脑缺血损伤的病理生理机制 - 哈药集团生物工程有限公司
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脑出血后血脑屏障损伤的病理生理机制脑出血是一种严重的神经系统疾病,它可能导致持续性的神经功能损害,甚至致死。
其中一个重要的机制是血脑屏障(BBB)损伤。
针对脑出血后的BBB损伤的机制进行的研究可能有助于改善脑出血患者的预后。
血脑屏障是由在血管中缝合在一起的胶原纤维、血管内皮细胞、和组织联系蛋白组成的一种屏障,这可以阻止有害物质进入大脑,同时保护大脑细胞免受损害。
脑出血通常是由于血管张力性破裂引起,可引起BBB破坏,这可以导致大量血液和营养物质混合渗入大脑,进而引发水肿、神经炎症、氧化应激反应、和缺血再灌注损伤,从而进一步引发神经元细胞死亡,导致认知障碍、精神障碍和功能障碍。
脑出血后BBB损伤可分为两类:一类是直接性损伤,它的发生主要是由于撕裂的血管层的紧张力和血管张力,从而导致BBB的破裂;另一类是间接性损伤,它的发生主要是由于缺血再灌注(I/R)的损伤,这种损伤是BBB的破裂的间接后果,可能会在缺血再灌注后几个小时甚至几天才出现。
I/.R损伤是BBB损伤的一个重要机制,它的发生主要是由于缺血再灌注所引起的氧化应激反应,其主要机制可能是由于缺血后缺氧导致的活性氧(ROS)产生,这些氧自由基会损害BBB,从而导致血液和大脑液的混合,引起脑水肿。
此外,还有一些炎症因子和降糖因子也可能是BBB损伤的原因,特别是凋亡因子,例如活性氧,氧化应激反应和炎症因子,缺氧和缺血都会导致血管内皮细胞凋亡,从而影响BBB的完整性。
此外,另一个对BBB损伤有重要影响的因素是纤维蛋白原,它是一种血脑屏障中重要的组成部分,缺血后它会聚集在破裂的血管内,减少通透性,影响BBB的完整性。
有研究表明,纤维蛋白原的激活可能是血脑屏障损伤的一个重要原因,它可以调节血管内皮细胞的活动,导致血管紊乱,促进血管炎症反应,从而导致血脑屏障损伤。
总而言之,脑出血后血脑屏障(BBB)损伤可以归结为直接性损伤,即血管张力性破裂,以及间接性损伤,即缺血再灌注引起的氧化应激反应、炎症因子的改变以及纤维蛋白原的改变。
心肺复苏后缺血缺氧性脑损伤的脑保护突发心源性死亡(Sudden cardiac death,SCD)通常发生在1小时内,而且没有明显的症状或征象。
SCD通常需要进行心肺复苏(CPR)和自动体外除颤器(AED)等紧急处理。
虽然CPR 和AED可以挽救生命,但院外心跳骤停(Out of Hospital Cardiac Arrest,OHCA)的生存率仍然相对较低,根据世界卫生组织的数据,全球每年有超过350万人死于SCD,其中大多数是在高收入国家。
在美国,SCD是成年人中最常见的死亡原因之一,每年约有30万人因此死亡。
在中国,虽然缺乏准确的数据,但SCD的发病率也在逐年上升。
在美国,每年有约35万人经历OHCA,其中仅有10%左右的人在到达医院前恢复了心跳。
在欧洲OHCA的发生率略低于美国,但生存率也相对较低。
在中国,OHCA 的发病率为每10万人41.84人(1)。
OHCA在中国的发病率(1)OHCA的生存率取决于多种因素,包括患者的基础健康状况、CPR的质量和时间、AED的及时使用、到达医院的时间以及后续治疗的质量等。
根据研究,总生存率通常在5%到10%之间,但在一些高质量的急救系统中,生存率可以达到20%或更高。
