燃文小说网

第四节 低灌注学说（第1页）

第四节低灌注学说

慢性脑低灌注是指由高血压、脑动脉硬化引起的脑动脉狭窄所致的脑组织灌注长期低于生理阈值而出现的神经系统损害的一种病理状态。慢性脑低灌注作为神经系统的一种常见病理状态，发病早期以认知功能损害为主要表现，最终可导致持久或进展性的认知与神经功能障碍。目前认为慢性脑低灌注是VD的主要原因。有研究表明，在低灌注状态及低代谢状态下认知功能可发生减退，可能是由于以下机制引起。

一、能量代谢异常

脑组织对缺血非常敏感，脑缺血后能量代谢不能满足组织的需要，长时间能量供给不足可能导致认知功能障碍，能源物质特别是ATP，磷酸肌酸生成减少必定要破坏细胞的完整性，损害细胞的功能。Plaschke等研究逐步渐进行性脑低灌注对成年大鼠能量代谢的影响，12月龄雄性Wistar大鼠先闭塞双侧颈总动脉１周，然后再闭塞双侧椎动脉２周，发现皮质和海马ATP、ADP逐渐下降，乳酸丙酮酸和腺苷酸增加。Ueda等测得2VO术后28d海马，纹状体，丘脑三磷酸腺苷（ATP），磷酸肌酸（PCr）和乳酸水平及丙酮酸脱氢酶（PDH）活性，发现较对照组无显著差异，故认为慢性脑缺血不影响能量代谢。但将这些脑区进一步分成不同亚区时，还是能观察到局部存在能量代谢障碍。在不同实验室的慢性脑缺血动物实验结果分析的基础上，可以推测，慢性脑血流量减少在认知损害的进程中起着始动作用，当血流量减少到一个关键阈值时，运输至神经-胶质细胞的营养物质特别是葡萄糖和氧气减少到理想浓度以下，引起能量代谢障碍，影响有氧糖酵解和线粒体ATP的产生，从而影响一系列反应，包括离子泵、蛋白质合成、转录、翻译、谷氨酸的摄取、轴浆运输、神经传递和突触活动、脑细胞与细胞间的信息传递，最终导致神经元及认知功能的损害。

二、免疫炎症反应

星形胶质细胞（AST）可视为脑内的免疫辅助细胞，介导中枢神经系统内的神经、免疫、内分泌之间的相互联系。大量研究表明，在急、慢性多种脑损伤情况下，AST活化，表现为细胞大量增生、肥大，突起增多和延长，胶质纤维酸性蛋白（GFAP）免疫组化染色表达增强。脑缺血后反应性星形胶质细胞产生的NO和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），可加重神经元的损伤。星形胶质细胞还可分泌IL-6、IL-1、IL-3等众多炎性活性介质，参与脑内的免疫生理及免疫病理反应。此外星形胶质细胞增殖加速与脑受损后的瘢痕形成及多发硬化的硬化斑形成有密切关系。而且，慢性脑缺血后星形胶质细胞的反应相对缓慢而持久，长期过度增生的星形胶质细胞由于数量增多，胞体变大，在脑内占据了更大的空间，因而可能干扰神经元与神经元，神经元与胶质细胞间的正常联系，同时胶质细胞增生形成的神经胶质瘢痕有碍于神经元正常功能的发挥。

慢性脑血流灌注不足，可诱导小胶质细胞活动，小胶质细胞在缺血缺氧刺激下因激活p38有丝分裂原后激活蛋白激酶通路而活化和增殖后，通过产生胶原酶、弹性蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、尿激酶等毒性蛋白酶和分泌白细胞介质1p、肿瘤坏死因子a、一氧化氮等炎性介质引起神经细胞损伤。同时慢性缺血缺氧可激活白细胞，特别是T细胞渗入脑实质，通过分泌细胞因子和释放细胞毒性物质介导神经元损伤，并可导致髓鞘的损伤。Farkas等采用OX-42（小胶质细胞表面标记物）免疫细胞化学染色技术发现2VO大鼠13周后，胼胝体，内囊，尤其是视束小胶质细胞增多活化，通过产生促炎症因子，参与对神经元特别是脑白质的损害。小胶质细胞是脑内主要的免疫效应细胞，在细胞因子网络中对缺血神经元发挥“双刃”效应，一方面通过清除坏死神经元，分泌神经营养因子等支持神经元的存活，另一方面通过释放细胞毒性物质和炎症介质行使细胞毒作用，参与脑内特别是脑白质内的免疫功能变化。它的过度激活，加重脑损伤，导致大鼠学习记忆等认知功能减退。

