高壓氧治療對腦梗死患者血清腦源性神經營養因子影響的研究進展

韓月娥

東南大學醫學院附屬南京江北人民醫院康復醫學科，江蘇南京 210048

腦梗死是缺血性卒中的總稱，約占全部缺血性卒中的70%，由于其高發病率、高致殘率、高再發率的特征，從而嚴重影響腦梗死患者的生存質量。近年來，治療腦梗死的方法越來越多，如：改善腦循環、神經保護劑、康復治療等。其中，高壓氧治療腦梗死的療效已得到廣泛的認可。隨著人們對高壓氧治療腦梗死機制研究的深入，特別是高壓氧治療對腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）影響的研究為其提供了強有力的理論依據。

1 血清源性神經營養因子及其受體在腦梗死中的作用研究

1.1 腦源性神經營養因子及其功能性受體的定義

作為神經營養因子家族成員之一的BDNF，是德國生物學家Barde等[1]在1982年首次從豬腦提取液中獲得的一種堿性蛋白，其相對分子質量為12.3 kU，具有防止神經元死亡的作用。Ozcelik等[2]在1991年證實人BDNF基因位于11q13。BDNF屬于神經營養因子的成員，廣泛存在于中樞神經系統，主要在大腦皮質及海馬區域含量最高。存在于海馬CA1、CA3區的錐體細胞及齒狀回和門區的 BNDF mRNA含量較NGF mRNA含量高出20～30倍。有學者甚至發現在心臟、卵巢、骨骼肌以及周圍神經系統也有BDNF的合成和表達[3]。

BDNF受體有兩種不同的家族，一個家族是低親和性受體為P75，它是富含酪氨酸但不具備酪氨酸激酶活性的糖蛋白，能夠誘導神經元胞體的凋亡，并在抑制神經再生中的起介導作用，是腫瘤壞死因子家族的成員之一[4]。另一個家族是具有高親和性的酪氨酸激酶受體（TrKB）。TrkB作為細胞間跨膜信息傳遞的中轉，其跨膜受體存在有3個區域，即胞外區、跨膜區和胞內區，其配體的結合區在胞外區，而酪氨酸蛋白激酶活性區在胞內區，當配體與受體在胞外區結合后，誘導TrkB二聚化，隨即將酪氨酸激酶激活。激活后的酪氨酸與跨膜傳遞信號系統的其他分子結合，使其他分子磷酸化，進而引發一連串的激酶瀑布效應，這樣就完成了整個跨膜信號傳遞系統的激活[6]。因此，TrkB是BDNF功能型受體，TrkB受體酪氨酸磷酸化是整個在 BDNF信號傳遞系統中的啟動程序。研究還發現，雖然P75NTR在BDNF作用時不是必需的，但當P75NTR和TrkB兩種受體同時存在時，參與高親合位點的形成P75NTR能使TrkB受體增強其階段特異性和組織特異性的表達[5]。

1.2 血清BDNF及受體在缺血缺氧性腦病中的表達和作用

目前多項研究發現，內源性BDNF表達的增加可以存在于各種類型的腦缺血，這可能是一種內源性自我保護機制誘導其表達的結果。Arai等[7]在一項以一側大腦中動脈阻塞為動物模型的實驗研究中觀察到，當同側大腦中動脈阻塞造成梗死灶周圍皮質的BDNF和TrkB mRNA表達增加的同時，遠離病灶的雙側海馬區域的BDNF和TrkBmR-NA表達也有增加。一系列研究表明，腦組織發生缺血損傷之后，BDNF及其受體TrkB的表達水平都提高明顯，但對于缺少BDNF基因的實驗組小鼠，相比于對照組其梗死灶體積則明顯增大[8-10]。說明通過內源性自我保護機制誘導的BDNF水平增加可減輕缺血后神經元的損傷。對因缺血造成損傷的腦組織，BDNF發揮了保護作用。林百喜等[11]發現，在腦缺血引起的損傷發生后，大鼠大腦內BDNF陽性表達的神經元出現在皮質、海馬、缺血灶周圍等區域，3 d后上述部位陽性表達的神經元數量較前明顯增多，表達信號明顯增強，7 d后陽性表達水平達高峰，隨后BDNF陽性表達水平逐漸下降，但30 d后其表達水平仍高于正常。說明BDNF在缺血的腦組織內分布具有一定時空分布。Yanamoto等[12]用腦內注射重組BDNF的方法，研究腦內注射BDNF組與未注射BDNF組及注射生理鹽水組腦內梗死體積和局部血流的變化，結果發現腦內注射BDNF組的腦組織梗死體積明顯小于其他兩組；梗死組織體積與注藥時間長短相關，注藥時間越長，BDNF組梗死體積減小與其他兩組差異越顯著。說明BDNF對神經元具有保護作用。Ferrer等[13]發現，在靶神經元變性區域BDNF基因及其受體TrkB特性上調，并以錐神經元進行性凋亡的時期上調最為明顯，表明BDNF可能參與并影響了腦損傷后神經干細胞的增殖、分化和移行。

1.3 血清BDNF抗腦缺血缺氧性損傷的作用機制

BDNF及其受體結合后，隨即將啟動細胞內的信號傳導途徑，從而發揮如下生物學作用：①激活特定的信號傳導途徑或者直接影響轉錄因子結合去氧核糖核酸的活性，達到保護機體神經元不會受到相關的氧化應激反應的損害[14]。②保護機體中樞神經系統免受興奮性和代謝性氨基酸毒性的損傷，以防止腦缺血后由于谷氨酸持續釋放而造成的細胞內環境的不穩定，即控制細胞外鈣離子進入細胞和細胞內鈣離子釋放，從而達到穩定細胞內環境的作用[15]。③影響神經干細胞增殖、分化以及移行和存活[16]。BNDF的研究發展越來越快，包括BNDF前角蛋白PROBN的研究和BDNF基因修飾施萬細胞結合組織工程技術治療周圍神經損傷正快速發展。

