脑缺血-再灌注损伤的研究进展汇编课件.ppt
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- 缺血 灌注 损伤 研究进展 汇编 课件
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1、脑缺血-再灌注损伤的研究进展一一. . 缺血性脑血管病:缺血性脑血管病:A. A. 短暂性脑缺血发作短暂性脑缺血发作 (transient ischemic attack,TIA)(transient ischemic attack,TIA)B. B. 脑梗塞脑梗塞(cerebral infarction)(cerebral infarction) (脑血栓(脑血栓,cerebral thrombosis,cerebral thrombosis) ( (脑栓塞脑栓塞,cerebral embolism),cerebral embolism)脑血管病临床上可分为 二二. . 出血性脑血管疾病:出
2、血性脑血管疾病: A. A. 脑出血脑出血(cerebral hemorrhage)(cerebral hemorrhage) 非外伤性脑实质内的出血,多发于高血压,非外伤性脑实质内的出血,多发于高血压, 脑动脉硬化,起病急,病情严重,死亡率高。脑动脉硬化,起病急,病情严重,死亡率高。 B. B. 蛛网膜下腔出血蛛网膜下腔出血 subarachnoid hemorrage,SAHsubarachnoid hemorrage,SAH, 主要为脑底或脑表面血管破裂,血液流入蛛主要为脑底或脑表面血管破裂,血液流入蛛 网膜下腔,引起剧烈头痛和脑膜刺激症。网膜下腔,引起剧烈头痛和脑膜刺激症。n脑卒中是脑
3、部血液供应障碍引起的脑血管病脑卒中是脑部血液供应障碍引起的脑血管病, ,也称也称为中风为中风, ,脑部动脉血管的粥样硬化是致病的主要原脑部动脉血管的粥样硬化是致病的主要原因。因。n脑卒中的发病率,死亡率和致残率都很高,我国城脑卒中的发病率,死亡率和致残率都很高,我国城乡脑卒中年发病率约为乡脑卒中年发病率约为120-180/10120-180/10万,年死亡率约万,年死亡率约为为60-120/1060-120/10万。万。n目前脑血管病已成为我国最主要的病死原因之一目前脑血管病已成为我国最主要的病死原因之一脑缺血的危险因素: 能导致脑血管病发生的因素为脑血管病危险能导致脑血管病发生的因素为脑血管
4、病危险因素,现有的流行病学调查资料表明因素,现有的流行病学调查资料表明, ,高血压、心高血压、心脏病、糖尿病和高脂血症脏病、糖尿病和高脂血症等是脑血管病的主要危等是脑血管病的主要危险因素险因素, , 而年龄、性别、种族、高盐、肥胖、炎而年龄、性别、种族、高盐、肥胖、炎症、血液流变学异常、吸烟、嗜酒、口服避孕药症、血液流变学异常、吸烟、嗜酒、口服避孕药、精神紧张等都被列为脑血管病的相关危险因素、精神紧张等都被列为脑血管病的相关危险因素。 n 目前研究还证实,遗传因素在脑血管病的发目前研究还证实,遗传因素在脑血管病的发病中起重要作用病中起重要作用, ,故有人将高血压家族史、卒中家故有人将高血压家族
5、史、卒中家族史也列为危险因素,已阐明,族史也列为危险因素,已阐明,脑血管病是遗传脑血管病是遗传因素和环境因素共同作用而引起的一种临床综合因素和环境因素共同作用而引起的一种临床综合征。征。 n 脑血管病遗传方式的遗传学特征基本上可分脑血管病遗传方式的遗传学特征基本上可分为两大类为两大类: :一类是对有卒中症状遗传性的研究一类是对有卒中症状遗传性的研究( (即即单基因卒中单基因卒中););单基因卒中在青年中多见单基因卒中在青年中多见, ,是由于单是由于单基因的缺陷基因的缺陷导致心脏栓子、大动脉病变、血液学导致心脏栓子、大动脉病变、血液学异常、线粒体异常、离子通道异常以及结缔组织异常、线粒体异常、离
