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脑缺血损伤的病理生理机制

脑缺血损伤的病理生理机制

【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。突触后的答氨酸过度激活受体,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。

参考文献

[1]Ni Jw,Matsumoto K,Li HB.et a1.Neuronal damage and decrease of central acetylcholine level following permanent occlusion of

bilateral common carotid arteries in rat[J].Brain Res.1995,673:290-296.

[2]Bennett SA,Tenniswood M,Chen JH,et a1.Chronic cerebral hypoper- fusion elicits neuronal apoptosis and behavioral impairment.Neuro-report.1998,9:161-166.

[3]Bennett SA,Pappas BA,Stevens WD,et a1.Cleavage of amyloid precursor protein elicited by chronic cerebral hypoperfusion.Neurobiol Aging.2000,21:207-214.

[4]刘之荣,卞晓红,李露斯等.环孢霉素A防治慢件啮灌注不足致脑损害的机制研究-可能为临床治疗老年痴呆、慢性脑缺血提供条新途径. 现代康

复.2001,5:49-48.

[5]李露斯,刘之荣.慢性脑血流灌注不足认知功能障碍与环胞素A治疗作用的实验研究.第三军医大学学报.2000,22:1042-1045.

[6] 杨渊,张苏明.脑缺血的病理生理研究进展:半暗带、基因表达与神经元保护.国外医学物理医学与康复学分册.2003,23(l):1

[7] Villinger A,Dirnagl U.Pathophysiology of cerebral ischemia.Arztl Fortbild Qualitatssich.1999,93:164-168.

[8]Osuga H,Hakin AM.Relevance of interstital Glutamate to selectice vulnerability in focal Cerebral ischemia.J Cereb Blood Flow

Metab.1994,14(2):343

[9]杨惠玲主编.高级病理生理学.北京:科学出版社.1998,24-38.

[10] Lewen A,Mqtz P,Chan PH.Free radial Pathways in CNS injury.J neurotrauma.2000,17(10):871-890.

[11] IADECOLA C.Bright and dark sides of nitric oxide in ischemic brain injury.Trends Neurosci.1997,20:132-139.

[12]Hara H,Ayata C.[3H]一L—NG—nitroarginine binding after transient focal ischemia and NMDA—induced excitotoxicity in tger and typer Ⅲ metric oxide synthase null mice.J Cereb Blood Flow

Metab.1997,17(5):515—526.

[13]Nageyama M,Zhany F,Zodecola C.Delayed treatment with aminoguanidine decreases focal cerebral ischemia damage and enhances neurologic recovery in rats.J Cereb Blood Flow

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[14] 廖维靖.脑缺血损伤的病理生理机制-损伤级联反应.国外医学脑血管疾病分册 1998,6(4):197

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目前,针对脑缺血再灌注损伤的治疗主要包括以下几个方面: 溶栓治疗:通过使用溶栓药物,如尿激酶、组织型纤溶酶原激活物等,溶解血栓,恢复血流,减轻脑缺血再灌注损伤。 神经保护剂治疗:使用神经保护剂,如钙通道拮抗剂、抗氧化剂、抗炎药物等,保护神经细胞免受氧化应激、炎症反应等的损害。 低温治疗:通过降低体温来减少脑代谢和氧化应激反应,保护神经细胞。低温治疗已在动物实验中显示出良好的疗效,但其在临床试验中的效果尚不明确。 细胞治疗:利用干细胞、免疫细胞等修复受损的神经细胞,或通过调节免疫反应减轻炎症反应。细胞治疗为脑缺血再灌注损伤的治疗提供了新的可能性,但尚处于研究阶段。 血管生成治疗:通过促进新血管形成,改善脑组织供血。血管生成治疗包括血管内皮生长因子(VEGF)和其他促血管生成因子的应用。这种治疗方法在动物实验中取得了显著成效,但仍需进一步的临床验证。脑缺血再灌注损伤是卒中和脑血管疾病中一个重要的病理过程,其机制复杂,包括氧化应激、细胞内钙离子超载、炎症反应、凋亡和坏死等多个方面。针对这一损伤过程,目前的治疗方法包括溶栓治疗、神

