清除自由基对脑缺血损伤的保护作用

王四海，郭 桢，张秀敏，魏淑莲，韩培天，温塘芳，逯 海，王 树

（1.河北北方学院附属第二医院心胸外科，河北 宣化075100；2.河北省宣化县新型农村合作医疗管理办公室，河北 宣化075100；3.河北北方学院附属第一医院消化内科，河北 张家口075000；4.河北北方学院药学系，河北 张家口075000）

来稿日期：2014－05－16

脑缺血再灌注损伤 （cerebral ischemia reperfusion injury）是指脑缺血致脑细胞损伤，恢复血液再灌注后其缺血性损伤反而进一步加重的现象。据WHO 公布的资料，在57个国家中，有40个国家把缺血性脑血管疾病的死亡率列入了前三位，其中在日本和中国已居首位［1］。自由基在细胞损伤中的作用日益受到重视，其中氧自由基的生成起重要作用［2］，深入研究脑缺血损伤的保护机制，对寻找治疗缺血性脑血管疾病的新靶点并开发相应的治疗药物极为重要，现综述清除自由基对脑缺血损伤的保护作用机制如下。

1 自由基的作用

自由基 （free radical）是游离存在的，自由基和相关的分子被统称为活性氧 （reactive oxygen species），以此表示它们的化学性质活泼，易与其它分子发生反应而引起细胞内部的氧化反应［3］。主要的自由基包括超氧阴离子 （dioxide或O2－）、羟基 （·OH）、过氧化氢 （H2O2）、单线态氧和过氧亚硝酸盐阴离子（ONOO－）等，这些高活性的自由基可以造成细胞功能障碍甚至死亡。脑缺血后，再灌注是恢复脑组织损伤的先决条件，而自由基是随着脑血流量断流而产生，再灌注恢复血流时提供足够的氧，从而加速和催化神经细胞膜结构的脂质过氧化反应，继而细胞广泛破坏，导致神经细胞不可逆的损坏，研究表明，氧自由基在脑缺血再灌注损伤时起重要的作用［4－5］。脑缺血及之后的再灌注过程中各环节都可能产生自由基，再加上脑缺血后脑内自由基清除能力下降，进一步加重了自由基的损伤作用。清除自由基主要是通过抗氧化剂进行，抗氧化剂现知有上百种，通过去除自由基及其前体、抑制自由基的生成、鳌合自由基形成必须的金属离子等来发挥作用。

2 清除自由基对脑缺血损伤的保护作用

2.1 超氧化物歧化酶 （SOD）的作用

SOD 能去除超氧阴离子 （dioxide或O2－），使其歧化为H2O2或O2而起到保护作用。Demirkaya等［6］研究表明，患有急性缺血性脑卒中的病人，在发病24h内，病人红细胞中SOD－1活性显著降低，且与脑梗死面积、疾病严重程度和短期预后密切相关。Yossi Gilgun－Sherki等［7］在动物实验中发现，表达人类Cu／Zn－SOD的转基因小鼠在MCA 阻塞后，其脑梗阻面积较普通小鼠明显缩小。中药如三七总皂甙（panax noto－gino－side，PNS）可能是通过提高SOD 的活性而起到清除氧自由基的作用［8］，有研究者通过对缺血再灌注兔脑保护作用的实验证实了这一观点［9］。维生素类的抗氧化作用是维生素类药物清除自由基的主要作用机制之一，Paganini－Hill等［10］对13 254名中老年人进行流行病学调查发现，维生素类的摄入可以降低脑梗死的发病率，虽然确切的机制还不清楚，但可以推测其主要作用机制是抗氧化作用。现代研究表明，维生素E （生育酚）是一种脂溶性抗氧化剂，也是已知作用最强的抗氧化剂之一，可阻断膜脂质自由基的链式反应，实验证明，维生素E和维生素C的作用与活化SOD 等的活性有关［11］。

2.2 谷胱甘肽的作用

谷胱甘肽 （glutathione）作为谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽转移酶的底物，是一种细胞内抗氧化剂，是过氧化物重要的解毒剂，它的抗氧化作用主要与分子中所含巯基有关。Mizui等［12］实验证明，如果抑制GSH 的生成，大鼠大脑的缺血损伤也将加重。另外，Yamamoto等［13］研究表明，谷胱甘肽类似物谷胱甘肽异丙酯具有一定的神经保护作用，在缺血后立刻给予谷胱甘肽异丙酯，能明显提高大鼠的存活率，并降低丙二醛水平，说明抑制脂质过氧化反应是谷胱甘肽异丙酯作用的机制之一。Shibata等［14］的实验证明，预先给予谷胱甘肽和谷胱甘肽异丙酯，可以抑制大鼠海马区切片因缺氧再氧化的神经损伤，而且发现谷胱甘肽异丙酯的作用强于谷胱甘肽。中药如生姜可以调节大鼠脂质过氧化，降低体内过氧化物水平［15－16］。用加入5%生姜的高脂饲料饲养大鼠，测定血谷胱苷肽过氧化物酶 （GSH－PX）和脂质过氧化物 （LPO），显示生姜通过升高GSH－PX、降低LPO 含量发挥作用［17］。

2.3 褪黑素的作用

褪黑素可以清除·OH、过氧化自由基 （LOO－）、O2－、ONOO－；促进体内和脑内抗氧化酶系的恢复［18］；褪黑素也可以通过与其它抗氧化剂如谷胱甘肽、维生素E 和维生素C 等作用共同发挥细胞保护作用。一些动物实验结果证明了褪黑素对全脑性和局灶性脑卒中模型动物均有较显著的保护作用［19－21］。辅酶Q10的作用主要包括阻止脂质和蛋白质的过氧化、清除自由基、促进维生素E 的再生、通过抑制磷脂酶的活性而加强细胞膜抵抗外界氧化因子损害的能力等［22］。N－乙酰半胱氨酸是一种分子中带有带巯基的小分子化合物，具有较强的自由基清除功能，能有效捕捉未配对电子 （主要是·OH 和H2O2），并作为谷胱甘肽前体促进谷胱甘肽的合成。在啮齿类动物的实验证明N－乙酰半胱氨酸对多种器官的缺血再灌注引起的氧化损伤均有保护作用，对大鼠的暂时性前脑或海马缺血有保护作用［23］。

脑缺血再灌注损伤的机制复杂，是多种因素相互作用、共同作用的结果，而清除自由基对脑缺血再灌注损伤的保护作用只是其中一个方面，从文献报道来看，目前研究多处于动物实验阶段，缺乏连续性和系统性，且存在着不同程度的免疫反应和毒副作用，深入、准确地探讨、研究脑缺血再灌注损伤的保护作用机制，并合理地应用于临床实践，更好地进行脑血管疾病的预防和治疗，降低脑血管疾病的发病率、病死率及致残率仍是一项长期的、艰巨的任务。

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