首先根据亚低温治疗的干预范围将亚低温治疗分为全身亚低温治疗和局部亚低温治疗两种方式;其次根据诱导方法不同将全身亚低温治疗分为药物诱导亚低温治疗、物理诱导亚低温治疗和联合诱导的亚低温治疗;第三,根据诱导部位不同将局部亚低温治疗分为头部亚低温治疗、颈部亚低温治疗和血管内亚低温治疗。
全身亚低温治疗是指通过给予一定的药物或者特定的物理干预降低机体整体温度,从而诱导局部组织的温度降低达到亚低温的治疗方式。如上所述,根据诱导方法的不同可以将全身低温分为药物诱导亚低温治疗、物理诱导亚低温治疗和联合诱导的亚低温治疗。
药物诱导亚低温治疗根据药物作用靶点不同可以分为:痕量胺相关受体1激动剂、多巴胺受体激动剂、腺苷受体激动剂、大麻素受体激动剂、阿片类受体激动剂、TRPV受体激动剂、其他诱导低温的化合物、诱导亚低温的气体等八类,下面将对药物诱导的亚低温治疗方式进行逐一介绍。
甲状腺素是甲状腺分泌的激素之一,是痕量胺相关受体的激动剂。T(1)AM和T(0)AM分别是甲状原氨酸不同程度脱羧和脱碘形成的化合物,多项研究发现甲状腺素衍生物具有神经保护作用。于C57BL/6小鼠缺血40分钟再灌注1小时后或者大脑中动脉阻塞(MCAO)术前2天腹腔注射T(1)AM或T(0)AM(50mg/kg),发现30分钟内小鼠体温从37℃降至3l℃,且该低温作用可持续6~10小时。与对照组相比,T(1)AM组和T(0)AM组小鼠脑梗死体积分别降低35%和32%;若给药后维持小鼠体温正常,其梗死体积与对照组相比差异无统计学意义。通过对小鼠原代神经元氧糖剥夺(OGD)损伤的研究发现,T(1)AM或T(0)AM的神经保护作用与其诱导的低温相关。给药后小鼠行为学观察未见寒战和毛发竖立等不良反应,说明甲状腺素类衍生物所诱导的低温与体温调定点无关。基于化学结构相似性,T(1)AM和T(0)AM(甲状原氨酸不同程度脱羧和脱碘形成的化合物)等以痕量胺相关受体1(trace amineassociated receptor 1,TAARl)激动剂的化学结构为基础合成的其类似物具有强效低温诱导作用。
最初认为T(1)AM、T(0)AM和TAAR1激动剂类似物均是结合TAAR1受体,激活TAAR1受体介导的信号通路,迅速诱导低温发生。但Gregory M Miller和同事等研究发现T(1)AM对TAAR1敲除型小鼠与野生型小鼠具有一致的低温诱导作用,所以T(1)AM和T(0)AM并不是通过激活TAAR1诱导低温的产生,有可能是作用于TAAR受体家族的其他亚型。T(1)AM或T(0)AM与单胺类神经递质具有相似的结构特征,而TAAR1激动剂类似物则是以TAAR1激动剂的化学结构为基础,两者在结构上存在一定的差异,所以不能用同一信号通路解释其诱导低温的作用机制。
动物研究显示甲状腺素衍生物具有强效的低温诱导作用,且无明显副作用。但就临床而言,甲状腺素衍生物有可能导致代谢紊乱和心血管并发症,如心动过缓、高血糖和呼吸抑制等。因为其诱导低温的作用机制尚待探索,可以考虑将其作为低温诱导的辅助性药物。