为提高生存率,需要采取多种策略,包括提高公众的急救意识和技能、提高急救系统的效率和质量、优化CPR和AED的应用、规范化及高质量的治疗方法和技术等。
虽然CPR可以挽救生命,但CPR后的脑损伤经常是需要面临的问题。
各种原因导致心脏机械活动的突然停止,在自主循环恢复后极易发生广泛的组织器官损伤,所谓心脏骤停后综合征(Post-Cardiac Arrest Syndrome,PCAS)。
心脏骤停后脑损伤即为心肺骤停后缺血缺氧性脑病(Cardiopulmonary arrest after hypoxic ischemia encephalopathy,CPAAHIE)。
脑损伤的程度和预后取决于多种因素,其中一个重要的因素是心肺复苏后的时间分期。
脑缺血损伤及药物的干预作用单选题:每道题只有一个答案。
1.脑缺血病理损伤的病理机制是eA.离子平衡紊乱B.细胞内钙超载C.脑组织炎性损伤D.脑组织能量代谢障碍E.以上均是2.细胞凋亡相关的信号途径,如一些细胞因子、生长因子、肿瘤坏死因子(Bcl-x),将存活或凋亡信号从胞外传递到胞内,再通过特定的信号途径,调控细胞凋亡进程。
(a )A.正确B.错误3.脑缺血急性期,通过诱发和促进炎症、细胞毒性反应及多种凋亡途径加剧损伤;后期则发挥保护性作用。
( a)A.正确B.错误4.S100B蛋白:高浓度特异地存在于中枢神经系统的多种细胞中。
急性缺血性脑血管病神经细胞出现水肿、变性和坏死,脑脊液和血浆中 S100B蛋白水平显著升高,成为缺血性脑损伤的一个重要标志物。
( a)A.正确B.错误5.血小板激活因子受体抑制剂是aA.银杏苦内酯BB.阿斯匹林C.组织型纤溶酶原激活剂D.水蛭素E.肝素6.白细胞介素IL-3:(d )A.正常时脑内只少量表达IL-1β,缺血后表达明显增加,高浓度的 IL-1β参与了神经元损伤以及白细胞的粘附和浸润B.缺血后脑内IL-6表达明显增加,其作用是诱导缺血区B细胞、 T细胞分化,增强免疫反应,引起缺血性脑损伤C.脑缺血后IL-8表达增加,在中性粒细胞介导的炎性损伤中起枢纽作用。
D.在脑缺血中主要发挥神经保护作用E.能有效地抑制T细胞、B 细胞产生细胞因子,从而抑制免疫应答,发挥神经保护作用7.血管性痴呆药物有效性的评价指标是dA.脑梗塞范围减少B.肌张力增强C.脑水肿减轻D.记忆能力增强E.平衡能力增强8.血管性痴呆在欧洲和美国等国家是仅次于AD的第二位最常见的痴呆原因,患病率在0.9%和3.0%之间,约占痴呆的10%-50%。
我国血管性痴呆的患病率约为 1.1%-3.0%。
( a)A.正确B.错误多选题:每道题有两个或两个以上的答案,多选漏选均不得分。
1.补阳还五汤包含有( abcd)A.黄芪B.当归尾C.川芎D.红花E.杏仁2.下列属于急性期评价指标的是( sbcde)A.脑血流量(CBF)或区域性脑血流量(ICBF)B.脑组织含水量C.脑内神经递质D.脑电图(EEG):用于全脑缺血时,确定脑缺血的形成及再灌脑血流恢复正常的时间E.神经细胞病变程度:应进行定性、定量组织学观测如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。
脑缺血损伤的研究进展
周鸿雁;毛海峰;王一蓉;刘仁义
【期刊名称】《湖南文理学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2005(017)002