6、子通道异常以及结缔组织异常等异常等, ,从而引起卒中。从而引起卒中。 n 另一类是对卒中本身的遗传学特征的研究(另一类是对卒中本身的遗传学特征的研究(即多基因病变)。因为引起脑血管病的高血压、即多基因病变)。因为引起脑血管病的高血压、高脂血症、糖尿病等危险因素高脂血症、糖尿病等危险因素, ,其发生同样有遗传其发生同样有遗传因素参与因素参与, ,同时另有一些基因还直接参与了脑血管同时另有一些基因还直接参与了脑血管病的形成病的形成, ,这样这样在脑血管病的每一步病理过程中在脑血管病的每一步病理过程中都都可能存在遗传的影响可能存在遗传的影响, , 符合多基因遗传的特点。符合多基因遗传的特点。多基因卒
7、中在中老年中多见。多基因卒中在中老年中多见。n当脑血流量减少到当脑血流量减少到15-20ml/100g/min,15-20ml/100g/min, 脑功能出现障碍,此时的脑血流值称为功能损伤性脑缺脑功能出现障碍,此时的脑血流值称为功能损伤性脑缺血阈值。只要增加脑血流量,脑功能仍可恢复。血阈值。只要增加脑血流量,脑功能仍可恢复。其损伤是可其损伤是可逆的。逆的。n如脑血流量继续减少到如脑血流量继续减少到10-12ml/100g/min10-12ml/100g/min 细胞膜的离子泵受损,细胞内外离子平衡遭破坏,就会细胞膜的离子泵受损,细胞内外离子平衡遭破坏,就会引起细胞水肿,死亡等一系列引起细胞水
8、肿,死亡等一系列不可逆性损伤不可逆性损伤。此时的脑血流。此时的脑血流阈值称为形态损害性缺血阈值。阈值称为形态损害性缺血阈值。 缺血性脑血管疾病的病理生理缺血性脑血管疾病的病理生理n脑的不同部位对缺血的耐受能力是不一样脑的不同部位对缺血的耐受能力是不一样的:如海马的:如海马CA1CA1区,新皮层第区,新皮层第3,5,63,5,6层神经层神经元和小脑浦肯野细胞对缺血缺氧特别敏感元和小脑浦肯野细胞对缺血缺氧特别敏感,称为选择性缺血易损细胞。,称为选择性缺血易损细胞。n局部脑缺血区可分为中心区和周边区局部脑缺血区可分为中心区和周边区n周边区的血流量往往介于功能性损伤和形态损害周边区的血流量往往介于功能
9、性损伤和形态损害性缺血阈值之间,称为性缺血阈值之间,称为缺血半暗带缺血半暗带(ischemic ischemic penumbra)penumbra)脑缺血半暗带理论n半暗区半暗区仍可从非阻塞血管得到部分血液供应,神仍可从非阻塞血管得到部分血液供应,神经细胞仅功能受损,其形态结构尚完整,只要增经细胞仅功能受损,其形态结构尚完整,只要增加该区血流,就可恢复其功能,此外治疗药物也加该区血流,就可恢复其功能,此外治疗药物也能随血流进入半暗区,发挥治疗作用,因此在治能随血流进入半暗区,发挥治疗作用,因此在治疗和恢复神经系统功能上半暗带有重要意义。疗和恢复神经系统功能上半暗带有重要意义。脑缺血- -再灌
10、注损伤: 缺血后脑组织的供氧中断,神经细胞随即出现能缺血后脑组织的供氧中断,神经细胞随即出现能量耗竭、糖酵解引发乳酸堆积、细胞内外的离子稳态量耗竭、糖酵解引发乳酸堆积、细胞内外的离子稳态遭破坏、神经介质的异常释放、一氧化氮和兴奋性氨遭破坏、神经介质的异常释放、一氧化氮和兴奋性氨基酸的毒性作用以及再灌流后氧自由基对脑细胞的进基酸的毒性作用以及再灌流后氧自由基对脑细胞的进一步损害。这些病理、生化改变一环扣一环倾泻而至一步损害。这些病理、生化改变一环扣一环倾泻而至,形成瀑布效应,对脑的损害是多环节的。,形成瀑布效应,对脑的损害是多环节的。 离子稳态遭破坏离子稳态遭破坏兴奋性氨基酸的神经毒作用兴奋性氨
