付雨鑫 豐宏林

(哈爾濱醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院神經內科，黑龍江 哈爾濱 150081)

人血白蛋白在缺血性腦卒中臨床應用中的進展

付雨鑫 豐宏林

(哈爾濱醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院神經內科，黑龍江 哈爾濱 150081)

人血白蛋白；缺血性腦卒中

腦血管疾病是危害老年人身體健康、生命的主要疾病之一。隨著人口老齡化及輕癥病例的增加，腦卒中發(fā)病率逐年增高。在2008年衛(wèi)生部公布的第三次全國死因調查中，腦卒中已超過惡性腫瘤成為中國第一致死病因。在gt;70歲的老年患者中，腦卒中的治療費用已成為其最主要的醫(yī)療花費，而腦卒中患病后多遺留肢體運動、言語等障礙且極易復發(fā)，使其成為老年醫(yī)學中面臨的重要課題〔1～4〕。目前，人血白蛋白治療缺血性腦卒中的臨床應用取得較大突破，本文主要從白蛋白的分子結構、生物學功能、神經保護作用等方面闡述其在缺血性腦卒中的臨床應用進展。

1 白蛋白的分子結構

人血白蛋白是由585個氨基酸組成的球狀蛋白質，半衰期為18～20 d，屬于單鏈多肽，分子量為67 kD，約占血漿總蛋白的60%，與其他血漿蛋白質相比分子量并不大。在以小鼠為模型的動物實驗中，胚胎早期肝臟內編碼白蛋白的基因即被激活，轉錄水平隨年齡增長而增高直至成年。白蛋白的晶體結構由X線晶體造影得出，通過α-螺旋結構域(Ⅰ～Ⅲ)形成心形分子，每個結構域內部框架相對靈活，白蛋白分子中的兩個亞級結構通過不同的組合搭配形式與結構域間的二硫鍵，脯氨酸殘基形成相對位移，從而發(fā)揮以白蛋白作為載體，擁有不同結合位點的作用。由于結合位點相應的特異性差異，導致白蛋白可以變換多種結構亞型，依據所結合配體的分子量大小來區(qū)分，相應結構域的特性也有明顯差別：能結合大分子物質，如膽紅素、磺胺類物質的由α-h5和α-h6與親水能力較弱的區(qū)域形成的結合位點，則活動性、延展性更強并可以容納多于一個配體〔5〕。而結構相對單一化、穩(wěn)定性較強的，只能特異性的結合與之相匹配的小分子，對其所結合的分子內部結構要求更加明確單一。

2 白蛋白的生物學功能

2.1白蛋白的運輸功能 白蛋白因其穩(wěn)定但又多變的內部結構，對人體內源性、外源性物質的轉運結合儲存都起到明確作用〔6〕。白蛋白可以結合并運輸包括機體代謝產物、陰陽離子、藥物等物質〔7〕，這與其構象效應密切相關。白蛋白分子彈性良好，只有在極特殊的生理狀況下(如溫度、體內酸堿度，離子濃度發(fā)生劇烈改變等強理化條件下)，才會發(fā)生內部結構性質的改變。正常情況下，當白蛋白與化合物結合時，在其分子總能量不變的條件下，可以轉變多種結合位點，進而產生相應的分子構象〔8〕。在結合過程中，白蛋白內部α-螺旋解開，肽鏈內的氨基酸殘余基團支鏈方位的改變，但由于存在的二硫鍵數目多且脯氨酸、半胱氨酸所在方位保守，白蛋白在與化合物結合后，雖然產生新的結合位點，但又容易回復原來的形狀。

白蛋白對親水性差的有機陰離子結合率較高，對氨基酸等疏水基團結合較少，同時由于血清白蛋白在血液中含量多，還可以特異性運送類固醇及其衍生物并在靶點釋放。位于不同結構域的結合位點Ⅰ～Ⅱ可起到絕大多數藥物的轉運功能，位點I可以結合二羥基酸及體積大的雜環(huán)化合物、內源性物質；而芳香性羧酸等物質則特異性結合在位點Ⅱ。白蛋白對物質的結合作用可以同時將有毒物質運送至靶器官，從而降低其毒性，如哈立德國王大學醫(yī)院推薦聯合白蛋白作為大量血漿置換首選方案。

