任梓齊，王叢，薛連璧

從1963年國(guó)內(nèi)外學(xué)者就開始了高壓氧（hyperbaric oxygen，HBO）治療卒中，特別是缺血性卒中的研究工作。缺血性卒中是指腦組織局部供血?jiǎng)用}因血栓形成或栓子脫落等發(fā)生阻塞，供血中斷，造成腦組織細(xì)胞缺血缺氧，導(dǎo)致能量代謝障礙、鈣超載、磷酸酶及蛋白酶激活、花生四烯酸積聚、細(xì)胞骨架崩塌，最終腦組織缺血缺氧壞死。高壓氧治療是一種非藥物、非侵入性治療手段，它通過(guò)將患者置于密閉的高氣壓，通常＞1.4絕對(duì)大氣壓（atmosphere absolute，ATA）（1 ATA=0.1013 MPa）艙內(nèi)間斷吸高濃度氧的方式，利用物理學(xué)原理通過(guò)大幅度提高患者血液氧分壓，增加血液中物理溶解氧含量，擴(kuò)大血氧彌散距離，增加腦組織氧供，可以有效地克服梗死組織的微循環(huán)障礙，迅速將分子氧直接運(yùn)送至紅細(xì)胞無(wú)法通過(guò)的終末毛細(xì)血管血管處[1]，并增加紅細(xì)胞變形性，增加腦循環(huán)尤其微循環(huán)供氧，改善組織缺氧。

缺血性卒中開始高壓氧干預(yù)的時(shí)間涵蓋了急性期和慢性期多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，治療方案也多種多樣，最常用方案為2.0～3.0 ATA，1～2 h，100% O2，治療次數(shù)從單次至幾十次不等，總治療劑量也尚無(wú)定論。目前高壓氧治療對(duì)缺血性卒中的作用研究很多，主要分為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究?jī)纱蟛糠?。大部分?dòng)物實(shí)驗(yàn)及部分臨床研究支持高壓氧治療有神經(jīng)保護(hù)和促神經(jīng)重塑作用，尤其在缺血性卒中急性期開展高壓氧治療可以更好地改善患者的臨床預(yù)后，但也有部分研究認(rèn)為高壓氧對(duì)缺血性卒中的治療無(wú)效，甚至有害。高壓氧治療缺血性卒中療效不一的原因復(fù)雜，現(xiàn)簡(jiǎn)要評(píng)述如下。

1 高壓氧治療缺血性卒中動(dòng)物實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀

目前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果傾向于支持高壓氧對(duì)腦缺血模型動(dòng)物的保護(hù)作用，可降低腦梗死體積，改善神經(jīng)功能障礙。與常壓氧相比，一定范圍內(nèi)的高壓氧治療對(duì)缺血性卒中的保護(hù)作用呈劑量依賴性，而高壓氧聯(lián)合常壓氧治療較單獨(dú)高壓氧治療并無(wú)額外獲益。Beynon和Veltkamp等[2-3]研究證實(shí)，高壓氧治療對(duì)大腦中動(dòng)脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）大鼠的效果明顯優(yōu)于常壓氧，MRIDWI序列可見高壓氧治療后大鼠的腦梗死體積減小。且缺血性卒中急性期給予高壓氧治療后，其神經(jīng)保護(hù)作用可持續(xù)到治療后一段時(shí)間。Henninger等[4]研究證實(shí)，MCAO模型大鼠建模成功后3 h給予高壓氧（2.5 ATA，1 h，100%O2）治療，5 h后MRI-DWI序列顯示大鼠病變區(qū)縮小，且這種高壓氧治療的腦保護(hù)作用可持續(xù)168 h。腦組織梗死區(qū)TTC染色亦證實(shí)高壓氧治療能降低腦梗死體積。

