远端缺血预处理对脑缺血保护作用的研究进展

远端缺血预处理对脑缺血保护作用的研究进展
余超，刘进
【摘要】　远端缺血预处理可以诱导脑缺血耐受形成从而产生脑保护作用，具有很强的临床应用价值。

其可通过机体不太重要的器官的缺血预处理来保护重要器官如脑、心脏、肺、小肠、胃、肝等，其脑保护机制可能与内源性一氧化氮、丝裂原活化蛋白激酶通道、Notch 信号、热应激蛋白70表达、抗氧化作用、抑制神经元凋亡、神经和（或）体液因素等有关。

现对远端缺血预处理对脑缺血保护作用相关机制的研究现状作一综述。

【关键词】　远端缺血预处理；脑缺血；脑保护
【文献标识码】　A DOI: 10.7507/1002-0179.20130096
综　述
【作者单位】 四川大学华西医院麻醉科（成都，610041）
【作者简介】 余超（1987－），女，四川甘孜人，在读硕士，E-mail ：77908841@
【通讯作者】 刘进，E-mail ：scujinliu@ 【网络出版时间】 2013-02-06 18:25
【网络出版地址】 /kcms/detail/51.1356.R.20130206.1825.007.html
脑卒中作为一种致死危险仅次于癌症和心肌梗死的重大疾病，已成为倍受关注的问题。

其中缺血性脑卒中是中老年人常见的一类临床疾病，其发病率和死亡率一直居高不下。

一些脑部手术及休克状态也会引起大脑缺血，即使得到及时的治疗，之后的缺血-再灌注损伤仍将损害脑功能。

对此，现有的手段和方法如药物治疗、介入治疗和手术治疗等，其共同特点是人为地、外来地和被动地作用于机体，没有调动和发挥机体主动抗病能力。

因此，寻求一种全新的防治方法成为临床医师共同的课题。

继Murry 等[1]首次发现心肌缺血预适应现象，
1993年Przyklenk 等[2]发现心脏局部的缺血预处理对邻近心脏组织亦有保护作用，即器官内部的远端缺血预处理（RIP ）。

随后的研究显示，肾脏、小肠及骨骼肌等组织的缺血预处理不仅能减轻局部组织或器官缺血-再灌注损伤，而且对远端的器官如脑、心脏、肝脏、肾、胰腺、肺及血管等也具有保护作用[3-9]。

最近研究发现，新生大鼠肢体缺血预处理可减少单侧颈内动脉阻断后的皮质及海马区的梗死面积[10]。

这种一个器官经短暂缺血可诱导另一器官甚至全身缺血耐受的现象被称为RIP ，是相对经典的器官自身缺血预处理提出的概念。

现对其机制相关研究及进展作一综述。

1　RIP 的脑保护时间窗
与经典缺血预处理一样，RIP 的保护作用也具有时相性，Loukogeorgakis 等[9]首次在临床研究中验证
了RIP 对于脉管系统的缺血-再灌注损伤具有两个时相的保护作用：右侧肢体前臂行缺血5 min 再灌5 min 循环3次后，左上肢前臂袖带加压缺血20 min ，早期保护时相于处理后即刻发生并于4 h 后消失，第二时相即在RIP 后24 h 发生并持续至48 h ；在Küntscher 等[11]的研究中，
远端肢体缺血预处理后测得大鼠脑中保护性的一氧化氮（NO ）含量及NO 合成酶的活性出现上调，这种作用呈现双峰模式，第一峰出现在处理后即刻及处理后6 h ，第二峰出现在其48 h ；Ren 等[12]亦发现用对侧肢体行缺血预处理可减小局部大脑缺血后的梗死面积，他们驳倒了经典预处理关于治疗时间窗的结论，提出15 min 缺血15 min 再灌的中期预处理（即肢体缺血预处理后12 h 行脑缺血）亦可减少大脑局部梗死面积，起到保护作用。

2　RIP 脑保护相关机制
RIP 的机制较为复杂，心脏方面研究较多，而大脑方面才刚刚起步。

其可能为多因素、多途径共同作用的结果。

2.1　内源性NO
NO 是由L-鸟氨酸经NO 合酶催化合成的易扩散的活性小分子，其在病理生理条件下起双重调节作用，与RIP 诱导缺血耐受密切相关。

研究表明NO 在肢体缺血预处理诱导的脑缺血耐受中起重要作用：即RIP 可使大脑海马CA1区NO 及其合酶的活性取得与血浆中一致的升高[13]。

2.2　丝裂原活化蛋白激酶（MAPK ）通道
MAPK 通道的激活是NO 等内源性物质诱导脑缺血耐受的重要一环，Sun 等[14]发现RIP 后6 h p-p38 MAPK 在海马CA1区表达明显升高，在12 h 达到峰值，并持续24 h ，而在海马CA3区及齿状回区的表达也有升高，但迟于前者，于1 d 后出现，而在3 d 时
达峰值，其保护效应似乎只存在于早期阶段，即之前提到的时间窗效应。