11、基酸的神经毒作用自由基的生成与损伤自由基的生成与损伤炎症反应和细胞因子的作用炎症反应和细胞因子的作用NONO对缺血性脑损伤的双重作用对缺血性脑损伤的双重作用细胞凋亡基因的激活细胞凋亡基因的激活脑缺血再灌注损伤的机制:Ca2+稳态被破坏n脑缺血后,能量生成匮乏,钙泵功能失调,线粒体损伤,细胞膜去极化,大量的Gu释放,激活NMDA受体,导致Ca2+内流,激活Ca2+依赖性蛋白酶,诱导细胞死亡。n激活NOS,进而产生自由基,损伤线粒体,激活中性蛋白酶(calpain)破坏细胞骨架。n激活磷脂酶A2和磷脂酶C,使膜磷脂降解,产生大量游离脂肪酸和AA,后者进而产生TXA2、白三烯,加重细胞损害。n脑血管
12、平滑肌,内皮细胞CA2+内流增加,前者可致血管痉挛,延迟再灌使梗死灶扩大;后者可致内皮细胞收缩,内皮间隙扩大,血脑屏障破坏,产生血管源性水肿。 兴奋性氨基酸n兴奋性氨基酸兴奋性氨基酸(Excitative Amino Acid,EAA)(Excitative Amino Acid,EAA)在在缺血再灌注引起的神经元死亡中起到重要的作用缺血再灌注引起的神经元死亡中起到重要的作用n最近研究表明:缺血期间谷氨酸的释放至少有三最近研究表明:缺血期间谷氨酸的释放至少有三种方式:种方式: 1 1、缺血早期是、缺血早期是CaCa2+2+依赖的突触释放依赖的突触释放 2 2、兴奋性氨基酸转运体的逆转运、兴奋性
13、氨基酸转运体的逆转运 3 3、容量依赖性通道的激活、容量依赖性通道的激活n兴奋性毒性作用:兴奋性毒性作用:主要包括两个方面:主要包括两个方面: 缺血后缺血后GluGlu首先激活与首先激活与AMPAAMPA受体受体偶联的偶联的Na+Na+通通道,引起道,引起NaNa+ +内流内流,导致细胞毒性脑水肿;,导致细胞毒性脑水肿; 细胞内细胞内Na+Na+增高使浆膜去极化进而开启电压依增高使浆膜去极化进而开启电压依赖性赖性CaCa2+2+通道,同时谷通道,同时谷GluGlu激活激活NMDANMDA受体受体门控门控CaCa2+2+通道,以及通道,以及IP3IP3使细胞内内质网(使细胞内内质网( CaCa2
14、+2+库)库)贮存的贮存的CaCa2+2+释放增加,导致细胞内游离释放增加,导致细胞内游离CaCa2+2+超载超载,激发一系列瀑布样病理生理过程,进一步导,激发一系列瀑布样病理生理过程,进一步导致神经元的死亡。致神经元的死亡。 n脑缺血发生后脑缺血发生后NONO立即迅速短暂升高立即迅速短暂升高515min515min达高峰达高峰,60min,60min下降到原有水平下降到原有水平. .在在MCAOMCAO后后10-20min10-20min全脑全脑NOSNOS的活性增高的活性增高, ,持续性局部脑缺血后数小时至数天内持续性局部脑缺血后数小时至数天内, , NONO继发性增高。继发性增高。nNO
15、NO对脑缺血有双重作用:对脑缺血有双重作用:nNONO能激活鸟苷酸环化酶使能激活鸟苷酸环化酶使cGMPcGMP增多,扩张血管,改善增多,扩张血管,改善脑缺血损伤。脑缺血损伤。nNONO可通过与超氧阴离子生成过氧亚硝酸根离子,损伤可通过与超氧阴离子生成过氧亚硝酸根离子,损伤细胞膜,降低细胞膜,降低ATPATP酶活性,产生神经毒性。酶活性,产生神经毒性。一氧化氮(nitric oxide,NO)n早期增加早期增加NONO通过通过NO/cGMPNO/cGMP途径扩张脑血管,增途径扩张脑血管,增加脑血流量,抗血小板聚集,对脑起保护作用加脑血流量,抗血小板聚集,对脑起保护作用, ,是生物体内存在的一种自