2.2維持血漿膠體滲透壓 與血漿相比，白蛋白濃度在腦脊液、房水、滑膜、肺泡支氣管液很低。血清白蛋白可以維持70%～80%的血漿膠體滲透壓，其分子量相對較小，是細胞外液中含量最多的蛋白質。1 g白蛋白可以從組織間隙回收約18 ml的液體，每5 g白蛋白保留內循環(huán)內水分的能力約相當于100 ml血漿或200 ml全血功能，同時血漿膠體滲透壓的改變也可以促進血清白蛋白的合成〔9〕。在人體微循環(huán)中，細胞內液、細胞外液不斷進行物質交換。白蛋白通過膠體滲透壓差的變化，改變組織液的分布〔10〕。

2.3抗氧化、自由基清除功能 氧化應激打亂氧化與抗氧化之間的平衡，導致脂質蛋白、核酸破壞〔11〕。許多氧化模型提示白蛋白在抗氧化過程中起到主要作用，通過誘導氧化應激和氧化損傷，自由基、活性氧、氮、氯會導致一些年齡相關疾病的發(fā)展。白蛋白抗氧化活性也是由于其配體結合能力強，結構靈活，利于與配體結合。自由基是哺乳動物細胞的氧代謝組成部分。在病理進程中自由基關聯破壞的作用是關鍵的，許多疾病糖基化和氧化損傷引起蛋白質變性?；钚匝鹾偷怯醒醮x中產生的中間產物，作為人體內主要的還原劑，白蛋白氨基酸序列的半胱氨酸-34使其起到清除血管內還原性巰醇作用，二價鐵離子和二價銅離子等金屬離子與白蛋白結合，通過相應的過氧化反應、細胞損害都會減輕。蛋白質由于血管內皮表層作用而不會外漏至血管外，白蛋白也可通過血管內-組織間隙-淋巴管完成一次血管內循環(huán)，還可通過結合細胞基質和內皮細胞膜干預血管內皮的連續(xù)性，進一步影響血管內皮對大分子物質的通透性。通過與增加微管滲透性的花生四烯酸結合，保持微管系統完整性。

2.4其他功能 此外，白蛋白可以維持血液酸堿平衡，通過其自身氧化還原效應抑制炎癥反應，改善多器官血流灌注，減輕靶器官損傷；炎癥發(fā)生時會提高血管滲透性，其機制是通過中性粒細胞活化，釋放化學物質，但這種明顯的損害也可能產生有益的影響：即在炎癥發(fā)生時，白蛋白濃度反應性升高，進而發(fā)揮其多種抗氧化性能。當機體發(fā)生氮代謝功能不全時，白蛋白可以作為人體內的氮源，為各器官、組織提供營養(yǎng)；目前，白蛋白還廣泛應用于危重癥、膿毒癥、肝損傷患者，可降低病死率。

3 神經保護作用

白蛋白治療可以明顯降低紅細胞壓積至25%～30%，恢復正常水平需1 d。白蛋白以白蛋白復合物的形式轉運長鏈脂肪酸，白蛋白在血漿中主要捕獲氧自由基，抗氧化防御功能超過維生素E的10～20倍，可阻止氧化劑產生內源性物質(中性粒細胞髓過氧化物酶)。白蛋白與銅離子結合，抑制脂質的過氧化反應并且延緩高活性的羥基自由基形成，通過與血管多糖-蛋白質復合物結合，對血管內皮發(fā)揮直接作用。白蛋白作為各種小分子載體，通過其跨內皮轉運，維持腦血管正常通透性。微血管內皮細胞在其表面表達特定的白蛋白結合位點，介導調節(jié)其轉運胞吞作用。白蛋白以一種復雜的方式影響紅細胞聚集并降低血沉。白蛋白是特異的內皮細胞凋亡抑制劑，它半衰期長，不隨尿液排出體外。白蛋白可以通過增加丙酮酸與神經元的轉運而維持細胞代謝，從而保護神經細胞〔12〕。當丙酮酸脫羥酶被腦缺血抑制，會導致底物的利用受限和電子流入線粒體傳入減少。白蛋白刺激病理狀態(tài)下膠質瘢痕形成(對星型膠質細胞有主要作用)，也是星型膠質細胞中丙酮酸脫羥酶的主要調節(jié)因子，有超過葡萄糖和乳酸一倍的能力。