p-p38 MAPK适度的表达上调能减轻脑缺血后海马CA1区的椎体神经元凋亡和脑水肿，其特异性阻断剂可取消这种保护作用[15]，且p38 MAPK激活诱导脑缺血耐受至少部分通过促进热应激蛋白70（HSP70）的表达上调从而引起一系列促凋亡因子的抑制而产生，因为HSP70在RIP后1 d才开始表达，2 d达峰值[16]。

另外，Jin等[17]发现RIP可通过上调海马CA1和CA3区ERK1/2（p38 MAPK的一个下游分子）的表达而减少该区神经元的迟发性凋亡，可能与体液或神经因素有关系。

p38 MAPK的另一个下游分子超氧化物歧化酶（SOD）在RIP诱导的脑缺血耐受中亦起了很重要的作用[18]。

另外，线粒体ATP敏感性钾离子通道亦可能参与了此过程[19]。

2.3　Notch信号
生物体内普遍存在的高度保守的Notch信号在神经系统通路中神经元分化、成熟、再生、功能形成以及神经系统退行性病变存在着非常密切的关系，有研究显示RIP诱导脑缺血耐受机制可能与Notch信号的表达降低有关[20]。

2.4　HSP70表达
HSP70是一种内源性保护蛋白。

单纯损伤性脑缺血各再灌注时间点CA1区均无明显的HSP70表达，而预先给予RIP后，于脑缺血-再灌注1 d时CA1区HSP70的表达增加，且持续时间较长（6～120 h），于3 d达峰值[21]，提示预先给予的RIP可能通过加速HSP70基因转录水平的表达，缓和HSP70 mRNA从翻译到蛋白合成阶段失调，从而使HSP70表达增多，使神经元对缺血产生耐受。

2.5　抗氧化作用
大鼠脑缺血-再灌注后存在明显的过氧化损伤，而经过无创伤性肢体缺血预处理的大鼠，皮层抗氧化防御系统成员SOD、含镁离子的氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性明显升高，同时，黄嘌呤氧化酶活性和脂质过氧化产物丙二醛含量明显降低，提示RIP可减少大鼠皮层中活性氧簇的生成，增强抗氧化酶活性及其表达，减轻过氧化损伤，并且这种效应可能是由自主神经系统介导的[22]。

Yannopoulos等[23]在低温性循环骤停模型中发现RIP可能在后期阶段减少乳酸和丙酮酸的释放而减轻无氧酵解所致损伤，并减轻氧自由基介导的脑损伤，促进皮质神经元活性的恢复和循环骤停后脑功能的恢复。

2.6　抑制神经元调亡
RIP能抑制脑缺血-再灌注引起的海马神经元凋亡，保护脑缺血损伤后延迟的神经元死亡[24]。

Dave 等[25]在大鼠缺氧性心脏骤停模型的研究中发现双下肢股动脉的缺血预处理可以减少大鼠全脑缺血后海马CA1区神经元的死亡数目。

Saxena等[26]通过对大鼠左后肢行无创性缺血预处理24 h、全脑缺血7 d，发现RIP的第二窗口期对于短暂性全脑缺血7 d后的大鼠海马CA1区神经元死亡并没有起到保护作用。

另外，RIP的保护信息对线粒体功能的保护、对血管内皮细胞的保护、对前炎症基因表达的抑制，或者是循环中阿片类物质及牛磺酸和兴奋性氨基酸的释放等都可能是RIP脑保护的机制，但至今仍无定论。

3　RIP保护信号的可能传导通路
缺血器官对预处理的记忆在对该器官的保护中起了关键作用，即器官可对缺血预处理的信息进行储存并传递给后续严重缺血阶段，并且该现象既可发生于同一组织，亦可发生在远隔的不同组织器官。

RIP最吸引人的问题就在于预处理部位的保护信息如何传递给远处的组织器官，争议最大的是体液因素和神经通路。

有学者认为其取决于发生预处理的部位和类型，并且不是所有的器官都因相同的反应机制和内分泌因素受到RIP的保护作用，同一机制在不同器官的可能产生不同的效应[27]。

3.1　支持体液通路的证据
Zhao等[13]对大鼠远端肢体进行缺血预处理后抽取颈总动脉处血液的同时对大脑海马区组织检查分析，发现两者NO含量及NO合成酶的活性增加且改变具有一致性，提示体液因素有一定的作用。

