萬雅琦綜述， 吳世政審校

遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理腦保護(hù)作用機(jī)制研究進(jìn)展

萬雅琦1綜述， 吳世政2審校

遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理(remote limb ischemic preconditioning，LRP，RLIP)是指通過間斷的非致死量的遠(yuǎn)端肢體缺血刺激來誘導(dǎo)大腦的缺血耐受，從而在后期腦缺血事件中盡可能的保護(hù)神經(jīng)元，減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡及壞死，減輕腦水腫，改善預(yù)后的一種干預(yù)措施[1～4]早在1945年時(shí)，便已經(jīng)有科學(xué)家提出缺氧耐受的理論，認(rèn)為在組織器官缺血、缺氧事件發(fā)生前后對機(jī)體進(jìn)行一定的處理能夠調(diào)動(dòng)細(xì)胞內(nèi)外的應(yīng)急系統(tǒng)，從而在缺血、缺氧性事件中為受損臟器提供一定的保護(hù)效應(yīng)[5]，自此掀起了預(yù)處理的研究熱潮。其后又先后有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，某一臟器的缺血性損傷(心臟、腸、肝臟、腎臟)，降低了患其他臟器(心臟、腦等)缺血性事件的發(fā)生概率以及嚴(yán)重程度[6～8]。人們又將遠(yuǎn)端缺血器官延伸到肢體上，從而大大減少了預(yù)處理的損傷程度，還可以通過無創(chuàng)袖帶加壓法阻斷血流等此類無創(chuàng)方式實(shí)施預(yù)處理，簡便易行。

目前國內(nèi)外已經(jīng)有大量有關(guān)遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的神經(jīng)保護(hù)作用研究。而這一保護(hù)作用在臨床上也有相應(yīng)的證據(jù)證明其存在，Connolly等[9]通過搜集有關(guān)病例發(fā)現(xiàn)既往患周圍血管栓塞性疾病未進(jìn)行治療的患者其心腦事件發(fā)生后的功能障礙要低于經(jīng)過治療的的患者，也就是說肢體的慢性缺血是能夠調(diào)動(dòng)機(jī)體的保護(hù)機(jī)制激活，從而減輕腦缺血后神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。Oh等[10]通過臨床研究發(fā)現(xiàn)給擬行髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的患者給予肢體止血帶加壓缺血預(yù)處理后，能夠大大增加術(shù)后腦區(qū)域氧飽和度及肺內(nèi)氧合能力，同時(shí)還能降低血液內(nèi)炎癥因子及乳酸脫氫酶水平。

1 遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的模型制作

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的模型制作方式以及缺血、再灌時(shí)間各異，但主要為有創(chuàng)和無創(chuàng)兩類，又可分為雙側(cè)缺血與單側(cè)缺血兩種：

1.1 單側(cè)肢體缺血(一般選取左后肢) 無創(chuàng)RLIP 模型：用10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，自制的血壓計(jì)袖袋纏住單側(cè)后肢的根部，加壓阻斷股動(dòng)脈(+)：加壓后該肢體脈搏消失、體溫下降、發(fā)紺，持續(xù)5 min；減壓，脈搏出現(xiàn)、體溫回升、皮膚潮紅，為再灌注的標(biāo)志，持續(xù)5 min，共3個(gè)循環(huán)[11]。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)傷小、大鼠的存活率高、不影響神經(jīng)功能評分，缺點(diǎn)是缺血程度較為主觀，沒有有創(chuàng)性的夾閉股動(dòng)脈可控性高，結(jié)合袖帶血壓血流測量儀可以有效改善這一缺點(diǎn)。

有創(chuàng)模型：分離左下肢股動(dòng)脈，動(dòng)脈夾夾閉15 min，恢復(fù)再灌15 min，反復(fù)3個(gè)循環(huán)[12]。該方法雖然能夠保持組內(nèi)每只動(dòng)物缺血程度的基本一致，卻因其創(chuàng)傷較大，影響后期存活率及神經(jīng)功能缺損程度的判斷。

1.2 雙側(cè)肢體缺血 在距股動(dòng)脈根部遠(yuǎn)心端大約3 mm左右位置動(dòng)脈夾夾閉雙側(cè)股動(dòng)脈，進(jìn)行5 min斷流，5 min再灌的循環(huán)共3次。夾閉動(dòng)脈后觀察肌肉顏色變化，皮膚溫度降低，回復(fù)血流時(shí)溫度升高，皮膚變紅潤，表示造模成功[13]。同樣，該種方法為有創(chuàng)操作，相比單側(cè)而言對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的損傷更大，但雙側(cè)缺血與單側(cè)缺血相比是否預(yù)處理效果更佳，保護(hù)效應(yīng)更明顯，目前尚缺乏有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來說明，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.3 腹主動(dòng)脈血流阻斷 沿大鼠腹正中切口切開，溫鹽水紗布包裹后輕輕撥開腸管，打開后腹膜，鈍性分離腹主動(dòng)脈與下腔靜脈，于腹主動(dòng)脈與左右髂總動(dòng)脈分叉處，將一塑料軟管與血管并行放置，穿一根手術(shù)用絲線阻斷腹主動(dòng)脈血流(或使用動(dòng)脈夾代替以上繁瑣步驟)10 min，恢復(fù)血流10 min共重復(fù)3次[14]。