【摘要】缺血性脑血管疾病是一种致死致残的常见病、多发病. 近年来,对脑缺血再灌注损伤的研究越来越深入. 大量的实验研究表明,脑缺血再灌注损伤对脑损害的机制是非常复杂的,在缺血性损伤过程中除缺氧和能量代谢衰竭外,由缺血诱导的一系列瀑布样效应是导致缺血性神经元死亡的重要机制. 同时脑缺血损伤的研究受到很多因素的影响,诸如血糖浓度、脑温、脑血流量、血压、鼠种以及大鼠的性别等. 本文就脑缺血损伤的相关病理生理机制、影响因素及治疗等方面的进展进行综述,以期对缺血后神经元的死亡机制作进一步的探索.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】周鸿雁;毛海峰;王一蓉;刘仁义
【作者单位】湖南文理学院体育系,湖南,常德,415000;湖南师范大体育学院,湖南,长沙,418000;湖南师范大体育学院,湖南,长沙,418000;湖南师范大体育学院,湖南,长沙,418000
【正文语种】中文
【中图分类】R331
【相关文献】
1.补阳还五汤促进神经干细胞治疗脑缺血损伤的研究进展 [J], 张紫微;周晓红
2.过氧化物酶体增殖物激活受体在缺血性脑损伤及糖尿病合并脑缺血损伤中的研究进展 [J], 何婧;韩江全;施宁华
3.脑缺血损伤后小脑血流变化及其神经调控的研究进展 [J], 罗路;谢鸿宇;吴毅
4.白三烯B4/白三烯B4受体通路在脑缺血损伤发生机制中的研究进展 [J], 李慧敏;向净匀;吴杰;王琰;周爽;史永恒;王川;王斌
5.黄芪甲苷促内、外源性神经干细胞治疗脑缺血损伤的研究进展 [J], 赵小月;孙贺辰;周晓红
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脑缺血损伤的病理生理机制柳挺,尹金鹏(南阳医学高等专科学校基础医学部)【摘要】缺血性脑血管病是临床常见病、多发病,50以上的存活者遗留瘫痪、失语等严重残疾,给社会和家庭带来沉重负担。
本文从缺血后脑内免疫反应、基因表达、血管活性因子等方面综述了缺血性脑血管病发生发展的病理生理机制,为临床防治缺血性脑血管病提供一定的理论依据。
【关键词】脑缺血;病理生理高血压引起的脑小动脉硬化,高血脂引起的颈动脉和脑内动脉粥样硬化,高血糖引起的脑的微循环障碍,都可造成脑供血不足,导致脑缺血的发生与发展,使脑产生不同程度的病理损伤,使认知功能下降,痴呆产生。
缺血性脑血管病一直是临床和基础研究的重要课题,多年来人们对脑缺血的病理生理进行了深入研究,并提出了多种学说为解释脑缺血机制奠定了基础。
1.脑组织病理学改变脑缺血组织病理学的改变包括皮质萎缩、皮质和海马神经元变性、白质疏松、胶质细胞增生和毛细血管床的改变等。
NiJW等[1]报道,双侧颈总动脉永久性结扎(2-vessel occlusion,2VO)后1个月,除部分大鼠皮质和纹状体有一些小梗死灶外,皮质和海马并无大体结构和光镜下神经元脱失改变;4个月时,可见海马CAI区神经元变性,伴胶质细胞活化;7个月后,可观察到明显的神经元脱失和广泛的变性和皮质萎缩。
有报道认为[2],神经元的脱失与细胞凋亡有关,白质的变化包括小胶质细胞和星形细胞增生活化,少突胶质细胞减少和白质疏松等。
Bennett SA 等[3]用 Western印迹法观察到,永久性结扎大鼠双侧颈总动脉,术后25周,皮质和海马AB物质沉积增加,且与淀粉样前体蛋白(APP)由神经元向胞外转移有关,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AB片段,导致细胞外淀粉样蛋白沉积,从而产生一些类似老年性痴呆(Alzheimer disease,AD)的病理改变。