高壓氧治療降低缺血性卒中模型動(dòng)物腦梗死體積，改善神經(jīng)功能障礙的機(jī)制可能有以下幾點(diǎn)：

（1）改善腦組織供氧：高壓氧可顯著增加血液中物理溶解氧含量，擴(kuò)大血氧彌散距離，而不顯著改變血液黏稠度。改善缺血半暗帶區(qū)神經(jīng)元能量代謝，促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞存活[5]。

（2）改善腦細(xì)胞代謝：高壓氧有助于恢復(fù)細(xì)胞離子泵功能、調(diào)控線粒體ATP敏感鉀離子通道開放、改善缺血后腦細(xì)胞代謝[6]。高壓氧降低缺血半暗帶內(nèi)血糖、丙酮酸、興奮毒性氨基酸如谷氨酸水平[7]。高壓氧還減少腦缺血模型大鼠紋狀體內(nèi)多巴胺釋放，降低細(xì)胞外多巴胺水平[8]。

（3）抑制腦缺血后細(xì)胞自噬、凋亡和壞死：腦缺血早期階段，梗死區(qū)周圍皮層內(nèi)神經(jīng)元壞死，隨后神經(jīng)元凋亡，自噬可能參與整個(gè)腦缺血過(guò)程。早期（3 h）給予MCAO模型大鼠高壓氧治療，可抑制神經(jīng)細(xì)胞自噬、減輕細(xì)胞凋亡和壞死程度，從而改善腦組織缺血損傷。高壓氧通過(guò)下調(diào)beclin1蛋白的表達(dá)抑制自噬；高壓氧亦下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α、胱天蛋白酶（caspase）-3和caspase-9等凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)，抑制線粒體膜電位降低，抑制凋亡誘導(dǎo)因子自線粒體向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)位等抑制細(xì)胞凋亡；高壓氧還通過(guò)下調(diào)胞襯蛋白（fodrin1）的表達(dá)抑制細(xì)胞壞死，從而降低腦梗死體積，促進(jìn)神經(jīng)功能缺損的恢復(fù)[9-15]。

（4）抑制腦缺血后氧化應(yīng)激作用：有研究證明，多次高壓氧治療能降低活性氧、活性氮和脂質(zhì)過(guò)氧化水平，增加抗氧化酶活性，從而減少腦梗死體積，減輕神經(jīng)功能障礙[16-17]。

（5）抑制腦梗死后炎癥反應(yīng)：多次高壓氧治療可通過(guò)抑制缺血性卒中模型動(dòng)物體內(nèi)的TNF-α和IL-1β等促炎性細(xì)胞因子的釋放、促進(jìn)IL-10等抗炎性細(xì)胞因子的釋放、下調(diào)炎性介質(zhì)環(huán)氧化酶-2的mRNA及蛋白表達(dá)、抑制髓過(guò)氧化物酶活力、降低梗死區(qū)中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)等機(jī)制減輕腦梗死區(qū)周圍局部炎癥反應(yīng)，從而發(fā)揮腦保護(hù)作用[16-18]。

（6）降低腦血管通透性，維持血腦屏障穩(wěn)定性，減輕水腫：缺血性卒中急性期給予高壓氧，通過(guò)MRI檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其降低MCAO模型動(dòng)物腦缺血后血腦屏障的通透性，顯著降低血管源性水腫，機(jī)制可能與高壓氧減輕缺血誘導(dǎo)的毛細(xì)血管層粘連蛋白-5水平，抑制血清MMP-9水平上調(diào)，進(jìn)而降低基底層退化有關(guān)[19-21]。此外，高壓氧治療維護(hù)血腦屏障的穩(wěn)定性，抑制局部腦缺血后的出血轉(zhuǎn)化，降低大鼠死亡率[22]。

