惠浩 張磊 蘇寧 王凱 饒維 費(fèi)舟

(第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科, 陜西 西安 710032)

·綜述·

高壓氧預(yù)處理誘導(dǎo)缺血-再灌注損傷耐受的研究進(jìn)展

惠浩 張磊 蘇寧 王凱 饒維 費(fèi)舟*

(第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科, 陜西 西安 710032)

高壓氧; 預(yù)處理; 缺血-再灌注損傷

一、缺血-再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury, IRI)的發(fā)病機(jī)制

1960年，Jennings等發(fā)現(xiàn)心肌缺血恢復(fù)血流后，缺血心肌的損傷反而加重的現(xiàn)象。1967年，Bulkley 和Hutchins則發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈搭橋血管再通后，患者發(fā)生心肌細(xì)胞反常性壞死，加重心臟原發(fā)性損傷；1981年，Greenberg等在貓小腸中證實(shí)：缺血3 h后再灌注，粘膜損傷更嚴(yán)重。上述在動(dòng)物和患者中發(fā)現(xiàn)的原發(fā)性供血?jiǎng)用}閉塞形成血栓，進(jìn)而造成代謝供給嚴(yán)重失衡，導(dǎo)致組織缺氧，然后恢復(fù)血流量和復(fù)氧并未改善組織缺氧，而是伴隨組織損傷加重以及嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)[1]的這些現(xiàn)象和癥狀就是再灌注損傷。其確切定義是：在缺血的基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后，組織器官的損傷反而加重。

目前，缺血-再灌注損傷的發(fā)病機(jī)制有很多解釋?zhuān)纾浩鞴俳M織缺血期間只有少量的氧氣供應(yīng)，以致于腺甘酸環(huán)化酶活性降低，細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP)水平降低，同時(shí)伴隨血管滲透性增加[2]，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞的屏障功能受損；同時(shí)，缺血-再灌注可以激活細(xì)胞死亡程序，包括凋亡(核碎裂，細(xì)胞膜出泡，細(xì)胞皺縮，線粒體的膜電位和完整性缺失)、自噬相關(guān)的死亡(胞質(zhì)空泡化，細(xì)胞器的損失)和壞死(程序性細(xì)胞和細(xì)胞器腫脹，質(zhì)膜破裂，蛋白酶和溶酶體泄露到細(xì)胞外)等[3]；此外，缺血期間，相關(guān)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控也會(huì)發(fā)生顯著改變，特別是缺血后伴隨著氧敏感酶活性的降低，從而使得激活缺氧和炎癥信號(hào)通路信號(hào)分子的表達(dá)，這些分子包括缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor, HIF)和核因子(nuclear factor kappa B, NF-κB)等[4]。

二、高壓氧預(yù)處理(hyperbaric oxygen preconditioning, HBO-PC)有效減輕缺血-再灌注損傷

治療缺血-再灌注損傷的方法雖然很多，但有效治療手段寥寥無(wú)幾。被廣泛用作治療一氧化碳中毒[5,6]，以及各種伴隨氧氣輸送障礙疾病輔助治療的HBO-PC已經(jīng)在中風(fēng)模型[7～9]及在很多器官(脊髓、心臟和肝臟等)上進(jìn)行了缺血耐受治療的研究。這些研究證實(shí)HBO-PC可以產(chǎn)生顯著的保護(hù)作用，與缺氧預(yù)處理比較[10]，高壓氧是一個(gè)更安全、更有效的預(yù)處理方法。

