新生儿缺氧缺血性脑病与神经损伤
作者：林希平
单位：广西柳州市人民医院 柳州 545001
关键词：
右江民族医学院学报9906133 新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)是围生期窒息造成永久性神经损伤的疾病。HIE后的神经细胞损伤包括二个阶段，即早期的脑组织梗死与晚期的迟发性神经元死亡。
HIE早期的脑组织梗死是由于脑组织缺氧缺血，发生急性能量衰竭导致细胞内外离子平衡失调，细胞内钠、钙积聚，发生渗透性细胞水肿，严重者导致细胞溶解坏死。同时，兴奋性氨基酸与自由基等因素可加重这一损伤，造成神经元与胶质细胞的死亡。一般于缺血后1天内发生，3天时达到高峰[1]。
第二阶段的细胞死亡通常发生于数小时之后，仅涉及神经元，即选择性神经元损伤。因其发生的时间延后，称为迟发性神经元死亡。1972年英国病理学家Kerr等根据大鼠肝组织切片的细胞形态学特点最早提出细胞凋亡的学说[2]。Yue等亦发现，在产时窒息死亡的新生儿脑内尚可观察到神经元损伤的另一种特征：受损细胞核固缩、染色质边集但胞膜完整，并称之为细胞凋亡小体。Mehemt H等发现宫内窘迫或产时窒息儿，脑白质有许多凋亡小体，并与损伤程度、时间长短呈正相关[3]。现已证明这种选择性神经元死亡就是细胞凋亡或程序化死亡(apoptosis Apo, programmed cell death, PCD)[4]。因此HIE发生后，脑组织是通过两种途径发生损伤：坏死(necrosis)与凋亡(apoptosis)[5]。HIE至脑损伤的程度也与细胞死亡的形式有关。轻、中度损伤多表现为细胞凋亡，重度损伤则表现为细胞凋亡与坏死并存，但以凋亡为主。[6]
, http://www.100md.com
脑细胞坏死首先是膜通透性增加，细胞外形发生不规则变化，浆膜破坏；内质网扩张，核糖体脱落，功能丧失，核染色质不规则移位；进而线粒体及核肿胀，溶酶体破坏，水解酶释放；最后细胞膜破裂，胞浆外溢，核DNA分解或消失，坏死细胞溶解或被巨噬细胞所吞噬，常引起炎症反应。缺血性神经元的死亡传统归属于为坏死。来源于大量的缺血性和创伤性脑损伤动物实验发现，突触前谷氨酸释放入胞浆中，是缺血或损伤后导致神经元死亡的关键步骤。本过程为一被动过程，不需能量。
而细胞凋亡(PCD)的特征是：细胞收缩变圆，与邻近细胞脱离接触，胞浆浓缩，胞膜向外呈芽状突出；内质网稍扩张，线粒体无大改变；核染色质浓缩，聚在核膜周边，呈半圆形、马蹄形、叶形、船形、镰刀形；当凋亡继续时，核仁裂解，膜内陷，将细胞分割为多个具有膜包裹的细胞凋亡小体。此时死亡过程特点为：不发生溶酶体、线粒体及细胞膜破裂；没有细胞内涵物外泄，不引起炎症反应；最后被吞噬细胞或邻近细胞所吞噬[7]。整个过程为一主动过程，需要能量。
, 百拇医药
PCD在某些生理或病理性因素的诱导下，激活膜信号系统，启动有关调控PCD的程序基因，最终导致细胞按一定程序自我破坏和死亡。这种过程不仅为维持正常生理功能所必须，而且与某些疾病的发生相关[4]，特别与HIE关系密切。凋亡除具有特征性的形态学：凋亡细胞体积缩小，染色体聚集，断裂成核碎片，形成膜包裹性的凋亡小体外，其生化改变特点为：细胞内Ca2+、Mg2+的增加，激活细胞内的核酸内切酶将DNA切断。显示主动自杀性特点，不引起炎症反应。在正常发育的过程中有大量的神经元凋亡。这种凋亡的意义为：生物进化的需要：是多细胞生物藉以生存的需要；竞争选择：只有那些从靶细胞获得神经生长因子，形成突触连接的神经元才能活下来；去除那些全无功能的细胞。而启动细胞程序化死亡的信息—调控基因可来自细胞本身，也可来自外部环境[7]。
影响凋亡的基因按其对凋亡过程的作用可分为两类：存活基因和致死因基。存活基因又称死亡抑制基因，其主要作用是抑制PCD过程，可阻止神经元凋亡。致死基因具有蛋白酶活性，其过量表达引起PCD。虽然凋亡是细胞本身基因调控的自主过程，但许多细胞外因素也可影响PCD。它们通过各种信息传递通路来影响细胞凋亡的调节基因，从而决定某个细胞的存亡。
, 百拇医药
