缺血性脑损伤的病理生理基础和脑梗塞的治疗原则

缺血性脑损伤的病理生理基础和脑梗塞的治疗原则

急性缺血性脑损伤、神经元坏死的发病机制和防治经历过长时间的研究过程，从选择性神经的细胞死亡至迟发性神经元坏死（DND）以及至近年缺血半暗带，缺血治疗时间窗研究和溶栓治疗进展，为急性脑硬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，表现在不同的脑区，如海马cal区，小脑蒲金野细胞和大脑皮层Ⅲ-Ⅳ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全脑缺血再灌注模型，促进了脑缺血的实验研究。迟发性神经元死亡，Kirino（1982）[2]应用沙土鼠两血管阻断再灌注全脑缺血模型，发现海马cal区2-7天后出现神经元坏死称为迟发性神经元死亡，同年Pul sinelli[3]用大鼠4VO再灌模型取得相同的结果，即海马ca4区为缺血性细胞改变，ca3菊反应性改变，而cal区则为DND改变。自此得到公认并进一步深入病理形态，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，生物体内的FR 有：氧化自由基，过氧化氢和羟自由基等，实验研究证明FR 代谢失平衡是脑缺血再灌注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，特别是超氧化阴离子过多造成组织损伤，有血管内皮细胞损伤血脑屏障遭破坏产生脑水肿；神经细胞、胶质细胞的膜磷脂损伤、C a2+、Na+、流入细胞内、Ca2+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Ca2+超载与DND 细胞内Ca2+超载是缺血再灌注造成DND的主要原因[7]。正常生理状态下细胞内外Ca2+浓度相差近万倍，多种Ca2+通道维持这种正常递度包括NMDA受体通道。电压依赖Ca2+通道，内质网Ca2+通道、线粒体Na/Ca2+交换Ca2+-ATP酶和钙调蛋白等[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Ca2+细胞内流增加；高能磷酸化合物耗尽，离子泵受损，胞内Ca2+不能泵出，线粒体和内质网对Ca2 +的摄取和钙结合蛋白调蛋白的结合能力下降，造成细胞内Ca2+超载发生DND。 3 兴奋性氨基酸与DND 兴奋性氨基酸有谷氨酸和天门冬氨酸，在脑内的Glu为最多是CNS中的兴奋性递质参与多种生理功能包括感光信息处理，协调运动，认知过程的学习和记忆等。正常Glu细胞内高于细胞间隙1000倍，实验证明缺血5min，细胞间隙Glu升高 1 5-20倍，再灌注5min可恢复正常，但缺血20minGlu升高达20-100倍，继续再灌注2 0min亦不能恢复到正常水平，激活AMPA受体通过开放使细胞内能量和ATP耗尽，细胞外K+浓度增加导致细胞膜去极化Na+在细胞内堆积Cl-和

H2O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Ca2+通道，NM DA受体通道，电压依赖性Ca2+通道开放，Ca2+进入细胞超载使蛋白激酶、磷酸酶、Ca2+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 一氧化氮是一种为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-精氨酸和O2经NO合酶催化生成[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具有舒张血管，降低血压的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在缺血性脑损伤具有双重性作用，脑缺血再灌注（2-3min）N O迅速升高，再灌注1-2hNO再度升高对神经细胞有损害作用，如用N-甲基-L精氨酸或用N-硝基-L精氨酸可使NO降低具有神经元保护作用[12]。NO的双重作用，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模型缺血坏死区周边新皮层局部脑血流降低至15ml.100g·min 一脑电活动消失而细胞间隙K+无变化，当其rCBF降低6ml.100 g·min--K+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，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Kizumi首先应用尼龙线穿插大脑中动脉法阻塞MCA建立局灶脑缺血再灌注模型[14]，至90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1-3h。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中心坏死区的病理形态、图像分析时间窗应为2 .5-3h。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3h内和/或发病3-6h内病例开展多中心临床溶栓治疗研究，有待结果以供借鉴。三、细胞凋亡与缺血性损伤早在70年代初，在胚胎发育研究中程序性细胞死亡被Kerr提出凋亡是古希腊语脱落，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，细胞凋亡与过去的细胞坏死是两种不同的细胞死亡形式，两者在病理形态、生化改变、检测方法、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报道[17]，结果表明在缺血半暗带区的细胞凋亡较中心坏死