關(guān)于上下肢缺血預(yù)處理效果是否有差異，目前尚無相關(guān)研究證明。三類方法均能夠有效復(fù)制遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理模型，實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)室條件及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理選擇，就目前來說，無創(chuàng)袖帶加壓法最為理想，避免了肢體損傷干擾的后期神經(jīng)功能評分的準(zhǔn)確度，但需要用到動(dòng)物血壓監(jiān)測儀，肉眼判斷組織溫度及顏色變化會(huì)存在一定的人為因素干擾。直接手術(shù)動(dòng)脈夾夾閉法的缺血效應(yīng)最為精準(zhǔn)，可以控制，但是由于肢體的損傷，可能會(huì)影響神經(jīng)功能的判斷，因而在手術(shù)過程中要盡量減少組織損傷，手術(shù)切口盡可能小。

2 參與遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理的時(shí)間窗

腦缺血耐受主要分為兩個(gè)階段，早期快速缺血耐受階段(缺預(yù)處理后30～60 min)，第二階段遲發(fā)性保護(hù)作用階段(24～72 h)。因而絕大多數(shù)的研究也就圍繞在這兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行，一般認(rèn)為，超過72 h預(yù)處理的保護(hù)作用便不再明顯，可能與損傷性因素的加劇，炎癥級聯(lián)反應(yīng)的出現(xiàn)有關(guān)，也可能是由于保護(hù)性因子、蛋白的耗竭或分解[15]。

3 參與遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理神經(jīng)保護(hù)作用的可能機(jī)制

目前以高致死率致殘率占據(jù)世界高危疾病前三的缺血性腦卒中是神經(jīng)系統(tǒng)疾病防治工作中的重點(diǎn)研究對象[16]，并且有著年輕化的趨勢，不單單只是中老年高發(fā)病，一些青壯年，甚至兒童病例的發(fā)現(xiàn)也在不斷向人們敲響警鐘——腦損傷的防治研究迫在眉睫，而遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理是各大研究中非常有發(fā)展前景的一項(xiàng)。關(guān)于遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的可能機(jī)制，目前國際公認(rèn)的有神經(jīng)、體液、免疫相關(guān)途徑三條主要途徑，(1)神經(jīng)因素：神經(jīng)節(jié)阻斷劑能夠一定程度上降低預(yù)處理所起到的神經(jīng)保護(hù)作用，在切斷大鼠雙側(cè)坐骨神經(jīng)后，遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的神經(jīng)保護(hù)作用也就不再明顯[17]。(2)體液途徑：遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理后，體內(nèi)的某些因子通過血液循環(huán)帶到腦組織中，啟動(dòng)腦缺血耐受。(3)免疫因素：預(yù)處理能夠抑制系統(tǒng)炎癥，臨床研究發(fā)現(xiàn)，基因芯片技術(shù)分析既往存在短暫性肢體缺血性疾病的志愿者血漿，促炎因子相關(guān)基因減少，抗炎因子基因增加；預(yù)處理能降低健康成年男性血液中中性粒細(xì)胞活性，減少中性粒細(xì)胞粘附至血管內(nèi)皮的功能，改善外周免疫細(xì)胞功能及數(shù)目[18]。

此外，尚有三者共同起作用的共同通路學(xué)說也在遠(yuǎn)端肢體缺氧預(yù)處理的神經(jīng)保護(hù)機(jī)制中占據(jù)一席之地，該學(xué)說認(rèn)為：神經(jīng)因素、體液因素以及免疫因素在遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理對腦缺血的作用并非是單一的，而是相互影響，共同起作用的，當(dāng)然也不排除有其他因素的參與。這些調(diào)節(jié)都能夠引起細(xì)胞內(nèi)外某些分子的數(shù)目、結(jié)構(gòu)、功能以及分布的變化，從而引起相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。其中就包括：炎癥因子IL-1、IL-6、TNF-α、過氧化物、凋亡及細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白，內(nèi)皮因子。

目前參與遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理所引起腦缺血耐受的有關(guān)分子及信號(hào)通路主要有以下幾種：

(1) 信號(hào)分子

①血管內(nèi)皮生長因子：文雅惠等人[19]發(fā)現(xiàn)肢體缺血預(yù)處理減少了大腦中動(dòng)脈栓塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型腦組織血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、血小板源性生長因子B(platelet-derived growth factor B，PDGF-B)含量，認(rèn)為此保護(hù)作用與血管再生有關(guān)系。

②水通道蛋白4(aquaporin 4，AQP4)：有學(xué)者認(rèn)為，LRP能通過下調(diào)AQP4來改善神經(jīng)功能[20]，但同時(shí)有相反的觀點(diǎn)指出LRP對DWI中梗死灶范圍的控制與AQP4的上調(diào)有關(guān)[12]。

