環(huán)孢菌素A治療缺血性再灌注損傷的研究進(jìn)展

張曉蕾 王曉燕 王運(yùn)良

解放軍第一四八中心醫(yī)院，山東 淄博 255300

缺血性腦卒中(ischemic stroke，IS)和急性心肌梗死需要緊急再灌注以改善功能結(jié)果。過(guò)去20 a來(lái)對(duì)這兩種疾病的治療發(fā)生變化，一直以來(lái)，靜脈應(yīng)用組織型纖溶酶原激活物是急性IS患者獲得臨床益處的唯一方法，雖然大腦血管閉塞患者受益不明顯，以前的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)也未顯示出高于標(biāo)準(zhǔn)治療的優(yōu)勢(shì)，但最近的研究證實(shí)這種治療的有效性。增強(qiáng)再灌注的血管內(nèi)治療可使患者發(fā)生缺血性再灌注損傷的風(fēng)險(xiǎn)，由于增加出血轉(zhuǎn)化(HT)和嚴(yán)重血管源性水腫這兩種再灌注損傷的標(biāo)志，從而掩蓋了血管再通的益處[1]。

實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，缺血預(yù)適應(yīng)和后處理能夠減輕缺血性再灌注損傷，已在短暫性局部缺血再灌注的動(dòng)物模型證實(shí)，缺血前預(yù)處理或持續(xù)動(dòng)脈閉塞后的后處理能顯著減少腦卒中體積。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeablity transition pore，MPTP)在這一過(guò)程中起至關(guān)重要的作用，這種現(xiàn)象發(fā)生在長(zhǎng)時(shí)間缺血(即不可逆組織損傷)后再灌注早期，是由于線粒體內(nèi)膜開(kāi)放導(dǎo)致[2]。應(yīng)用環(huán)孢菌素A(CsA)可預(yù)防MPTP開(kāi)放，但任何預(yù)處理和后處理干預(yù)減輕再灌注損傷的能力取決于缺血時(shí)間以及這種干預(yù)在血管成功再通后的有效時(shí)間窗內(nèi)(<15 min)，與ECASS Ⅲ研究的治療時(shí)間窗一致。

1 大腦缺血性再灌注損傷的原理和CsA影響

隨著腦灌注中斷的時(shí)間延長(zhǎng)，位于血管閉塞末端的部分神經(jīng)元可能死亡。很顯然，如能及時(shí)恢復(fù)腦血流供應(yīng)將挽救大多數(shù)缺血階段未死亡的細(xì)胞。再灌注可能會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)，并導(dǎo)致腦損傷，稱(chēng)為“再灌注損傷”，即在缺血期終末仍能存活的部分細(xì)胞在血流恢復(fù)時(shí)發(fā)生二次傷害導(dǎo)致死亡。因此，再灌注后的這種不可逆損傷是由于第一次缺血性損傷加上再灌注引起的第二次損傷引起。值得注意的是，缺血性再灌注損傷不僅局限于腦實(shí)質(zhì)和間質(zhì)組織，而且影響腦血管[3]。

有關(guān)再灌注引起細(xì)胞損傷的機(jī)制尚不清楚，但實(shí)驗(yàn)顯示，特定的線粒體功能障礙起關(guān)鍵作用，即“線粒體滲透性轉(zhuǎn)移”。長(zhǎng)時(shí)間缺血后再灌注時(shí)，Ca2+的突變基質(zhì)積累和活性氧(reactive oxy gen species，ROS)的過(guò)量產(chǎn)生觸發(fā)線粒體內(nèi)膜中超級(jí)通道的開(kāi)啟，稱(chēng)為“滲透性轉(zhuǎn)換孔”(permeablity transition pore，PTP)。因此，在再灌注過(guò)程中，線粒體中有大量的ROS產(chǎn)生，從而迅速消耗內(nèi)源性抗氧化的清除能力。ROS的產(chǎn)生直接引起細(xì)胞宏觀分子氧化損傷，如蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)損壞，導(dǎo)致線粒體腫脹、細(xì)胞損傷和死亡[4]。

再灌注損傷時(shí)線粒體ROS產(chǎn)生的機(jī)制可能影響線粒體膜電位改變，高活性氧化磷酸化產(chǎn)生大量線粒體膜電位，ROS生成過(guò)多，從而引起再灌注時(shí)ROS“爆發(fā)”，導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)和功能紊亂，并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡信號(hào)，最終導(dǎo)致組織損傷[5]。雖然已證實(shí)超氧化物歧化酶和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adnine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶可減少動(dòng)物模型的缺血性再灌注損傷，但抗氧化治療的益處很難在人類(lèi)試驗(yàn)中證實(shí)。SAINT Ⅰ和Ⅱ期試驗(yàn)及最近研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，盡管阿替普酶使急性IS女性的梗死率有所降低，但溶栓治療并未使卒中患者達(dá)到滿意療效。