2010年Koca等[11]在止血帶引起的大鼠骨骼肌缺血模型上研究HBO-PC對(duì)骨骼肌缺血-再灌注的影響。研究者對(duì)成年雄性大鼠進(jìn)行連續(xù)7次HBO-PC，[3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atmospheric absolute, ATA)100% O2]，每次間隔12 h。同時(shí)，每隔24 h給大鼠腹腔注射臭氧復(fù)合物，共4次，之后將大鼠骨骼肌缺血2 h，灌注22 h后對(duì)大鼠的血液進(jìn)行采樣。研究發(fā)現(xiàn)，HBO-PC組中大鼠的丙二醛(malondialdehyde, MDA)，羰基蛋白質(zhì)(protein carbonyl, PCO)，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)的水平較對(duì)照組有顯著降低，提示高壓氧預(yù)處理可以降低由骨骼肌引起的氧化應(yīng)激水平。Cheng[12]等則給予正常SD大鼠連續(xù)5次(2.5ATA, 100% O2)，每次1 h的HBO-PC之后對(duì)大鼠進(jìn)行15 min，4血管的全腦阻塞損傷。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：HBO-PC組大鼠的死亡率，癲癇的發(fā)病率較損傷組下降，海馬區(qū)及皮層的神經(jīng)元存活率較損傷組高。在同樣的模型上，Ostrowski[13]等還發(fā)現(xiàn)HBO-PC可明顯降低海馬區(qū)MMP-9表達(dá)，改善大鼠神經(jīng)功能障礙。此外，Sun[14]等還證實(shí)HBO-PC 48 h后，心肌血管完全性阻塞大鼠模型的心肌梗死面積減少，心臟功能較對(duì)照組有所恢復(fù)，數(shù)據(jù)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

三、HBO-PC減輕缺血-再灌注損傷的可能機(jī)制

1.HBO-PC通過(guò)抑制短暫性腦缺血后COX-2的表達(dá)發(fā)揮保護(hù)作用：Cheng等[12]在制作大鼠大腦中動(dòng)脈阻塞模型前5 d，連續(xù)給予HBO-PC (2.5ATA，100%氧氣)，1次/d。研究發(fā)現(xiàn)，與缺血組比較，HBO-PC組大鼠死亡率降低，神經(jīng)功能學(xué)評(píng)分提高。同時(shí)，HBO-PC組大鼠腦組織中的特異性環(huán)氧化酶-2 (Cyclooxygenase-2, COX-2)表達(dá)量顯著降低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在每次HBO-PC前給大鼠腹腔注射COX-2 抑制劑 NS-398后，大鼠腦組織中COX-2的表達(dá)與對(duì)照組沒(méi)有顯著差異，而且大鼠的死亡率，神經(jīng)功能學(xué)評(píng)分與對(duì)照組也沒(méi)有顯著性差異。上述研究結(jié)果提示：HBO-PC可通過(guò)抑制短暫性腦缺血后COX-2的上調(diào)而發(fā)揮腦保護(hù)作用，但其是否長(zhǎng)期調(diào)控COX-2發(fā)揮作用還有待進(jìn)一步研究。

2.HBO-PC可能通過(guò)上調(diào)HIF-α和促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin, EPO)而誘導(dǎo)缺血耐受：高壓氧通過(guò)調(diào)控氧濃度來(lái)發(fā)揮作用，則其是否可能調(diào)控氧分子相關(guān)基因或分子蛋白來(lái)誘導(dǎo)缺血耐受而發(fā)揮腦保護(hù)作用？Guo等[15]利用大鼠局灶性腦缺血模型驗(yàn)證了這一假設(shè)。研究者先給予SD大鼠連續(xù)5 d(2ATA，100%氧氣)，每天1 h的HBO-PC，再制模進(jìn)行損傷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：較缺血組，HBO-PC組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分明顯改善，梗死灶面積顯著減少。與此同時(shí)，HBO-PC組中大鼠腦組織中缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1和促紅細(xì)胞生成素EPO的表達(dá)升高，提示HBO-PC治療缺血-再灌注損傷時(shí)，不僅對(duì)缺氧敏感的關(guān)鍵基因表達(dá)變化，而且與組織供氧流程中的其他關(guān)鍵信號(hào)分子，如：促進(jìn)攜氧載體增強(qiáng)的EPO等也大量表達(dá)，以提高梗死灶的氧濃度。

3.HBO-PC通過(guò)上調(diào)抗氧化酶誘導(dǎo)大鼠缺血-再灌注損傷耐受：Li等[16]對(duì)SD大鼠進(jìn)行連續(xù)2 d(2.5ATA, 100%氧氣)，每隔12 h，每次1 h共4次的HBO-PC治療局灶性腦缺血-再灌注損傷(大腦中動(dòng)脈阻塞模型)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HBO-PC組大鼠死亡率明顯降低，神經(jīng)功能改善。更重要的是，HBO-PC在顯著減少損傷因子MDA表達(dá)的同時(shí)，提高抗氧化因子(catalase, CAT)和SOD的表達(dá)。這些結(jié)果提示HBO-PC可上調(diào)抗氧化酶來(lái)誘導(dǎo)大鼠對(duì)缺血-再灌注損傷的耐受。