白蛋白在休克、燒傷、外科手術中可提供循環(huán)支持，同時由于人腦中小神經膠質細胞合成白蛋白，中等劑量白蛋白給藥可以作為一種強大的神經保護劑，在急性腦梗死及腦損傷的4～5 h治療時間窗內，在局灶性缺血大鼠模型中，用白蛋白治療的動物美國國立衛(wèi)生研究院腦卒中量表(NIHSS)評分、腦梗死體積較生理鹽水組都顯著減少并可明顯改善行為功能〔13〕。在機理研究中，白蛋白可以改善缺血半暗帶局部血流量，對抗缺血后微血栓形成，改善微血管血栓遠端灌注，主要不良反應為13%的大鼠出現輕至中度肺水腫。當治療時間窗延長，在缺血性腦卒中發(fā)病24、48、72 h后分別給予中等劑量(1.25 g/kg)白蛋白治療，NIHSS評分也顯著改善，皮質腦梗死體積減少68%，皮層下區(qū)域梗死體積減少52%、總梗死面積減少至61%，紋狀體梗死體積也顯著減少〔1〕，這表示中等劑量白蛋白治療顯著改善神經功能，降低梗死體積和腦腫脹。

小的缺血性病變與低血清白蛋白水平獨立相關〔14〕，低白蛋白水平加重了腦梗死進展，血清白蛋白水平與急性缺血性腦卒中的預后相關。在大鼠大腦中動脈閉塞6～24 h后，白蛋白可以升高血清白蛋白水平〔15〕。白蛋白治療具有顯著增加缺血后側支血流灌注的療效。老年冠心病、高血壓并發(fā)腦梗死時，其體內血清白蛋白會下降，血小板體積增大，紅細胞分布寬度增加。血清白蛋白降低可導致機體各器官組織自我修復能力下降，機體抵抗力下降。血漿膠體滲透壓下降，從而加重腦水腫；肺泡滲出也會增加，導致肺水腫，加重肺部感染，提高心臟負荷，從而引起一系列神經功能缺失改變，甚至增加病死率。

有研究表明，急性期腦卒中患者血清白蛋白水平逐漸降低?；颊叩陌椎鞍紫陆党潭仍酱螅瑒t梗死體積越大，血腦屏障破壞越多〔16〕。急性腦梗死中，在胰高血糖素、兒茶酚胺和糖皮質激素等物質的作用下，導致體內眾多代謝途徑強化，代謝率增加，白蛋白下降增加、蛋白水解，從而導致低白蛋白血癥。在急性缺血性腦卒中，低白蛋白血癥與血清皮質醇水平增多有關〔17〕。我們認為白蛋白下降程度能間接反映缺血灶中反應強度。一個長期而激烈的分解狀態(tài)也會導致免疫反應，使患者產生多種并發(fā)癥，如感染和體重減輕也會導致卒中后的不良預后。在急性缺血性腦卒中里，大缺血灶內的劇烈分解代謝反應的結果是使神經功能狀態(tài)惡化，此反應與血清白蛋白水平有關。