多巴胺受体至少有5种亚型,包括D1、D2、D3、D4及D5,它们可以进一步分为两类,D1类受体(D1和D5)和D2类受体(D2、D3和D4),动物研究显示多巴胺受体激动剂与低温诱导有关。刺激D1类受体可以引起体温升高,但刺激D2类受体则可以诱导亚低温。M Mahmoudi等发现,给小鼠腹腔注射溴隐亭(D2受体激动剂,2~16mg/kg)后,可导致小鼠核心体温降低,并且该作用呈剂量依赖性。在提前给予舒必利(特异性D2受体拮抗剂)和α-酪氨酸甲酯(非特异性D2受体拮抗剂)药物时,其低温诱导作用减弱和消失,说明该低温诱导作用与D2激活有关。相似研究发现,给予D2类受体激动剂后,大鼠核心体温降低,并且呈剂量相关性;特异性D2受体拮抗剂(利血平)、非特异性的多巴胺受体拮抗剂(α-酪氨酸甲酯或氟哌噻吨)可以抵消低温现象,但是特异性D1受体拮抗剂,不能抵消该低温现象。卒中动物模型研究发现,D2类受体激动剂诱导的低温可以改善大鼠卒中后神经功能评分,预适应或后适应的大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)大鼠缺血再灌注后多次给予他可利索后体温降低1.7℃,7天后梗死体积减少60%。说明D2受体激动剂可以诱导低温,并且在体内产生神经保护作用。
Kuric E和Ruscher K对D2受体激动剂神经保护的作用机制进行了研究,给予左旋多巴(20mg/kg)/苄丝肼(15mg/kg)可以逆转大鼠MCAO后辅助T细胞的降低,同时并不影响其他细胞因子。另一项研究显示,给予D2受体激动剂可以降低CD8T细胞数量,并抑制NF-κB的核转移,减轻卒中后的炎症反应。显然,D2受体激动剂主要通过调节卒中后的免疫功能和炎性反应达到神经保护作用。虽然D2受体激动剂具有良好的亚低温诱导作用,但是由于多巴胺受体激动剂广泛表达于身体多个器官,因此使用D2受体诱导亚低温的相关临床治疗研究较少。
三磷酸腺苷(ATP)被喻为细胞的主要“能量货币”。在体内ATP可以通过去磷酸化作用生成二磷酸腺苷(AMP)、一磷酸腺苷(ADP)和腺苷。AMP、腺苷本身和腺苷受体(A1)激动剂都可以激活腺苷受体,并诱导低温发生。C57/BL小鼠结扎冠状动脉左前降支形成心肌阻塞模型,分别在缺血后和再灌注前20分钟腹腔注射5mg/kg的5′-AMP,与对照组相比,小鼠核心体温迅速下降,显著抑制缺血区中性粒细胞浸润和MMP-9的表达,梗死体积显著减小至19.4%和9.5%。大鼠脑缺血再灌注后,腹腔注射4mmol/kg的5′-AMP或2g/kg的ATP,均诱导持续2.5小时的中度低温(34℃),但大鼠脑缺血损伤加重,癫痫发作、脑出血和死亡率增加,除心率降低和血压严重下降,同时伴有高血糖、代谢性酸中毒和低血钙等不良反应。
腺苷和腺苷类似物虽都是腺苷受体激动剂(AR),但并不是通过降低心率和代谢率来诱导低温作用。5′-AMP诱导野生型小鼠和A(1)R敲除型小鼠发生低温,但后者没有出现心率降低现象。腺苷和腺嘌呤核苷酸可以诱导低温发生,且具有抗心肌缺血再灌注损伤的作用,但是加重脑缺血损伤。腺苷诱导的低温也许仍然具有保护作用,但是不足以抵抗药物低血压及高血糖等的副作用。在研究药物的神经保护机制时,药物对心率、血压和血糖等基础生理功能的影响也是必须考虑的重要因素。
内源性大麻素有CB1和CB2两种受体,在内源性大麻素信号系统中,花生四烯酸衍生物及其受体与脑卒中密切相关。研究发现在大鼠和小鼠脑缺血模型中,内源性大麻素的表达是上调的。其中CB1受体广泛表达于中枢神经系统,大鼠和小鼠在短暂缺血后,在患侧CB1受体的表达显著增加。而CB2受体广泛表达于外周免疫细胞和原始小神经胶质细胞,在神经炎症发生后,脑组织中CB2受体表达上调。