③腦紅蛋白表達(dá)：Ran等人[21]發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端肢體預(yù)處理能夠改善復(fù)蘇后大鼠腦功能受損情況，在預(yù)處理前給予腦紅蛋白反義寡核苷酸后，腦組織內(nèi)的腦紅蛋白含量下降，預(yù)處理所帶來的神經(jīng)功能改善作用沒有之前明顯。

(2) 信號(hào)通路

①P38/MAPK 信號(hào)通路：RLIP 對大鼠腦損傷的保護(hù)作用可能與p38MAPK信號(hào)通路活性的降低有關(guān)，Caspase8 和Caspase3 表達(dá)降低，從而抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡。短時(shí)間的腦組織缺血可以誘導(dǎo)腦組織對的缺血、缺氧的耐受性。其原因可能是較短時(shí)間內(nèi)亞致死性缺血引起的腦組織內(nèi)磷酸化p38的表達(dá)較晚，而再灌注數(shù)小時(shí)后表達(dá)才緩慢增強(qiáng)，且表達(dá)的量較少。免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，給予遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理后，p38MAPK信號(hào)通路活性明顯降低，Caspase 8 蛋白和Caspse 3 蛋白表達(dá)下降，海馬CA1區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡減少，提示RIPC可能通過降低p38MAPK信號(hào)通路的活性抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡發(fā)揮腦保護(hù)作用[11]。

②Notch信號(hào)通路：預(yù)處理后Notch信號(hào)表達(dá)降低，但隨著時(shí)間變化，表達(dá)有所改變，后期對照組表達(dá)下降而預(yù)處理組表達(dá)逐漸增強(qiáng)[22]。

③JAK-STAT3信號(hào)通路：遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理MCAO大鼠腦梗面積減小是通過JAK-STAT3信號(hào)通路上調(diào)Bcl-2蛋白，下調(diào)Bax蛋白，抑制細(xì)胞凋亡來實(shí)現(xiàn)的[23]。

④其他信號(hào)通路：董文帥等人[24]通過基因芯片技術(shù)檢測遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理大鼠腦組織半暗帶基因表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)以下通路與遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理的神經(jīng)保護(hù)作用有關(guān)：JAK-STAT通路、P53信號(hào)通路、MAPK信號(hào)通路、谷氨酸突觸信號(hào)通路、血管內(nèi)皮生長因子信號(hào)通路等多條信號(hào)通路。

4 其它可能機(jī)制

預(yù)處理上調(diào)nNOS(神經(jīng)源性一氧化氮合酶)，調(diào)動(dòng)nNOs 水平升高，并且與p-ERK 密切相關(guān)，此外，血管內(nèi)皮系統(tǒng)NOS的合成增加及其潛在的PI3K/Akt信號(hào)通路的激活起到神經(jīng)保護(hù)作用，該酶的抑制劑能夠部分阻斷預(yù)處理所帶來的神經(jīng)保護(hù)作用。遠(yuǎn)端肢體缺血后處理也能參與到后處理的保護(hù)作用機(jī)制當(dāng)中，這為預(yù)處理的機(jī)制探討提供了線索[25]。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)RIPC的作用可能是通過磷酸化的mTOR 實(shí)現(xiàn)，許多研究發(fā)現(xiàn)mTOR 可調(diào)節(jié)蛋白合成，通過促進(jìn)血管生成及神經(jīng)再生，促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)，mTOR 抑制可能導(dǎo)致細(xì)胞自噬或凋亡。死亡受體CD95 的刺激可活化PI3K/AKT/mTOR 信號(hào)通路，增加蛋白表達(dá)及神經(jīng)干細(xì)胞存活率[26]，給遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的機(jī)制探討又提供了一個(gè)新的方向。但近年來也有人發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端缺血并未改變血液中細(xì)胞外超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶這類腦損傷性物質(zhì)的含量，一定程度上否認(rèn)了預(yù)處理與抗氧化物質(zhì)改變之間的關(guān)系，這也提示我們遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理的最終效應(yīng)是有益的還是不利的，可能取決于缺血時(shí)間及程度的大小。

當(dāng)前有關(guān)遠(yuǎn)端肢體缺血預(yù)處理的效應(yīng)以神經(jīng)保護(hù)作用的研究結(jié)論居多，而腦損傷的核心是小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，雖然目前已經(jīng)有遠(yuǎn)端缺血后處理通過提前激活小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)免疫耐受的研究，但是有關(guān)預(yù)處理通過激活小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)通路誘導(dǎo)缺血耐受的研究尚少，我們接下來可以此為切入點(diǎn)探索遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理神經(jīng)保護(hù)作用的機(jī)制。由于仍然存在相當(dāng)一部分觀點(diǎn)否認(rèn)遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理對臟器的保護(hù)作用[27]，遠(yuǎn)端缺血預(yù)處理與腦保護(hù)作用之間的關(guān)系到底如何，具體機(jī)制是什么，最先啟動(dòng)的信號(hào)分子是哪些目前還需要大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來支持。

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2017-01-16；

2017-03-20 作者單位：(1.青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，青海 西寧 810000 2.青海省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，青海 西寧 810000)

吳世政，E-mail：wushizheng2005@hotmail.com

1003-2754(2017)05-0469-03

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