CsA除抑制免疫活性外，還能抑制PTP的開(kāi)放，減少腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ偷墓Ｋ荔w積。其神經(jīng)保護(hù)作用似乎取決于以下因素：應(yīng)用途徑(靜脈IV)，腦內(nèi)應(yīng)用，腹腔、頸內(nèi)動(dòng)脈、皮下和腦室內(nèi)缺血預(yù)處理，CsA的用量，缺血持續(xù)時(shí)間，缺血和再灌注時(shí)間，缺血性模型的性質(zhì)，如短暫性大腦中動(dòng)脈閉塞(middle cerebral artery obstruction，MCAO)或永久性閉塞，血腦屏障(blood brain barrier，BBB)通透性以及與其他藥物的關(guān)系[6]。目前對(duì)PTP的分子結(jié)構(gòu)尚不清楚，但它可與親環(huán)蛋白(cyclophilinD，CyPD，一種線粒體基質(zhì)伴侶)結(jié)合，CyPD是PTP的關(guān)鍵組成部分。線粒體內(nèi)Ca2+積累可激活CyPD，進(jìn)而觸發(fā)PTP開(kāi)放。缺乏CyPD小鼠表現(xiàn)PTP開(kāi)放延遲，當(dāng)Ca2+超載時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間缺血和再灌注形成腦部小梗死[7]。

缺血性再灌注也可引發(fā)無(wú)菌性炎癥反應(yīng)，有證據(jù)表明，CsA可通過(guò)不同的PTP開(kāi)放機(jī)制誘導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)作用，如通過(guò)防止鈣調(diào)磷酸酶介導(dǎo)的去磷酸化，CsA抑制活化T細(xì)胞(NFAT)家族轉(zhuǎn)錄因子-核因子轉(zhuǎn)移到活化的T細(xì)胞核[8]。NFAT參與編碼白細(xì)胞介素2(IL-2)、IL-4和CD40L的轉(zhuǎn)錄激活，因此，CsA抑制NFAT可能導(dǎo)致T細(xì)胞中IL的特異性抑制。CsA對(duì)鈣調(diào)磷酸酶的抑制能防止NOS的去磷酸化，從而限制谷氨酸的神經(jīng)毒性。內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)表達(dá)黏附分子，促進(jìn)白細(xì)胞結(jié)合并滲透至再灌注區(qū)，從而促進(jìn)這一現(xiàn)象。越來(lái)越多的證據(jù)表明，Toll樣受體(TLRs)，特別是TLR2和TLR4，是與IS有關(guān)的缺血性再灌注損傷中明顯有害的炎癥反應(yīng)。再灌注損傷挽救激酶(RISK)途徑磷酸化激活，包括磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K-AKT)、絲裂原活化蛋白激酶/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)控激酶(MEK1/2-ERK1/2) 通路和(或)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及轉(zhuǎn)錄激活劑3通過(guò)調(diào)節(jié)PTP的開(kāi)放在缺血后處理中發(fā)揮作用。針對(duì)這些途徑的藥物制劑，如CsA可保護(hù)大腦免受再灌注損傷，創(chuàng)傷性腦損傷試驗(yàn)?zāi)Ｐ吞崾荆珻sA的神經(jīng)保護(hù)作用也可能通過(guò)抑制親環(huán)蛋白A影響B(tài)BB通透性[9]。

2 再灌注損傷的調(diào)控干預(yù)

2．1機(jī)械調(diào)控1986年，MURRY等[10]首次在狗的心臟中證實(shí)短暫發(fā)作性缺血和再灌注，在長(zhǎng)期缺血性損傷之前干預(yù)，可導(dǎo)致梗死體積顯著減少，并將這種現(xiàn)象命名為“缺血預(yù)處理”。2003年ZHAO等[11]通過(guò)模擬MURRY等的初步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通過(guò)改變?cè)俟嘧l件可達(dá)到類(lèi)似的保護(hù)作用。在持續(xù)性缺血性損傷后立即應(yīng)用短時(shí)間的缺血性再灌注，能顯著縮小梗死體積，將這種現(xiàn)象命名為“缺血后處理”。這一發(fā)現(xiàn)也得到其他研究證實(shí)，隨機(jī)、對(duì)照、多中心的研究首次報(bào)道缺血后處理可以限制伴ST段抬高心梗患者的梗死大小，在球囊血管成型中應(yīng)用4次1 min充氣(冠狀動(dòng)脈阻塞)和1 min收縮放氣(再灌注)與減少36%的梗死體積有關(guān)。某些Ⅱ期試驗(yàn)證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)，但其他研究未能發(fā)現(xiàn)心肌缺血時(shí)后處理的有益作用。回顧和前瞻性研究表明，與未發(fā)生過(guò)短暫性事件的患者相比，缺血后處理使短暫性腦缺血發(fā)作(transient ischemic attack，TIA)發(fā)作減少，卒中后梗死體積和臨床神經(jīng)缺損程度變小[12]。

