作者：安徽医科大学第二附属医院麻醉科（段晓雯、胡宪文、张启权、汪静娴）

脑缺血/再灌注损伤（cerebral ischemia/reperfusion injury，CI/RI）是指脑缺血一定时间后，恢复血流不仅没有使缺血脑的组织功能得以恢复，反而加重了其功能障碍和结构损伤，其机制主要涉及能量代谢障碍、兴奋性氨基酸毒性作用、过氧化作用、细胞内钙离子超载、炎症反应及细胞凋亡等方面。

近年来随着神经外科手术的迅速发展，这一重要的病理生理过程也备受关注。CI/RI可直接影响到手术的成败以及患者的预后，因此探求如何减轻CI/RI，加强围手术期的脑保护也成为麻醉医师关注热点。七氟醚作为目前临床上常见的吸入麻醉药，研究∞1显示，七氟醚后处理可减轻CI/RI，且由于其临床应用的时间与剂量的可操控性，而具有较高的临床应用价值。

1.缺血/再灌注损伤（ischemia/reperfusion injury，I/RI）脑保护策略的演变

Murry等于1986年首次提出缺血预处理可产生心肌保护作用，随后Kitagawa等发现缺血预处理可提高沙土鼠脑组织对缺血的耐受性，此后研究。亦证实缺血预处理具有脑保护作用。但是由于缺血预处理需在缺血前进行干预，而临床上大部分的脑缺血损伤是不可预见的，因此限制了其临床应用。Zhao等提出了缺血后处理的概念，随后研究证实，对缺血的脑组织再灌注前给予反复短暂的缺血，再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）处理亦可减轻CI/RI。然而由于缺血后处理在临床上使用时具有潜在的风险，新的保护策略即药物后处理被提出。

七氟醚因诱导迅速、苏醒快、血流动力学稳定以及器官毒性小等特点而成为目前临床上广泛应用的吸入麻醉药。关于七氟醚预处理改善CI/RI已有大量的研究与报道，为了提高七氟醚临床实用价值，近年研究者将研究目标转向七氟醚后处理，并在神经细胞培养体外模型以及局部或全脑缺血在体模型中均证实，七氟醚后处理可以减少脑I/R后的神经细胞凋亡，减轻神经功能损伤，具有良好的神经保护作用，但其作用机制目前尚未完全阐明。

2.实施七氟醚后处理的方法

2.1在体模型中实施七氟醚后处理

近年关于七氟醚后处理脑保护研究中，大多数采用大脑中动脉闭塞方法建立脑I/R动物模型，并且当动脉栓塞达到预定时间即再灌注时，予以吸入目标浓度的七氟醚，实现七氟醚后处理。各种研究中七氟醚的吸入是通过实验动物自主呼吸或机械通气的方式完成，前者是将动物放置于七氟醚达目标浓度的密闭容器中，再灌注同时动物自主吸入七氟醚；后者则是通过气管内插管，再灌注同时使动物吸入相应浓度的七氟醚。两种方式实施过程中均使用气体分析仪进行监测以确保七氟醚维持在目标浓度。

2.2体外模型中实施七氟醚后处理

关于七氟醚后处理脑保护作用的体外研究，Zhang等通过提取新生鼠皮质神经细胞，利用体外细胞氧.糖剥夺复氧（oxygen-glucose deprivation/resuscitation，OGD/R）模型，在复氧时往培养箱中充入目标浓度七氟醚一定时间，研究七氟醚后处理对神经细胞缺血/缺氧，再灌注损伤的影响。而Peng等则通过制备海马脑片并将其置入密闭容器中实施氧精剥夺（oxygen-glucose deprivation，OGD）后再给氧建立I/HI体外模型，复氧同时给予目标浓度七氟醚实现七氟醚后处理，实验过程中通过红外麻醉仪监测七氟醚浓度。

3.七氟醚后处理改善CI/RI的可能机制

3.1激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-kinase and protein kinase B，P13K/Akt）途径

P13K/Akt信号通路被认为是参与细胞增殖、分化和凋亡等信号通路中的关键调节途径。Akt是P13K重要的下游激酶，经磷酸化激活发挥作用。研究表明，P13K/Akt在脑缺血中起重要的神经保护作用，是脑损伤后神经元存活的重要信号通道。Wang等∞。证实，七氟醚后处理可以通过P13K/Akt途径抑制神经细胞凋亡，从而减少局部CI/RI的脑梗死体积，同时改善大鼠的学习与记忆能力。

进一步研究发现，激活P13K/Akt通路产生的神经保护作用可能通过上调缺氧诱导因子1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）和血红素氧化酶1（heme oxygenase-1，HO-1）实现。HIF-1α普遍存在于人和哺乳动物细胞内，是缺氧应答的主要反应因子，在细胞生存、糖代谢和运输中有重要作用，当组织细胞缺氧时，HIF-1α可调节HO-1基因表达，引起HO-1表达增加，发挥细胞保护作用。随后Li等研究发现在大鼠大脑中动脉栓塞模型中，七氟醚后处理通过P13K/Akt途径上调醌氧化还原酶表达，并且Akt下游分子核因子E2相关因子2也参与七氟醚后处理减轻CI/RI。这些结果表明七氟醚后处理可能通过激活P13K/Akt通路，调节相关抗氧化分子的表达以减轻脑I/R引起的氧化损伤，从而达到神经保护作用。

