经元坏死与凋亡85电刺激CFN，无创，安全，临床上应用于脑卒中、脑外伤、视网膜中央动脉阻塞等均取得预期疗效，有望用于脑卒中高危人群的一级和二级预防，值得进一步深入研究。86临床试验失败的原因动物研究和人体研究的巨大差异缺血机制错综复杂不能耐受的副作用难以评估不同的卒中类型临床试验不合格，多数患者就诊时超过治疗时间窗87新的神经保护剂的临床前研究规范至少一个种属动物，在合适的血清浓度下有合适的剂量反应曲线，包括最大耐受量和最小有效剂量卒中发作后给药，在治疗时窗内有效在随机双盲研究中使用合适的生理监测指标，有效作用需要在2个或2个以上实验室重复，其中至少一个实验室与资助厂家无关88在急性和慢性缺血动物研究中，疗效判定应该包括梗死面积和功能测定开始在小型动物（如啮齿类）进行实验，使用持续闭