由以上可推测慢性脑低灌注后免疫细胞活动增强，且与脑损害和认知缺损的程度相平行，随着这些免疫细胞活动的增多，脑损害和认知缺损加重，可见这些免疫细胞的活动可促进大鼠脑损害和认知功能的发生发展。

三、氧化损伤

慢性低灌注损伤是一个复杂的级联反应，氧化应激的损伤作用（包括直接作用和间接作用）越来越受到人们的重视。神经元对自由基引起的损伤非常敏感，自由基连锁反应主要损害灰质的神经元等富含脂质的脑组织，使神经元死亡，尤其是它可使初始缺血损伤不严重的神经元发生坏死。由于人体内存在超氧化物歧化酶等自由基清楚酶，正常状态下自由基的产生与清楚间保持动态平衡。慢性脑低灌注时细胞内钙超载致自由基生成过多，消耗大量抗氧化剂，使SOD活力失代尝性下降，从而启动自由基连锁反应，进一步破坏神经细胞的结构与功能；同时，脑组织缺血缺氧，能量耗竭，神经元代谢障碍，三磷腺甘生成减少，细胞内外离子环境的紊乱等导致突触结构破坏，大量单胺递质释放出来，或因合成与降解功能紊乱，均使SOD含量降低。单胺递质异常释放，不但可作用于突触后神经元，产生神经功能障碍，还可使脑血管**，促进脑血流量下降，加剧脑组织缺血、缺氧，从而促进痴呆的发生与发展。

四、蛋白质合成异常

大脑局部蛋白质的合成与rCBF（局部脑血流量）密切相关。在半球脑缺血沙土鼠模型上，当脑血流降至60%时蛋白质合成部位受抑，如有足够的再灌注，蛋白质合成又恢复到缺血前水平。这一现象说明，蛋白质合成对细胞缺血非常敏感，甚至在灌注压还未达到自动调节功能衰竭时。研究表明，大鼠2VO术后25周，皮质和海马Aβ物质沉积增加，且与APP由神经元向胞外转移有关（APP是一种轴突运输蛋白，它在轴突运输障碍部位聚集，可以作为白质受损的一个标志），说明在无其他致病因子存在时，慢性脑缺血本身即可引发APP裂解成Aβ片断，Aβ蛋白增多，同时脑组织对可溶性Aβ蛋白的清除能力下降。而Aβ蛋白在脑内集聚，可直接作用于突触，导致突触和轴突功能及结构受损，并可间接通过诱导小胶质细胞及星形胶质细胞活化，诱导单核细胞通过内皮细胞进入脑组织，导致大量致炎因子及氧应激分子的产生，进而加重突触变性及轴突损害。电生理研究亦表明，Aβ蛋白可抑制神经细胞的长时程增强（loiation，LTP），损害记忆力。脑缺血后基质金属蛋白-2（MMP-2）在脑白质受损区由小胶质细胞和血管内皮细胞表达增加，并与脑白质损害有密切关系。研究表明2VO术后6个月，手术组大鼠海马CA1区微血管LDL受体相关蛋白-1（LRP-1）表达程度越低的大鼠，寻找潜伏的平台所需游走的路程就越长，认知功能越差，提示微血管LRP-1表达下降在慢性脑缺血所致的认知功能下降中起一定作用。而APP转基因小鼠的研究表明，LRP-1的拮抗物受体相关蛋白（receptor-associatedprotein，RAP）的缺失，可明显减少GFAP的表达及Aβ蛋白的沉积。表明LRP-1的表达及与之相关的Aβ蛋白的沉积与认知功能关系密切。

五、神经生化改变

乙酰胆碱及单胺类递质系统是中枢神经系统的重要神经递质，在学习和记忆过程中起重要作用。慢性脑低灌注大鼠可出现胆碱能功能紊乱和M型乙酰胆碱受体结合力下降。Tanaka等观察了具有后天学习能力的雌性Wistar大鼠2VO术后12周大脑组织毒蕈碱类乙酰胆碱受体（MAchR）的结合力及大鼠的辨别能力，发现额叶皮质及海马的MAchR结合力较假手术组明显下降，同时大鼠的辨别能力显著下降但运动功能不受影响。结果提示皮质和（或）海马的MAchR结合力与大鼠的学习能力缺损密切相关，也证明了具有后天学习能力的2VO术后大鼠是研究血管性认知功能损害病理生理的有效模型。Tanaka等认为迟发的毒蕈碱型乙酰胆碱受体结合力下降则可能与2VO后第一天到6周GSH含量的持续减少有关。DeButte用HPLC法测定了2VO1d，1周，3周，6周，12周大鼠单胺及单胺代谢物的水平，术后1-3周在额叶皮质和纹状体可发现多巴胺的变化，5-羟色胺的变化出现在额叶皮质，纹状体，海马和丘脑，这种5-羟色胺在额叶皮质的迟发型下降可解释大鼠学习获得能力的障碍。结果证实，中枢单胺类神经递质在2VO术后1-3周呈先升后降的短暂的可逆性变化，如术后低灌注时的血管收缩反应。根据以上研究结果，作者认为第3周是慢性脑缺血导致的进行性脑损伤开始的一个转折点。