16、我是生物体内存在的一种自我保护机制保护机制;n而缺血后期由炎症细胞,吞噬细胞诱导产生大而缺血后期由炎症细胞,吞噬细胞诱导产生大量量iNOSiNOS由此产生的由此产生的NONO的过度释放则起着细胞毒的过度释放则起着细胞毒性作用,导致性作用,导致DNADNA损伤,引起损伤,引起细胞死亡细胞死亡及启动及启动细胞凋亡细胞凋亡一氧化氮神经毒性作用机制一氧化氮神经毒性作用机制1.1.通过超氧自由基起细胞毒性作用通过超氧自由基起细胞毒性作用2.2.使各种含铁使各种含铁- -硫的酶失活硫的酶失活( (线粒体中的泛醌氧化还原酶线粒体中的泛醌氧化还原酶, ,琥珀酸氧化还原酶琥珀酸氧化还原酶, ,顺乌头酸氧化还原酶
17、等均为含有顺乌头酸氧化还原酶等均为含有Fe-SFe-S中心的蛋白质中心的蛋白质,NO,NO极易与极易与FeFe结合形成结合形成Fe-NO,Fe-NO,使之失使之失活活, ,抑制线粒体呼吸抑制线粒体呼吸. .3.3.引起蛋白质的引起蛋白质的ADP-ADP-核糖化核糖化4.4.引起引起DADA大量释放而引起神经毒作用大量释放而引起神经毒作用 自由基(free radicalsfree radicals,FRFR)n人体内的自由基主要有超氧阴离子(人体内的自由基主要有超氧阴离子(O O2 2- -)、羟自)、羟自由基(由基(OHOH- -)、一氧化氮自由基()、一氧化氮自由基(NONO)、烷自由)、
18、烷自由基、烷氧基和烷过氧基、脂质过氧化物自由基等基、烷氧基和烷过氧基、脂质过氧化物自由基等。n脑缺血再灌注时,线粒体氧化磷酸化脱偶联,产脑缺血再灌注时,线粒体氧化磷酸化脱偶联,产生大量自由基。大量自由基与脂质、蛋白质、及生大量自由基。大量自由基与脂质、蛋白质、及核酸发生反应,引起一系列过氧化损伤,如破坏核酸发生反应,引起一系列过氧化损伤,如破坏细胞膜结构、干扰和抑制蛋白质的合成,导致许细胞膜结构、干扰和抑制蛋白质的合成,导致许多重要酶系的失活,多重要酶系的失活,NaNa+ +泵、泵、CaCa2+2+泵、谷氨酸释放泵、谷氨酸释放等造成细胞死亡。等造成细胞死亡。免疫炎症反应n以往认为,脑是免疫特许
19、器官,缺乏对损伤产生以往认为,脑是免疫特许器官,缺乏对损伤产生炎症反应的能力,但近年随着分子生物学和分子炎症反应的能力,但近年随着分子生物学和分子免疫学的发展,发现白细胞浸润所致的炎性反应免疫学的发展,发现白细胞浸润所致的炎性反应在脑缺血再灌注损伤的发生、发展中起重要作用在脑缺血再灌注损伤的发生、发展中起重要作用。脑缺血再灌注损伤时,氧自由基等信使激活炎。脑缺血再灌注损伤时,氧自由基等信使激活炎性细胞因子,使白细胞和血管内皮细胞表面的黏性细胞因子,使白细胞和血管内皮细胞表面的黏附分子表达上调,中性粒细胞向微血管内皮细胞附分子表达上调,中性粒细胞向微血管内皮细胞移动和黏附,致使中性粒细胞在缺血脑
20、组织中浸移动和黏附,致使中性粒细胞在缺血脑组织中浸润引起损伤。润引起损伤。细胞凋亡(apoptosisapoptosis)n细胞凋亡是维持机体内环境稳定、由基因调控的细胞细胞凋亡是维持机体内环境稳定、由基因调控的细胞自主动有序的死亡,是机体代谢的主动过程,它涉及自主动有序的死亡,是机体代谢的主动过程,它涉及到一系列基因的激活、表达和调控。细胞凋亡的调控到一系列基因的激活、表达和调控。细胞凋亡的调控基因包括了基因包括了BCLBCL、 CEDCED、 ICEICE(IL-1IL-1)及)及P53P53等等. .n脑缺血后出现的能量耗竭、乳酸堆积、一氧化氮和兴脑缺血后出现的能量耗竭、乳酸堆积、一氧化