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近年来,人们注意到大约有1/3的脑出血患者在病后一段时间内仍出现进行性神经功能恶化,既使早期手术清除血肿,也不能显著改善患者的预后。这表明脑出血除了引起急性神经组织损害外,可能在血肿周边存在有继发性损害。动物实验表明,脑出血后血肿周边和远隔部位可出现不同程度的局部脑血流量(rCBF)下降,这可能是导致脑出血后继发性神经损害的一个重要原因。rCBF下降程度可能与血肿的大小、部位及出血时间有关。一般来讲,血肿越大,rCBF下降越明显,尤其是额区和运动区。不同部位的出血,rCBF下降程度和范围不同,丘脑出血rCBF下降程度比壳核出血更明显,基底节出血除血肿区rCBF下降外,常引起双侧半球rCBF下降,且持续时间长,这表明出血部位越靠近中线,rCBF下降越明显。rCBF下降常在发病1h后开始,其后有数次波动,但下降高峰期在15d以后,1月左右达到最低点,并持续一段时间后恢复。 脑出血后周边局部脑血流量下降的原因:①血肿占位压迫周边脑组织,造成微循环障碍,这是引起继发性脑缺血的主要原因;②血液成分及活性物质的释放,引起血管痉挛,导致脑缺血加重;③再灌注期的“不再流”现象,也就是说,在缺血区由于白细胞的浸润,血浆中水分子和离子移出血管外,导致血管腔狭窄和血流阻塞;④脑出血引起颅内压增高、脑水肿形成,造成血管自动凋节功能障碍,加重脑缺血,形成恶性循环。尽管目前认为脑出血后rCBF下降对血肿周边组织水肿的形成、组织功能的维持、临床症状的演变及患者的预后均有重要影响,但缺血不等于梗死,梗死的出现主要还取决于缺血程度和持续时间,目前动物实验和临床研究还没有确切证据证明脑出后继发缺血性损害,今后研究的主要方向需要进一步明确脑出血后rCBF下降的程度、分布的范围、持续的时间、演变的结果以及与其他病理 1 损害的相互关系。才能在恰当的时机,选择正确的治疗方法进行干预,改善脑出血病人的预后。 3. 脑水肿的形成

脑缺血氧化应激损伤分析论文

脑缺血氧化应激损伤分析论文 论文关键词:氧化应激;脑血管病:自由基 论文摘要:氧化应激(oxidativestress,0S)是缺血性脑血管疾病重要病理反应过程。缺血性脑损伤后,活性氧自由基(oxygenfleeradical,OFR)增加,通过坏死或凋亡的方式引起细胞死亡,还介导线粒体逢径、核转录因子信号转导间接导致细胞凋亡。近年来中药抗氧化应激的作用日益受到重视,有关这方面的研究也日益深入。 脑血管疾病是危害人类生命与健康的常见病和多发病,是人类三大死亡原因之一。随着当今社会的老龄化,脑血管发病率不断增高,在联合国世界卫生组织调查的57个国家中死于脑血管病者占11.3%,其中40个国家脑血管病占死因前3位,而缺血性脑血管病占很大的比例。缺血性脑损伤的病理过程极为复杂,其发病机制涉及脑组织能量代谢紊乱、兴奋性氨基酸毒性、自由基损伤、炎症反应等多环节。近些年来,氧化应激学说在缺血性脑血管疾病中的作用倍受关注。因此研究氧化应激在缺血性脑血管疾病的作用,阐明其发生机制、调节机制,对寻找临床疗效更好的药物,采取有效的防治措施有着重要意义。 1.氧化应激 1970年Paniker等首次提出氧化应激的概念。目前把能导致化学或代谢来源的活性氧(如O2、H2O2等)及相关产物产生的这一系列的细胞内或外状态,称为“氧化应激(oxidativestress,OS)”。生理条件下,这些自由基调节细胞分裂及机体免疫力,参与药物的降解、杀灭细菌。活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)是有氧代谢的产物,具有强氧化性,是吞噬细胞消灭入侵微生物的重要武器。当