六、细胞凋亡

细胞凋亡是指在一定的生理和病理条件下，生物体为维护内环境的稳定或者是器官与组织构建的需要，通过基因调控使细胞自主有序的死亡的一种形式。脑缺血后大约有80余个基因被诱导表达，而且这些基因编码的蛋白质产物直接或间接地参与了脑缺血后神经元凋亡的调控。Be等采用2VO制作慢性脑缺血动物模型，检测在术后第2周和第27周海马CA1区锥体细胞的调亡，发现在第2周和第27周均有细胞调亡发生，但在第27周锥体细胞调亡数目明显多于第2周，因此，推测慢性脑缺血后存在着渐进性的细胞调亡，并认为凋亡引起的CA1区锥体细胞的数目减少与慢性脑缺血后的学习记忆障碍有关。应用ing观察到2VO术后1-3dcaspase-3的mRNA水平约为假手术组的2倍，这种变化一直持续到30d，免疫组化观察到这种变化主要发生在白质的少突胶质细胞。同时TUNEL技术观察到DNA片断在术后3d到30d是术前的3倍到8倍。研究结果显示慢性脑缺血诱导了DNA片断化以及caspase途径的活化，提示缺血诱导的凋亡在白质损伤中的重要作用。

七、脑白质损害

脑白质损害可见于老年人及脑血管病患者，并构成Binswanger（皮质下动脉硬化性脑）病的主要病理学基础，慢性脑缺血可引起脑血管性白质损害，而后者被认为可导致认知功能损害。大量研究证实，大鼠慢性脑缺血后的病理学改变是以脑白质损害为特征的，其白质改变与小胶质细胞和星形细胞增生、活化、少突胶质细胞减少等有关。Masumura等研究认为活化的小胶质细胞产生TNF-α，通过选择性激活少突胶质细胞上的死亡结构域TNF受体1，caspase-2或-3导致白质的基本病理改变。白质损害在认知功能中的作用引起很大的兴趣，很多研究认为白质损害，切断了皮质和皮质下通路，从而影响认知功能，然而，白质损害往往伴随着海马神经元的损害，所以很难评价是白质引起认知功能的损害。白质疏松的病理学基础也未完全明确，故白质疏松与痴呆的关系尚待阐明。

八、血脑屏障通透性改变

血脑屏障（BBB）主要由脑毛细血管内皮细胞，血管基底膜以及胶质细胞终足构成。吴颈松等采用颈部动静脉瘘吻合术（**F）的方法建立慢性低灌注动物模型，通过透射电镜观察低灌注大鼠不同时期血脑屏障（BBB）超微结构的变化，结果发现，慢性期大鼠BBB的AsF层出现严重的空泡化异常。最近研究表明，MMPs可致BBB受损，与脑缺血后血管源性脑水肿（VBE）关系密切。VBE的发生是BBB通透性增加的结果。血管基底膜与间质内的胞外基质（ECM）是维持BBB完整的重要结构基础，ECM的重要成分如胶原，糖蛋白，脂蛋白等均为MMPs作用的底物，MMPs通过降解ECM使BBB受损，通透性增加，引起毛细血管内的水分与血浆蛋白外渗，致细胞间隙内水分增多，即形成VBE。

九、突触异常

突触的变化是认知功能的一个重要的形态学和功能学基础。慢性脑缺血能够引起海马区和齿状回突触数目减少，并导致认知功能障碍。突触素是突触前膜小泡内的一种与突触结构和功能极为相关的糖蛋白，它的表达可以反应突触的发生和密度。王守春等应用2-VO模型研究慢性脑缺血大鼠海马区和齿状回突触素表达变化与认知功能关系时发现，2-VO组大鼠的学习记忆能力下降，游迷宫时间延长，进入盲端次数增加，并随缺血时间的延长而逐渐加重，缺血4周后与对照组相比差异具有统计学意义。同时，2-VO组第4周，海马区和齿状回突触素阳性产物表达明显减少，至第6周或第12周减少最为明显，表明慢性脑缺血大鼠空间学习记忆力减退可能与海马区和齿状回突触数量减少相关。