近年来，随着生物学、生物工程技术的发展，对钙在机体中作用的研究取得了很大进展。大量资料表明多因素引起PCD的共同机制是细胞内Ca2+代谢紊乱[8]。研究认为多种细胞凋亡的诱导和抑制与信号传导通路有关，而细胞内游离的Ca2+、Mg2+、Zn2+的浓度对信号传导起着重要作用[9]。其两个主要阶段：起始阶段和凋亡的最后通路—Ca2+依赖性核酸内切酶的激活都与Ca2+有关。Ca2+还可以通过调节某些转录因子的活性，导致基因表达的变化，进而诱导凋亡的发生。有学者观察到这种核酸内切酶可被持续升高的细胞内Ca2+激活。还有的学者观察到在一些细胞被诱导程序化死亡的早基因阶段，可以检测到快速持续的Ca2+升高，给予Ca2+抑制剂抑制Ca2+升高，可阻止PCD诱导。Ca2+在程序化死亡中的作用，一般认为是Ca2+直接激活核酸内切酶，使之作用于DNA，产生典型DNA断片[7]。但也有学者对Ca2+对PCD的调节作用持不同的意见。由于PCD是一个复杂的过程，受多种因素影响，因此Ca2+对不同细胞凋亡的调节机制不同，具体机制尚有待进一步研究。
, 百拇医药
虽然凋亡是细胞本身基因调控的自主过程，但许多细胞外因素也可影响细胞凋亡。它们通过各种信息传递通路来影响细胞内调节细胞存亡的基因，从而决定某人细胞的凋亡。如兴奋性氨基酸、氧自由基、一氧化氮、细胞因子等。活性氧自由基(ROD)增高是PCD启动的触发剂[4]。HIE再灌注后氧自由基可产生缺血后脑细胞凋亡现象，用氧自由基清除剂超氧化物岐化酶(SOD)可显著减轻这一损伤过程。细胞生存还需要持续不断地接受其他细胞信息，否则死亡。发育中的神经系统有大量细胞死亡，原因是那些细胞未能与其他细胞建立联系而得到靶细胞的营养因子，神经营养因子的缺乏可发生细胞凋亡[11]。兴奋性氨基酸是中枢神经系统的内源性物质，其中L-谷氨酸、L-精氨酸含量最高。其作为重要的中枢神经系统兴奋性神经递质：γ氨基丁酸合成的前体物质；起到解氨毒及营养神经作用。在HIE发生时，神经突触间隙谷氨酸增多，刺激谷氨酸受体异常兴奋。早期受体异常兴奋使Na+主动内流，随即Cl-、H2O被动内流为特征，所介导的神经细胞急性渗透性肿胀坏死。数小时至数天后受体异常兴奋，则以Ca2+内流至神经损伤为特征[8]。细胞因子在HIE的神经损伤中起到特殊的作用，其中白细胞介素-6(IL-6)是一种多功能细胞因子[6]。在细胞凋亡的调控中具有双重性，它可与肿瘤坏死因子一起诱导细胞的凋亡，也可抑制凋亡。调节细胞因子在HIE细胞凋亡的治疗和预防中具有重要意义[12]。
, http://www.100md.com
当凋亡成为一种病理现象时，治疗干预是必要的。抗凋亡成功，必须具备三个条件[13]：①凋亡特征是染色体有控降解，DNA断裂，导致神经元损伤；②抑制细胞死亡，不引起神经元持续损伤；③抗凋亡治疗应在细胞持续凋亡之前使用。近年来，在HIE的治疗中我们采用低温疗法防止神经元凋亡，阻止脑细胞坏死；用神经生长因子(BFJF)静脉滴注，直接作用于中枢神经系统受损部位，减轻脑损伤；用尼莫地平阻滞钙道、用复方丹参注射液清除自由基等综合疗法均取得一定疗效[14]。目前，基因治疗HIE是研究的重点，即把延缓正常等位基因取代突变基因或者抗凋亡基因，促进损伤神经元恢复，期望不久将应用于HIE的治疗中[15]。
参考文献
1 丁艳洁，蒋犁，汤云珍.缺氧缺血与迟发性神经元死亡.国外医学(儿科学分册)，1998；25(3)：119
2 Kerr JFR, Wyllie AH, Currie AR, Apoptosis: A basic biological henomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer，1972；26：239
, http://www.100md.com
3 Mehemt H, Edwards AD. Hypoxia ischaemia and disease. Arch Dis Child，1996；75：73
4 丁艳洁，蒋犁，汤云珍.缺氧缺血与迟发性神经元死亡.新生儿科杂志，1998；13(6)：282
5 蒋犁，丁艳洁，黄晓明，等.神经细胞凋亡与缺氧缺血性脑病损伤.中国实用儿科杂志，1998；13(5)：302
6 刘晓红，刘皖君.白细胞介素-6与缺氧缺血性脑损伤.实用儿科临床杂志，1999；14(3)：177