外源性大麻素受体激动剂的神经保护作用在多项研究中均被证实,并且与其诱导的亚低温作用密切相关。有研究在缺血性大鼠中使用CB1受体激动剂WIN55212-2,证实了外源性大麻素受体激动剂通过低温所产生的神经保护作用,WIN55212-2诱导亚低温的作用靶点是视前区下丘脑前部的CB1受体。Martin W Adler和同事等的研究表明,注射WIN55212-2(2.5mg/kg)60分钟后,可以降温2℃左右并显著减轻脑梗死,而低剂量的WIN5521-2(1mg/kg)并不能诱导显著的温度降低,但仍可以降低脑梗死体积。进一步研究发现,在注射WIN55212-2(9mg/kg)后,同时将动物的温度保持在37~38℃,仍然具有神经保护作用。所以,使用WIN55212-2所诱导的低温,也可能是其本身神经保护作用原因之一。
另一种CB1受体激动剂HU-210,以45μg/kg的剂量注射1小时后,可以使体温降至32.3℃±1.3℃。经过复温实验证实,HU-210的神经保护作用依赖于其诱导的亚低温效果。但是由于它同时导致了血压和心率的降低,因此,在临床实验中并没有得到良好的研究结果。当以100μg/(kg·h)的剂量和速度注射给予MCAO大鼠TAK-937,在不影响动物其他生理参数的情况下,可以将体温降至34.1℃±0.7℃。在使用CB1受体拮抗剂后,TAK-937的神经保护作用消失,提示TAK-937作用于CB1受体诱导亚低温治疗,而CB1信号系统是一种重要的神经保护通路。大麻素系统的神经保护作用可能通过减少谷氨酸释放来减少神经毒性。Lovinger DM团队和Grimaldi M团队等的研究发现,WIN55212-2通过降低ERK 1/2的磷酸化作用使得少突胶质前体细胞增殖,从而促进髓鞘再生的增长。同时也可以抑制谷氨酸释放,减少炎症和小神经胶质细胞的活化,降低卒中后血脑屏障的破坏。
阿片类受体分为μ-型阿片类受体、δ-型阿片类受体和κ-型阿片类受体等亚型,并且参与体温阈值调节。阿片类药物通过抑制交感神经兴奋性,导致机体对于寒冷反应的阈值降低,诱导亚低温的发生。使用低剂量的吗啡(μ-型)和U50488H(κ型)可以产生轻度高温,但给予高剂量的吗啡和U50488H则诱导了亚低温。除了μ型受体激动剂,δ和κ型受体激动剂都可以通过减少炎症反应提供神经保护作用。
注射给予大鼠U50488H(10mg/kg),可以诱导显著的亚低温并具有神经保护作用。Anish Bhardwaj和同事等的研究表明,另一种κ型激动剂,在不影响动物体温的状况下,发现BRL 52537同样具有神经保护作用。κ-型阿片受体激动剂通过GIRK通道和钙离子通道诱导亚低温的作用。
脑啡肽(DADLE)作为δ型阿片受体激动剂多肽,注射给予小鼠MCAO模型后,诱导了显著的亚低温,具有良好的神经保护作用。然而,该DADLE是否通过亚低温发挥神经保护并没有通过升温实验来验证。Patrick M Kochanek团队和Paul A Iaizzo团队等在研究中发现,当注射剂量达到1mg/kg时,导致动脉压下降和心律失常,这些副作用限制了阿片受体激动剂在脑卒中治疗中的应用转化。阿片受体激动剂诱导亚低温的作用机制,与受体激动剂的作用靶点及激活的不同下游因子有关。
TRPV受体是一种高度表达于外周感觉神经元和中枢神经系统的非特异性阳离子通道。该受体介导许多重要刺激反应,例如疼痛、温度、触觉和味觉。TRPV受体激动剂诱导的亚低温作用机制可能和它作用于外周神经和下丘脑视前区相关。辣椒素、二氢辣椒素(dihydrocapsaicin,DHC)和rinvanil等化合物可以激活TRPV受体。
在卒中易感型自发性高血压大鼠模型中,给予辣椒素可以通过增强eNOS的磷酸化作用而产生预防卒中的作用。然而,因为高剂量的辣椒素可以导致心动过速和高血压的发生,限制了辣椒素在抗脑卒中的临床应用转化。