4 進展與展望

缺血性腦血管病是目前全球患者死亡和長期殘疾的主要原因之一，預防措施主要針對危險因素、降低腦卒中的發(fā)病率和死亡率。若發(fā)病后積極給藥，能減少組織損傷的程度和改善功能預后。在急性缺血性腦卒中里，白蛋白可以通過血腦屏障滲透至腦實質，保護神經元減輕缺血性損傷。先前研究已經證實，急性缺血性卒中患者血清白蛋白水平低會增加預后不良和死亡風險，說明白蛋白的神經保護作用，提示白蛋白水平可作為卒中復發(fā)的指標。753例急性缺血腦卒中患者入選該研究，隨訪至中風后一年，測量比較復發(fā)組與未復發(fā)組血清白蛋白水平，結果復發(fā)組血清白蛋白水平明顯低于不復發(fā)組〔18〕。低血清白蛋白水平與急性缺血性腦卒中患者有較高的血清皮質醇水平有關，誘發(fā)高皮質醇血癥。

血清白蛋白作為一種抗炎蛋白質和抗氧化劑還可以保護心臟和冠狀動脈。低血清白蛋白水平與缺血性卒中存在關聯，其中心源性和隱匿型亞型有共同的病理生理關系。血清白蛋白是重要的功能性蛋白，可以維持血管通透性，血清白蛋白水平與心梗房顫等心血管疾病呈負相關〔19〕，低血清白蛋白水平的患者更增加其心源性腦栓塞的風險。在哥本哈根心臟研究中的8 870例女性和男性，白蛋白水平與房顫風險呈反比。在Framinghem offspring研究中，5 124例患者經平均隨訪21.9年，發(fā)現低白蛋白水平與兩性心梗風險增加相關〔20〕。低血清白蛋白因此可被視為隱源性腦卒中、心源性栓塞的潛在生物標記物。在日本一項健康篩查橫斷面研究中，8 143例研究對象中血清白蛋白水平與早期頸動脈粥樣硬化患病率呈負相關。

白蛋白能夠減輕缺血后皮層靜脈阻塞，應用白蛋白后肌鈣蛋白在最初的48 h內升高，通常升高程度很小，不伴有臨床癥狀或心電圖改變〔21〕。像T波倒置這種心電圖的改變通常與腦卒中的出血形式相關，也可見于急性缺血性腦卒中。作為微循環(huán)灌注劑、血腦屏障保護劑和抗氧化劑，溫和的抗血栓形成劑，白蛋白導致肺水腫和充血性心力衰竭的機制，最有可能是導致血管內容積擴張、增加前負荷和心肌壁應力〔22〕。若易感患者中本身存在冠脈疾病和心臟功能異常，可能會導致心肺不良事件發(fā)生率增加。2 g/kg的25%白蛋白在發(fā)病5 h內應用，有癥狀性顱內出血的患者可能與肌鈣蛋白升高有關。另外，提示缺血性腦卒中發(fā)病后立即給予大劑量白蛋白后，患者的神經功能缺損癥狀未得到明確改善，試驗組較生理鹽水組發(fā)生肺水腫、癥狀性顱內出血的并發(fā)癥更多見〔23〕。這提示盡管白蛋白有明確的神經保護作用，但不同濃度的白蛋白治療腦卒中患者的安全性和耐受性仍是需要進一步解決的問題。

1Belayev L,Liu Y,Zhao W,etal.Ginsberg,MD human albumin therapy of acute ischemic stroke.marked neuroprotective efficacy at moderate doses and with a broad therapeutic window〔J〕.Stroke,2001;32(2):553-60.

2Dziedzic T,Slowik A,Szczudlik A.Serum albumin level as a predictor of ischemic stroke outcome〔J〕.Stroke,2004;35(1):156-8.

3Xu WH,Dong C,Rundek T,etal.Serum albumin levels are associated with cardioembolic and cryptogenic ischemic strokes:the Northern Manhattan Study〔J〕.Stroke,2014;45(4):973-8.

4尾前照雄，歐陽嶷.世界和日本的腦卒中現狀及預防對策〔J〕.日本醫(yī)學介紹,2003；24：532-5.

5Kraghhansen U,Chuang VT,Otagiri M.Practical aspects of the ligand-binding and enzymatic properties of human albumin〔J〕.Biol Phar Bul,2002;25(6):695.

6Yang M,Dutta C,Tiwari A.Disulfide-bond scrambling promotes amorphous aggregates in lysozyme and bovine serum albumin〔J〕.J Phy Chem B,2015;119(10):3969.