（7）誘導(dǎo)細(xì)胞增生和神經(jīng)再生：高壓氧治療可促進(jìn)海馬區(qū)及梗死區(qū)周圍組織細(xì)胞增生，其機(jī)制與調(diào)控蛋白質(zhì)磷酸酶1-γ及減少泛素化依賴的環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白降解相關(guān)[23]。高壓氧治療還能刺激骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增生和動(dòng)員其至梗死區(qū)、促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞增生，且此作用與高壓氧治療療程相關(guān)，長(zhǎng)期多次高壓氧治療效果優(yōu)于單次高壓氧。高壓氧治療可促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)因子的表達(dá)，促進(jìn)和刺激神經(jīng)再生[24]。Hu等[25]研究證實(shí)，MCAO大鼠造模成功后7 d開始給予高壓氧治療仍具有促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)新生，促進(jìn)卒中慢性期的運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)及記憶功能恢復(fù)，其機(jī)制可能與活性氧/缺氧誘導(dǎo)因子-1α/β-連環(huán)蛋白通路相關(guān)。

（8）促進(jìn)血管新生及側(cè)支循環(huán)建立：高壓氧治療使血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)上調(diào)，誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞動(dòng)員至梗死區(qū)促進(jìn)血管新生，發(fā)揮腦保護(hù)作用，降低腦梗死體積，促進(jìn)神經(jīng)功能缺損的恢復(fù)[1，6，26]。

雖然大部分研究認(rèn)為高壓氧治療在動(dòng)物模型中對(duì)腦缺血發(fā)揮保護(hù)作用，但也有研究發(fā)現(xiàn)高壓氧治療可能加重腦組織損傷，增加腦梗死體積，認(rèn)為其機(jī)制與高壓氧通過(guò)活性氧誘導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2（ERK 1/2）活化，破壞自噬流有關(guān)[27]。

高壓氧對(duì)于腦缺血?jiǎng)游锏谋Ｗo(hù)或損傷作用可能與腦缺血后給予高壓氧治療的時(shí)間窗有關(guān)。腦缺血后高壓氧治療的最佳時(shí)間窗目前尚無(wú)定論，大部分研究認(rèn)為在缺血3～6 h治療時(shí)間窗內(nèi)開始高壓氧治療或延遲但多次高壓氧治療均可減輕腦組織損傷、改善神經(jīng)功能障礙。Badr等[28]研究認(rèn)為高壓氧對(duì)腦缺血再灌注模型大鼠有雙重作用，6 h內(nèi)予高壓氧治療降低腦梗死體積，而6～24 h后高壓氧治療增加腦梗死體積，認(rèn)為腦缺血后高壓氧治療的最佳時(shí)間窗可能是發(fā)病6 h內(nèi)。除治療時(shí)間窗外，單次高壓氧治療持續(xù)時(shí)間對(duì)缺血性卒中治療也非常關(guān)鍵。本課題組開展了MCAO模型大鼠建模3 h后給予單次9 h和18 h的高壓氧治療研究，發(fā)現(xiàn)早期長(zhǎng)時(shí)程高壓氧治療可有效降低大鼠腦梗死體積，改善大鼠缺血早期神經(jīng)行為功能，其中9 h干預(yù)受益最佳，而18 h干預(yù)組盡管時(shí)間增加了一倍，但獲益無(wú)增加，且有加重氧化應(yīng)激損傷的傾向[29]。

2 高壓氧治療缺血性卒中的臨床研究

雖然大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明高壓氧治療對(duì)缺血后腦組織發(fā)揮保護(hù)作用，但高壓氧治療對(duì)缺血性卒中患者作用的臨床研究不多，且樣本量小，高壓氧干預(yù)時(shí)機(jī)和高壓氧治療方案差異較大，目前高壓氧治療對(duì)缺血性卒中的臨床作用無(wú)一致觀點(diǎn)。