给予大鼠MCAO模型注射DHC 100分钟后,动物体温可以达到33.0℃±0.2℃,该项研究表明了DHC具有神经保护作用的特异性和有效性,其神经保护作用与其诱导的亚低温作用相关。当DHC的给药剂量为1.25mg/kg时,并没有产生心血管抑制反应,只表现出轻微的短暂低血压。Alberto Chiarugi及其团队研究发现,注射给予MCAO大鼠模型25mg/kg的rinvanil,可以诱导大鼠产生亚低温,并且通过亚低温治疗发挥神经保护作用。通过复温研究证实,rinvanil的神经保护作用与亚低温治疗密切相关。但当给药剂量达到50mg/kg时,rinvanil神经保护作用消失,可能是由于过度激活TRPV1受体,使L型钙离子通道开放,导致过度的钙离子汇聚,使ERK激活和ROS的产生,最终导致神经元凋亡。所以使用rinvanil诱导亚低温治疗脑卒中的适宜剂量仍需要进一步的临床前研究。
神经加压素是具有13个氨基酸的大分子多肽类物质,多项动物研究已证实其具有强效的亚低温诱导作用。但是,由于循环系统中的蛋白酶可以使其变性,而且神经加压素不能穿过血脑屏障,所以并不适合静脉注射。然而,多项研究发现了一些神经加压素的类似物,如NT69L、JMV-449和HPI201等在具有亚低温诱导作用的同时能够通过血脑屏障,可以实现静脉注射给药,因此成为最具良好临床转化应用前景的诱导亚低温药物。
Alberto Chiarugi及其同事等研究显示,NT69L(0.5mg/kg)可以在使用后的13分钟内迅速、持续地诱导亚低温,并将脑温降至35℃,保持300分钟,并且显著改善大鼠心搏骤停后的神经功能评分。深入研究发现,NT69L的降温作用与脑缺血和给予麻醉药物无关,并且在脑梗死发生的情况下,NT69L的降温作用仍然存在,说明其对体温调节与脑部中枢的作用相关。NT69L具有快速、持久的降温作用,特别是降低脑部温度的作用,因此,在脑卒中的神经保护研究中具有良好的临床应用前景,但是目前仍然缺乏该药物相关的临床试验。
Sager T的团队研究发现,以0.6nmol的剂量给予脑缺血小鼠腹腔注射JMV-449,30分钟后小鼠核心体温降低6~7℃,诱导的亚低温持续时间长达240~300分钟。与小鼠永久性脑缺血模型组相对比,JMV-449治疗组的小鼠24小时后梗死体积减少55%,14天后梗死体积降低61%。由于该药物通过血脑屏障的效率很低,所以该研究使用脑室内注射给药成功诱导亚低温治疗,其应用也因此受到限制。
HPI201是神经加压素类似物,可以与神经加压素受体结合,具有神经加压素样的亚低温诱导作用。按照首剂量2mg/kg注射给药后,1小时后再次注射1mg/kg的HPI201,大鼠核心体温可降低2~5℃,并且该亚低温持续时间长达6小时。给予HPI201显著减少大鼠脑损伤区域,降低周边区域的细胞凋亡,特别是神经元的凋亡,减少MMP-9、caspase-3、TNF-α、IL-1β、IL-6等水肿、凋亡和炎性因子的表达水平,减轻了血脑屏障的损伤。该研究不仅证实了HPI201通过诱导亚低温显示了良好的神经保护作用,而且发现HPI201并未引发寒战等副作用,说明使用神经加压素并没有引起低温不耐受。但是,HPI201诱导亚低温的神经保护作用的确切机制仍需要进一步研究。
神经加压素类似物通过调节中枢可以快速诱导亚低温治疗,并且具有良好的神经保护作用,而且并未引起低温不耐受的副作用。但是,当以3μg/kg的剂量给药时可以引起高血糖、低胰岛素血症、高血糖素症以及低血压。因此,将神经加压素类似物与物理降温联合诱导亚低温治疗,既可以快速有效地诱导亚低温治疗,又可以避免单纯药物诱导亚低温的副作用,具有很大的临床转化潜能。
