NMDA受体在缺血缺氧性脑损伤中的研究进展

杨雪婷，曹小平

(川北医学院附属医院急诊科，四川 南充 637000)

N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyL-D-aspartate，NMDA)受体是目前研究颇为深入的兴奋性氨基酸(excitatory amino acid，EAA)受体。自从1969年Onley提出谷氨酸(Glu)对神经元具有很强的兴奋毒性，不论何种性质的损伤，中枢神经系统的星型胶质细胞都有增生或者肥大。后来又有一系列观点表明EAA在缺血缺氧性脑损伤中发挥了重要作用[1]。正常情况下，谷氨酸的释放、摄取和重吸收保持在动态平衡中，然而，当其过度释放或摄取障碍时，谷氨酸大量积聚，脑内浓度急剧升高，受体过度激活可导致广泛的脑组织病理性损害。EAA谷氨酸(Glu)受体主要有两种类型：离子型受体(NMDA受体、AMPA受体、海人藻酸受体)、代谢型受体(代谢型谷氨酸受体、L-AP4受体)，而NMDA受体是EAA的介导神经兴奋毒性起主要作用的受体[2]，研究更为广泛深入。

1 NMDA受体及作用

1.1 NMDA受体

NMDA受体是人工合成的激动剂，主要由四聚体或者五聚体构成。NMDA受体是一个具有多个结合位点的大分子复合物，其生理特性同异聚体通道的装配密切相关。编码它的基因主要有三种基因家族，受体主要由三种类型的亚单位构成，分别是NR1，NR2，NR3，而NR2有四种亚型(NR2A、NR2B、NRC、NR2D)由独立基因编码[3]。NR3经过不同的剪接得到两个成员：NR3A和NR3B。NR1广泛分布在成年哺乳动物的脑区和脊髓中， NR2B 亚型主要分布在前脑区域，包括大脑皮质、纹状体和海马，其表达呈年龄依赖性变化。在胚胎期NR2B mRNA 在大脑皮质、下丘脑等部位即有表达，出生后增加，数天后渐降至成人水平[4]。NR2A和 NR2C 亚型主要分别分布在成年后的脑干和小脑，NR2D亚型则主要分布在中脑[5]，NMDA受体主要由NR1和NR2亚基组成[6]， NR2单独存在对激动剂无反应，只有和NR1结合才有活性。NR3B主要在运动神经元中表达，NR3A主要在发育中的(developing)CNS中表达，似乎不形成Glu激素激活通道[7]。NR1是必须的功能亚单位，正常情况下，NR1介导神经系统中兴奋性活动，在神经系统的发育诱导、神经结构的组建、神经细胞的结构和功能活动的建立以及人类学习和记忆、思维、语言活动等方面都发挥着重要作用[8]。NR2A、B、C、D决定通道开放的时间，并调节受体兴奋剂和拮抗剂[9]。成年小鼠海马CAl区神经元长时程增强受突触内外NMDA受体的NR2B亚基负向调控诱导，且受NR2A和NR2B亚基之间平衡调控[10]。NMDA受体从细胞膜内质网运输到细胞膜表面发挥作用时必须要NR1和NR2共同参与[11]。因此，NR1、NR2在介导与调节神经活动中起着共同的重要作用。

1.2 NMDA受体在缺血性脑损伤的作用

脑缺血缺氧时EAA增多，而谷氨酸(Glu)是脑内的主要EAA。EAA介导的脑损伤主要机制可能是导致细胞去极化，引起Na+、Cl-、H2O向细胞内流动，导致急性渗透性细胞肿胀，脑水肿形成，一旦兴奋毒性因素去除后即可逆转恢复。其次，EAA增多，激动NMDA受体，使其活性升高，依赖和非依赖性NMDA受体的Ca2+通道开放，导致Ca2+内流，加重神经元的损伤；同时，Ca2+内流再次强化了细胞膜的去极化并使大量谷氨酸释放进入细胞间隙进一步加重脑损害[12]。细胞内钙超载导致大量与细胞毒性相关的酶，如CalpainsI-Ⅱ，蛋白激酶PKC，CaM-PK，磷脂酶AC，NO合酶等被激活，引起氧自由基释放剧增，导致继发性迟发性神经元凋亡[13-14]。

依赖NMDA受体的Ca2+通道开放，Ca2+超载是脑损伤中起主要作用的因素，但还有其他因素共同作用并彼此重叠，如脑缺血-再灌注损伤中原癌基因/癌基因主要可能发挥对神经元损伤的调节作用，c-Fos，c-Jun，Gerlach 等引导NMDA受体亚单位的酪氨酸和丝/苏氨酸的磷酸化和去磷酸化，调节亚基的活性和信号转导方向进而导致脑损伤[15]。通过上调NMDA受体酪氨酸磷酸化可能加重新发生脑缺血的脑损伤[16]。脑缺血使N0合成增加的同时，通过“急性兴奋毒性分子放大效应”引起谷氨酸释放增加，NO可能与谷氨酸共同参与了脑缺血损伤过程。NO合酶激活合成NO，抑制细胞线粒体呼吸功能，产生毒性OH-自由基引起细胞损伤，加速细胞凋亡等毒性作用[17]。