ROS的产生超过生物体的抗氧化防御能力时将导致氧化应激反应的产生。研究表明,ROS参与抵制外来物质的入侵,也充当内部生物学过程的调节因子,包括信号转导、转录或程序性细胞死亡。细胞内存在许多信号系统,这些信号系统依赖复杂的激酶级联、蛋白酶级联和(或)第二信使调节胞浆及核蛋白质,这些蛋白质再激活转录因子AP-1及核因子KB(nuclearfactor-kB,NF-kB)等,调节细胞的生长和(或)凋亡。 2.脑组织对氧化应激的易感性 脑是机体代谢率最高的器官,且大部分为有氧代谢获得能量。在缺血时,特别是再灌注时,自由基的产生远远超过自身内源性抗氧化系统的清除能力。研究表明脑组织可能对氧化应激尤为易感。神经元是非再生细胞,ROS对脑组织产生的任何损伤将随着时间而蓄积。①脑组织虽然只占体重的2%,但却消耗总氧量的1/5并高频率地实现大量的ATP循环。据估计细胞消耗的氧大约5%被还原成ROS,因此脑组织与其他耗氧较少的组织相比可能产生相对多的ROS。②兴奋性神经递质如谷氨酸(Glu)的释放,在突触后神经元诱导级联反应,导致ROS 的形成,这能导致神经系统局部损伤;脑缺血时,Glu大量释放的同时,其摄取受阻,细胞间液中大量谷氨酸的堆积,钙离子大量内流,引起神经细胞的肿胀、死亡。③在多巴胺能神经末稍,通过单胺氧化酶催化的多巴胺氧化过程中释放的ROS,可能增加脑组织氧化应激反应。④研究表明NO参与了CNS中神经元缺血、缺氧性损害过程。脑缺血时NO含量的改变与一氧化氮合酶(nitricoxidespecies,NOS)的表达有关。NOS广泛分布于脑组织,NOS有两种生化型:原生型(constitutive,eNOS)和诱生型(inducible,NOS)。eNOS的活性依赖于

脑出血后血脑屏障损伤的病理生理机制

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。识别和分析脑出血后BBB损伤的机制有助于发展出更有效的治疗方法,进而改善脑出血患者的预后。

关于脑缺血再灌注损伤机制及治疗

关于脑缺血再灌注损伤机制及治疗 脑缺血再灌注损伤(CIRI)是一种复杂的病理、生理过程。它由多种机制共同参与,如炎性反应,钙离子超载,自由基的过度形成,兴奋性氨基酸的毒性作用等。各个环节,多种因素共同作用,促进CIRI后脑梗死灶的形成及神经功能的破坏。本文,我们将从CIRI发病机制及药物治疗两方面进行阐述。 标签:CIRI;发病机制;药物研究 脑血管疾病是中老年人常见的致残原因。缺血性脑血管病(ICVD),它在脑血管病中的发病概率最高。患者脑缺血持续一段时间后,虽然供血量恢复,但功能尚未恢复,且并发严重的脑机能障碍,称为CIRI。CIRI具有发病机制复杂,病因多样等特点。CIRI不仅危害患者生命及健康,还会给社会及患者家庭带来巨大的精神及经济负担。现今,该病尚缺乏有效的治疗药物[1,2]。故而,研究及探讨疾病的病因及药物治疗方法具有重要意义。本文将就此进行综述。 1疾病的发病机制 1.1自由基自由基损伤脑组织多发于缺血再灌注期[3]。①氧自由基氧自由基过多,可造成核酸、蛋白质及脂质的过氧化,破坏机体膜结构,增加膜结构的通透性,促进核酸断裂、线粒体变性及蛋白质降解。氧自由基过多,还可诱导RNA,DNA,氨基酸等物质交联,减低物质活性。缺血时,机体内源性的抗氧化系统常无显著改变,而脂质过氧化物将显著上升,致使机体氧化、过氧化失衡。再灌注时,产生大量氧自由基,促使脂质过氧化过程继续,加重细胞的损伤。②NO自由基它在CIRI发病中,具有神经保护作用及神经毒性。过量的NO自由基可与超氧阴离子结合,促进DNA氧化,抑制其修复,损伤线粒体,促进机体细胞凋亡。 1.2兴奋性氨基酸的毒性作用(EAA)EAA是重要的兴奋性神经递质[4,5]。脑缺血时,EAA对脑细胞产生毒性作用。EAA是CIRI的重要环节。EAA 包括天冬氨酸及谷氨酸等。脑缺血时,谷氨酸起主要作用。大量谷氨酸激活AMPA 谷氨酸受体,继而激活了磷脂酰肌醇(与Gq蛋白耦联)的信号转导系统,致使细胞的通透性改变,Cl-和Na+大量进入脑细胞,随之,水也被动性的进入细胞,造成脑水肿,最终诱导脑细胞凋亡。 1.3钙离子超载脑缺血时,脑细胞能量代谢障碍,细胞内缺乏ATP,钙离子泵功能失调,钙离子外流减低。谷氨酸大量释放,NMDA受体被激活,致使钙离子内流。细胞无氧代谢,使产H+增加,促进Na+内流,细胞内高浓度的Na+,激活Ca2+/ Na+交换蛋白,进一步加重钙离子内流。细胞内离子的不均衡分布,将破坏脑细胞防御体系[6,7]。①细胞内Ca2+浓度过高,Ca2+积聚于线粒体,损伤线粒体膜,抑制ATP的合成,继而导致能量合成障碍。②Ca2+可激活C和A2,促进磷脂分解,产生白三烯、前列腺素等,对脑细胞产生毒性作用。③Ca2+含量过高,使钙调蛋白含量增加,继而促进弹性蛋白酶、5-羟色胺释放,致使脑