Dong 等[28]的研究中，兔RIP前30、15、0 min静脉注射神经节阻断剂后脊髓缺血-再灌注损伤并没有得到改善，同时验证了远端肢体在缺血时产生的活性氧类物质通过循环刺激血液和脊髓中的抗氧化酶的活性增加而诱导脊髓组织的缺血耐受形成。

Shimizu等[29]于在体实验中观察到暂时的肢体缺血释放出一种低分子量的循环因子，其对同物种心肌缺血-再灌注损伤模型和离体心肌细胞有潜在的保护作用，且这种保护作用可以在不同种属间传递，它独立于局部的神经激活且需要激活阿片受体。

Kingma等[30]对阻断远端肾动脉的狗运用自主神经节阻断剂六烃季铵及手术切除心外神经，发现RIP对心肌的强大保护作用不会被药物或手术去神经而被消除。

此外在永久的动脉阻断中不会出现RIP效应[31]，说明其保护效应是由于再灌注期间保护性物质的释放，激活信号传导通路实现的。

3.2　支持神经因素的证据
腺苷和激肽是公认的RIP产生的局部活性物质，两者的生存半衰期短，它们都不太可能在远端产生后
经血液循环到靶器官产生保护效应。

另外，运用自主神经节阻滞剂樟磺咪芬可将RIP的两个时相的保护作用阻滞[32]，说明可能局部的缺血刺激引起腺苷或缓激肽的释放，通过感觉神经末梢作用于自主神经系统，进而将信息传递给远端心脑等器官组织，激活一些通路。

但这种阻滞剂不具有特异性，所以没有很强的说服力。

赵红岗等[33]研究显示，在RIP前切断双侧股神经可消除RIP对脑缺血-再灌注损伤的保护作用，表明RIP可通过神经途径发挥抗脑缺血-再灌注损伤，而RIP诱导大脑中的凋亡基因c-Fos表达增加可能是其诱导脑缺血耐受神经途径的一个环节。

其可能途径为RIP再灌注期间释放的一些体液介质激活股神经中的传入纤维，并传至神经中枢的相关部位，再经传出途径以某种方式作用于脑内，激活脑内立早c-Fos 等基因的表达，c-Fos作为第三信使进一步诱导相关保护基因如HSP70等的转录表达，最终达到对脑缺血-再灌注的保护作用。

Malhotra等[34]的研究亦表明RIP对脑缺血-再灌注损伤的保护作用由神经机制介导，他们对大鼠腹主动脉行10 min缺血10 min再灌注的3次循环，然后于24、48、72 h后制作大脑中动脉缺血模型，同时在缺血前用神经节阻断剂六烃季铵，并于大脑中动脉阻塞（MCAO）模型前检测组间血浆中促红细胞生成素（EPO）浓度变化以观察体液因素的影响，最后比较梗死面积和神经学评分，发现RIP这种保护作用于24 h最明显，而在48 h和72 h 消失，且其中起关键作用的为神经机制（至少大部分）而不是EPO。

Gho等[35]的研究显示，兔肠系膜动脉的缺血预处理可以减少兔心肌梗死面积，而永久阻断肠系膜动脉却不能减轻心肌损伤，其中的机制可能是由于肠系膜动脉缺血后再灌注的过程中释放了某种体液因素，这种体液因素使得神经通路激活从而发挥了远端保护效应。

3.3　支持神经-体液机制的证据
Lim等[36]在鼠心肌缺血模型行下肢缺血预处理后观察到，阻断股静脉后其保护效应完全被消除；同样地，同时切断股神经和坐骨神经也得到一样的消除效果，更有趣的是，分别阻断股神经和坐骨神经仅仅部分消除其保护效应，说明RIP是经由神经和体液两个通路减少鼠缺血心肌的梗死面积的。

但目前还没有关于这方面的脑缺血模型的研究证据。

4　结语
RIP现象的发现为临床应用缺血预处理提供了新途径，也为防治缺血性疾病提供了新的策略。

大量研究显示RIP对大脑的缺血-再灌注损伤有保护作用，其对临床实践具有指导意义，如动脉瘤手术、颈动脉内膜剥脱术及蛛网膜下腔出血等有脑缺血高风险性的患者，可通过对肢体等不太重要的组织器官捆缚止血带来获得RIP的保护效应从而保护大脑。

明确RIP的脑保护信息传递机制是今后的研究方向和热点，若为神经机制主导则可指导相关的神经激动性药物的研发；若为体液因素主导则内源性体液因子类似物则可能成为新的开发对象：它们可能产生与RIP相同的保护效应，勿需阻断血流从而简化程序，用简易无创的方法达到最佳的脑保护效应。

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（收稿：2012-08-02　修回：2013-01-25）
（本文编辑：孙艳梅/俞军）。