4.HBO-PC通過(guò)線粒體途徑抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，減輕缺血-再灌注損傷：除了發(fā)現(xiàn)HBO-PC可上調(diào)抗氧化酶發(fā)揮腦保護(hù)作用外，Li等[17]還發(fā)現(xiàn)，HBO-PC可下調(diào)細(xì)胞色素C和半胱天冬酶，上調(diào)Bcl-2和Bax表達(dá)，可能通過(guò)調(diào)控線粒體途徑預(yù)抑制缺血-再灌注損傷導(dǎo)致的神經(jīng)細(xì)胞凋亡，降低腦含水量，減少梗死灶面積，顯著改善大鼠神經(jīng)功能障礙，發(fā)揮積極的神經(jīng)和腦保護(hù)作用。

5.HBO-PC通過(guò)上調(diào)神經(jīng)細(xì)胞自噬誘導(dǎo)腦缺血耐受：除外凋亡，自噬既是一種細(xì)胞死亡的方式，更是一種細(xì)胞自我更新的手段。最近Yan等[18]對(duì)SD大鼠先進(jìn)行連續(xù)5 d(2.5ATA，100%氧氣)，1次/d，的HBO-PC，在最后一次預(yù)處理后24 h，通過(guò)大腦中動(dòng)脈阻塞對(duì)大鼠進(jìn)行缺血-再灌注損傷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)HBO-PC組大鼠神經(jīng)功能學(xué)評(píng)分和梗死面積均小于對(duì)照組大鼠。同時(shí)，電鏡和自噬體膜蛋白(light chain 3, LC3)的結(jié)果提示，HBO-PC的治療作用可能是通過(guò)上調(diào)自噬的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樽允上鄬?duì)于凋亡、壞死等細(xì)胞死亡方式來(lái)說(shuō)，屬于一種安全的細(xì)胞死亡方式，不會(huì)引起炎癥等免疫變化，適度的自噬可以發(fā)揮強(qiáng)大的腦保護(hù)作用。

四、小結(jié)

