基于炎症的新生儿缺氧缺血性脑损伤治疗进展*

胡 兴，鲁利群

成都医学院第一附属医院 儿科(成都610500)

新生儿缺氧缺血性脑损伤(hypoxic-ischemic brain damage,HIBD)是导致儿童运动、感觉、认知、学习和记忆障碍的主要原因之一[1]。其发病率在发达国家为1‰～3‰，在发展中国家可高达26‰[2]。亚低温是目前唯一被循证医学证实的有效治疗HIBD的方法，但即使接受亚低温治疗的HIBD新生儿仍有近半数留有后遗症[3]。缺氧缺血(hypoxic-ischemic, HI)后神经炎症是新生儿脑损伤演变的关键因素，可能是治疗HIBD的潜在靶点。HIBD后脑小胶质细胞和星形胶质细胞迅速被诱导激活，进而产生各种促炎因子[4]，其中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)是最重要的促炎因子之一。研究[5]发现，新生儿HIBD后脑内TNF-α的表达迅速增加；活化的TNF-α激活免疫细胞，后者又可促进TNF-α及其他物质(包括氧自由基、细胞外基质蛋白酶、补体因子和细胞黏附分子等)的进一步释放，最终导致脑组织损伤[6]。本文就HIBD的病理生理过程，以及基于抗炎途径的HIBD潜在治疗方法作如下综述。

1 HIBD的病理生理过程及炎症反应

动物实验[7-9]表明，新生儿HIBD的病理生理过程分为3个阶段：1)初级能量衰竭阶段(Ⅰ期)：该阶段发生在HI损伤后0～6 h。由于脑组织HI，神经细胞中的葡萄糖无氧酵解增加，三磷酸腺苷(ATP)含量减少，使线粒体、Na+-K+-ATP泵及Ca2+泵功能障碍，乳酸、氧自由基和兴奋性氨基酸大量堆积，导致神经细胞水肿；2)二次能量衰竭阶段(Ⅱ期)：发生在HI损伤后6～72 h之内。此阶段线粒体功能障碍进一步加重，氧自由基、兴奋性氨基酸继续释放增加，大量磷储备耗尽，细胞色素C从线粒体中释放，致神经细胞死亡。该阶段随炎症因子进一步释放增加，脑损伤进一步加重，此阶段与癫痫发作有着密切的关系；3)损伤修复或慢性炎症期(Ⅲ期)：发生于新生儿HIBD后72 h，持续数天或数月。伴随炎症持续存在及加重，同时受损脑组织失去神经营养因子支持，脑损伤也更严重。核因子 κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)是重要的转录因子之一，其含有κB 位点能调控炎症基因表达和活化，是多种炎症介质基因(包括TNF-α)的启动子和增强子[10]。有研究[11-12]证明，NF-κB在HIBD中发挥重要作用。脑缺血诱导的NF-κB迅速诱发炎症反应，激活下游多种炎性基因的转录，在促炎症基因表达和调控中具有协同作用，处于炎症级联反应的中心位置；同时，NF-κB是炎症级联反应介导脑缺血再灌注的重要信号，抑制炎症损伤级联反应，可减少神经元水肿、死亡和胶质细胞增生。神经炎症级联反应是引起新生儿HIBD的主要原因之一。目前，促炎性细胞因子白细胞介素-1β(IL-1β)已被用于预测新生儿HIBD的严重程度[13]。神经炎症级联反应可能会影响大脑发育，造成神经系统远期损伤，如脑瘫、癫痫及严重学习、记忆障碍等。因此，减轻HI后神经炎症级联反应，有可能成为HIBD治疗的潜在靶点[14]。