7 韩玉昆.脑细胞代谢激活剂在新生儿缺氧缺血性脑病治疗中的评价.中国实用儿科杂志，1998；13(5)：80
8 袁晓军，刘玉峰，盛光铮，等.钙与细胞凋亡.实用儿科临床杂志，1998；13(2)：117
, 百拇医药
9 Folus A, Jan FMP. Role of intracellular free Ca2+ and Zn2+ in Dexamethasone-induced apoptosis and Dexamethasone resistance in human leukemia CEM lines, J Cell Physi，1995；163：80
10 李炜如.兴奋性氨基酸及钙离子内流在缺氧缺血性脑损伤中的作用.中国实用儿科杂志，1997；12(4)：245
11 单巍松，吴希如，李春英.神经营养因子在中枢神经系统中的作用，1996；23(3)：122
12 Yamasaki Y, Matsuura N, Shozuhara H, et al. Interleukin-6 as a pathogenetic mediator of ischemic brain damage in rats. Stroke，1995；26：676
13 李茹琴，刁敬军，魏克伦.缺氧缺血性脑损伤与凋亡.小儿急救医学，1999；6(2)；82
14 韩玉昆.新生儿缺氧缺血性脑病.医生进修杂志，1998；20(1)：10
15 Takei N, Enclo Y. Ca ionophore-induced apoptosis on cultured embryonicrat cortical neurons. Brain Res，1994；652：65
(1999-07-15收稿), http://www.100md.com
单位：广西柳州市人民医院 柳州 545001
关键词：
右江民族医学院学报9906133 新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)是围生期窒息造成永久性神经损伤的疾病。HIE后的神经细胞损伤包括二个阶段，即早期的脑组织梗死与晚期的迟发性神经元死亡。
HIE早期的脑组织梗死是由于脑组织缺氧缺血，发生急性能量衰竭导致细胞内外离子平衡失调，细胞内钠、钙积聚，发生渗透性细胞水肿，严重者导致细胞溶解坏死。同时，兴奋性氨基酸与自由基等因素可加重这一损伤，造成神经元与胶质细胞的死亡。一般于缺血后1天内发生，3天时达到高峰[1]。
第二阶段的细胞死亡通常发生于数小时之后，仅涉及神经元，即选择性神经元损伤。因其发生的时间延后，称为迟发性神经元死亡。1972年英国病理学家Kerr等根据大鼠肝组织切片的细胞形态学特点最早提出细胞凋亡的学说[2]。Yue等亦发现，在产时窒息死亡的新生儿脑内尚可观察到神经元损伤的另一种特征：受损细胞核固缩、染色质边集但胞膜完整，并称之为细胞凋亡小体。Mehemt H等发现宫内窘迫或产时窒息儿，脑白质有许多凋亡小体，并与损伤程度、时间长短呈正相关[3]。现已证明这种选择性神经元死亡就是细胞凋亡或程序化死亡(apoptosis Apo, programmed cell death, PCD)[4]。因此HIE发生后，脑组织是通过两种途径发生损伤：坏死(necrosis)与凋亡(apoptosis)[5]。HIE至脑损伤的程度也与细胞死亡的形式有关。轻、中度损伤多表现为细胞凋亡，重度损伤则表现为细胞凋亡与坏死并存，但以凋亡为主。[6]
, http://www.100md.com
脑细胞坏死首先是膜通透性增加，细胞外形发生不规则变化，浆膜破坏；内质网扩张，核糖体脱落，功能丧失，核染色质不规则移位；进而线粒体及核肿胀，溶酶体破坏，水解酶释放；最后细胞膜破裂，胞浆外溢，核DNA分解或消失，坏死细胞溶解或被巨噬细胞所吞噬，常引起炎症反应。缺血性神经元的死亡传统归属于为坏死。来源于大量的缺血性和创伤性脑损伤动物实验发现，突触前谷氨酸释放入胞浆中，是缺血或损伤后导致神经元死亡的关键步骤。本过程为一被动过程，不需能量。