7Yu S，Xu X，Yigit C，etal.Interaction of human serum albumin with short polyelectrolytes〔J〕.Sof Mat,2015;11(23):4630-9.

8Xu ZQ,Yang QQ,Lan JY,etal.Interactions between carbon nanodots with human serum albumin and γ-globulins:the effects on the transportation function〔J〕.J Har Mat,2015;301:242-9

9Michelis R,Sela S,Zeitun T，etal.Unexpected normal colloid osmotic pressure in clinical states with low serum albumin〔J〕.PLos One,2016;11(7):e0159839.

10Nattich-Rak M,Adamczyk Z,Kujda M.Revealing deposition mechanism of colloid particles on human serum albumin monolayers〔J〕.Col Sur B Bioi,2015;137:176-82.

11Huang CY,Liou SY,Kuo WW，etal.Chemiluminescence analysis of antioxidant capacity for serum albumin isolated from healthy or uremic volunteers〔J〕.Luminescence,2016;31(8):1474-8.

12Gokara M，Malavath T，Kalangi SK，etal.Unraveling the mechanism of asiatic acid with human serum albumin and its biological implications〔J〕.J Bio Str Dyn,2014;32(8):1290-302.

13Ginsberg MD.High-dose albumin for neuroprotection in acute ischemic stroke:from basic investigations to multicenter clinical trial〔J〕.Transl Stroke Res,2012:691-719.

14Boselli M,Aquilani R,Baiardi P,etal.Supplementation of essential amino acids may reduce the occurrence of infections in rehabilitation patients with brain injury〔J〕.Nutr Clin Pract 2012;27(1):99-113.

15Wang M,Wang Y,He J,etal.Albumin,stroke〔J〕.Cns Neur Dis Dr Tar,2013;12(2):220-7.

16Bielewicz J,Kurzepa J,Czekajska-Chehab E,etal.Worse neurological state during acute ischemic stroke is associated with a decrease in serum albumin levels〔J〕.J Mol Neur,2016;58(4):493-6.

17Kisialiou A,Pelone G,Carrizzo A,etal.Vecchione C blood biomarkers role in acute ischemic stroke patients:higher is worse or better〔J〕?Im Ag,2012;9(1):1-10.

18Zhang Q,Lei YX,Wang Q,etal.Serum albumin level is associated with the recurrence of acute ischemic stroke〔J〕.Am J Emer Med,2016;34(9):1812-6.

19Babu MS,Kaul S,Dadheech S,etal.Serum albumin levels in ischemic stroke and its subtypes:correlation with clinical outcome〔J〕.Nutrition,2013;29(6):872-5.

20Djousse L,Rothaman KJ,Cupples LA,etal.Serum albumin and risk of myocardial infarction and all-cause mortality in the framingham offspring study〔J〕.Circulation,2002;106:2919-24.

21Katsanos AH,Korantzopoulos P,Tsivgoulis G,etal.Electrocardiographic abnormalities and cardiac arrhythmias in structural brain lesions〔J〕.Int J Cardiol,2013;167(2)328-34.

22Hill MD,Martin RH,Palaesch YY,etal.Albumin administration in acute ischemic stroke:safety analysis of the ALIAS part 2 multicenter trial〔J〕.PLoS One,2015;10(9):e0131390.

23Ginsberg MD,Palesch YY,Hill MD,etal.High-dose albumin treatment foracute ischemic stroke (ALIAS) part2:a randomized,double-blind,phase3,placebo-controlled trial〔J〕.Lan Neur,2013;12(11):1049-58.

〔2017-08-23修回〕

(編輯 郭 菁)

R453.9

A

1005-9202(2017)22-5732-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.22.109

豐宏林(1964-)，男，主任醫(yī)師，博士生導師，主要從事腦血管病，神經系統變性病及疑難病的診治研究。

付雨鑫(1991-)，女，在讀碩士，主要從事腦血管病，神經系統變性病及疑難病的診治研究。