缺血-再灌注損傷一直是醫(yī)學(xué)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，也是一個(gè)亟待解決的難題。并不是所有缺血的器官和組織在恢復(fù)血流后都會(huì)發(fā)生缺血-再灌注損傷，有很多因素影響它的發(fā)生和發(fā)展。例如，①將缺血時(shí)間的長(zhǎng)短，缺血時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短都不容易發(fā)生再灌注損傷；②側(cè)支循環(huán)：側(cè)支循環(huán)容易形成的缺血組織或器官可以減輕缺血程度，較不易發(fā)生缺血再灌注損傷；③需氧程度：像心臟、腦等對(duì)氧需求量高的器官容易發(fā)生缺血再灌注損傷；④再灌注的條件：低pH、低鈣、低溫溶液灌注可以減輕組織的再灌注損傷。缺血再灌注后氧自由基，脂性自由基增多，這些自由基可以破壞膜磷脂的成份，使膜磷脂減少，直接導(dǎo)致膜的流動(dòng)性和與磷脂膜結(jié)合的酶活性下降，此外這些自由基可以減少ATP使得線粒體的功能受限，最終導(dǎo)致細(xì)胞能量代謝障礙。缺血再灌注后Na+/Ca2+交換異常，細(xì)胞膜、線粒體以及肌漿網(wǎng)膜損傷，導(dǎo)致大量的Ca2+進(jìn)入細(xì)胞，使得細(xì)胞內(nèi)鈣超載，進(jìn)一步加重細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷以及代謝障礙。世界科研工作者針對(duì)如何有效減輕缺血-再灌注損傷進(jìn)行了大量的研究，在興奮性氨基酸毒性作用、氧自由基和鈣離子超載等學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，一些氣體被引入到缺血-再灌注損傷的治療領(lǐng)域，除外O2，還包括一氧化氮(nitric oxide, NO)，氫氣(hydrogen, H2)，一氧化碳(carbon monoxide, CO)，硫化氫(hydrogen sulfide, H2S)氣體等。例如：內(nèi)源性攝入NO可以降低肝臟細(xì)胞凋亡，減輕缺血-再灌注損傷；H2是一種高度可擴(kuò)散的氣體，并且可以在體內(nèi)與氧自由基分子產(chǎn)生水來(lái)起到類(lèi)似抗氧化劑的作用減輕缺血-再灌注損傷 ，內(nèi)源性產(chǎn)生CO或者體內(nèi)給予可以釋放CO的分子可以通過(guò)激活HIF來(lái)減輕炎癥發(fā)揮保護(hù)作用；H2S氣體發(fā)現(xiàn)可以誘導(dǎo)產(chǎn)生一種可逆的低體溫狀態(tài)，在不改變血壓的情況下抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能，減輕血管內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)于缺血-再灌注的反應(yīng)。然而，上述氣體雖被證實(shí)有效，但缺乏應(yīng)用技術(shù)，其安全性差，效果不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致臨床應(yīng)用困難。相較于NO，H2和CO等，高壓氧則是一種非創(chuàng)傷性并且確實(shí)有效、安全性高的一種氣體預(yù)處理治療手段，在臨床應(yīng)用上已顯示出其潛在的、深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。近年來(lái)，高壓氧醫(yī)學(xué)在我國(guó)取得了蓬勃的發(fā)展，各型高壓氧艙的研制也為臨床應(yīng)用提供了便利。盡管如此，HBO-PC減輕缺血-再灌注損傷仍屬于一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，還需要在其作用機(jī)制、預(yù)處理方案和應(yīng)用技術(shù)上進(jìn)行更為詳細(xì)的研究。

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Advances in Primary Central Nervous System Lymphoma

PatrickLB1,MohileNA2,3

1DepartmentofNeurology,UniversityofRochesterMedicalCenter, 601ElmwoodAvenue,Box356,Rochester,NY, 14642,USA.Lauren_Patrick@urmc.rochester.edu； 2DepartmentofNeurology,UniversityofRochesterMedicalCenter, 601ElmwoodAvenue,Box356,Rochester,NY, 14642,USA.nimish_mohile@urmc.rochester.edu；3DepartmentofNeurology,UniversityofRochesterMedicalCenter, 601ElmwoodAvenue,Box704,Rochester,NY, 14642,USA.

Primary central nervous system lymphoma (PCNSL) is a rare form of non-Hodgkin lymphoma that is limited to the CNS. Although novel imaging techniques aid in discriminating lymphoma from other brain tumors, definitive diagnosis requires brain biopsy, vitreoretinal biopsy, or cerebrospinal fluid analysis. Survival rates in clinical studies have improved over the past 20 years due to the addition of high-dose methotrexate-based chemotherapy regimens to whole-brain radiotherapy. Long-term survival, however, is complicated by clinically devastating delayed neurotoxicity. Newer regimens are attempting to reduce or eliminate radiotherapy from first-line treatment with chemotherapy dose intensification. Significant advances have also been made in the fields of pathobiology and treatment, with more targeted treatments on the horizon. The rarity of the disease makes conducting of prospective clinical trials challenging, requiring collaborative efforts between institutions. This review highlights recent advances in the biology, detection, and treatment of PCNSL in immunocompetent patients.

1671-2897(2016)15-092-03

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(30930093); 十二五國(guó)家科技支撐計(jì)劃資金資助項(xiàng)目(2012BAI11B02); 陜西省科技計(jì)劃資金資助項(xiàng)目(2012JQ4005); 西京醫(yī)院學(xué)科助推計(jì)劃資助項(xiàng)目(XJZT12T05)

惠浩，碩士，醫(yī)師，E-mail: gjhitfk@163.com

*通訊作者：費(fèi)舟，教授、主任醫(yī)師，E-mail: feizhou@fmmu.edu.cn

R 651.1

A

2012-06-05；

2012-07-20)

0.1007/s11912-015-0483-8.