馬野川，吳曦子，曾仁慶，崇巍

(1.沈陽醫(yī)學院；2.中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院急診科,遼寧 沈陽 110000)

全球因中度和重度創(chuàng)傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI)致殘人數每年高達80 000人[1]，TBI對青年的高致死率給社會經濟帶來巨大挑戰(zhàn)[2]。TBI治療指南指出，TBI的治療策略應致力于改善腦缺氧、低灌注和腦水腫狀態(tài)[3]。然而現今臨床上對于此方面的治療手段仍然有限，因而積極尋找有效的治療TBI的方法十分必要。

1 TBI與炎癥反應

TBI包括對顱腦的首次打擊和二次打擊。首次打擊為創(chuàng)傷瞬間機械力造成組織形變，直接損傷周圍血管、軸突、神經元和膠質細胞，造成多發(fā)及彌漫性損傷。首次打擊因其損傷程度不同且人為可控性有限，以預防為主。二次打擊被視為首次打擊的并發(fā)癥，發(fā)生于首次打擊后的幾分鐘至數日[4]，其始動因素是首次打擊造成的腦組織急性缺血、缺氧，可誘發(fā)腦細胞水腫，致使顱內壓升高、灌注壓下降，進一步加重缺氧缺血，同時誘發(fā)炎癥因子、神經遞質和自由基的過度釋放，引起炎癥反應、細胞膜通透性改變、血腦屏障開放，破壞生理生化代謝和線粒體功能，進一步加重腦細胞水腫，并誘導凋亡基因活化，最終導致細胞死亡[5]。

英國腦損傷治療指南指出，防治TBI后的二次打擊損傷是降低TBI病死率的主要策略，避免低氧和低灌注、控制炎癥反應、減輕腦細胞水腫和降低顱內壓是治療的重點。治療措施包括高質量的高級創(chuàng)傷生命支持；維持氣道通暢、給予高通氣量、提供充分氧合、保證有效循環(huán)，靜脈給予高滲液、甘露醇和糖皮質激素、鎮(zhèn)靜抗驚厥藥，骨瓣減壓等，以減輕腦細胞水腫滲出和炎癥反應，降低顱內壓，維持顱內灌注，但上述治療手段在重型TBI國際治療指南中推薦等級均較低[3]276-278。事實上，在嚴重TBI早期，腦組織水腫合并灌注不足的情況下，常壓給氧難以達到充分氧合目的，且高壓氧的治療效果尚存在爭議[6]，因而，在有限的治療時間窗內，阻斷低氧-炎癥-水腫-低灌注-低氧是TBI二次打擊的治療靶點，其根本在于有效抑制缺氧造成的炎癥反應。

2 小膠質細胞表型與中樞神經系統(tǒng)炎癥反應

巨噬細胞是炎癥反應的重要調控者，受到外界刺激可分化為兩種功能表型：M1型(促炎型)和M2型(抑炎型)，并表達出相應的表型標志物，參與炎癥反應調節(jié)。M1型和M2型巨噬細胞可以共同存在，維持動態(tài)平衡，二者的相互關系控制著促炎或抑炎方向的轉化，調控機體對外界刺激的清除和修復。兩種表型的轉化被細胞內外一系列信號轉導通路、轉錄因子和轉錄后修飾所調控[7]。中樞系統(tǒng)的炎癥反應調控者為小膠質細胞，在早期胚胎形成過程中，單核細胞隨血液移動到腦組織，分化成小膠質細胞，因此，小膠質細胞和骨髓及外周單核細胞、巨噬細胞擁有許多相同的表面標記物和抗原[8]。小膠質細胞在中樞神經系統(tǒng)中負責免疫應答和抗原呈遞，產生多種細胞因子和化學分子，調控炎癥反應并介導免疫應答，同時也參與生理狀態(tài)下中樞神經系統(tǒng)的生長發(fā)育。與巨噬細胞相似，當外界微環(huán)境變化時，小膠質細胞得以活化。與巨噬細胞相似，外界微環(huán)境變化可誘導小膠質細胞分化出類似的功能表型：M1型和M2型。M1型小膠質細胞釋放促炎因子和細胞毒性介質，引起神經元功能障礙或細胞死亡；M2型小膠質細胞可吞噬清除細胞碎片，釋放神經生長因子和抗炎因子，抑制神經損傷，促進損傷部位修復[4]124-142。

