李麗萍（綜述），李曉紅（審校）

·綜 述·

磷酸肌酸鈉腦保護的實驗研究和機制探討

李麗萍（綜述），李曉紅（審校）

磷酸肌酸鈉；腦保護

由于腦缺血缺氧損傷具有高發(fā)性、高致殘性、高死亡率，從新發(fā)病例情況看，世界范圍內發(fā)病率平均為140／10萬到200／10萬，但中國腦血管病中腦卒中的發(fā)病率明顯高于世界平均水平［1］。近年來腦保護的研究雖然取得一定成績，但是腦損傷后的神經系統(tǒng)并發(fā)癥仍不可忽視，因此，有很多藥物被用來研究是否具有腦保護作用。腦缺血缺氧損傷時的能量衰竭是腦損傷的重要原因之一。由于磷酸肌酸分子能直接透過細胞膜進入細胞，為細胞膜損傷所帶來的不正常能量代謝反應鏈的重新運作創(chuàng)造了條件，為此，本文就磷酸肌酸鈉（creatine phosphate sodium，CP）腦保護作用的實驗研究和可能的腦保護機制進行綜述。

1 CP的概述

磷酸肌酸（creatine phosphate，PCr）是CP的體內有效成分，是一種高能磷酸化合物，能分解釋放磷酸基團使ADP轉化為ATP，同時釋放45 kJ／mol能量，而ATP僅釋放31．8 kJ／mol能量，當ATP耗竭時，PCr能在肌酸激酶的催化下，使 ADP轉化成ATP，即使在缺氧或缺糖的情況下，PCr也能催化ADP合成ATP［2］，為缺氧組織供能。而外源性PCr具有以下特點：①與胞外的結合位點有高度親和性，能被機體組織迅速吸收［3］。②能直接釋放高能磷酸鍵，使ADP合成ATP，快速補充機體所需的能量［4］。③PCr的分子結構小于 ATP的分子結構，可直接通過血腦屏障，也可以穿過細胞膜，直接進入細胞內補充細胞能量，其安全性更高，供能效力更強。④能穩(wěn)定細胞膜并保護細胞結構，有助于血紅蛋白與組織之間的氣體交換，從而增加缺氧組織對氧的利用，使組織含氧量增高［5］。

2 CP腦保護的實驗研究

2．1 在體動物實驗 大鼠的腦缺血再灌注模型有多種［6］，應用較多的有大鼠大腦中動脈用線栓法形成局灶性腦缺血模型，阻斷30 min前給予CP，再灌注30 min或者6 h后斷頭取腦；也有采用雙側頸動脈結扎術形成全腦缺血模型，阻斷10 min，復灌10 min，重復3次，在首次阻斷時給予CP。以上模型的實驗結果均顯示：HE染色腦組織觀察到CP組腦組織結構的破壞，水腫、出血，炎癥因子浸潤等較對照組明顯減輕，用末端標記法測細胞凋亡水平，結果顯示CP預處理組的末端陽性細胞明顯減少。國外有研究者［7］在大鼠腦室內灌注0．5 mg的肌酸，對照組灌注鹽水，三天后夾閉頸動脈10 min并結合低血壓，造成大鼠腦缺血再灌注損傷模型，取腦組織海馬切片，觀察到肌酸預處理組的海馬組織壞死神經元明顯減少。

2．2 離體腦組織實驗 CP的離體腦組織的保護研究不多，但在二十多年前，Whittingham和Lipton［8］將海馬組織薄片放入含有肌酸培養(yǎng)液的試管中，試管中PCr的含量增高了4倍，實驗進一步顯示，在缺氧10 min內，局部保存的磷酸肌酸可以阻止大鼠海馬組織突觸傳遞造成的不可挽回的損失，大鼠海馬組織因缺氧導致的蛋白質合成減少也因肌酸的預處理而未發(fā)生。大鼠的海馬組織的不可逆損傷［9］，主要是ATP供應不足所致的缺氧去極化，而用肌酸預處理大鼠海馬組織能推遲缺氧去極化，阻止大鼠海馬組織突觸傳遞造成的不可挽回的損失。

2．3 臨床試驗 臨床上PCr用于腦梗死、術后認知功能障礙、病毒性腦炎、新生兒缺血缺氧性腦病等的研究較多。

腦梗死的病因是腦血管閉塞，導致閉塞血管支配的區(qū)域缺血、缺氧，進而導致腦細胞代謝障礙，甚至壞死。早期的治療對患者的康復極為重要［10－12］。國內［13－14］多位學者研究了磷酸肌酸對腦梗死治療的腦保護作用，結果都證明了PCr可促進急性腦梗

死患者神經功能的恢復，改善腦缺血后神經功能缺損評分，減少術后認知功能障礙的發(fā)生，緩解缺血后脂質過氧化程度，減小腦梗死的面積，減輕神經細胞損傷。PCr可以提高圍術期腦缺血老年患者的血氧分壓，抑制興奮性氨基酸的釋放，促進γ－氨基丁酸的釋放，提高與ATP相關的肌酸水平，或保存能量比率，促進損傷細胞的修復和生存。