脑出血与脑梗死的病理生理学变化

脑出血与脑梗死的病理生理学变化 脑出血与脑梗死是常见的神经系统疾病,对人们的健康和生活质量产生了重大影响。了解脑出血与脑梗死的病理生理学变化对于预防、诊断和治疗这两种疾病具有重要意义。 一、脑出血的病理生理学变化 脑出血是指因动脉瘤、高血压、动脉硬化等原因导致脑实质内部的血管突然破裂,造成大量血液进入颅内或颅外组织间隙。脑出血的主要特点是急性发作和较高的死亡率。 1. 血管损伤:在脑出血发作时,受损动脉壁会迅速形成血栓,并释放大量活化因子,诱导凝血过程。同时,损伤区域周围的毛细血管会发生循环调节改变,以抵消出血引起的灌注减少。 2. 压力效应:由于大量失去正常容积调控机制限制(如髓样体),在受损区域内形成血肿。血肿的存在会加重颅脑内压,进一步导致局部神经组织水肿、坏死和梗塞。 3. 炎症反应:脑出血后,受损组织释放各种炎症介质,诱导周围神经元发生凋亡、坏死和炎性反应。在这个过程中,巨噬细胞的激活起到了重要作用,它们产生的细胞因子会进一步激活炎性细胞,并引起神经元损伤。 4. 感染风险增加:由于脑出血后免疫状态受损且引发炎性反应,患者容易感染呼吸道、尿路等部位的感染。这些感染不仅会增加住院时间和医疗费用,还可能导致严重并发症甚至死亡。 二、脑梗死的病理生理学变化 脑梗死是由于动脉血栓或栓子导致脑供血中断而引起的中风。其特点是缺血灶局限、病变部位清晰、发展缓慢。

1. 缺血与坏死:脑梗死发生后,受累区域的供血不足会引起神经元能量代谢障碍和细胞内酸中毒。在早期,细胞仍然具有可逆性损伤,但是若缺血时间延长,则会进一步发展为细胞死亡和组织坏死。 2. 梗塞核心和周边区域:脑梗死的中心区域即为梗塞核心,在这个区域内,血管阻塞最为严重、无回流现象且常伴有明显水肿。而梗塞核心周围的区域受到供血不足但仍存在一定程度的灌注,称为周边区域。 3. 炎症反应:脑梗死发生后,炎症反应同样是一个重要方面。炎性细胞会迁徙至受损区域,并参与表达多种介素和细胞凋亡相关蛋白。此外,各种免疫因子也会通过各种途径参与调节和加重炎症反应。 4. 脑组织修复:脑梗死后,神经干细胞、星形胶质细胞和微血管生成等发生改变,在一定范围内进行组织修复。但是,这种修复的过程需要较长时间,并且可能面临其他并发症的阻碍。 总结起来,脑出血与脑梗死的病理生理学变化在某些方面有相似之处,比如都涉及到血管损伤、压力效应、炎症反应等。但是由于不同的疾病机制导致的损害类型和部位存在差异,两者也具有自己的特殊变化。对于科学家和临床医生而言,深入了解这些变化对于提高脑出血与脑梗死的诊断准确性、治疗有效性以及预后改善具有重要意义。因此,我们需要进一步深入研究,并不断探索更有效的治疗策略和预防措施。

