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脑复苏的进展

时间:2010-08-23 14:04:41  来源:  作者:

        Simon等[1]报道25%~50%心搏骤停患者经标准心肺复苏能够恢复自主循环,但治愈率仍在2%~14%的低水平,造成这一差异的原因主要是顽固性神经细胞损伤。心肺复苏成功后,自主循环重新恢复,复杂的继发性脑血流分布紊乱导致了脑再灌注损伤和易损神经元的死亡,且伴有大脑功能预后的进一步恶化[2]。因此改善心肺复苏病人的神经功能预后( 即脑复苏),提高生活质量已成为心肺脑复苏的研究热点,现将该领域的进展综述如下:
一、脑水肿的处理 
        1、渗透性药物 
       脑复苏后再灌注损伤导致脑微血管通透性增加可致脑间质水肿,颅内压升高。脱水减轻脑细胞内水肿是降低颅内压的有效方法之一,目前常用的控制脑水肿、降低ICP药物有20%的甘露醇、高渗盐溶液、白蛋白等。在降温和维持血压平稳的基础上,宜及早使用脱水剂。甘露醇可脱水、利尿及清除氧自由基。但长期使用甘露醇会导致低血压、高渗性肾损害及脑水肿反跳现象。Bharduaj和Uiatoust报道[3]高渗盐水为较理想的治疗脑复苏药物钠离子的反射指数为1(甘露醇及其它渗透性药物均<1),运用高渗盐水后并发反跳性脑水肿的可能性比其它药物更少;Bhardwaj等[3]实验表明,7.2%NaC1可明显减少缺血后中性粒细胞黏附到毛细血管内皮细胞上,并可有效减轻大分子渗漏和内皮细胞肿胀。 
     2、AQP4受体抑制剂 
        水通道蛋白(AQP)是选择性调节细胞内水分子转运的蛋白通道,AQP4是其家族成员之一,存在于中枢神经系统95%以上的内皮细胞表面,对大脑血管外水分的调节具有重要作用。Taniguchi等[4]研究了大鼠大脑中动脉阻塞后AQP4mRNA的表达情况,结果发现梗死灶周围皮质的 AQP4mRNA在缺血后第1天表达上调,第3天达峰,第7天仍处于较高水平,这与脑水肿的发生、进展和消退在时间上基本一致,提示缺血周边区高表达的AQP4在脑水肿的发展过程中起重要作用,参与了缺血后脑水肿的形成。Manley等[5]腹腔内注射蒸馏水的方法形成细胞毒性脑水肿和用大脑中动脉栓塞法建立缺血后脑水肿模型, 发现在细胞毒性脑水肿AQP4基因敲除大鼠比野生型鼠更易存活,脑组织含水量和胶质细胞足突水肿程度明显减轻, 在缺血模型中AQP4基因敲除大鼠神经病理症状明显减轻, 再灌注后大脑半球肿胀百分率下降了35 %。但由于研究方法和角度的不同也有人得出不同的结论。

       有研究表明[6]AQP4敲除大鼠在血管源性脑水肿过程中多余水分的清除受到影响, 在连续性脑实质液体注射后AQP4基因敲除大鼠的颅内压和脑组织含水量明显增高, 在冰冻损伤造成的血管源性脑水肿模型中发现AQP4基因敲除大鼠颅内压和脑组织含水量明显增高, 临床结局也较差, 猜测可能是由于AQP4基因敲除后胶质膜和室管膜处的水转运降低造成的。AQP4在脑内介导水分的双向转运,不仅是水进入脑组织的主要通路,也是水排出脑组织的主要通路。因此,在细胞毒性脑水肿早期给予AQP4抑制剂可抑制水肿液进入脑实质,但在细胞毒性脑水肿后期或血管源性脑水肿时给予AQP4抑制剂则会加重脑水肿,其作用机制还有待阐明,可能为临床治疗脑水肿提供新的思路。

