关键词:
二甲双胍
心脏骤停
心肺复苏
神经保护
AMPK
自噬
摘要:
研究背景心脏骤停(cardiac arrest,CA)是指各种原因引起的心脏射血突然停止,是致死和致残的主要原因。CA的发生率为20~140/10万,随着心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation,CPR)技术的进步,约 25%0%的患者能恢复自主循环(return of spontaneous circulation,ROSC),但 CA 患者死亡率仍高达55~71%,即使存活的患者也常遗留严重的神经功能残疾。CA患者在恢复自主循坏后,由于缺血再灌注损害,使机体发生严重的应激反应,引起全身炎症反应综合症,并导致相应的多器官功能障碍,临床上表现为心脏骤停后综合症(post-cardiac arrest syndrome,PCAS),其主要包括:1、CA 后脑损害;2、心肌功能障碍:3、全身性缺血再灌注损伤:4、引起CA的原发病本身变化。由于脑组织对缺血缺氧的耐受性极低以及脑组织的易损性,使得CA后的脑损害表现最为突出,临床上我们称之为成人“缺血缺氧性脑病”(HIE)。CA/CPR导致脑损伤的机制十分复杂,其中严重的能量耗竭是CA后的主要特征之一,在缺血期,ATP合成减少导致线粒体膜电位下降和钙离子流入,从而导致神经元损伤。ROSC后再灌注引起氧自由基的过度生成,可直接损害细胞膜及促进炎症发生。目前唯一被证明有效的治疗手段是亚低温治疗,但亚低温的治疗时间窗窄及存在相关并发症,在临床上的运用仍非常有限。因此,探讨HIE后的脑损伤机制及有效的靶向神经保护剂对降低CA患者在恢复自主循环后的死亡率及致残率有重要的意义。自噬是广泛存在于真核细胞内的一种溶酶体依赖的降解途径,胞内损伤的蛋白质和细胞器通过自噬作用被降解,产生的氨基酸、脂肪酸等降解产物再被细胞重新利用。尽管病态增加的自噬可能导致细胞死亡,但自噬的神经保护作用已被大量研究所证实。譬如,自噬的缺失或不足被认为是Alzheimer病和帕金森氏病等神经退行性疾病发病的主要原因;采用自噬诱导剂雷帕霉素治疗缺血性脑卒中大鼠能明显减少脑梗死面积和提高神经行为学评分;在新生小鼠的缺血缺氧(HI)模型中,抑制自噬后加速了神经元坏死,而利用自噬诱导剂激活自噬,可明显减少神经元坏死;在脑创伤模型中,同样也发现了自噬诱导剂的神经保护作用。尽管自噬作为一种新的缺血性脑损伤靶点越来越受到人们的关注,但是调节自噬的药物在临床上应用的研究仍非常有限。二甲双胍是用于治疗二型糖尿病的一线药物,多项动物与临床研究表明,二甲双胍能够有效降低脑卒中发生率,减轻缺血再灌注引起的脑损伤,且神经保护作用与降糖作用无关。英国前瞻性糖尿病研究表明慢性二甲双胍预处理可有效降低卒中发生率及心血管疾病速亡率。此外,多项动物研究发现二甲双胍对多种中枢神经系统病理性损伤模型起神经保护作用,包括脑梗死、颅内出血、癫痫、帕金森氏病以及Huntington病等。然而,二甲双胍对CA/CPR后引起的脑损伤是否具有保护作用至今仍未见报道。AMP 激活蛋白酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)是细胞的重要ATP/AMP能量感受蛋白,当糖供能量下降时,细胞可通过AMPK磷酸化产生p-AMPK,诱导脂肪代谢为细胞供能。一旦被激活,AMPK能通过多个下游路径,增加体内ATP水平。研究表明二甲双胍可激活脑内AMPK,通过维持细胞能量平衡、促进线粒体再生、增加脑源性神经营养因子(BDNF)的表达促进神经元的存活,从而在能量耗竭中发挥神经保护作用。作为AMPK下游重要的调控靶点—自噬,在长时程二甲双胍预处理后在CA/CPR诱导的HIE损伤中发挥何种作用尚未有所报道。基于以上研究背景,我们假设二甲双胍预处理可能通过激活AMPK诱导自噬激活,从而减轻CA/CPR引起的缺血性损伤。本研究的目的在于:(1)评估(?)胍在大鼠室息性心脏骤停/心肺复苏(asphyxial cardiac arrest/cardiopulmonary resucitaiton,ACA/CPR)模型的神经保护作用;(2)通过自噬的特异抑制剂干预前后比较,阐明自噬在CA/CPR诱导的脑损伤中的神经保护作用;(3)二甲双胍在HIE中对自噬的调节及其发挥神经保护的机制。研究方法为达到上述研究目的,我们进行了以下三个部分的研究。具体研究方法和内容分别如下:一、二甲双胍在大鼠9分钟窒息性心脏骤停/心肺复苏(9-min ACA/CPR)模型的神经保护作用采用SD雄性大鼠随机分为二甲双胍组(Met)和对照组(Veh),Met组给予浓度30mg/ml,200mg/kg剂量的(?)甲双胍连续灌胃14天,而Veh组灌等量的生理盐水。灌胃后24h分别进行9-min ACA/CPR造模和假手术处理。对对照组(n = 20)、二甲双胍组(n = 20)以及假手