脑外伤损伤病理生理机制的研究

脑外伤损伤病理生理机制的研究 脑外伤是指由于外力作用产生的头部创伤,可以导致脑组织的损伤。脑外伤是 医学领域的一大难题,其治疗难度较大,治疗效果也不太稳定。因此,在现代医学中,对脑外伤的研究成为了一个极为重要的方向。 脑外伤损伤病理生理机制的研究一直是医学领域的重点项目之一。近年来随着 神经科学技术的不断提升,对脑外伤的研究也取得了一定的进展。本文旨在探讨目前脑外伤损伤病理生理机制的研究现状以及展望未来研究的方向。 1. 脑外伤的病理生理机制 脑外伤引起的脑组织损伤主要是由于脑组织受到机械性力量,发生破坏、挫伤 等损伤。脑损伤的病理生理机制主要包括以下几个方面: 1.1 神经元凋亡 脑外伤可能导致神经元死亡,进而引起一系列的神经功能和代谢紊乱。爆发性、剧烈的机械性力量会造成轴突损伤、细胞核变形和神经元体积缩小,神经元的生存能力会明显降低。此外,外伤引起的生化反应也会导致神经元损伤。 1.2 神经炎症反应 脑外伤后,脑内的神经免疫细胞会被调动并活化,释放大量的细胞因子和趋化 因子,导致炎症反应的持续存在,并刺激神经元的死亡和神经元线索的退化。同时,这些细胞因子会导致神经元死亡的发生。 1.3 代谢和能量紊乱 脑外伤后,细胞代谢和能量代谢方面的改变是很常见的。然而,不同阶段的病 理生理变化不同,钙离子失衡、氧化应激和荷尔蒙分泌失调是最常见的代谢异常。这些代谢紊乱会与神经元凋亡和神经炎症反应联合作用,加速神经元死亡。

2. 脑外伤损伤病理生理机制的实验研究 为了解脑外伤导致的病理生理机制,研究者采用了多种实验方法,制造实验性 的神经撞击损伤,以模拟真实的脑外伤情况。同时,在实验中,研究者还对神经元、胶质细胞、血管、免疫细胞等等进行了检测和观察,以解析具体的病理和生理机制。 2.1 脑外伤导致的神经元死亡 对于脑外伤导致神经元凋亡的实验,采用动物被动性的剪刀撞击、中线撞击和 轻微的头撞击等伤害模式,实验者可以进一步研究神经元的死亡机制,验证机械性压力刺激对神经元的影响,多通道记录等方法都被广泛应用于神经元损伤的研究。 2.2 脑外伤导致的炎症反应 在炎症反应实验中,研究者通过活化巨噬细胞来模拟脑外伤后的神经炎症反应,在实验中,巨噬细胞的细胞增殖、细胞因子释放等被广泛地观察和实验。 2.3 脑外伤导致的代谢和能量紊乱 在钙离子失衡、氧化应激和荷尔蒙分泌失调等方面进行实验研究,则主要采用 药物实验,通过药物调控来模拟脑外伤条件下的代谢异常,通过对体内荷尔蒙水平和氧化应激分子的检测,研究者可以较为直接地观察到代谢和能量紊乱后的各种现象。 3. 研究进展 脑外伤损伤病理生理机制研究的进展非常快,随着各种技术的不断发展,越来 越多的关于脑外伤发生后的病理生理机制新理论、新模型、新技术被提出。我们预期在未来几年内,针对脑外伤的各种研究将会取得重要进展。 首先,在脑外伤机制研究方面,随着技术发展,越来越多的研究方法会被用来 研究脑外伤后的神经元死亡、炎症反应等方面。同时,合理和多样化的护理和治疗

脑卒中的病理生理机制解析

脑卒中的病理生理机制解析脑卒中(Cerebrovascular Accident,简称CVA)是指由于脑血管病变引起的脑功能障碍。常见的脑卒中类型包括缺血性脑卒中(Ischemic Stroke)和出血性脑卒中(Hemorrhagic Stroke)。脑卒中是一种严重的疾病,对患者的脑功能和生活质量造成了严重影响。了解脑卒中的病理生理机制对于预防和治疗脑卒中具有重要意义。 一、缺血性脑卒中的病理生理机制 缺血性脑卒中是由于脑血流供应不足导致脑部组织缺氧而引起的。最常见的原因是脑动脉阻塞,主要包括动脉粥样硬化和栓子形成。下面简要介绍缺血性脑卒中的主要病理生理机制: 1. 动脉粥样硬化:动脉粥样硬化是导致脑卒中最常见的病因之一。它是由于血管壁发生结构性变化,形成斑块(atheroma),导致血管狭窄和阻塞。斑块中的胆固醇、钙质和纤维蛋白堆积会引起血管内皮损伤并激活凝血系统。最终,血小板聚集和血栓形成引起血流堵塞,导致脑组织缺血。 2. 栓子形成:栓子是脑卒中的另一个常见病因。栓子的形成通常是由于原发病灶(如心房颤动、动脉瘤、动脉炎等)中血栓的脱落或形成,从而堵塞脑部动脉供血。栓塞是缺血性脑卒中的主要机制之一。 3. 脑缺氧和能量代谢紊乱:脑缺血会导致脑部组织缺氧,因为脑组织对氧气的需求量非常高。缺氧会导致细胞内能量代谢紊乱,细胞无