21、氮和兴奋性氨基酸的毒性作用以及再灌流后氧自由基的增加奋性氨基酸的毒性作用以及再灌流后氧自由基的增加,都是激活细胞凋亡调控基因的不利因素,其结果是,都是激活细胞凋亡调控基因的不利因素,其结果是加快了细胞正常死亡的进程加快了细胞正常死亡的进程其他n热休克蛋白 HSP70的过度表达能保护神经细胞,其机制可能是HSP能抑制caspase的活化和NF-B。脑缺血后HSP32能持续表达产生抗氧化应激作用。n细胞因子 脑缺血/缺氧刺激炎症因子的基因表达, NF-B、PAF、TNF-、IL-1、内皮细胞粘附分子大量表达,脑部炎症反应十分明显。n补体 可通过多种途径导致脑损害n多巴胺 多巴胺及其代谢产物均具有神
22、经损伤作用n脑缺血再灌注损伤是一个复杂的病理过程,包括缺血期的原发性损伤和再灌注期的继发性损伤,其始动因素是脑组织缺血缺氧,但再灌注后所造成的损伤不仅于此,更与自由基损伤、细胞内Ca2 + 超载、白细胞积聚、炎性细胞因子的损伤、兴奋性氨基酸的神经毒性作用、缺血区的代谢障碍以及水电解质紊乱、基因表达异常等因素有关。而且,这些因素或环节互为因果或相互影响,最终导致神经细胞损伤、凋亡、坏死及脑水肿。其中,自由基连锁反应是脑缺血再灌注损伤的核心环节,而钙超载则可能是导致神经元死亡的最后通路。脑缺血再灌注损伤的治疗研究 目前临床应用的药物种类繁多,但疗效并不令人满意。目前临床应用的药物种类繁多,但疗效并
23、不令人满意。主要治疗策略有以下几种:主要治疗策略有以下几种: 抗炎症治疗抗炎症治疗 自由基清除剂自由基清除剂 兴奋性氨基酸受体拮抗剂兴奋性氨基酸受体拮抗剂 离子通道阻断剂离子通道阻断剂 选择性脑血管扩张药选择性脑血管扩张药 五、五、 脑保护剂脑保护剂 六、基因治疗六、基因治疗 二、抗凝治疗二、抗凝治疗三、抗血小板药三、抗血小板药四、降低脑水肿和颅内压药四、降低脑水肿和颅内压药 一、溶栓一、溶栓n急性期的治疗首先应尽早恢复缺血区的血液供应,使脑血流达到缺血阈值以上,阻止缺血性损害的发展。改善缺血区的血供可以保护缺血半暗带,使梗死区不致扩大,以利于神经功能的代偿和康复。 早期溶栓治疗早期溶栓治疗仍
24、受到临床关注,它是疏通血管、缩仍受到临床关注,它是疏通血管、缩小梗死灶、减轻脑水肿最有效的治疗方法之一,溶栓治疗小梗死灶、减轻脑水肿最有效的治疗方法之一,溶栓治疗重要的一点是严格掌握好治疗时间窗(发病重要的一点是严格掌握好治疗时间窗(发病6 6小时以内)小时以内),严格掌握好适应证,即,严格掌握好适应证,即CTCT片上无低密度灶和出血灶患者片上无低密度灶和出血灶患者、无出血倾向、无手术、抗凝和血凝异常的病史。、无出血倾向、无手术、抗凝和血凝异常的病史。 目前临床使用的溶栓药物有以下几种:链激目前临床使用的溶栓药物有以下几种:链激酶(酶(SKSK)、尿激酶()、尿激酶(UKUK)、组织型纤溶酶原
25、激活)、组织型纤溶酶原激活剂(剂(tPAtPA)和重组组织型纤溶酶原激活物()和重组组织型纤溶酶原激活物(rtrtPAPA)、甲氧苯甲酰化纤维蛋白溶酶原)、甲氧苯甲酰化纤维蛋白溶酶原-链激酶激链激酶激活剂复合物(活剂复合物(APSACAPSAC)、重组单链尿激酶型纤溶酶)、重组单链尿激酶型纤溶酶原激活物(原激活物(rscuPArscuPA)。)。 链激酶是链激酶是 溶血性链球菌产生的一种酶,分子量溶血性链球菌产生的一种酶,分子量45000-4800045000-48000,半衰期,半衰期3030分钟,不增加激活纤溶酶分钟,不增加激活纤溶酶原,首先与纤溶酶原结合形成复合物,再激活纤溶原,首先与纤
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