缺血性脑血管病发病机制的新进展

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(1.北京中医药大学2007级博士研究生，北京 100029；延边大学中医学院，吉林 延吉 133000；2.北京中医药大学，北京 100029)

缺血性脑血管病(ICVD)，是指脑的主要供血动脉发生狭窄或闭塞，引起相应部位脑组织的缺血或坏死，发病率高，危害性大[1-4]。近年来，不仅西医对ICVD进行着更深入的研究，而且中医也在病因病机、诊断和治疗等方面进行更完善的研究。现就对其发病机制作一简要概述。

1 病理变化

脑的耗氧量约为总耗氧量的20%,故脑组织缺血缺氧是ICVD的根本机制。脑组织缺血缺氧将会引起神经细胞肿胀、变性、坏死、凋亡、胶质细胞肿胀、增生等一系列继发反应。脑血流阻断1 min后神经元活动停止，缺血缺氧4 min即可造成神经元死亡。脑缺血的程度不同而神经元损伤的程度也不同。脑神经元损伤导致局部脑组织及其功能的损害。

2 发病机制

2.1 氧自由基损伤 脑缺血时氧供应下降和ATP减少,导致过氧化氢、羟自由基以及起主要作用的过氧化物等氧自由基的过度产生[5]和超氧化物歧化酶等清除自由基的动态平衡状态遭到破坏，攻击膜结构和DNA，破坏内皮细胞膜,使离子转运、生物能的产生和细胞器的功能发生一系列病理生理改变，导致神经细胞、胶质细胞和血管内皮细胞损伤，增加血脑屏障通透性。自由基损伤可加重脑缺血后的神经细胞损伤。

2.2 钙离子超载 研究认为，Ca2+超载及其一系列有害代谢反应是导致神经细胞死亡的最后共同通路。细胞内Ca2+超载有多种原因:(1)蛋白激酶C等的作用下，EAA、内皮素和NO等物质释放增加，导致受体依赖性钙通道开放使大量Ca2+内流。(2)胞内Ca2+浓度升高可激活磷脂酶、三磷酸脂醇等物质，使细胞内储存的Ca2+释放，导致Ca2+超载。(3)ATP合成减少，Na+，K+-ATP酶功能降低而不能维持正常的离子梯度,大量Na+内流和K+外流，细胞膜电位下降产生去极化，导致电压依赖性钙通道开放，大量Ca2+内流。(4)自由基使细胞膜发生脂质过氧化反应,细胞膜通透性发生改变和离子运转，引起Ca2+内流使神经细胞内Ca2+浓度异常升高。(5)多巴胺、5-羟色胺和乙酰胆碱等水平升高，使Ca2+内流和胞内Ca2+的释放。Ca2+内流进一步干扰了线粒体氧化磷酸化过程，且大量激活钙依赖性酶类，如磷酯酶、核酸酶及蛋白酶、自由基形成、能量耗竭等一系列生化反应，最终导致细胞死亡。

2.3 一氧化氮(NO)和一氧化氮合成酶的作用 有研究发现[6],NO作为生物体内重要的信使分子和效应分子，具有神经毒性和脑保护双重作用，即低浓度NO通过激活鸟苷酸环化酶使环鸟苷酸(cGMP)水平升高，扩张血管，抑制血小板聚集、白细胞-内皮细胞的聚集和黏附，阻断NMDA受体减弱它介导的神经毒性作用起保护作用；而高浓度NO与超氧自由基作用形成过氧亚硝酸盐或者氧化产生亚硝酸阴离子，加强脂质过氧化，ATP酶活性降低,细胞蛋白质损伤，且能使各种含铁硫的酶失活，从而阻断DNA复制及靶细胞内能量合成和能量衰竭,亦可通过抑制线粒体呼吸功能实现其毒性作用而加重缺血脑组织的损害。

