神經保護劑在腦缺血后大腦神經再生中的作用

賀旭 王偉 湯艷 申燕偉 趙宏

(益陽醫學高等專科學校解剖組胚教研室，湖南 益陽 413000)

腦缺血損害是腦卒中最常見的形式，具有高發病率、高病死率、高致殘率及高復發率等特點。歐洲每年有35萬人因心臟突然驟停而發生腦卒中〔1〕，北京急性腦卒中男性和女性發生率年平均增長幅度分別為4.5%和4.2%〔2〕。腦缺血后一方面要抑制神經元的過度凋亡，維持細胞的正常數量，另一方面也需要激活和加速內源性的神經干細胞增殖和分化，產生更多的新生神經元替代凋亡的神經元。在中樞神經系統發育的過程中，神經發生主要存在兩個區域〔3，4〕側腦室的室管膜下層(SVZ) 和海馬齒狀回的顆粒下層(SGZ)。腦缺血后SVZ 和SGZ 區神經再生能力大大增加，且受損皮層和嗅球本身也能產生新生神經元。腦缺血后這種通過神經元替代的自我修復方式可促進某種程度的恢復，但是內源性神經干細胞神經再生能力有限，產生的新生神經元數量難以完全替代丟失的細胞。例如在局灶性腦缺血 (MCAO) 模型中，新生的神經元只能替代紋狀體0.2%凋亡神經元〔5〕。因此增加適當的外界干預才能加強內源性神經干細胞及它們的子代的增殖、存活和神經元的成熟，以達到治療目的。神經保護劑能提高神經元對腦缺血的耐受性，全方面、多層次延緩神經元的死亡、減少腦組織的損害和改善神經功能缺損，最終促進患者的功能恢復，目前神經保護劑用于缺血性腦血管疾病、神經系統退行性病變疾病及其他相關疾病的治療。

1 依達拉奉

依達拉奉是一種新型氧自由基清除劑，能跨過血腦屏障，與許多自由基相互作用而降低活性氧的產生，主要治療急性腦梗死患者。在MCAO動物模型中，注射依達拉奉可通過抑制低氧誘導因子(HIF)-1α信號通路和血管內皮生長因子(VEGF)蛋白水平的表達而減少腦梗死面積，降低神經功能缺損評分，但與此同時腦缺血側 SVZ 區神經祖細胞和細胞增殖的數目下降〔6〕。Kikuta等〔7〕報道體內、外接受依達拉奉治療均可促進海馬 SGZ 區受損神經元的增殖和分裂，這可能是因為依達拉奉在消除氧化應激的同時，也誘導了腦源性神經營養因子(BDNF) 的產生〔8〕。顱放射治療后引起的氧化應激損害了海馬的神經發生，這可能與認識功能障礙有一定聯系，給予依達拉奉干預后可避免 SGZ 區神經元走向壞死，除此之外，還可提高空間學習記憶能力〔9〕。Lei等〔10〕報道在大鼠全腦缺血之前 30 min 和術后給予依達拉奉，可通過保護海馬的神經干細胞(NSCs)免于凋亡而促進神經再生，其機制可能是通過減少活性氧的產生和抑制腦缺血后 HIF-1α和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)-3 蛋白的表達。依達拉奉也能通過作用于Notch-1信號通路，抑制小膠質細胞的激活而對缺血腦組織發揮保護作用〔11〕。

2 神經營養因子(NT)

NT由特殊蛋白質和肽類組成，由相關組織和星形膠質細胞產生，在神經元的生長、發育、生存和分化過程中發揮重要作用?？赏ㄟ^突觸后、突觸前然后入胞與特定受體相結合，產生生理功能。NT可促進損傷神經元軸突芽生，調節突觸可塑性，促進神經血管內皮細胞的增殖和分化，最后修復神經元，恢復神經元的生理功能。由于NT屬于大分子物質，很難通過血腦屏障到達大腦，因此目前的研究主要是通過側腦室或者腦實質注射給藥。BDNF是一種調制突出可塑性和神經再生的促存活信號分子，廣泛分布在中樞神經系統。亞皮層缺血性腦卒中后，注射BDNF可增加受損白質的少突膠質細胞發生、髓鞘的重形成、纖維的連接〔12〕。在大鼠MCAO模型中發現新皮質第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ層的BDNF出現在缺血區域，營養小膠質細胞和巨噬細胞〔13〕。聯合安帕金治療局灶性老年小鼠可實現最大的功能恢復，其可能是通過蛋白激酶B(AKT)-糖原合成酶激酶(GSK)3-環磷酸腺苷反應元件結合蛋白(CREB)信號通路發揮作用〔14〕。神經生長因子(NGF) 可增加MCAO后巢蛋白(Nestin)的表達，并可促進 Nestin分化成神經元與膠質細胞〔15〕。生菜配糖體B可通過上調 NGF和NT-3的表達而在MCAO中發揮神經保護作用〔16〕，NT聯合VEGF治療兔MCAO再灌注6 h可顯著保護神經元，改善神經功能評分〔17〕。睫狀NT可改善腦缺血大鼠神經功能缺損體征，促進髓鞘再生〔18〕。