2 NMDA受体及亚基在脑内的表达

NMDA受体由NR1、NR2、NR3亚单位构成，不同亚单位构成NMDA受体功能不同[18]。不同亚单位在脑缺血时的不同区域表达亦不同。张茹等[19]采用线栓法制备大鼠大脑中动脉局灶性脑缺血模型并通过免疫组化方法观察到海马CAl区NR1阳性细胞数增加，且随缺血时间延长而升高。张旭等[20]以改良四血管阻断法建立短暂性前脑缺血(15 min)再灌注(24 h和48 h )动物模型，观察到缺血再灌注早期(24 h)大鼠海马CAl区NR2A 的表达水平显著增高.提示可能参与了缺血再灌注的细胞凋亡过程。大量研究表明，缺血缺氧时海马区NR1、NR2B的表达呈相应的变化，急性完全阻断脑血供将促使NR1、NR2B急剧增加。Liu 等[21]在大鼠短暂性脑缺血/再灌注海马CAl区观察到NR1基因表达明显增加，最高水平在24 h，逐渐下降直到7 d。而NR2A和NR2B基因表达在6 h降到最低水平，12 h逐渐恢复，在48 h内上升到最高水平，接着是持续下降直到7 d。结果表明NMDA受体及其亚基可能有助于缺血后海马短暂性脑缺血细胞凋亡。万法萍等[22]通过制作缺血/再灌注模型观察到局灶性脑缺血后，脑室下区(SVZ)NR2B表达增加，不仅揭示NMDA受体可能与脑缺血发生有关，而且还可能参与该区的神经发生。孙志扬等[23]制造大鼠心搏骤停模型，迅速进行心肺复苏，复苏后20 min制备脑组织石蜡切片，光镜观察，并应用原位杂交、免疫组化技术检测延髓心血管中枢迷走神经背核、孤束核内NMDA受体2A/2B两个亚型明显比对照组增高，提示NMDA受体2A/2B可能参与了心肺复苏后脑水肿的形成。说明心搏骤停心肺复苏后脑损伤与缺血脑损伤NMDA受体的表达一致，机制可能相同。目前虽无缺血缺氧性脑损伤与NMDA受体直接关系的证据，但研究表明NMDA受体和缺血缺氧性脑损伤之间关系紧密。缺血性脑损伤时，脑内其他区域的NMDA受体的表达尚需进一步研究。

3 进展

如何改善或纠正缺血缺氧性脑损伤，是临床医师一直努力的目标，如王晓明[24]报道脑卒中的防控任重而道远。减少EAA释放，拮抗NMDA受体，可能是治疗缺血缺氧性脑损伤的临床基本思路。Kilic等[25]利用MK-801扭转了参与脑损伤的NO合酶的水平。Luo等[26]研究能够阻止NMDA受体的MK-801，可以减少PGC-1α mRNA 在缺糖缺氧神经元中的表达。NMDA受体依赖PGC-1α来保护大脑皮层神经元拮抗缺糖缺氧或者再灌注的损伤。Dogan等[27]发现在大鼠局部脑缺血/再灌注损伤中，在常温治疗的情况下，选择性NMDA受体拮抗剂艾芬地尔有神经保护作用。Xiao等[12]在建造雄性SD大鼠窒息性心搏停止模型时，观察到用艾芬地尔可以减轻雄性SD大鼠窒息性心搏停止后的脑水肿程度。Wu等[28]研究丹皮酚对离体培养的大鼠神经元缺糖缺氧再灌注损伤具有明显保护作用，其作用机制可能与抗氧化及减弱NMDA受体结合力有关。张茹等[19]在脑缺血12 h以内应用葛根素治疗可以减少NMDA受体表达，间接表明脑缺血后早期应用葛根素可以拮抗兴奋性氨基酸的毒性作用，减轻神经细胞损伤。给水通道蛋白4(AQP4)基因敲除型小鼠和野生型小鼠大脑皮层注射NMDA，前者损伤变化明显，提示AQP4可能在NMDA受体诱导脑损伤中起保护作用[29]。Marutani 等[30]在大鼠实验中运用硫化氢的异常释放可使NMDA受体拮抗剂阻止缺血缺氧神经元的死亡。总之，随着NMDA受体及其拮抗剂研究的不断深入，尤其是选择性NMDA受体拮抗剂的研究有望发现新的药物，能更好地为治疗缺血缺氧性脑损伤提供科学依据。

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