法正常进行氧化磷酸化反应从而产生ATP,这将导致ATP供应不足, 影响细胞功能。 二、出血性脑卒中的病理生理机制 出血性脑卒中是由于脑血管破裂造成的脑出血,是脑卒中的另一种 常见类型。出血性脑卒中可以分为蛛网膜下腔出血、脑实质内出血和 脑室内出血。下面介绍出血性脑卒中的主要病理生理机制: 1. 高血压:高血压是出血性脑卒中最主要的危险因素之一。长期高 血压会导致脑部血管壁变薄和弹性降低,易于破裂。此外,高血压还 会增加血管通透性和破坏血液-脑屏障,从而促进出血的形成。 2. 血管畸形:血管畸形是出血性脑卒中的另一个重要原因。血管瘤、动脉瘤等血管畸形会导致血管壁结构异常,易于破裂。血管破裂后, 血液会渗出到脑组织中,压迫周围神经结构,引起脑出血。 3. 凝血因子异常:某些凝血因子异常如凝血因子缺乏、血小板畸形等,也可能导致出血性脑卒中的发生。这些异常会增加血液凝聚能力,导致血管内血栓形成和血管破裂。 三、脑卒中的病理生理机制与临床表现的关系 1. 神经功能缺失:脑卒中引起的脑缺血或脑出血会导致相关脑区的 神经功能缺失,表现为肢体瘫痪、语言障碍、感觉异常等。这些症状 根据脑卒中发生的位置和范围而有所不同。

脑梗的病因和病理生理机制

脑梗的病因和病理生理机制脑梗是一种由于脑血管阻塞引起的缺血性脑损伤。它是脑卒中的一种常见类型,严重影响患者的生活质量。本文将探讨脑梗的病因和病理生理机制,以增进对该疾病的理解和预防控制。 一、病因 1. 血栓形成:血栓形成是脑梗发生的主要机制之一。它常常产生于动脉内的斑块,在血管壁的损伤或者破裂处,血小板会聚形成血栓。血栓可栓塞脑血管,导致局部缺血和脑梗。 2. 栓塞:由于体内外源性物质的栓子脱落,阻塞脑血管导致脑梗。栓塞的原因包括心房颤动、感染性心内膜炎、乳腺癌等。这些栓子可以通过血液循环进入脑血管,并在狭窄血管处引发脑梗。 3. 动脉狭窄:脑梗的形成与动脉狭窄密切相关。动脉狭窄可能由于动脉粥样硬化、高血压、糖尿病等因素引起。狭窄的血管会限制血流量,导致脑缺血,进而引发脑梗。 二、病理生理机制 1. 缺血和脑细胞死亡:当脑血管受阻时,血液供应减少,从而导致脑组织缺氧和营养不足。长时间的缺血会导致脑细胞死亡,并加速神经元功能损伤,这是脑梗的主要病理生理机制之一。

2. 炎症反应:脑梗后,受损脑组织释放出各种炎症介质,引起炎症反应。炎症反应的细胞和介质会进一步破坏脑组织,并为梗死区带来二次损伤。 3. 血脑屏障破坏:脑梗引发的缺血会导致血脑屏障的破坏,增加了脑组织受到外界有害物质的侵袭的风险。破坏的血脑屏障可能引起脑水肿,进一步加重脑损伤。 4. 氧自由基产生:在缺血缺氧的环境下,细胞内的供氧供能减少,导致细胞代谢异常。这种异常代谢会导致氧自由基的过量产生,并进一步损害脑细胞结构和功能。 5. 神经递质紊乱:脑梗会引发神经递质的紊乱,包括谷氨酸、谷氨酰胺和一氧化氮等。这些化学物质的异常释放破坏了正常神经递质平衡,进而影响了神经元的活动和传递。 总结: 脑梗的病因涉及血栓形成、栓塞和动脉狭窄等多个方面,而病理生理机制主要包括缺血和脑细胞死亡、炎症反应、血脑屏障破坏、氧自由基产生以及神经递质紊乱等。对于理解脑梗的发病过程和疾病机制具有重要意义,有助于制定预防和治疗策略,以减少脑梗发生和提高患者的生活质量。