2 高壓氧治療對腦梗死患者血清腦源性神經營養因子影響

高壓氧治療腦梗死研究發展迅速，腦缺血發生細胞損傷的主要原因通常認為是組織缺氧造成的，因為對氧和葡萄糖的高度依賴性是腦組織維持正常生理功能所必需的，腦缺血必然帶來腦缺氧，因此恢復足夠的氧氣供給是受損腦組織功能恢復的一個關鍵因素。而高壓氧治療能迅速改善組織缺血缺氧狀況，阻止細胞凋亡，促進神經組織修復，減少后遺癥，提高患者的生存質量。

2.1 高壓氧治療在缺血缺氧性腦病中的作用

機體在氣體壓力超過1個大氣壓的環境下所吸的純氧稱為高壓氧，而應用高壓氧治療多種疾病的方法稱為高壓氧療法。大量臨床實踐和動物實驗研究顯示，高壓氧有如下作用：顯著增加血氧含量及提高血氧張力，同時提高血氧彌散率，增加組織內氧的有效彌散距離，克服腦梗死時毛細血管間距增加而發生的供氧障礙[17]；使部分腦血管收縮，降低血管通透性，減輕腦水腫，降低顱內壓，改善腦微循環，提高腦組織的氧含量，從而打斷腦缺氧與腦水腫這一惡性循環；促進腦內血管側枝循環的建立；提高超氧化物歧化酶的含量，增強機體的抗氧化能力，從而有效清除氧自由基，減少腦組織再灌注損傷的發生[18]。高壓氧可恢復“缺血半暗帶”功能，促進神經細胞的恢復與再生[19]；可使椎動脈擴張，使腦干部位和網狀系統血流量增加、血氧分壓增高，促進腦電活動，促使患者意識早期恢復[20-21]。近年來研究發現，高壓氧可動員骨髓中的干細胞，使血外周循環中的CD34+細胞增加8倍，干細胞因子增加50%[22]。研究還發現高壓氧可增加腦缺血缺氧大鼠神經干細胞nestin蛋白的表達，使Brdu免疫染色陽性細胞大量增加[23]。

2.2 高壓氧治療對大鼠腦源性神經營養因子表達的影響

高壓氧治療能增加缺血缺氧性腦病動物模型腦內BDNF的表達，例如高壓氧可增加大鼠腦缺血再灌注后BDNF的表達。彭慧平等[24]的研究表明，BNDF表達在小鼠腦缺血進行高壓氧處理的實驗組明顯高于對照組，說明小鼠腦缺血再灌注損傷后，BDNF參與了其神經修復。高壓氧能增加腦內源性的BDNF表達，對因缺血缺氧造成損傷的腦組織具有保護和修復作用。

近期和遠期的臨床和實驗研究均已表明,高壓氧治療對腦缺血缺氧性疾病的相關急性癥狀[25-26]以及所造成的后遺癥狀，如運動、感覺、智力、記憶和語言等方面障礙均有較好的療效[27-28]。

研究報道指出，高壓氧治療的療效可能與增加并延長腦梗死患者BNDF的表達有關。當腦梗死患者BDNF及其受體表達增加時，神經元的凋亡和壞死可以得到延緩，這樣有利于神經軸突的芽生和神經突觸的形成，最終使機體的神經生理功能重建得以實現[29]。一般情況下損傷后的神經元常會促使BDNF表達在神經元內短暫、快速增加并顯示出活動性依賴，以此刺激機體恢復和受損神經元的再生[30]。但是腦缺血后，BDNF如果僅僅依靠自身的表達，其上調過程和上調幅度都是十分有限的[31]。在腦缺血早期階段，Robert等[32]研究表明，高壓氧的早期治療與介入能夠抑制相關信號轉導系統中p38絲裂原活化蛋白激酶活化，促進BDNF的表達增加，從而抑制細胞凋亡。

目前應用動物腦缺血模型進行不同治療可使內源性BDNF表達增多的報道很多。如：復方麝香注射液既可以增加生物體內BDNF含量，又可以延長BDNF的作用時間[33]。有研究報道表明，電針結合經顱磁刺激能有效促進腦缺血疾病患者的神經功能康復，這和大腦海馬區BDNF的表達提高有關聯[34]。高壓氧治療對BDNF的影響的報道目前僅限于缺血缺氧性腦病的動物模型，而臨床上腦梗死患者高壓氧治療前后血清BDNF的變化尚未見報道，這有待于人們進一步研究。

我國心腦血管疾病患者約有1300萬，其中腦中風700萬人，腦血栓形成可出現較重的神經功能缺損而影響患者生活質量，增加社會及家庭負擔。隨著人們對高壓氧治療腦梗死機制的了解，讓高壓氧治療能早期介入，從而大大地縮短患者的恢復時間，減少后遺癥，讓數百萬患者和家庭受益。同時，進一步探討不同療程和不同氧壓下的高壓氧治療早期腦梗死患者血清BDNF含量變化及與神經功能缺損評分的相關性，可以豐富和完善高壓氧治療腦梗死的機制，并為高壓氧治療腦梗死提供最佳治療方案。

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