近年来,越来越多的研究关注于使用惰性气体对缺血性卒中和围产期缺血损伤进行治疗。氙气是一种常用的麻醉剂,对新生儿脑病患者的癫痫发作和脑电异常具有良好的抑制作用。非麻醉浓度用于抗兴奋性毒性、抗凋亡和神经保护作用时是安全且无副作用的。David SWarner和同事等在研究氙气抗大鼠缺血性损伤的神经保护作用时发现,50%的氙气会导致脑部温度平均降低1.3℃;在室温36℃与再灌注90分钟后给予30%的氙气治疗,可以显著减少大鼠脑梗死体积。尽管亚低温是氙气的副作用,但氙气的神经保护作用可能是因为氙气、低温或者两者的协同作用,两者之间的关系并不明确。类似的吸入性麻醉气体也可以降低体温,例如七氟烷和异氟烷,在持续麻醉状态下,可以诱导小鼠2小时后或者大鼠5小时后降到室温。但其低温诱导作用和神经保护作用,可能与其实验中体温维持较低有关。
硫化氢(H 2 S)是具有臭鸡蛋气味的有颜色的气体,是另一种具有低温诱导作用的气体。H 2 S的低温诱导作用与其抑制线粒体细胞色素C氧化酶有关。Aurel Popa-Wagner和其团队发现将卒中大鼠暴露于H 2 S浓度为50ppm的空气中,8小时后大鼠体温降至31℃±0.5℃,梗死体积减少50%。而延长暴露时间至24小时,体温和血压则同时上升。H 2 S可能是通过降低机体代谢率,诱导动物出现类冬眠状态,减少脑电活动,诱导低温并产生神经保护作用。H 2 S的刺激性气味,其有效剂量与中毒剂量(80ppm)相近,这些问题都限制H 2 S的临床应用。
目前仍存在多种因素限制这些气体的临床使用。如氙气是组织型纤溶酶原激活剂的抑制剂,只有在溶栓再灌注后才能使用,并且氙气的生产和运输花费昂贵;氦气诱导低温和神经保护的机制尚不明确;硫化氢的刺激性气味使其应用受限。
物理诱导亚低温治疗是指采用物理性方法如冰毯,酒精喷洒等方法降低机体整体体温从而达到降低局部组织温度的治疗方法。与药物诱导亚低温治疗相比,物理诱导亚低温治疗的诱导方法和亚低温可持续时间更容易控制,在亚低温治疗的临床转化中具有一定的优势。
使用冰毯、冰袋、喷洒酒精和循环冷却装置进行亚低温诱导,是亚低温临床研究中较早使用的诱导方法。该方法通过降低整个机体的温度,诱导局部脑组织亚低温。尽管该方法具有无创伤和简便易行的特点,但存在程序烦琐、诱导速度慢和副作用多的缺点。多项临床亚低温治疗研究发现,通过该方法诱导的亚低温治疗,达到目标温度33℃的时间长达4小时,而且导致了肺炎、寒战、血小板减少、心律不齐和动脉血压过低等副作用。但在多项小动物模型使用该方法诱导亚低温治疗的研究中发现,这几种体外物理降温装置不仅可以快速诱导亚低温治疗,表现出显著的神经保护作用,而且肺炎、寒战和心律不齐等副作用的出现率非常低。通过对比该方法诱导的临床和小动物模型亚低温治疗,可以发现该方法在小动物模型中诱导的亚低温治疗具有一定的疗效。但对于该方法导致的副作用在小动物模型研究中不能体现,并且难以通过小动物模型研究解决该问题,导致了该诱导方法的基础研究结果难以向临床转化。
联合诱导亚低温治疗是指同时使用两种低温诱导方法进行的亚低温治疗方法。与单独的药物诱导亚低温治疗和单一的物理诱导亚低温治疗相比,联合诱导亚低温治疗具有降温快、给药剂量低和亚低温持续时间长的特点。