2. 与脑内免疫反应的关系刘之荣等[4]研究了2VO模型对脑内免疫细胞活动的影响,结果表明,2个月缺血区内,小胶质细胞被广泛活化,形态多异,白细胞和T细胞大量入侵缺血区脑实质。
这些细胞的活动以皮层明显;海马和白质次之;在血管周围和梗死区显著;在缺血区半暗带,这些细胞高度集聚,说明这些细胞的活动与慢性脑灌注不足致脑损害高度相关。
李露斯等 [5]观察,2VO术后1个月,皮层、海马和白质有白细胞和T细胞的浸润;2~4月,浸润的白细胞和T细胞减少,认为慢性脑灌注不足,引起免疫细胞的活动,从而促进认知功能障碍的发生发展。
3. 脑缺血后基因表达[6]灌注梯度不仅决定半暗带,还决定脑缺血后基因表达的方式,即灌注水平不同。
基因表达的方式也不一样。
分析原位杂交放射自显影法检测到的基因表达、放射自显影法LCBF及组织梗死三者之间的关系显示,缺血的程度决定基因表达的时间、空间分布运用DNA微对列技术,筛查了缺血后数千基因的表达方式。
MCAO 2h,再灌注3h后,有两大类基因表达:已知受缺血缺氧调节的基因和最近认为可能与缺血缺氧有关的基因缺血缺氧反应性基因中,有28种表达上调,6种下调,包括有即早期基因、热体克蛋白(heat shock proteins.HSP)、抗氧化酶、营养因子及介导RNA代谢、炎症、细胞信号的基因。
新的缺氧缺血相关基因中,有35种表达上调,41种下调。
这些研究结果提示缺血的生物学的复杂性,并为今后摸索新的缺血机制提供依据。
4.能量耗竭、酸中毒脑缺血后,最先发生的改变就是脑血流减少和能量衰竭。
在缺血、缺氧状态下,线粒体的能量代谢转为无氧代谢,所需能量几乎全靠葡萄糖的无氧酵解来生成,其最终产物是乳酸。
无氧酵解产生的能量远低于有氧氧化,其生成ATP的效率仅为正常的 1/18[7]。
5.兴奋性氨基酸毒性作用脑缺血引起中枢神经系统兴奋性氨基酸(EAA),特别是谷氨酸(Glu)大量释放、重摄取受阻,以至于突触后膜 EAA受体的过度激活,构成神经元损伤的重要原因,被称为“兴奋毒性”学说。
Osuga等[8]实验证实:脑缺血时,GLU释放浓度与缺血时问呈正相关;即缺血时间愈长,其GLU释放浓度愈增加。
6. 细胞内钙离子超载脑缺血性损伤与 Ca2+信号转导异常导致胞浆Ca2+浓度升高有密切关系。
近年来的脑缺血损害的病理生理研究发现,神经细胞的胞外 Ca2+内流增加可引发细胞变性,最后导致死亡;兴奋性氨基酸及多种神经毒索引起神经细胞变性死亡,总是伴随胞浆Ca2+超负荷现象,故认为细胞 Ca2+信号转导异常是神经元变性的“最后共同通道”[9]。
7.氧自由基损伤正常情况下体内产生少量自由基属生理范围,体内同时存在着超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶等,可清除这些对细胞有毒性作用的自由基。
体内自由基的产生和消除处于动态平衡状态,当急性脑梗死时,由于缺血造成氧供应下降和ATP减少,使脑细胞正常代谢途径受到破坏,上述动态平衡状态遭到破坏,使得氧自由基积聚蓄积而造成脑损伤。
自由基诱导的损害可概括为作用于多不饱和脂肪酸(Po ly masatusated fatly acid。