有研究者認(rèn)為，在缺血性卒中的急性期，高壓氧治療是安全的，且有效改善神經(jīng)功能障礙。Nighoghossian等[30]報(bào)道證實(shí)了高壓氧治療缺血性卒中患者的安全性，且有改善神經(jīng)功能障礙的趨勢(shì)。McCormick等[31]回顧性分析了22例急性缺血性卒中患者發(fā)病1～5 h內(nèi)予高壓氧治療后其神經(jīng)功能恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)缺血性卒中后3 h內(nèi)給予高壓氧治療效果最佳，且高壓氧可增強(qiáng)rt-PA溶栓的治療效果。Chen等[32]報(bào)道，給予急性缺血性卒中患者單次高壓氧治療（2.5 ATA，100 min，100% O2）后hs-CRP水平降低，循環(huán)中內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)目（屬于骨髓單核細(xì)胞亞群，可促進(jìn)缺血或梗死區(qū)血管再生，并替換功能障礙的內(nèi)皮細(xì)胞）增加，改善患者的短期臨床預(yù)后（1個(gè)月Barthel指數(shù)、NIHSS評(píng)分和mRS評(píng)分）。

有研究者認(rèn)為，在缺血性卒中的慢性恢復(fù)階段，高壓氧治療也具有改善神經(jīng)功能障礙的作用。Efrati等[33]的一項(xiàng)前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究選取74例伴有運(yùn)動(dòng)功能障礙的缺血性或出血性卒中發(fā)病后6～36個(gè)月患者，予高壓氧治療（2.0 ATA，90 min，100% O2，每天1次，連續(xù)40次），患者的神經(jīng)功能和生活質(zhì)量均獲得了顯著改善，且SPECT圖像顯示高壓氧治療使腦細(xì)胞代謝活動(dòng)增加，提示高壓氧治療促進(jìn)卒中后神經(jīng)可塑性。Boussi-Gross等[34]對(duì)91例缺血和出血性卒中發(fā)病后3～180個(gè)月的患者予高壓氧治療（2.0 ATA，90 min，100% O2，40～60次），發(fā)現(xiàn)高壓氧治療能明顯改善患者的記憶力和認(rèn)知功能，SPECT顯示與改善腦代謝相關(guān)。Hadanny等[35]對(duì)162例發(fā)病超過(guò)3個(gè)月的缺血性和出血性卒中患者進(jìn)行回顧性分析，同樣發(fā)現(xiàn)高壓氧治療顯著改善患者的認(rèn)知功能。

也有研究認(rèn)為高壓氧治療對(duì)缺血性卒中患者的康復(fù)無(wú)效，甚至有害。Bennett等[36]對(duì)11項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)（randomized controlled trial，RCT）的共705例患者進(jìn)行薈萃分析后，認(rèn)為高壓氧治療并不能改善缺血性卒中患者的臨床預(yù)后。Rusyniak等[37]進(jìn)行一項(xiàng)隨機(jī)前瞻雙盲隊(duì)列研究入選了33例未接受溶栓治療的急性缺血性卒中患者，分別給予高壓氧治療（2.5 ATA，60 min，100% O2）和常壓氧治療，結(jié)果顯示24 h兩組NIHSS評(píng)分無(wú)差異；3個(gè)月時(shí)對(duì)照組NIHSS評(píng)分、mRS評(píng)分、格拉斯哥預(yù)后評(píng)分（GOS）優(yōu)于高壓氧暴露組，認(rèn)為高壓氧對(duì)急性缺血性卒中患者可能無(wú)效，甚至有害。

此外，關(guān)于高壓氧預(yù)處理在缺血性卒中的作用，有研究認(rèn)為，高壓氧預(yù)處理促進(jìn)腦組織對(duì)缺血缺氧預(yù)適應(yīng)，增加對(duì)缺血再灌注損傷的耐受性，從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，其機(jī)制可能通過(guò)抑制p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）、環(huán)氧化酶-2的表達(dá)和上調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子1（Sirt1）表達(dá)等。

3 高壓氧治療缺血性卒中研究展望

縱觀國(guó)內(nèi)外高壓氧治療缺血卒中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與臨床研究現(xiàn)狀，臨床及科研人員應(yīng)重視以下研究方向：