Ji Xunming团队使用大鼠MCAO模型给予二氢辣椒素(dihydrocapsaicin,DHC)联合冰袋诱导亚低温治疗,与DHC治疗组和冰袋诱导低温组相比,联合亚低温治疗组可以在38分钟内将大鼠体温降至31℃。与单一治疗组相比,联合治疗组降温速率分别加快了200%和28%,并且可将该低温效果维持60分钟以上。大鼠的脑梗死体积显著减少,神经功能得到显著改善。
Ji Xunming团队发现将大麻素和常压氧与酒精喷洒联合诱导亚低温,显著降低了MCAO大鼠的脑梗死体积,改善了缺血性卒中导致的大鼠神经功能损伤。James C Grotta和同事等通过使用乙醇与咖啡因诱导亚低温治疗研究发现,0.2g/kg乙醇和6mg/kg的咖啡因显著减轻了MCA或CCA阻塞导致的皮质损伤,并改善了大鼠的行为障碍。
Ji Xunming团队等通过将氯丙嗪和异丙嗪与酒精喷洒联合诱导亚低温,与酒精低温组和药物低温组相比较,联合治疗组在10分钟内将MCAO大鼠的脑组织温度降至35℃以下,最低温度达到31℃,并且将该亚低温效果延长至90分钟。脑缺血损伤导致的脑梗死体积减少了15%,神经功能得到显著改善。
联合诱导亚低温治疗既改善了物理低温降温慢的缺点,又可以有效地避免药物诱导低温时,用药剂量过大导致的药物敏感性降低和副作用大的弊端。因此,联合诱导亚低温治疗,在亚低温抗缺血性脑卒中损伤的临床治疗中具有良好的转化前景。
在小动物缺血性卒中模型上,通过药物诱导、物理方式和药物联合物理方式诱导的全身亚低温治疗均表现出良好的神经保护作用,不仅显著地减轻了缺血性卒中导致的脑梗死损伤,而且有效地改善了神经功能。通过对比亚低温治疗缺血性卒中损伤的多项临床和小动物模型研究发现,尽管全身亚低温治疗具有无创伤和简便易行的特点,但在接受全身的亚低温治疗时,在达到预期温度的前提下,机体的其他脏器往往在治疗过程中被累及,从而导致寒战,肺炎和感染等多种并发症的发生。针对缺血性卒中的亚低温治疗,快速有效地诱导颅部或者损伤部位的亚低温,是该治疗方式的最主要目的和最有效的方式。因此,局部亚低温治疗缺血性卒中更具优势。
在缺血性卒中的临床治疗中,使用冰袋或者冰毯和循环冷却等外置低温诱导装置诱导颅部的亚低温,既可以保证无创性和简便易行的特点,又能够达到诱导脑组织局部的亚低温治疗。Yenari,M.A团队等通过对小动物缺血性卒中模型使用该方法诱导亚低温治疗发现,冰袋或者冰毯可以快速诱导脑组织局部的亚低温,不仅显著降低了小鼠的脑梗死损伤,而且改善了受损伤小鼠的神经功能损伤。
但是在临床试验中发现,使用冰袋或者冰毯对缺血性卒中患者进行低温诱导时,由于颅骨厚度不同,这种方法不能快速有效地诱导亚低温治疗。因此,通过降低脑部血管内血液的温度,或者通过脑部血管利用低温液体或者降温装置诱导脑部的亚低温,更具有临床亚低温治疗缺血性卒中的可行性。
在颈部或者经鼻黏膜放置循环冷却装置,通过降低入颅血管内血液的温度,可以诱导脑部的亚低温治疗。在大鼠颈部外面或者经颈部动脉放置循环冷却装置,降低入颅的血液温度,进而诱导损伤部位脑组织的亚低温治疗;Yeh等通过封闭胸腔外体循环成功诱导了脑缺血兔子模型的脑部亚低温治疗,显著降低了海马区神经元的凋亡;Covaciu等发现经鼻黏膜的循环冷却装置,在不影响人体体温的条件下,60分钟后即可有效诱导脑组织的亚低温治疗;Yao等使用大鼠缺血性卒中损伤模型,使用鼻黏膜循环冰盐水的方法,约7分钟成功诱导脑部海马区的亚低温治疗。不仅减轻了大鼠的海马区的神经元凋亡,而且改善了损伤大鼠的神经功能。