過(guò)去20 a，對(duì)缺血后處理的潛在分子基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)有了很大改善，并有可能模擬腦缺血高危病人的內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)狀態(tài)，這種機(jī)制可促進(jìn)神經(jīng)元可塑性改變，使動(dòng)物能更好地耐受缺血性損傷。在大鼠MCAO的TIA模型中，MALHOTRA等[13]證實(shí)缺血后處理24 h后同側(cè)半球紅細(xì)胞生成素及其受體上調(diào)。預(yù)處理的機(jī)制還包括抑制ROS活性、熱休克蛋白的過(guò)表達(dá)(即早基因表達(dá))、合成新蛋白、抑制炎癥、增加抗凋亡蛋白和激活A(yù)kt通路，是促進(jìn)細(xì)胞外信號(hào)存活和生長(zhǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制。然而，預(yù)處理的臨床應(yīng)用非常有限，因大多數(shù)卒中的發(fā)生具有不可預(yù)測(cè)性。

2．2遠(yuǎn)程調(diào)控已證實(shí)不同的“調(diào)節(jié)”干預(yù)方式能夠預(yù)防再灌注損傷，其中最有趣的是“遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)”。PRZYKLENK等[14]最初觀察發(fā)現(xiàn)，冠狀動(dòng)脈回旋支局部缺血再灌注的短暫發(fā)作能夠保護(hù)左前降動(dòng)脈區(qū)域的缺血性再灌注損傷。說(shuō)明這種保護(hù)可以從受傷的最初部位“轉(zhuǎn)移”到遠(yuǎn)處。大量的實(shí)驗(yàn)和Ⅱ期臨床試驗(yàn)證實(shí)了這一結(jié)果。流行的實(shí)驗(yàn)方法是病人應(yīng)用4次5 min肱動(dòng)脈袖帶充氣(即短暫性缺血)和5 min袖帶放氣(短暫再灌注)，在長(zhǎng)時(shí)間的心臟、腎臟、肝臟或腦缺血之前，這些器官發(fā)生明顯小梗死。這一有趣現(xiàn)象的機(jī)制尚不清楚，但似乎涉及神經(jīng)或體液途徑。

對(duì)急性IS患者的遠(yuǎn)程預(yù)處理方便向醫(yī)院轉(zhuǎn)運(yùn)，神經(jīng)系統(tǒng)和磁共振檢查發(fā)現(xiàn)，前期接受阿替普酶治療的患者，在24 h和30 d接受MRI檢查，雖然對(duì)挽救缺血半暗帶、梗死大小或梗死進(jìn)展的MRI表現(xiàn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但對(duì)低灌注基線的嚴(yán)重程度調(diào)整后發(fā)現(xiàn)，30 d后組織存活率增加，說(shuō)明針對(duì)致命性再灌注損傷的干預(yù)措施具有神經(jīng)保護(hù)作用[15]。

2．3 CsA對(duì)缺血性再灌注損傷的臨床評(píng)估最近在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證環(huán)孢素聯(lián)合溶栓治療能否減少腦梗死體積，研究對(duì)象為前循環(huán)卒中并適合溶栓治療的患者，隨機(jī)化15 min后，患者接受靜脈注射2 mg/kg CsA或安慰劑。發(fā)現(xiàn)CsA在0.6～2.4 mg/kg之間有效，更高濃度時(shí)(>6 mg/kg)神經(jīng)保護(hù)作用消失且具有神經(jīng)毒性。主要終點(diǎn)為30 d MRI的梗死體積，次要終點(diǎn)包括動(dòng)脈閉塞及溶栓后再通的近端/遠(yuǎn)端梗死體積。與對(duì)照組相比，CsA組梗死體積的減少并不顯著，但在近端閉塞亞組患者和有效的血管再通方面，與對(duì)照組相比，環(huán)孢菌素組梗死體積顯著降低[16]。

2．4心肌梗死評(píng)估CIRCUS試驗(yàn)研究CsA改善ST段抬高心肌梗死患者的臨床結(jié)果能力，環(huán)孢菌素組395例，安慰劑組396例，在1 a內(nèi)對(duì)主要結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。環(huán)孢菌素組的主要結(jié)果為59.0%，與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.77)。雖環(huán)孢菌素組并未降低主要結(jié)果或其他事件的臨床發(fā)生率，包括復(fù)發(fā)性梗死、不穩(wěn)定心絞痛和卒中，但2組治療的安全性相同[17-18]。

