神经疾病杂志2017年5月第34卷第5 ・469 文章编号:1003—2754(2017)05-0469—03 中图分类号:R743 远端肢体缺血预处理脑保护作用机制研究进展 万雅琦 综述, 吴世政 审校 远端肢体缺血预处理(remote limb isehemic precondition— 有创模型:分离左下肢股动脉,动脉夹夹闭15 rain,恢复 再灌15 rain,反复3个循环¨ 。该方法虽然能够保持组内每 只动物缺血程度的基本一致,却因其创伤较大,影响后期存 活率及神经功能缺损程度的判断。 1.2双侧肢体缺血 在距股动脉根部远心端大约3 mm左右位置动脉夹夹闭双侧股动脉,进行5 min断流,5 rain 再灌的循环共3次。夹闭动脉后观察肌肉颜色变化,皮肤温 ing,LRP,RLIP)是指通过间断的非致死量的远端肢体缺血刺 激来诱导大脑的缺血耐受,从而在后期脑缺血事件中尽可能 的保护神经元,减少神经细胞凋亡及坏死,减轻脑水肿,改善 预后的一种干预措施 “ 早在1945年时,便已经有科学家 提出缺氧耐受的理论,认为在组织器官缺血、缺氧事件发生 前后对机体进行一定的处理能够调动细胞内外的应急系统, 从而在缺血、缺氧性事件中为受损脏器提供一定的保护效 应 ,自此掀起了预处理的研究热潮。其后又先后有科学家 发现,某一脏器的缺血性损伤(心脏、肠、肝脏、肾脏),降低了 度降低,回复血流时温度升高,皮肤变红润,表示造模成 功 。同样,该种方法为有创操作,相比单侧而言对实验动 物的损伤更大,但双侧缺血与单侧缺血相比是否预处理效果 患其他脏器(心脏、脑等)缺血性事件的发生概率以及严重程 度 。人们又将远端缺血器官延伸到肢体上,从而大大减 更佳,保护效应更明显,目前尚缺乏有效的实验数据来说明, 还需要进一步验证。 1.3腹主动脉血流阻断沿大鼠腹正中切口切开,温 少了预处理的损伤程度,还可以通过无创袖带加压法阻断血 流等此类无创方式实施预处理,简便易行。 盐水纱布包裹后轻轻拨开肠管,打开后腹膜,钝性分离腹主 动脉与下腔静脉,于腹主动脉与左右髂总动脉分叉处,将一 塑料软管与血管并行放置,穿一根手术用丝线阻断腹主动脉 血流(或使用动脉夹代替以上繁琐步骤)10 min,恢复血流10 arin共重复3次 。 关于上下肢缺血预处理效果是否有差异,目前尚无相关 研究证明。三类方法均能够有效复制远端肢体缺血预处理 目前国内外已经有大量有关远端肢体缺血预处理的神 经保护作用研究。而这一保护作用在临床上也有相应的证 据证明其存在,Connolly等 通过搜集有关病例发现既往患 周围血管栓塞性疾病未进行治疗的患者其心脑事件发生后 的功能障碍要低于经过治疗的的患者,也就是说肢体的慢性 缺血是能够调动机体的保护机制激活,从而减轻脑缺血后神 经系统的损伤。Oh等 。。通过临床研究发现给拟行髋关节 模型,实验者可根据具体实验室条件及实验设计合理选择, 就目前来说,无创袖带加压法最为理想,避免了肢体损伤干 置换术的患者给予肢体止血带加压缺血预处理后,能够大大 增加术后脑区域氧饱和度及肺内氧合能力,同时还能降低血 液内炎症因子及乳酸脱氢酶水平。 1 远端肢体缺血预处理的模型制作 扰的后期神经功能评分的准确度,但需要用到动物血压监测 仪,肉HIndU断组织温度及颜色变化会存在一定的人为因素干 扰。直接手术动脉夹夹闭法的缺血效应最为精准,可以控 制,但是由于肢体的损伤,可能会影响神经功能的判断,因而 在手术过程中要尽量减少组织损伤,手术切口尽可能小。 2参与远端缺血预处理的时间窗 动物实验中远端肢体缺血预处理的模型制作方式以及 缺血、再灌时间各异,但主要为有创和无创两类,又可分为双 侧缺血与单侧缺血两种: 脑缺血耐受主要分为两个阶段,早期快速缺血耐受阶段 1.1单侧肢体缺血(一般选取左后肢) 无创RLIP模 型:用10%水合氯醛(0.3 ml/lO0 g)腹腔注射麻醉,自制的 (缺预处理后30—60 min),第二阶段迟发性保护作用阶段 (24—72 h)。因而绝大多数的研究也就围绕在这两个时间 血压计袖袋缠住单侧后肢的根部,加压阻断股动脉(+):加 压后该肢体脉搏消失、体温下降、发绀,持续5 min;减压,脉 搏出现、体温回升、皮肤潮红,为再灌注的标志,持续5 rain, 共3个循环 。这一方法的优点是创伤小、大鼠的存活率 高、不影响神经功能评分,缺点是缺血程度较为主观,没有有 创性的夹闭股动脉可控性高,结合袖带血压血流测量仪可以 有效改善这一缺点。 