2 基于炎症的新生儿HIBD治疗方法

2.1 亚低温治疗

亚低温治疗是近年来治疗新生儿中重度 HIBD最具安全性和有效性的方法。但亚低温的神经保护机制仍不十分清楚，可能涉及抑制自由基生成和脂质过氧化，减少兴奋性氨基酸释放及白三烯的合成，降低脑组织基础代谢和能量消耗，减轻血脑屏障损失及抑制神经细胞死亡等多种途径。其中，抑制炎症也是亚低温发挥神经保护作用的重要机制之一。Rocha-Ferreira等[15]进行了动物实验，将新生仔猪随机分为对照组(NT，n=5)和亚低温治疗组(HT，n=6)，每间隔4～6 h分别获得NT组及HT组的血清及脑脊液样品予以测量，结果显示，仔猪在HI 6 h及12 h后，HT组血清中TNF-α水平明显较NT组偏低，仔猪在HI后48 h HT组脑脊液中IL-8浓度较NT组明显偏低，提示亚低温治疗对新生仔猪HI后的炎症细胞因子有不同程度影响。美国学者Orrock等[16]将36名进行亚低温治疗的中重度HIBD新生儿作为研究对象，治疗24 h后促炎因子IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8和IL-13降低明显者，治疗效果较好；治疗72 h后若仍存在IL-6升高，常常提示患儿预后较差。Webster等[17]研究表明，亚低温治疗可通过调控炎症和TNF-α，进而降低IL-1β和IL-18的表达并增加抗炎因子IL-10 的合成，是亚低温治疗新生儿HIBD的神经保护机制之一。

2.2 褪黑素

褪黑素(melatonin, MLT)是一种由松果体分泌的内源性吲哚类激素，脂溶性高，易于通过血脑屏障和细胞膜，且具有强大的抗氧化作用。抗炎特性好是其发挥神经保护作用的重要机制之一。MLT及其主要代谢产物(如6-羟基、N1-乙酰基-N2-甲酰基-5-甲基、N1-乙酰基-5-甲氧基喹啉和环状3-羟基褪黑激素)可通过下调部分炎症因子[如IL-6、IL-8、TNF-α和环氧化酶(cyclooxygenase,COX)]和前列腺素(prostaglandin，PG)等[18]，从而发挥神经保护作用。此外，MLT还可通过阻断或减少磷脂酶A2(PLA2)、脂氧合酶(LOX)和环氧合酶1(COX-1)等炎症衍生物的激活发挥抗炎作用[19]。在缺血性脑损伤中，MLT及其代谢物通过逆转卒中后炎症反应和水肿，抑制炎性细胞因子产生，减少一氧化氮合酶(NOS)的表达，防止NF-κB向细胞核的移位和降低COX-2基因表达[20]等方式减轻脑损伤的程度。Balduini等[21]以出生窒息的小鼠为实验模型，结果显示，使用MLT治疗的小鼠体内单核巨噬细胞抗原(ED)1(注：ED1是小胶质细胞-巨噬细胞活化的标记)阳性的细胞数量减少，而未使用MLT治疗的小鼠体内ED1阳性的细胞数量明显增加，提示MLT通过限制小鼠体内巨噬细胞浸润和小胶质细胞活化，减轻中枢神经系统炎症。而且，母鼠产前预防性使用MLT可明显减轻出生窒息小鼠的中枢神经系统炎症。

2.3 孕酮

孕酮(progesterone，RROG)是由女性卵巢合成和分泌的主要激素之一，除能调节生殖功能及月经周期外，还可作用于中枢经系统产生神经保护作用。RROG可通过减轻脑水肿、改善血脑屏障通透性、抗凋亡、给受损神经元细胞提供营养支持等方式来减轻HIBD引起的脑损伤。Li等[22]将30只7日龄新生大鼠随机分为3组：假手术组、HIBD模型组和PROG组，PROG组在诱导HI之前30 min腹腔注射PROG(8 mg/kg)，24 h后处死所有大鼠，结果显示，HIBD模型组中大鼠海马区TNF-α和NF-κB的mRNA和蛋白表达水平明显升高，而PROG组中大鼠海马区TNF-α和NF-κB的mRNA和蛋白质表达水平明显下降，表明PROG减轻了HIBD后的炎症反应。目前研究[23-25]认为，PROG能通过如下机制在中枢神经系统中发挥抗炎作用：一方面，RROG可直接作用于神经元或通过激活神经胶质细胞，作用于缺血级联炎症反应的不同阶段，减轻脑缺血损伤；另一方面，RROG通过调节细胞因子释放，显著抑制缺氧缺血脑组织中IL-1β和TGF-2β mRNA的表达上调，并且还能降低促炎细胞因子mRNA的水平；此外，RROG还能降低外周免疫细胞的活化、迁移及小胶质细胞的活化，进而在中枢神经系统中发挥抗炎作用。