脑缺血模型研究思路

脑缺血模型的实验研究思路 一、方法原理: 脑缺血是以脑循环血流量减少为特征的中枢神经系统疾病,从发病机制脑缺血有三种类型:血栓性脑缺血,短暂性脑缺血和血瘀性脑缺血。 血栓性脑缺血性是指在颅内外供应脑部的动脉血管壁发生病理性改变的基础上,在血流缓慢、血液成分改变或血粘度增加等情况下形成血栓,致使血管闭塞。脑动脉栓塞后,由其供应的脑组织(包括神经细胞、胶质细胞和血管)发生缺血、缺氧、水肿和坏死。实验室常采用的动物模型是线栓法阻断大脑中动脉,建立大鼠局灶性脑缺血(MCAO)[1,2]模型。此方法适宜做在灌注损伤,而且缺血肯定而较重。 短暂性脑缺血是指伴有局灶症状的短暂的脑血液循环障碍,是由于脑血流量下降或微小栓子栓塞了脑动脉所致,以反复发作的短暂性失语、瘫痪或感觉障碍为特点,症状和体征在24小时内消失。实验室采用结扎小鼠的颈总动脉及迷走神经,造成急性脑缺血模型。 血瘀性脑缺血主要是由血流动力学不足,血液粘稠度较高、血流速度缓慢致血栓形成而造成脑部缺血,使其受到损伤。实验室常用注射肾上腺素来改变血流变制备血瘀性脑缺血模型。 二、指标选择原理[3,4,5,6]: 脑缺血损伤的病理机制,主要有氧自由基损伤,细胞内钙超载,兴奋性氨基酸神经毒性3个主要病理机制或学说,三者并非独立存在和有序,而是相互关联相互促进的。目前脑缺血的动物实验检测指标主要集中在:神经行为学,病理组织学,能量代谢和兴奋性氨基酸。 1.神经病学评分参照zea—Longa分制评分标准,待大鼠麻醉清醒后进行评分。分别于 大鼠术后第l天、第3天进行评分。O分:无神经损伤症状;1分:不能完全伸展对 侧前爪;2分:向外侧转圈;3分:向对侧倾倒;4分:不能自发行走,意识丧失。 分数越高,说明脑损伤越严重。 2.病理组织学主要包括脑梗塞面积,脑含水量和生物活性物质指标及血液流变学。 2.1脑梗塞面积,脑含水量 脑缺血后生成大量氧自由基攻击细胞膜和亚细胞膜。引发脂质过氧化反应,致细胞代谢及功能障碍,造成细胞损伤,继而通过坏死或凋亡的方式引起细胞死亡。观察脑梗塞的面积从而进行脑损伤的评价,脑组织含水量测定可观察脑缺血损伤后胶原组织水肿情况,一般用以下公式计算:含水量(%)=(湿重一干重)/湿重×100%。也可以用脑指数(脑指数=脑湿重/体重×100%)来表示。 2.2 生物活性物质指标 自由基生成是缺血性脑血管疾病重要的病理反应产物。生物体内不仅有自由基生成系统,也有自由基清除系统。清除系统主要包括各种抗氧化酶(主要为超氧化物歧化酶(SOD))和低分子非酶抗氧化剂如维生素,胡萝卜素类,黄酮类等。大量实验证实,脑缺血时脂质过氧化,丙二醛(MDA)生产增多。MDA是脂质过氧化反应的稳定产物,测定MDA的含量可以放映组织中自由基的含量和引起脂质过氧化反应的程度,间接反映细胞的损伤程度。

2023卒中的病理生理机制(全文)

2023卒中的病理生理机制(全文) 卒中时血流不足会导致复杂的病理生理反应,从而导致神经损伤。多种机制,包括兴奋性毒性、线粒体反应、自由基释放、蛋白质错误折叠和炎症变化,导致神经细胞损失,但这些途径中的许多最终为恢复铺平了道路。星形胶质细胞的损伤和死亡,以及白质损伤,也有助于脑损伤。有害或有益影响之间的微妙平衡往往取决于所涉及因素的时机和程度。炎症反应是一个既传播缺血性损伤又有助于促进恢复的系统的主要例子。炎症最初通过释放细胞因子和有害自由基导致细胞损伤,但最终有助于清除受损组织,使突触重塑。胶质细胞也有双重作用,有助于调节血脑屏障,促进血管生成和突触生成,但相反,形成胶质疤痕可能会阻止进一步的可塑性。以下为卒中损伤的几个重要机制。 兴奋性毒性 中枢神经系统缺血导致葡萄糖和氧气缺乏,导致神经元细胞无法维持正常的离子梯度。这些神经元的去极化导致过多的谷氨酸释放,导致细胞内钙的涌入,触发细胞死亡途径,如凋亡、自噬和坏死途径。这一过程被称为兴奋性毒性,主要是通过谷氨酸途径介导的,包括NMDARs、AMPARs 和KA受体。钙在兴奋性中的作用也仍然复杂,在缺血环境中有许多影响。细胞内钙的增加引发线粒体功能障碍和自由基、磷脂酶和蛋白酶的激活,从而导致细胞死亡或损伤。有趣的是,细胞之间的相互作用对缺血损伤后