在TBI發(fā)生的數分鐘到數小時內，在TBI發(fā)生的數分鐘到數小時內，固守在神經系統(tǒng)中的小膠質細胞、星形膠質細胞和聚集的多型核細胞開始釋放細胞因子，與此同時，促炎性細胞因子的釋放反饋性誘導抗炎因子的合成，這種動態(tài)的自身反饋調節(jié)維持著相對穩(wěn)定的免疫狀態(tài)[9]，小膠質細胞/巨噬細胞表現為M1型增加，當M1型小膠質細胞將損傷細胞碎片清除后，M2型小膠質細胞逐漸增多，啟動組織修復再生。然而，當TBI過重時，M1型小膠質細胞數量不斷增加，促炎因子大量釋放，自身調節(jié)的免疫穩(wěn)態(tài)被打破，過度的炎癥反應加重腦組織損傷，誘導細胞死亡和神經退行性變[10]。研究表明在TBI早期，M1型小膠質細胞的數量與腦白質損傷嚴重程度相關[11]。因此，TBI缺氧誘導的炎癥反應是一把雙刃劍，如何調控促炎和抑炎效應，即缺氧狀態(tài)下小膠質細胞M1型和M2型的動態(tài)平衡顯得尤為重要。準確把握缺氧小膠質細胞表型變化規(guī)律，可成為TBI的治療靶點。

3 VPA與中樞神經系統(tǒng)的炎癥反應

組蛋白(histone)是染色體的重要組成部分，主要包括組蛋白H2A、H2B、H3、H4等。組蛋白的賴氨酸殘基可以被乙?；痆12]，參與調控基因轉錄，可影響包括免疫反應在內的眾多細胞信號通路。組蛋白乙?；腿ヒ阴；謩e由組蛋白乙酰轉移酶(histone acetyltransferase，HAT)和組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)調控，共同維持“乙?；€(wěn)態(tài)”。HAT使組蛋白乙?；?，組蛋白被松解，纏繞在組蛋白上的基因序列暴露出來，轉錄因子更易接近轉錄起始位點，促進基因的轉錄和蛋白的表達。反之，HDAC使染色體組蛋白去乙?；?，抑制基因轉錄和蛋白的表達。組蛋白去乙?；敢种苿?histone deacetylase inhibitor，HDACI)可以阻止HDAC的去乙?；m正組蛋白低乙?；?，暴露基因轉錄位點，上調轉錄，恢復“乙?；€(wěn)態(tài)”，從而抑制炎癥反應、促進細胞的生存[12]834-840。TBI發(fā)生時，染色體乙?；€(wěn)態(tài)被打破，腦細胞核內的組蛋白(尤其是組蛋白H3)乙?；浇档?，引起興奮性損傷和小膠質細胞的炎癥反應[4]124-142。在TBI引起脊髓損傷的大鼠模型中，HDACI可上調原代小膠質細胞的GSK3-β表達，使PTEN磷酸化而失活，進而增強PI3K-Akt信號通路使小膠質細胞向M2型轉化[12]2853-2858。

丙戊酸(valproic acid，VPA)VPA屬于廣譜HDACI，可抑制多種HDAC，臨床上用于抗癲癇和抗雙向情感障礙治療，研究表明其對顱腦缺血損傷、炎癥反應和TBI等均有保護作用[13]。VPA可降低缺血等造成的炎癥反應，抑制小膠質細胞活化，減少促炎型小膠質細胞數量，提高組蛋白H3乙?；?，增加熱休克蛋白70的表達和Akt磷酸化，進而促進小膠質細胞向M2型轉化[12]2853-2858；另外，在膠質細胞存在的環(huán)境中，VPA通過抑制腫瘤壞死因子-α的分泌和一氧化氮的生成，從而抑制炎癥反應[13]162-169。在大動物TBI合并失血性休克模型以及單純TBI模型中，VPA能夠保護腦神經，減輕腦水腫和二次打擊損傷，并有助于TBI后運動功能恢復[14-16]。上述表明，VPA對維持TBI乙?；€(wěn)態(tài)有重要作用，極有可能通過影響小膠質細胞功能表型的轉化，進而調控缺氧小膠質細胞的炎癥反應。