二、脑保护治疗 
        1、低温疗法 
        目前,国际上将低温分为轻度(33-35℃)、中度(28-32℃)、深度(17-27℃)和超深度(≤l6℃),其中轻低和中度低温(28-35℃)统称为亚低温(mild hypothermia)。 
      1.1 亚低温疗法 
        业已证实,在再灌注过程中或再灌注后,亚低温可促进代谢率的恢复,能较好地保护高能磷酸盐,减少有毒物质的蓄积,减轻多种原因引起的脑水肿,降低颅内压,改善神经功能[7]。当体温低于37℃时,每减低1℃ ,脑组织代谢率减少6.7%,颅内压降低5.5%。 
       亚低温治疗的具体实施:有学者认为在脑缺血后6小时内开始低温治疗能减少50%神经细胞损伤,12小时内开始低温能明显减低神经细胞损伤,超过24~36小时开始低温无神经细胞保护作用[8],故亚低温时间越早越,越快越好。体温降至35℃是关键性温度点,33℃脑保护最好,温度控制在32℃~34℃(直肠),治疗12-24小时,对病人有益,但易诱发心律紊乱、使白细胞减少、免疫力降低,重视头部局部降温,可戴冰帽或将头置于冰槽中,使头温降至32℃左右[9]。降温要彻底,须至病情稳定、皮层功能开始恢复,听觉出现为止;一般维持3~5日,必要时l周,若1周后意识仍不恢复,则无继续降温的价值。持续低温24小时后,复温至36℃应该不少于8小时,复温率每小时不超过1℃,体温高于35℃时,可以停用镇静剂、止痛药及肌松药物,复温后应努力使患者体温<37.5℃,同时应密切监测低温疗法的并发症及防止皮肤冻伤及枕后受压缺血[10]。 
     1.2 深低温疗法 
         最近的研究发现大脑温度下降得越低,神经细胞能量代谢和耗氧量越少,脑细胞保护效果越好,可以有效地阻断严重脑缺血性疾病时脑经细胞的病理损害过程[11]。采用将脑组织温度快速降至超深低温水平而将全身体温仍维持在正常体温的方法,不但可以取得良好的脑保护作用,而且可避免全身超深低温治疗后在复温过程中所造成的心肺损害。但超深低温脑保护的机制尚不清楚,且需要明确超深低温脑保护的时间窗。张丽等[12] 采用激光散斑成像方法,记录了在超深低温持续作用不同的时间后大鼠脑皮层血流变化的时空特性,持续时间未超过5分钟时,恒温复温后脑血流可恢复至基线水平,提示短时间超深低温作用对脑血流调节功能的影响为可逆的;而对超深低温持续作用超过7分钟的情况,恒温复温后脑血流仅恢复至基线值的75%左右,提示长时间的超深低温作用则可能对脑血管调节造成不可逆的损伤。 
        总之,何种低温温度以及低温持续多长时间最安全有效,不同病情患者低温程度和时间是否需要调整,尚待深入探讨,低温治疗的脑保护机制还有待进一步研究。 
     2、高压氧治疗 
        缺氧所致的能量衰竭是导致神经元损伤的始发因素,如能及早恢复缺血半暗区的氧供应,可阻断后续的链式神经元损伤[13]。因此, 高压氧治疗便成为缺血性脑损伤的重要辅助治疗手段之一。研究报道高压氧治疗缺血性脑损伤可减少脑梗死范围、提高存活时间及存活率、逆转脑对糖利用的下降[14];可刺激SOD活性上升,抑制自由基对脑组织的损害[15];诱导神经元表达Bcl-2蛋白和HSP70,抑制c-fos的表达,减轻脑损伤后细胞凋亡[16];诱导神经营养因子-3的表达,促进受损伤神经元修复,降低受损大脑皮质神经突生长抑制蛋白水平,显著降低神经元损伤[17];对脑缺血缺氧性疾病的急性症状和后遗的运动、感觉、语言、智力和记忆障碍有较好的疗效[18]。待心脏情况稳定后,尽早选择高压氧治疗,并积极防治肺氧中毒等并发症。 
      3、脑保护剂 
      许多脑保护剂如氧自由基清除剂(依达拉奉等)、抗氧化剂(胞二磷胆碱等)、兴奋性氨基酸抑制剂、凋亡抑制剂、钙通道阻滞剂(尼莫地平等)、神经节苷脂(GM1)、P2选择素抑制剂(他克莫司)、中药制剂(川芎嗪,黄芪,灯盏花素,葛根素等)等,在实验研究中均显示出有不同程度的脑保护作用,但在临床研究中却未能获得满意效果[19]。最近研究发现多种水解酶抑制剂乌司他丁(UTI)对脑缺血-再灌注损害有保护作用,用法为20万~40万单位/6小时[20]。