3.2减轻氧化应激

CI/RI时血液或脑组织内产生大量活性氧类物质，引起内源性抗氧化系统紊乱，导致氧化应激。目前认为CI/RI与脑组织中活性氧引起的细胞脂质过氧化而导致的不可逆损伤有关。Liu等研究发现脑I/R可引起脑组织中一氧化氮（nitric oxide，NO）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）显著增加，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutases，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）水平显著降低，表明CI/RI与氧化应激密切相关，同时研究还发现七氟醚后处理可明显抑制NO、MDA的增加，并促进SOD、CAT的表达，说明七氟醚后处理可能通过降低脂质过氧化水平并增强抗氧化酶活性，从而减轻大鼠CI/RI导致的氧化损伤。Zhang等在大鼠大脑中动脉栓塞模型中观察到，七氟醚后处理可以减少脑组织中NO、一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS）等分子的表达，并降低血脂、MDA水平，增加抗氧化酶活性，从而减少脑组织氧化损伤。这些研究结果表明七氟醚后处理可以通过直接调节抗氧化酶活性以减少血液和脑组织氧化损伤，增强脑组织对I/RI的耐受能力。

3.3激活线粒体ATP敏感钾通道（mitochondrial ATP-sensitive potassium channel，mitoKATP）

mitoKATP是广泛分布于各组织细胞线粒体内膜上的一种可调节其代谢活性的钾离子通道。生理情况下，mitoKAar的活性很低，处于关闭状态，缺血/缺氧、氧化应激等病理条件可诱导其活性增加，从而激活。mitOKATP激活开放能减少线粒体内Ca2+释放，维持线粒体内环境的稳定，从而延缓或减轻缺血/缺氧引起的细胞凋亡，有效地减轻I/RI，是介导缺血后处理脑保护作用的重要机制。Adamczyk等研究发现在大鼠脑损伤模型中，七氟醚后处理可以减少脑梗死体积和神经功能受损评分，并且mitOKATP受体特异阻断剂5-羟基癸酸（5-hydroxydecanoic acid，5-HD）可以解除七氟醚后处理对CI/RI的影响，同时mitoKATP通道开放剂二氮嗪可以模拟出七氟醚后处理的神经保护作用，说明七氟醚后处理可能是通过调节mitoKATP发挥脑保护作用。

3.4抑制线粒体膜通透性转运孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）开放

mPTP是位于线粒体内外膜之间的非特异性孔道，可以调节线粒体基质与细胞质问渗透浓度梯度，维持线粒体内环境的稳定。脑I/R过程中的各个阶段均可引起mPTP开放，导致线粒体通透性转变，线粒体膜内外离子浓度梯度消失，Ca2+失衡，ATP生成不足，细胞坏死。此外，mPTP开放可导致膜间隙的细胞色素C释放，激活相关凋亡途径，引起细胞凋亡或死亡，因此抑制其开放有利于减轻神经损伤。Wang等研究报道，七氟醚后处理显著降低神经功能缺损评分，减少脑梗死体积、脑水肿以及细胞凋亡，并且这种脑保护作用能被mPTP特异开放剂苍术苷所阻断，而其自身对CI/RI无影响，这些结果表明，mPTP在七氟醚后处理减轻CI/RI中起重要作用。

3.5激活细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signaling-regulated kinase 1/2，ERKl/2）

ERKI/2是丝、苏氨酸蛋白激酶家族丝裂原活化蛋白激酶成员之一，介导细胞的增殖、分化以及存活等，可被酪氨酸激酶、G蛋白耦联受体等多种信号激活。当脑缺血发生时，激活神经元内谷氨酸受体，细胞内钙离子增加，进而激活ERKl/2通路，引起下游一系列反应。于颖波和贾栋研究发现，2.5%七氟醚后处理可增加磷酸化ERKl/2的表达，减轻大脑中动脉栓塞大鼠脑梗死体积，改善神经功能评分，并且使用U0126及PD98059后，该保护作用消失。此后，Zhang等观察到大脑皮质神经元细胞实施OGD实验模型中，七氟醚后处理可增加缺血/缺氧神经元存活率，下调Bid、Bim、Puma、Bax和Bak表达，进而减少细胞死亡，并且抑制ERKl/2磷酸化可导致七氟醚后处理神经保护作用减弱。在体和体外实验结果均提示七氟醚后处理减轻CI/RI的作用与ERKl/2激活相关。

3.6其他可能机制

Peng等通过体外培养海马CAl区细胞，研究不同浓度（2%、4%、6%）七氟醚后处理对OGD引起的海马神经元损伤的保护作用，观察发现与OGD处理比较，予以4%和6%七氟醚后处理具有明显神经保护作用，其保护机制：一方面明显提高海马脑片顺向群峰电位恢复率，改变膜诱发电位，显著改善缺氧损伤后突触传递功能；另一方面减少天冬氨酸、谷氨酸和甘氨酸的释放，减轻其对脑组织的兴奋性氨基酸毒性作用，同时增加γ一氨基丁酸释放，增强其神经保护作用。因此推测七氟醚后处理的神经保护作用可能与其改变细胞膜电位以及抑制兴奋性氨基酸的释放有关。

4.结论与展望

综上所述，七氟醚后处理的神经保护作用是通过多位点、多种途径交互作用产生的，其作用机制复杂，可参与到多种病理生理过程。虽然目前各种动物模型研究已证实七氟醚后处理对CI/RI具有神经保护作用，但其保护作用机制尚未完全阐明，因此这种脑保护的方法在临床应用推广目前还缺少有力的佐证。相信随着研究方法与技术的进步，将会为该方法应用于临床提供更可靠的理论依据和可行性探索。

来源：国际麻醉学与复苏杂志2017年3月第38卷第3期

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