3 神經節苷脂

神經節苷脂是神經細胞膜的組成成分，在神經元的發生、生長、分化及軸漿運輸中起著非常重要的作用。神經元損傷后，神經節苷脂可促進缺血區域及其毗鄰部位的神經再生、軸突生長和突觸重建。在缺氧缺血誘導的新生大鼠白質損傷區域給予神經節苷脂單唾液酸四己糖神經節苷脂(GM1)治療后，神經行為功能損害明顯降低〔19〕，這可能是因為神經節苷脂GM1加強了神經束蛋白155與脂質筏的聯系，穩定側區復合物的結構和阻止大腦髓鞘的損傷〔20〕。趙偉佳等〔21〕報道神經節苷脂GM1能減少腦梗死面積，促進腦缺血部位Nestin的表達，在由糖尿病加重的缺血性神經元損害中，GM1可通過抑制細胞外信號調節激酶(ERK1/2)的磷酸化而減輕CA3區和扣帶回皮質的神經元損害〔22〕。

4 托吡酯(TPM)

TPM 是被美國食品與藥品監督局批準的用于治療遷移性頭痛和小兒癲癇的藥物。可能的作用機制涉及：阻斷Na+通道而抑制放電的持續性；通過阻斷谷氨酸受體和調控Ca2+離子通道而抑制興奮性谷氨酸神經遞質；通過 GABA-A 受體位點的作用而提高GABA介導的神經抑制作用。近年研究表明低氧缺血性腦損害后，短期內正確的使用 TPM 可產生明顯的神經保護作用，表現為縮小腦梗死體積，改善神經功能，而長期使用或者過劑量使用則能對腦和認知功能造成新的傷害〔23〕。因此什么濃度能在治療腦缺血中發揮最佳作用呢？Clark等〔24〕報道，濃度為0.0～16.8 μg/ml的TPM在缺氧缺血誘導的朗伊凡氏大鼠幼崽腦缺血模型中發揮神經保護作用，作用機制可能是通過降低Caspase-3 蛋白的表達和B淋巴細胞瘤-2基因(Bcl-2)相關X蛋白(BAX)/Bcl-2 的比率、增強 GABA 能信號和抑制膠質細胞發生〔25〕。

5 促紅細胞生成素(EPO)

EPO是由肝臟和腎分泌的一種激素樣物質，含有唾液酸的酸性糖蛋白，能促進紅細胞的生成。EPO首先被用來治療各種病因引起的貧血，例如常規血液透析終末期腎病。有趣的是，科研人員發現EPO具有多效性，如抗缺血和抗凋亡、促進新血管的形成、內皮祖細胞的遷移及促進血管再生〔26，27〕。在一項隨機的、前瞻性的，以安慰劑作為對照的臨床試驗中發現：急性缺血腦卒中后，給予患者EPO治療可明顯改善長期神經功能結果，提高預后〔28〕。采用EPO預處理MCAO大鼠，結果EPO能通過降低腦內炎性因子表達和血糖水平的平衡而減少腦缺血再灌注損害〔29〕，也能促進熱休克蛋白(HSP27)和VEGF的表達而抑制缺血側大腦皮質神經元的凋亡〔30〕。Zhou等〔31〕報道EPO增加磷酸化縫隙連接蛋白(p-Cx)43的表達而保護神經血管單元，從而改善間隙連接細胞間通訊(GJIC)，減少神經毒性物質的釋放。經主動脈弓和左鎖骨下十字鉗閉制作短暫的脊髓缺血模型，然后給予EPO治療，結果表明EPO可明顯保存好后肢功能和較完整的細胞結構，這可能與EPO激活了CREB信號通路有關〔32〕。

綜上，腦缺血后的神經再生過程涉及多因素和機制，而神經保護劑可通過全方面，多層次發揮神經保護作用，同時我們也看到隨著對神經保護劑的藥理作用深入研究，這也將為其在腦缺血疾病中的廣泛應用提供扎實的理論基礎。