3 CP可能的腦保護機制

在靜脈注射CP后，主要迅速的分布到肌肉，其次是腦組織及腎臟，肺和肝臟也有少量的分布，在腦組織的分布，使其具有腦保護的可能。

3．1 PCr維持細胞內的ATP水平 即使在缺氧缺糖限制了神經細胞合成ATP的情況下，PCr使ADP在肌酸激酶的催化下生成肌酸和ATP，并釋放能量，M．Balestrino，M．Lensman等［7］將大鼠海馬組織薄片放入含有PCr的培養(yǎng)液的試管中，發(fā)現(xiàn)含有PCr培養(yǎng)液中的ATP水平明顯高于不含PCr培養(yǎng)液中的ATP，但ATP含量都有所下降。

3．2 PCr能穩(wěn)定細胞的磷脂膜 PCr含有帶負電荷的磷酸基團和羧基集團，能與細胞膜磷脂中的NR3＋緊密結合，從而使PCr表面的電荷減少，使膜上磷脂分子更加穩(wěn)定，也減少了氧自由基導致的膜脂質過氧化損傷，通過抑制磷脂膜，對肌纖維起到了穩(wěn)定作用［18］。已有許多研究［19－20］證明當發(fā)生新生兒缺氧缺血性腦損傷及顱內出血時，腦脊液及血液中特異性神經元烯醇化酶（neuron－specific enolase，NSE）的濃度明顯升高。NSE存在于神經細胞內，當神經細胞損傷后才升高［21］，使用PCr預處理后，NSE的水平明顯低于未使用PCr組，以此也可以說明PCr可以保護神經細胞的細胞膜免受缺血缺氧損傷。磷酸肌酸還保護機體免受自由基過氧化損害，發(fā)揮對膜的穩(wěn)定作用。

3．3 PCr對線粒體的保護作用 腦缺血缺氧時，興奮性氨基酸生成增加，細胞膜及線粒體膜的通透性增強，導致線粒體氧化磷酸化解偶聯(lián)被破壞，線粒體穿梭機制受損，導致線粒體能量傳遞受限，使細胞能量供應不足而死亡或者凋亡。PCr可以維持線粒體的正常氧化磷酸化機制，有實驗［22－23］顯示，當提前給予PCr后，線粒體的能量能正常生成，穿梭機制能正常運轉，能為細胞儲存大量的能量，維持ATP的穩(wěn)定，從而減少腦細胞受損。

3．4 PCr還能減少氧自由基的生成 腦組織損傷時，ATP減少導致AMP增多，并使次黃嘌呤在腦內大量聚集，在此過程中會產生大量的氧自由基，這些將會導致細胞損傷。有實驗研究［24］顯示，當給予磷酸肌酸后，細胞內的MDA明顯較未給予PCr組低，ATP及谷胱甘肽過氧化物酶含量較未給予PCr組高，說明PCr抑制了脂質過氧化的進行，對自由基的清除能力增強，使細胞免受氧自由基的損傷。

3．5 PCr能抑制炎癥反應 腦損傷時，會產生大量的炎性因子，如IL－1，IL－6，TNF等，會導致細胞凋亡或壞死。Akihiro Nomura、Minjie Zhang證實［25］，加入PCr作用于試管內內皮細胞，抑制了內皮細胞的滲透性、中性粒細胞與內皮細胞的黏附、黏附分子的表達。所以肌酸可能是內皮細胞炎癥的抑制劑。

有實驗證實［26－27］，PCr還能為Ca2＋通道提供能量，能減少Ca2＋進入使黃嘌呤去氫酶轉化生成黃嘌呤氧化酶，減少再灌注時自由基生成；為Ca2＋泵提供能量，使Ca2＋－H＋轉換減少，減少膜脂質過氧化，維持膜的穩(wěn)定性。

4 展望

目前外源性CP在臨床上主要作為心肌保護用藥，成為心臟病的防治用藥之一，但其對腦損傷的保護作用及其機制的研究的報道也越來越多。外源性CP作為能量物質，能為細胞提供大量的能量儲備，可以為腦損傷時的能量銳減提供補充。目前，CP腦保護的大部分研究僅限于分子水平，隨著今后檢測手段及方法的提高，CP腦保護的機制將會更加完善。

總之，腦缺血再灌注損傷具有高發(fā)性，高死亡率，因此腦損傷仍然是今后的一個重要的研究課題

和方向，本文對此進行總結，可以為下一步體外循環(huán)下CP的腦保護作用提供理論支持。

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233000蚌埠，安徽省蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院麻醉科［李麗萍（在讀研究生）］

病毒性腦炎是病毒對腦組織的直接破壞，導致血管和組織的損傷，致腦細胞的壞死。黎碧嬋［15］將病毒性腦炎患者分為兩組，對照組抗病毒治療，并根據(jù)病情應用脫水劑、激素，靜脈輸注丙種球蛋白、抗生素及止驚、降溫等對癥及支持治療；治療組在以上治療的基礎上加用CP，每日一次，7～10 d一個療程。結果顯示：治療組患者病毒性腦炎的各種臨床癥狀持續(xù)時間均比對照組明顯縮短，且治療組無明顯藥物不良反應。

新生兒缺血缺氧性腦病是指各種圍產期窒息引起的部分或完全缺氧、腦血流減少或暫停而導致胎兒或新生兒腦損傷，是引起新生兒急性死亡和慢性神經系統(tǒng)損傷的主要原因之一。張玉晶、趙愛萍［16－17］等將窒息的患者隨機分成2組，對照組進行常規(guī)治療，實驗組在常規(guī)治療的基礎上加用CP，結果顯示：實驗組的患者行為神經功能明顯改善，致殘率和病死率明顯降低。

2014?04?23）

2014?10?14）

10．13498／j．cnki．chin．j．ecc．2014．04．16