2.4 兴奋性氨基酸(EAA)毒性作用 EAA是广泛存在于哺乳动物中枢神经系统的正常兴奋性神经递质，参与传递兴奋性信息，同时又是一种神经毒素，以谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)为代表。脑缺血使物质转化(尤其是氧和葡萄糖)发生障碍，使维持离子梯度所必需的能量衰竭和生成障碍。因为能量缺乏，膜电位消失，细胞外液中谷氨酸异常增高导致神经元、血管内皮细胞和神经胶质细胞持续去极化，并有谷氨酸从突触前神经末梢释放。胶质细胞和神经元对神经递质的再摄取一般均需耗能，神经末梢释放的谷氨酸发生转运和再摄取障碍，导致细胞间隙EAA异常堆积，产生神经毒性作用。EAA毒性可以直接导致急性细胞死亡，也可通过其它途径导致细胞凋亡。

2.5 炎症细胞因子损害 脑缺血后炎症级联反应是一种缺血区内各种细胞相互作用的动态过程，是造成脑缺血后第二次损伤。在脑缺血后，由于缺氧及自由基增加等因素均可通过诱导相关转录因子合成,淋巴细胞、内皮细胞、多形核白细胞和巨噬细胞、小胶质细胞以及星形胶质细胞等一些具有免疫活性的细胞均能产生细胞因子，如肿瘤细胞坏死因子(TNF)-α、血小板活化因子(PAF)、白细胞介素(IL)系列、转变生长因子(TGF)-β1等，细胞因子对白细胞又有趋化作用，诱导内皮细胞表达细胞间黏附分子(ICAM)-1、P-选择素等黏附分子，白细胞通过其毒性产物、巨噬细胞作用和免疫反应加重缺血性损伤[7]。

2.6 凋亡调控基因的激活 细胞凋亡是由体内外某种信号触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞DNA早期降解为特征的主动性自杀过程。细胞凋亡在形态学和生化特征上表现为细胞皱缩，细胞核染色质浓缩，DNA片断化，而细胞的膜结构和细胞器仍完整[8]。脑缺血后，神经元生存的内外环境均发生变化，多种因素如过量的谷氨酸受体的激活、氧自由基释放和细胞内Ca2+超载等，最终通过凋亡相关基因的激活与调控、启动细胞死亡信号转导通路最终导致细胞凋亡过程。缺血性脑损伤所致的细胞凋亡可分3个阶段:信号传递阶段、中央调控阶段和结构改变阶段。

I2.7 缺血半暗带功能障碍 缺血半暗带(IP)：缺血半暗带区是无灌注的中心(坏死区)和正常组织间的移行区，IP是不完全梗死，该区组织结构存在，但有选择性神经元损伤。围绕脑梗死中心的缺血性脑组织，这部分脑组织电活动中止，但保持正常的离子平衡和结构上的完整。假如再适当增加局部脑血流量，至少在急性阶段突触传递能完全恢复，即IP内缺血性脑组织的功能是可以恢复的[9]。半暗带区是兴奋性细胞毒性、梗死周围去极化、炎症反应、细胞凋亡起作用的地方，使该区迅速发展成梗塞灶。缺血半暗区最初损害表现为功能障碍，有独特的代谢紊乱。主要表现在葡萄糖代谢和脑氧代谢这两方面:(1)当血流速度下降时,蛋白质合成抑制，继为厌氧糖酵解、神经递质释放和能量代谢紊乱。(2)急性脑缺血缺氧时，神经元和神经胶质细胞由于能量缺乏、K+释放和谷氨酸在细胞外积聚而去极化，缺血中心区的细胞只去极化而不复极[10]。而半暗带区的细胞以能量消耗为代价可复极，如果细胞外的K+和谷氨酸增加，这些细胞也只去极化，随着去极化细胞数量的增大，梗塞灶范围也在不断扩大[11]。

3 问题和展望

CVD的发病是多方面而且相当复杂的过程，脑缺血损害也是一个渐进的过程，神经功能障碍随缺血时间的延长而加重。本文从氧自由基的形成、钙超载、NO和NO合成酶的作用、兴奋性氨基酸毒性作用、炎症细胞因子损害、凋亡调控基因的激活、缺血半暗带功能障碍等方面阐述其发生机制。这些机制作用于多种生理、病理过程的不同环节，对脑功能演变和细胞凋亡给予调节，同时也受到多种基因的调节和制约，构成一种复杂的相互调节与制约的网络关系。尽管对ICVD一直进行着研究，但对其病理生理机制尚不够深入，希望随着中医药对缺血性脑损伤的治疗进展，其发病机制也随之会更深入地阐明，从而更好地为临床和理论研究服务。

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