三、基因治疗 
        随着分子生物学技术的进步,基因治疗在缺血性脑损伤中逐渐成为近年研究的热点,通过基因治疗可调节兴奋性毒性作用、减轻钙超载、降低炎症反应、抗凋亡基因及血管活性因子的表达,从而发挥神经元保护作用[21],这为脑损伤后的脑功能修复点燃了希望。载体是基因治疗最主要的制约因素,理想的载体应该是可以将基因转移到特定的细胞或组织中,不引起免疫和炎症反应及潜在的基因突变,并且基因的表达也能得到有效的控制。目前,重组腺相关病毒(recombinant adenoassociated virus, rAAV)载体是安全性最好的病毒载体系统,在动物中枢神经系统中已进行了有效转导,这些研究往往在脑缺血前将病毒载体导入细胞,这是因为缺血或再灌注区组织的转录和翻译过程受到抑制,基因表达延迟,表达效率较低[22]。因而,基因转染的过程中需将基因注射到半暗带区域,因为该区基因的转录和翻译效率虽然降低,但未被完全抑制。

        Tsai等[23]在大鼠脑缺血后向缺血皮质内注射rAAV-BDNF,结果表明,缺血后3d治疗组大脑皮质内BDNF含量达到对照组的5.5倍。进一步的研究发现,高表达的BDNF可以通过抗凋亡机制减轻皮质神经细胞的缺血性损伤。VEGF可促进新生血管形成, 减少脑梗死面积,缓解脑水肿,并能刺激轴突生长和改善神经细胞的存活,对神经细胞具有直接保护作用[24]。Shen等[25]发现rAAV载体构建中,利用低氧反应元件来调控rAAV-VEGF只能在缺血组织中的表达,并在小鼠脑缺血前5d通过侧脑室注射载体,脑缺血后1d蛋白印迹法检测发现,治疗组小鼠脑内VEGF表达量是对照组的2.5倍,脑缺血后7d发现,rAAV-VEGF治疗组细胞凋亡蛋白酶caspase23标记的阳性细胞数明显减少,并且脑梗死体积比对照组减少55%。

        因此,抑制缺血后细胞凋亡也是减轻脑缺血脑损伤的重要方面。Bcl-2、Bcl-w蛋白能抑制调亡,Shimazaki等[26]研究发现,无论是在沙土鼠脑缺血前还是缺血后,海马锥体细胞层内注射rAAV-Bcl-2均能减少神经细胞的凋亡;Sun等[27]在大鼠脑缺血前3周rAAV-Bcl-w注射到缺血侧皮质和纹状体,免疫组化染色发现,Bcl-w在缺血半暗带神经细胞和神经胶质细胞中过度表达,与对照组相比,治疗组脑梗死体积可以减少30% ,并且神经功能也明显恢复。因此,实现对目的基因表达的有效调控,也是成功应用病毒载体基因治疗的重要研究内容。

         尽管基因治疗技术在不断发展,目前仍存在许多障碍,研究更安全、高效的载体,如dsAAV载体在脑、胰岛和肝脏等器官中具有基因表达快、稳定、水平高、时间长以及转染范围广等优点,其转染效率明显优于ssAAV载体[28];研究对局部脑组织创伤小、不易感染而且转染率高的基因导入方法,如应用局部对流传递的方法输送载体,可以明显提高rAAV载体在猴子和大鼠脑内的转染效率[29];并且对于脑缺血要尽早进行转染, 以及进一步了解哪一种基因更适合脑缺血的基因治疗等,都是待解决的问题。