（1）“時(shí)間就是大腦”：缺血性卒中發(fā)生后高壓氧干預(yù)的最佳時(shí)機(jī)、壓力方案、持續(xù)時(shí)間、頻次和總的劑量學(xué)仍是當(dāng)前需要深入研究的重點(diǎn)。在治療的最佳時(shí)間窗內(nèi)，采用最佳的高壓氧治療方案，充分利用高壓氧治療來(lái)克服循環(huán)障礙，迅速有效地改善梗死組織缺氧，抑制炎性反應(yīng)，減輕腦水腫，降低顱內(nèi)壓，挽救損傷腦組織，進(jìn)而降低死亡率、致殘率。本課題組對(duì)缺血性卒中超早期（3 h內(nèi)）采用2.0 ATA壓力，單次長(zhǎng)時(shí)程（9 h和18 h）干預(yù)方案的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，就是基于有文獻(xiàn)證實(shí)幕上大血管梗死的自然病理過(guò)程9～18 h的理論，力爭(zhēng)早期單次高壓氧干預(yù)時(shí)間涵蓋整個(gè)自然病理周期，充分發(fā)揮高壓氧改善組織缺氧的優(yōu)勢(shì)，抑制甚至逆轉(zhuǎn)病理過(guò)程，挽救缺血腦組織，研究取得了初步成績(jī)，這方面的研究還有許多內(nèi)容亟待開展。

（2）目的性氧療：高壓氧治療作為改善梗死組織缺氧的一種治療手段，目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)顯示，高壓氧治療采用的壓力、單次持續(xù)時(shí)間，以及為克服可能發(fā)生氧毒性所采取的吸氧濃度方案、治療頻次和總的治療劑量都存在很大的盲動(dòng)性。建立一套以腦電、腦血流、顱內(nèi)壓、腦灌注壓和腦組織氧分壓，特別是梗死區(qū)域組織氧分壓監(jiān)測(cè)為目標(biāo)的目的性高壓氧治療方案是未來(lái)高壓氧治療缺血性卒中和其他顱腦疾病的研究方向。

（3）血管再通后的輔助治療：高壓氧聯(lián)合藥物和血管介入治療是高壓氧治療缺血性卒中的研究方向之一，改善缺血梗死區(qū)微循環(huán)。已有研究報(bào)道高壓氧聯(lián)合rt-PA治療增加急性缺血性卒中患者溶栓療效，促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)[31]。超飽和氧聯(lián)合經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療降低急性心肌梗死患者梗死面積[38]，目前在缺血性卒中領(lǐng)域需進(jìn)一步研究。

（4）高壓氧聯(lián)合抗氧化藥物治療：高壓氧同藥物作用類似，其治療作用與不良反應(yīng)取決于高壓氧的應(yīng)用方式。急性期大劑量高壓氧治療可加重氧化應(yīng)激反應(yīng)，但長(zhǎng)期高壓氧治療卻能提高機(jī)體抗氧化能力[16-17，39]。急性期高壓氧聯(lián)合抗氧化藥物治療有可能進(jìn)一步改善缺血性卒中神經(jīng)功能障礙，減少不良反應(yīng)，增加臨床獲益，是未來(lái)高壓氧治療的研究方向之一。已有研究報(bào)道高壓氧聯(lián)合依達(dá)拉奉治療急性期缺血性卒中患者，有進(jìn)一步改善神經(jīng)功能障礙趨勢(shì)[40]。

（5）高質(zhì)量的臨床多中心RCT研究：現(xiàn)有的臨床研究結(jié)果提示高壓氧治療可使缺血性卒中患者獲益，但也有小樣本量的RCT報(bào)道未能證實(shí)高壓氧對(duì)缺血性卒中患者的神經(jīng)保護(hù)作用。由于既往臨床研究質(zhì)量不高，高壓氧治療方案設(shè)計(jì)不合理，尚缺乏足夠循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，亟待高質(zhì)量的臨床多中心RCT研究。