3 CsA對(duì)缺血性腦卒中的未來(lái)研究

CsA對(duì)心臟無(wú)明顯作用，但在特定的臨床環(huán)境中，不排除CsA對(duì)患者的潛在療效。根據(jù)Ⅱ期研究結(jié)果目前正在設(shè)計(jì)Ⅲ期試驗(yàn)，對(duì)近端血管閉塞患者6 h時(shí)間窗內(nèi)應(yīng)用CsA聯(lián)合血栓切除以觀察療效[19-20]。

3．1再灌注損傷的影像學(xué)評(píng)估這是目前的主要研究進(jìn)展，動(dòng)脈內(nèi)血栓切除后再灌注治療帶來(lái)再灌注損傷的問(wèn)題，目前有更多的病人暴露于這種特殊的損傷，因此，需要對(duì)再灌注損傷進(jìn)行檢測(cè)，這不僅是預(yù)后評(píng)估的一部分，同時(shí)也是驗(yàn)證神經(jīng)保護(hù)藥物的作用[21-22]。HT和血管源性水腫是再灌注損傷的經(jīng)典標(biāo)志。但成像方法顯示，早期和特定的再灌注損傷的標(biāo)志目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此值得對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)一步研究以獲得更好的成像方法[23-24]。

3．2缺血后過(guò)度灌注和灌注加權(quán)成像動(dòng)物研究表明，腦循環(huán)的恢復(fù)始終會(huì)導(dǎo)致充血期，充血可能導(dǎo)致再灌注損傷的發(fā)生，包括腦水腫或出血[25]。此外，隨著缺血后充血，會(huì)出現(xiàn)繼發(fā)性低灌注階段，從而對(duì)再灌注的組織產(chǎn)生有害的影響。KIDWELL等[26]應(yīng)用灌注加權(quán)(PW)-MRI對(duì)動(dòng)脈溶栓后的充血情況進(jìn)行分析，12例患者5例出現(xiàn)充血。第7天79%充血證實(shí)梗死，而無(wú)充血者僅36%發(fā)生梗死。盡管三維成像增加了灌注與梗死的關(guān)系，但高充血區(qū)與無(wú)充血區(qū)患者的臨床改善程度無(wú)顯著差異。最近，YU等[27]使用動(dòng)脈自旋標(biāo)記(ASL)顯示晚期ASL灌注增加可能預(yù)示高等級(jí)HT的發(fā)生。未來(lái)需要更大規(guī)模的MRI研究進(jìn)一步評(píng)估卒中人群充血導(dǎo)致不利臨床結(jié)果的影響。

微血管系統(tǒng)BBB破壞和對(duì)比增強(qiáng)MRI對(duì)缺血的病理學(xué)反應(yīng)在腦梗死的演變過(guò)程中起重要作用。BBB損傷包括復(fù)雜的超微結(jié)構(gòu)破壞，包括毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞受損、星形膠質(zhì)細(xì)胞和周細(xì)胞的退化，以及血管周?chē)[。抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活通過(guò)改善BBB的生存能力和完整性對(duì)IS后腦組織有保護(hù)作用[28-33]。從這些方面考慮，通過(guò)最優(yōu)的成像方法評(píng)估BBB的破壞至關(guān)重要。使用新的MRI標(biāo)記可以檢測(cè)BBB破壞，LATOUR等[34]研究急性腦卒中患者的再灌注、HT和臨床結(jié)果之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，再灌注患者BBB破壞較無(wú)再灌注的患者更常見(jiàn)。而在再灌注組，與無(wú)BBB破壞的患者相比，BBB破壞的患者更有可能出現(xiàn)不良的臨床結(jié)果。腦脊液對(duì)比增強(qiáng)FLAIR 成像(稱(chēng)為高強(qiáng)度急性再灌注標(biāo)記，HARM)也是早期BBB破壞的標(biāo)志[35-41]。

4 結(jié)論

盡管在心血管領(lǐng)域，調(diào)控的概念已在臨床上被打破，但很少涉及神經(jīng)疾病領(lǐng)域，最近的實(shí)驗(yàn)和Ⅱ期臨床研究表明，環(huán)孢菌素A在急性IS的神經(jīng)保護(hù)特性。盡管實(shí)驗(yàn)和臨床研究證據(jù)令人鼓舞，但需要更多的臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)CsA改善急性IS患者臨床結(jié)果的證據(jù)。