与颅部亚低温治疗相比,经颈部和经鼻黏膜的循环冷却装置快速诱导了脑组织局部亚低温治疗,虽然部分方法有一定的创伤,但都表现出了良好的神经保护作用,是非常具有临床转化前景的低温诱导方法。但这两种方法诱导的局部亚低温治疗仍然具有局限性。经颈部诱导的局部亚低温,在降低损伤部位的脑组织温度的同时,也降低了其他部位的脑组织温度。而经鼻黏膜的循环冷却成功诱导了海马区的亚低温治疗,相较于缺血性卒中损伤的范围(大脑皮质,纹状体和海马),经鼻黏膜的局部亚低温治疗区域较小。因此,通过脑部血管,将低温生理盐水或者低温装置,可以快速诱导脑组织损伤部位的亚低温治疗,将亚低温治疗的疗效更大化。
Ding Yuchuan团队等使用微导管技术,通过给缺血性卒中大鼠模型灌注一定体积的常温生理盐水,发现大鼠脑部活性氧(reactive oxygen species,ROS)的生成降低,脑部的炎症反应减轻。在此基础上,通过微导管技术灌注低温生理盐水研究发现,可以在10分钟诱导损伤部位脑组织(包含皮质,纹状体和海马)的亚低温治疗。与模型组相比较,低温治疗组的大鼠皮质和纹状体温度均可在10分钟内降至35℃以下,最低温度可达到31℃,亚低温治疗的维持时间可达到60分钟左右。经动脉血管内低温治疗后,脑缺血损伤大鼠脑梗死体积显著减轻,不仅氧化应激和炎症反应减轻,脑水肿同样显著减轻。行为学结果显示,经颈动脉的血管内亚低温治疗,不仅显著改善了缺血性卒中损伤急性期的神经功能,而且有效改善长期的神经功能损伤。这项研究结果为缺血性卒中的局部亚低温治疗提供了更好的治疗策略。
在经颈动脉血管内低温的基础上,Ji Xunming团队等使用同样的低温诱导方法研究了经颈静脉逆向灌注低温生理盐水诱导血管内低温治疗的效果。研究发现,经颈静脉的亚低温治疗可以在10分钟左右,迅速将大鼠皮质和纹状体脑温降至35℃以下,并且可以维持亚低温治疗效果长达60分钟以上。与模型组相比,静脉亚低温治疗组脑梗死体积减少,神经凋亡和脑水肿减轻,在缺血性卒中急性期和长期的神经功能都得到显著的改善。颈静脉的血管内低温治疗与经颈动脉亚低温治疗效果相似。经静脉的微导管介入技术是急诊治疗中常用的治疗方法,通过静脉血管诱导亚低温治疗可以在患者入院后快速完成,大大缩短了患者接受亚低温治疗的时间。而该研究的发现,不仅为血管内亚低温的诱导方法提供新的思路,而且为血管内亚低温治疗的临床应用提供了基础支持。
与其他的局部亚低温诱导方法相比,血管内亚低温治疗优势表现为低温诱导速度更快,作用区域更集中,在不影响小动物体温的状态下,确保了更好的亚低温治疗效果。与全身亚低温治疗相比较,这两种方法在临床应用时,不仅尽可能降低了亚低温治疗给患者带来的生理不适,而且可以避免其他脏器因为亚低温治疗出现的各种不良反应。尽管这两种血管内亚低温的诱导方法均属于有创性治疗,但在缺血性卒中的治疗中,这两种诱导方法可以合并在其他的临床治疗措施中,并不会给患者增加不必要的创伤。因为基础研究和临床应用存在一定的差异,这两种优势显著的低温诱导方法的临床效果需要更进一步的临床试验证实。
本节以缺血性卒中小动物模型的亚低温研究为重点,总结了亚低温神经保护的应用方式。分别从不同作用靶点的低温诱导药物和不同的物理低温诱导方法,总结了全身亚低温治疗的神经保护作用应用方式;从不同的作用部位诱导的亚低温治疗描述了局部亚低温治疗的神经保护作用应用方式。而且对比了不同亚低温的应用方式的优势和不足,以及临床应用时的优缺点,为缺血性卒中的亚低温治疗提供了不同的治疗策略。
(段云霞 韩子萍 罗玉敏)
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