2.4 雌二醇

雌二醇(estradiol，E2)是雌激素中含量最多、活性最强的一种，由卵巢内卵泡颗粒细胞分泌，在维持女性第二性征中起到举足轻重的作用。神经系统是E2的靶器官之一，且E2能在大脑局部合成，被认为是“神经类固醇”激素。HIBD后的神经炎症可引发初始脑损伤，减少神经炎症的发生是E2介导的HIBD神经保护机制之一。在哺乳动物和鸟类中进行的研究[26]表明，HIBD或脑外伤后脑内芳香化酶表达下调，引起星形胶质细胞局部生成E2减少，引起严重的脑损伤；同时通过增加E2在星形胶质细胞的局部含量，发挥神经保护作用。HIBD后脑内存在小胶质细胞和星形胶质细胞局部活化，称为反应性神经胶质病变，引起几种趋化因子及炎症因子合成和释放，造成神经损伤[23,27]。已有研究[23-24]报道，新生HIBD大鼠予以E2治疗后大脑受损区域明显缩小，其涉及的主要机制为E2能减轻反应性神经胶质病变，并能通过内质网应激抑制缺血引起的部分促炎细胞因子的产生。

2.5 糖皮质激素

众所周知，糖皮质激素具有强大的抗炎作用。既往动物实验[28]显示，糖皮质激素使用的时间及剂量不同，可发挥神经保护和神经毒性的双重作用。糖皮质激素对神经系统的双重矛盾作用，导致人们忽视了糖皮质激素有可能成为治疗HIBD的潜在药物。国外学者Harding等[29]在HIBD损伤后2 h，通过静脉注射或鼻内滴注法给大鼠施用地塞米松，0.1 μg组(n=18)与盐水对照组(n=20)相比，地塞米松使用组新生大鼠的脑梗塞面积明显减少；同样，在HIBD损伤后2 h通过静脉注射或鼻内滴注法给大鼠施用氢化可的松，静脉注射氢化可的松10 μg组(n=10)与对照组静脉注射生理盐水10 μg组(n=11)相比，新生大鼠的脑梗塞面积明显减少；鼻内滴注氢化可的松300 μg组(n=11)与对照组生理盐水300 μg组(n=17)相比，雄性新生大鼠的脑梗塞面积明显减少，然而两组间雌性新生大鼠脑梗塞面积无明显变化；但鼻内滴注氢化可的松50 μg或100 μg组(n=10)，未显示出明显的脑保护作用。以新生大鼠HIBD为模型的研究[30-31]显示，在诱导新生大鼠脑HI前给予地塞米松，血管内皮生长因子(VEGF)和前列腺素(PG)表达上调，同时激活糖皮质激素受体(GR)，前列腺素D2((PGD2)大量合成，从而发挥神经保护作用。目前，有关糖皮质激素治疗HIBD的临床资料较少，其治疗的理想剂量及应用的最佳时机值得进一步探讨。