段进行,一般认为,超过72 h预处理的保护作用便不再明显, 可能与损伤性因素的加剧,炎症级联反应的出现有关,也可 收稿日期:2017 ̄)1—16;修订日期:2017-03 ̄0 作者单位:(1.青海大学医学院,青海西宁810000 2.青海省人民医 院神经内科,青海西宁810000) 通讯作者:吴世政,E-mail:wushizhen#005.hotmail.com 470・ J Apoplexy and Nervous Diseases,May 201 7,Vol 34,No.5 能是由于保护性因子、蛋白的耗竭或分解 。 3 参与远端肢体缺血预处理神经保护作用的可能机制 带来的神经功能改善作用没有之前明显。 (2) 信号通路 @P38/MAPK信号通路:RLIP对大鼠脑损伤的保护作 用可能与p38MAPK信号通路活性的降低有关,Caspase8和 Caspase3表达降低,从而抑制神经细胞凋亡。短时间的脑组 目前以高致死率致残率占据世界高危疾病前三的缺血 性脑卒中是神经系统疾病防治工作中的重点研究对象 , 并且有着年轻化的趋势,不单单只是中老年高发病,一些青 壮年,甚至儿童病例的发现也在不断向人们敲响警钟——脑 损伤的防治研究迫在眉睫,而远端缺血预处理是各大研究中 非常有发展前景的一项。关于远端肢体缺血预处理的可能 织缺血可以诱导脑组织对的缺『f【L、缺氧的耐受性。其原因可 能是较短时间内亚致死性缺血引起的脑组织内磷酸化p38 的表达较晚,而冉灌注数小时后表达才缓慢增强,且表达的 机制,目前国际公认的有神经、体液、免疫相关途径三条主要 途径,(1)神经因素:神经节阻断剂能够一定程度上降低预处 量较少。免疫组织化学结果显示,给予远端肢体缺血预处理 后,p38MAPK信号通路活性明显降低,Caspase 8蛋白和 理所起到的神经保护作用,在切断大鼠双侧坐骨神经后,远 端肢体缺血预处理的神经保护作用也就不冉明显 。(2) 体液途径:远端缺血预处理后,体内的某些因子通过血液循 环带到脑组织中,启动脑缺m耐受。(3)免疫因素:预处理能 够抑制系统炎症,临床研究发现,基因芯片技术分析既往存 在短暂性肢体缺『0l性疾病的志愿者血浆,促炎因子相关基因 减少,抗炎因子基因增加;预处理能降低健康成年男性血液 中中性粒细胞活性,减少中性粒细胞粘附至血管内皮的功 能,改善外周免疫细胞功能及数目 。 此外,尚有三者共同起作用的共同通路学说也在远端肢 体缺氧预处理的神经保护机制中占据一席之地,该学说认 为:神经凶素、体液凶素以及免疫因素在远端肢体缺血预处 理对脑缺血的作用并非是单一的,而是相互影响,共同起作 用的,当然也不排除有其他因素的参与。这些调节都能够引 起细胞内外某些分子的数目、结构、功能以及分布的变化,从 而引起相应的生物学效应。其中就包括:炎症因子IL一1、IL一 6、TNF一 、过氧化物、凋亡及细胞自噬相关蛋白,内皮因子。 目前参与远端肢体缺血预处理所引起脑缺血耐受的有 关分子及信号通路主要有以下几种: (1) 信号分子 ①血管内皮生长因子:文雅惠等人 发现肢体缺血预 处理减少了大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)模型脑组织血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板源性生长因子B(platelet—de— rived growth factor B,PDGF—B)含量,认为此保护作用与血管 冉生有关系。 ②水通道蛋白4(aquaporin 4,AQP4):有学者认为,LRP 能通过下调AQP4来改善神经功能 ,但同时有相反的观点 指出LRP对DWI中梗死灶范围的控制与AQP4的上调有 关 。 ③脑红蛋白表达:Ran等人 发现远端肢体预处理能够 改善复苏后大鼠脑功能受损情况,在预处理前给予脑红蛋白 反义寡核苷酸后,脑组织内的脑红蛋白含量下降,预处理所 Caspse 3蛋白表达下降,海马CA1区神经细胞凋亡减少,提 示RIPC可能通过降低p38MAPK信号通路的活性抑制神经 细胞凋亡发挥脑保护作用… 。 ②Notch信号通路:预处理后Notch信号表达降低,但随 着时间变化,表达有所改变,后期对照组表达下降而预处理 组表达逐渐增强 。 @JAK—STAT3信号通路:远端肢体缺血预处理MCAO大 鼠脑梗面积减小是通过JAK—STAT3信号通路上调Bcl一2蛋 白,下调Bax蛋白,抑制细胞凋亡来实现的 。 ④其他信号通路:董文帅等人 通过基因芯片技术检 测远端缺血预处理大鼠脑组织半暗带基因表达情况发现以 下通路与远端缺血预处理的神经保护作用有关:JAK—STAT 通路、P53信号通路、MAPK信号通路、谷氨酸突触信号通路、 血管内皮生长因子信号通路等多条信号通路。 4其它可能机制 预处理上调nNOS(神经源性一氧化氮合酶),调动nNOs 水平升高,并且与p-ERK密切相关,此外, 管内皮系统NOS 的合成增加及其潜在的PI3K/Akt信号通路的激活起到神经 保护作用,该酶的抑制剂能够部分阻断预处理所带来的神经 保护作用。远端肢体缺血后处理也能参与到后处理的保护 作用机制当中,这为预处理的机制探讨提供了线索 。哺 乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)RIPC的作用可能是通过磷酸化的mTOR实现,许多 研究发现mTOR可调节蛋白合成,通过促进血管生成及神经 再生,促进神经修复,mTOR抑制可能导致细胞自噬或凋亡。 死亡受体CD95的刺激可活化PI3K/AKT/mTOR信号通路, 增加蛋白表达及神经干细胞存活率 ,给远端肢体缺血预 处理的机制探讨又提供了一个新的方向。但近年来也有人 发现远端缺血并未改变血液中细胞外超氧化物歧化酶及谷 胱甘肽过氧化物酶这类脑损伤性物质的含量,一定程度上否 认了预处理与抗氧化物质改变之间的关系,这也提示我们远 端缺血预处理的最终效应是有益的还是不利的,可能取决于 缺血时间及程度的大小。 中风与神经疾病杂志2017年5月第34卷第5期 ・47l・ 当前有关远端肢体缺血预处理的效应以神经保护作用 的研究结论居多,而脑损伤的核心是小胶质细胞的激活,虽 然目前已经有远端缺血后处理通过提前激活小胶质细胞诱 处理脑保护中的作用[J].中华临床医师杂志(电子版),2015, (9):1637—1643. [12]陈秋雁,吴富淋,缪绍维,等.肢体远端缺血预处理延缓脑卒中 DWI上病灶出现的机制研究[J].中风与神经疾病杂志,2014, 导免疫耐受的研究,但是有关预处理通过激活小胶质细胞相 关通路诱导缺血耐受的研究尚少,我们接下来可以此为切入 31(3):247-250. [13]徐林,张登文,杨仕杰,等.远端缺血再灌注预处理对心肌细 点探索远端缺血预处理神经保护作用的机制。由于仍然存 在相当一部分观点否认远端缺血预处理对脏器的保护作 用 ,远端缺血预处理与脑保护作用之间的关系到底如何, 具体机制是什么,最先启动的信号分子是哪些目前还需要大 量的实验结果来支持。 [参考文献] [1]Lim SY,Yellon DM,Hausenloy DJ.The neural and humoral pathways in remote limb ischemic preconditioning[J].Basic Res Cardiol, 2010,105(5):651-655. [2]Park UJ,Kim HT,Cho WH,et a1.Remote ischemic preconditioning enhances the expression of genes encoding antioxidant enzymes and endoplasmic reticulum stress—related proteins in pat skeletal muscle [J].Vascular Specialist International,2016,32(4):141. [3]Kancirovd I,Jaov6 M,Murdrikovd M,et a1.Cardioprotection induced by remote ischemic preconditioning preserves the mitochondrial respir- atory function in acute diabetic myocardium[J].Physiolog Res, 2016,65(S5):¥611. 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