4 H2與炎癥反應

H2是一種常見的還原性氣體，2007年有關H2的研究表明動物吸入2%的H2可特異性清除自由基-羥自由基(·OH)和過氧亞硝基陰離子(ONOO-)，顯著改善大鼠腦缺血再灌注損傷[17]，引起了廣泛關注。此后研究發(fā)現H2在多種細胞和器官中均具有抗氧化、抗炎和抗凋亡作用。研究表明H2主要的作用機制為：(1)直接特異性清除由灌注不足、缺血再灌注和炎癥等產生的·OH和ONOO-，減輕二者對細胞的急性氧化損傷，進而抑制氧自由基誘導產生氧化產物，阻止脂質過氧化和細胞核DNA損傷[18]；(2)通過間接促進NF-E2-related factor 2(Nrf2)向細胞核內轉導等途徑，增加血紅素加氧酶1(OH-1)等抗氧化酶表達，降低氧化損傷；(3)間接降低炎癥細胞因子，減少炎癥細胞富集，具有廣泛的抗炎功能，對LPS誘導的急性炎癥反應、酵母聚糖引起的全身炎癥反應綜合征，均具有治療作用[19]。H2可以通過吸入、靜脈注射或口服富氫鹽水等方式給予。吸入H2不影響正常生理狀態(tài)下的氧化還原反應，且具有良好的生物膜透過性和組織彌散能力，可迅速到達病灶。研究證實吸入H2不影響腦缺血患者的各項生理指標水平[18]289-317，且在心肌缺血早期未恢復血液供應時仍可以到達壞死部位[4]124-142。目前研究顯示吸入H2對顱內缺氧再灌注損傷和缺血/缺氧誘導的神經損傷均具神經保護作用[18]289-317：給予腦梗死大鼠吸入2% H2可降低小膠質細胞集結，達到抗炎效果[17]688-694；在手術致腦損傷模型中，吸入2.9% H260 min可有效減輕大鼠腦水腫[20]；給予缺氧孕鼠吸入2% H2可降低胎鼠顱腦損傷[21]。我們的前期研究發(fā)現，H2可抑制巨噬細胞在百草枯刺激下的M1型炎癥因子產生。除可以促進Nrf2轉導外，H2也可降低類風濕性關節(jié)炎患者硝化酪氨酸水平，提示H2可能通過與ONOO-反應，從而降低轉錄控制因子(-O-NO2、-S-NO2)水平，調節(jié)基因轉錄[22]。其次，有學者發(fā)現飲用富氫鹽水可上調胃饑餓素(Ghrelin)的mRNA轉錄水平，表現神經保護作用[23]。研究表明H2還可通過上調或下調某些凋亡相關基因發(fā)揮抗凋亡作用，例如刺激抗凋亡因子Bcl-2、Bcl-xL 的表達，抑制促凋亡基因 casapase 3 、caspase 8和caspase 12 的表達[7]787-795。綜上，H2可能通過調節(jié)轉錄控制因子(O-NO2、-S-NO2)或某些凋亡相關基因發(fā)揮發(fā)揮生物學效應。而小膠質細胞表型轉化也伴隨著轉錄因子基因表達的改變，如M2型小膠質細胞可以分泌抗炎因子IL-10，抑制NF-κB同工型，其表型標記物有Arg-1，CD206，Ym1，Fizz1[24-25]。因此，H2可能通過調節(jié)轉錄因子水平或下游炎癥因子的表達，從而調控小膠質細胞表型來抑制TBI缺氧損傷。

綜上，小膠質細胞的表型變化過程在TBI炎癥反應中扮演著重要角色VPA和H2可抑制TBI的炎癥反應，且該抑制作用很可能通過調節(jié)缺氧小膠質細胞表型轉化而實現，該思路為進一步探索TBI治療策略提供理論基礎，仍需進一步體內及體外實驗探究和驗證。