PUFA),发生过氧化反应,促使多糖分子聚合和解聚,诱导DNA、RNA蛋白质的交联和氧化反应,故脑缺血损伤是以选择性减少为特征,以生物膜脂质过氧化为标志[10]。
8. 炎症细胞因子损害脑缺血后,受损的脑细胞产生大量血小板激活因子、肿瘤坏死因子α、白介素1等炎性介质,诱导内皮细胞表面粘附分子表达、粘附分子和中性粒细胞表面的补体受体反应,中性粒细胞与内皮细胞粘附,穿过血管壁进入脑实质,5-7天后巨噬细胞和单核细胞也到达缺血的脑组织[11]。
越来越多的证据表明,缺血后的炎症导致缺血性脑损伤。
采用如下4种措施能减少缺血性脑损伤:1)诱导系统中性白细胞减少;2)用抗体封闭粘附分子或其受体; 3)封闭关键性炎症因子如IL-1;4)编码干扰素调节因子1的基因缺失。
9.一氧化氮(NO)的作用NO在脑缺血损害中所起的作用,一直是研究的重点。
近来研究结果发现,NO具有神经保护和神经毒素双重作用。
NO是以精氨酸为底物,在NOS催化下产生的。
NOS同功酶有3种亚型,即nNOS、eNOS和iNOS。
一般源于iNOS和raNOS 过度表达所形成的NO有神经毒性,而源于eN0s所产生的NO却有神经保护作用。
Hara等研究表明,缺血与NMDA导致nN0S过度表达的nNOS在缺血和兴奋性神经毒性损伤早期起关键作用[12]。
而在脑缺血后12h,则可检测到iNOS蛋白和催化活性,48h达高峰,7天左右恢复至基础水平。
局灶性脑梗死模型中,缺血后24h 应用iNOS抑制剂能显著缩小梗死面积[8]。
Kinouchi等的研究,明确血管源性N0是通过舒张脑血管,增加缺血部位的血流来减轻缺血性脑损伤[13]。
10.细胞凋亡在缺血中心周围半暗区的血流供应由于侧枝血管而未完全中断,处于一种电生理静止而能量尚未耗竭的状态,神经元在这种中度缺血状态并不立即死亡,可存活数小时,这期间如果及时再灌或使用Glu受体拮抗剂将逆转神经元的死亡。
若脑缺血严重且持续时间长,则神经元表现为急性坏死,若缺血后很快恢复血供,则神经元的形态、功能虽无改变,但在某些易损区如海马,几天后将发生迟发性神经元死亡,这种死亡与半暗区神经元的死亡可能具有相同的机制。
缺血脑损伤是缺血后坏死和延迟性细胞死亡的联合效应,可以想象,与缺血后急性坏死狭窄的时间窗相比,通过干预缺血几天后的延迟性细胞死亡对治疗缺血脑损伤明显有利。
11.级联反应发生[14]卒中时脑细胞为什么死亡?什么时间死亡?过去的经典认识是血供中止=无底物=无能量=细胞死亡,现在的认识是损伤级联反应(cascade of damage)。
至少涉及 4个不同的机制:兴奋性毒性、梗死周围去极化、炎症和程序性细胞死亡(Programmed cell death PCD)。
它们都由缺血引发一发生在4个不同时间点,但有重叠并互相联系。
由于缺乏能量,谷氨酸从胞内释出,细胞外谷氨酸浓度很快增加。
突触后的谷氨酸过度激活受体,钙离子内流或从胞内的钙库释放,激活大量的酶引发信号级联反应。
某些酶导致氧自由基产生,它本身也作为第二信使,损害细胞蛋白质、糖、脂肪酸等。
细胞进一步去极化释放钾,细胞外钾引起去极化扩散即梗死周围去极化。
氧自由基和其他信使激活炎性细胞因子和酶,导致小胶质细胞披激活产生炎症反应。
炎症本身产生自由基,导致恶性循环。
氧自由基损伤DNA,进而和其他机制最终导致细胞凋亡。
级联反应发生在缺血后的数秒至数周。
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