四、脑血流及神经学预后指标的监测 
         对于心搏骤停的患者及时了解其脑循环供血状况对选择治疗措施和估计预后是十分有益的,可采用经颅多普勒超声技术(TCD )无创动态观察脑血流动力学变化,TCD具有安全、无创、快速、可在床边反复进行的优点,可对CPR患者进行重复检查或持续监测。Iida等[30]使用TCD对例患者进行动态监测,结果发现CPR后4-12小时内MCA(大脑中动脉)和PICA(小脑后下动脉)平均流速相对较低, 而搏动指数较正常升高, 提示复苏早期存在与颅高压无关的血管阻力增高。然而, CPR后12-24小时平均流速开始升高, 搏动指数下降, 于24-120小时达高峰。复苏后24-120小时PICA的平均流速增高至第一次检测时的2倍, 搏动指数降低至第一次检查的70%。

         MCA和PICA平均流速同步增高、脑血流量增加可能因脑血管自主调节功能丧失和血管扩张所致。两者比值越低, 脑充血越重, 预后也就越差。另外,通过MRI弥散和灌注成像及MRI波谱分析评估心肺复苏后的脑血流恢复过程,显示了脑再灌的精确时间过程[31],在心搏骤停后20分钟,缺血后的血流模式首先表现为30分钟的高灌,随后是4小时的低灌流。同时演示了高晶体一高胶体渗透压混合液可以改善最初的脑再循环。MRI波谱分析显示了缺氧的脑厌氧代谢的长期保护作用。一项研究对8例严重缺氧后脑病患者进行PET(正电子体层扫描,脑代谢活动显著降低[32] ,脑灰质对葡萄糖的摄取量为正常值的54%,脑白质为正常值的70%[33]。 
        最近几年已经开展了关于预测心搏骤停后存活者脑损伤的范围和神经学预后的分子标记物的检测研究。已有研究证明神经元特有的烯醇酶(一种细胞内糖酵解酶)和星形胶质细胞S100蛋白(一种调节神经元分化和凋亡的钙结合蛋白)与缺氧缺血性脑损伤及不良神经学预后相关[34]。在110例心肺复苏后的患者中,心搏骤停后24-48小时未恢复意识的患者其血浆烯醇酶水平显著升高,烯醇酶>25g/L者一直未恢复意识[35]。在另一项研究中,88%接受低温治疗的患者血浆烯醇酶水平降低,与6个月内较好的神经学预后相关,而S100蛋白未显示这些效应[36]。脑损伤分子标记物的水平增加与系统性炎症反应水平的增加相关,在心搏骤停后12h,S100蛋白水平增加,同时白介素-8水平也同等程度地增加 。

        最近一项研究已经揭示了缺氧缺血性脑损伤与内皮激活和损伤之间的紧密联系,在神经学预后不良的患者中,von Willebrand因子抗原和可溶性细胞内黏附分子-1水平显著升高,这两者均是内皮损伤的最佳标记物。von Willebrand因子抗原浓度>166%和可溶性细胞内黏附分子-1水平>500 ng/dl对于心肺复苏存活者的不良预后的特异性为100%[37]。脑损伤的分子标记物血浆水平对于心搏骤停存活者的神经学预后的预测有重要意义,是今后复苏学研究的目标。

       总之,虽然数十年来对脑复苏进行了广泛深入的研究,但并未获得明显突破性进展,因为脑缺血后的损害是多种因素或机制共同或先后作用的结果,迄今尚无确定的特效脑复苏、脑保护手段。因此,试图用单一的某种药物或措施,不可能逆转其病理生理改变而达到完全性脑复苏,故仍强调综合治疗,且各种治疗都有一定的治疗“时间窗”,那么在特定时间内积极进行针对性的治疗,尽力使脑功能得到更理想的恢复。

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