2.6 米诺环素

米诺环素，又称二甲胺四环素或美满环素，是一种广谱抗菌的四环素类抗生素，其能与tRNA结合，起到抑菌效果。米诺环素容易穿过血脑屏障，在大脑中米诺环素通过有效抑制小胶质细胞的活性而发挥抗炎作用。同时，体外细胞培养和体内动物实验[32-33]表明，米诺环素可通过抑制小胶质细胞的增殖和活化来保护神经元，进而减少神经元的死亡。已有临床实验[34]显示，新生儿在HIBD发生24 h后开始给予米诺环素，连续给药1周，米诺环素一方面通过抑制HIBD诱发的小胶质细胞活化，降低脑内TNF-α和IL-1β等炎症因子的水平，另一方面通过抑制HIBD引起的神经炎症介质激活的方式明显减轻脑损伤。同时，在动物实验[35]中提示，米诺环素能减轻早产新生大鼠HIBD的脑损伤，将出生后第3天的新生大鼠(相当于人类妊娠24～28周)随机分为假手术、盐水注射组、HI 盐水注射组、HI低剂量米诺环素组(HI后2 h 45 mg/kg，此后每24 h 以22.5 mg/kg维持，连用6 d)和HI高剂量米诺环素组(HI 后2 h 20 mg/kg，此后每24 h以10 mg/kg维持，连用6 d)，结果显示，低剂量米诺环素组及高剂量米诺环素组均能减轻神经炎症；低剂量米诺环素组仅能降低O1阳性少突胶质祖细胞(注：O1阳性提示少突胶质细胞未成熟)计数；而高剂量米诺环素组还能减少O4阳性(注：O4阳性提示少突胶质细胞未成熟)少突胶质祖细胞计数、髓磷脂含量及脑白质损伤面积。因米诺环素的相关慢性副作用，例如骨骼发育迟缓、四环素牙和诱发胆红素脑病等，限制了其在新生儿疾病中的应用。

2.7 布洛芬

布洛芬属非甾体类抗炎药(NSAIDs)，是一种亲脂性化合物，易穿过血脑屏障，通过抑制环氧化酶活性，减少前列腺素的合成而发挥抗炎作用。澳大利亚学者Carty等[36]利用早产的HIBD大鼠模型，在HI 2 h后给予负荷剂量的布洛芬100 mg/kg，24 h后继续予以维持剂量的布洛芬50 mg·kg-1·d-1，连用6 d，结果显示，布洛芬治疗减弱了HI诱导的脑中COX-2蛋白表达以及炎症因子(IL-1β和TNF-α)增长水平。在成人脑缺血模型[37]中，已证实布洛芬可通过抑制中枢神经系统炎症，发挥神经系统保护作用。研究[36]认为，布洛芬通过减轻中枢神经系统炎症，在HIBD中发挥神经保护作用可能与下列因素相关：1)阻断HIBD后脑内(COX-2)含量的升高；2)降低脑内IL-1β和TNF-α的表达水平；3)下调小胶质细胞活性。布洛芬常用于治疗早产新生儿动脉导管未闭，其能否运用于HIBD新生儿的治疗，现仍缺乏相关临床资料及依据，今后可进行大样本、多中心的临床研究。

2.8 其他

研究[38]还发现，鼻内植入人神经干细胞能通过抑制脑内IL-1β的表达，促进HI后NF-κB基因易位，减轻新生大鼠HIBD后神经炎症反应，进而改善新生大鼠的神经功能。此外，红细胞生成素、壳寡糖、咖啡因等也能通过减轻神经炎症反应在HIBD中发挥神经保护作用。

3 小结与展望

新生儿HIBD病理生理过程有炎症的参与，且炎症是引起新生儿HIBD的主要原因之一。亚低温治疗和褪黑素、孕酮、雌二醇、糖皮质激素等药物均能通过减轻中枢神经系统炎症，在新生儿HIBD中发挥脑保护作用。但是，目前除亚低温治疗以外，其余治疗方法尚未运用到新生儿HIBD的临床治疗中，故需进一步探讨炎症在新生儿HIBD中的作用机制，并以此为切入点，寻求适用于新生儿HIBD的安全、有效、可行的治疗方法。