的损伤扩散也至关重要。在成人大脑中,细胞间间隙连接的堵塞减少了神经元的死亡,这可能表明在神经元损伤期间细胞之间发生了重要的相互作用。这些过程还会促进脑水肿,这在卒中后的前几天具有临床意义。许多治疗方法都集中在中断兴奋性毒性引发的通路以改善卒中恢复,虽然在动物模型中经常成功,将这些发现转化为临床仍然具有挑战性。 线粒体的改变 线粒体在细胞能量稳态中起着关键作用,因此在缺血时能量平衡被破坏和ATP合成被改变时起着显著的作用。钙在兴奋性下的快速流入导致线粒体过量积聚,引起功能障碍,从而导致线粒体通透性转换孔(mtPTP)打开和细胞色素C释放。这些事件导致线粒体肿胀和膜塌陷,引发细胞死亡级联反应,如细胞凋亡。线粒体产生的活性氧(ROS)在缺血环境下的再融合损伤和细胞死亡中也起着重要作用。维持线粒体完整性和限制细胞内凋亡和氧化应激途径的诱导是防止缺血性损伤引起广泛细胞毒性的重要途径。 自由基 脑缺血还会引发自由基,从而导致神经组织的氧化应激。钙的流入触发一氧化氮合酶(NOS)产生一氧化氮(NO),通过形成氧自由基和产生过氧亚硝酸盐(ONOO-)导致损伤。线粒体在缺血期间发生功能障碍,导致进一步的氧化应激。 NADPH氧化酶在兴奋性中毒和缺血的ROS生成中也起着关键作用。此外,嵌合骨髓研究表明,炎症有助于中性粒细胞释放诱导性NOS (iNOS),从而导致NO中毒水平。自由基触发PI3K/Akt信号通路,并上调转录因

脑卒中的发病原因和病理机制

脑卒中的发病原因和病理机制脑卒中是一种常见且严重的疾病,造成了世界范围内大量的残疾和死亡。了解脑卒中的发病原因和病理机制对于预防和治疗该疾病具有重要意义。本文将探讨脑卒中的发病原因和病理机制,旨在提供对这一疾病的深入理解。 一、发病原因 1.1 高血压 高血压是导致脑卒中最常见的可修正危险因素之一。慢性高血压对于血管的壁厚度和弹性产生了不利影响,最终导致了破裂或者阻塞的情况,造成脑血液供应不足。 1.2 糖尿病 糖尿病是另一个与脑卒中发病相关的重要因素。高血糖对心脑血管系统造成了直接和间接的负面影响。高血糖导致动脉硬化、炎症反应和血小板聚集,增加了血栓形成和血管破裂的风险。 1.3 心脏病 心脏病,尤其是心房颤动,是脑卒中的独立危险因素之一。心房颤动使心脏泵血不完全,导致血液在心房内凝结形成血栓,并可能通过血液循环输送到大脑引发脑卒中。 1.4 高血脂

高胆固醇和高甘油三酯水平与脑卒中的发病有关。血液中高胆固醇沉积在动脉壁上形成斑块,最终导致血管狭窄和阻塞,这种情况不仅限于冠状动脉,也包括脑供血动脉。 二、病理机制 2.1 缺血性脑卒中 缺血性脑卒中是指脑血管内腔狭窄或闭塞导致局部脑血流减少或中断的一类脑卒中。血管狭窄或闭塞通常由血小板聚集、血栓形成、动脉粥样硬化等引起。 2.2 出血性脑卒中 出血性脑卒中是指脑内血管破裂导致血液泄漏到脑组织中的脑卒中类型。这通常是由于高血压、动脉瘤、脑血管畸形等因素引起的。血液泄漏会导致脑组织损伤、出血区域扩大以及正常区域的压迫,从而引发一系列病理生理反应。 2.3 炎症反应和凋亡 脑卒中后,炎症反应和凋亡反应在脑组织内迅速发生。这些反应会引发免疫细胞和炎症介质的释放,导致炎症反应的进一步扩大。炎症反应和凋亡在神经元和胶质细胞中引起细胞损伤和死亡,加剧了脑组织损害。 2.4 神经元再灌注损伤

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