而细胞凋亡(PCD)的特征是：细胞收缩变圆，与邻近细胞脱离接触，胞浆浓缩，胞膜向外呈芽状突出；内质网稍扩张，线粒体无大改变；核染色质浓缩，聚在核膜周边，呈半圆形、马蹄形、叶形、船形、镰刀形；当凋亡继续时，核仁裂解，膜内陷，将细胞分割为多个具有膜包裹的细胞凋亡小体。此时死亡过程特点为：不发生溶酶体、线粒体及细胞膜破裂；没有细胞内涵物外泄，不引起炎症反应；最后被吞噬细胞或邻近细胞所吞噬[7]。整个过程为一主动过程，需要能量。
, 百拇医药
PCD在某些生理或病理性因素的诱导下，激活膜信号系统，启动有关调控PCD的程序基因，最终导致细胞按一定程序自我破坏和死亡。这种过程不仅为维持正常生理功能所必须，而且与某些疾病的发生相关[4]，特别与HIE关系密切。凋亡除具有特征性的形态学：凋亡细胞体积缩小，染色体聚集，断裂成核碎片，形成膜包裹性的凋亡小体外，其生化改变特点为：细胞内Ca2+、Mg2+的增加，激活细胞内的核酸内切酶将DNA切断。显示主动自杀性特点，不引起炎症反应。在正常发育的过程中有大量的神经元凋亡。这种凋亡的意义为：生物进化的需要：是多细胞生物藉以生存的需要；竞争选择：只有那些从靶细胞获得神经生长因子，形成突触连接的神经元才能活下来；去除那些全无功能的细胞。而启动细胞程序化死亡的信息—调控基因可来自细胞本身，也可来自外部环境[7]。
影响凋亡的基因按其对凋亡过程的作用可分为两类：存活基因和致死因基。存活基因又称死亡抑制基因，其主要作用是抑制PCD过程，可阻止神经元凋亡。致死基因具有蛋白酶活性，其过量表达引起PCD。虽然凋亡是细胞本身基因调控的自主过程，但许多细胞外因素也可影响PCD。它们通过各种信息传递通路来影响细胞凋亡的调节基因，从而决定某个细胞的存亡。
, 百拇医药
近年来，随着生物学、生物工程技术的发展，对钙在机体中作用的研究取得了很大进展。大量资料表明多因素引起PCD的共同机制是细胞内Ca2+代谢紊乱[8]。研究认为多种细胞凋亡的诱导和抑制与信号传导通路有关，而细胞内游离的Ca2+、Mg2+、Zn2+的浓度对信号传导起着重要作用[9]。其两个主要阶段：起始阶段和凋亡的最后通路—Ca2+依赖性核酸内切酶的激活都与Ca2+有关。Ca2+还可以通过调节某些转录因子的活性，导致基因表达的变化，进而诱导凋亡的发生。有学者观察到这种核酸内切酶可被持续升高的细胞内Ca2+激活。还有的学者观察到在一些细胞被诱导程序化死亡的早基因阶段，可以检测到快速持续的Ca2+升高，给予Ca2+抑制剂抑制Ca2+升高，可阻止PCD诱导。Ca2+在程序化死亡中的作用，一般认为是Ca2+直接激活核酸内切酶，使之作用于DNA，产生典型DNA断片[7]。但也有学者对Ca2+对PCD的调节作用持不同的意见。由于PCD是一个复杂的过程，受多种因素影响，因此Ca2+对不同细胞凋亡的调节机制不同，具体机制尚有待进一步研究。
, 百拇医药
虽然凋亡是细胞本身基因调控的自主过程，但许多细胞外因素也可影响细胞凋亡。它们通过各种信息传递通路来影响细胞内调节细胞存亡的基因，从而决定某人细胞的凋亡。如兴奋性氨基酸、氧自由基、一氧化氮、细胞因子等。活性氧自由基(ROD)增高是PCD启动的触发剂[4]。HIE再灌注后氧自由基可产生缺血后脑细胞凋亡现象，用氧自由基清除剂超氧化物岐化酶(SOD)可显著减轻这一损伤过程。细胞生存还需要持续不断地接受其他细胞信息，否则死亡。发育中的神经系统有大量细胞死亡，原因是那些细胞未能与其他细胞建立联系而得到靶细胞的营养因子，神经营养因子的缺乏可发生细胞凋亡[11]。兴奋性氨基酸是中枢神经系统的内源性物质，其中L-谷氨酸、L-精氨酸含量最高。其作为重要的中枢神经系统兴奋性神经递质：γ氨基丁酸合成的前体物质；起到解氨毒及营养神经作用。在HIE发生时，神经突触间隙谷氨酸增多，刺激谷氨酸受体异常兴奋。早期受体异常兴奋使Na+主动内流，随即Cl-、H2O被动内流为特征，所介导的神经细胞急性渗透性肿胀坏死。数小时至数天后受体异常兴奋，则以Ca2+内流至神经损伤为特征[8]。细胞因子在HIE的神经损伤中起到特殊的作用，其中白细胞介素-6(IL-6)是一种多功能细胞因子[6]。在细胞凋亡的调控中具有双重性，它可与肿瘤坏死因子一起诱导细胞的凋亡，也可抑制凋亡。调节细胞因子在HIE细胞凋亡的治疗和预防中具有重要意义[12]。
, http://www.100md.com
当凋亡成为一种病理现象时，治疗干预是必要的。抗凋亡成功，必须具备三个条件[13]：①凋亡特征是染色体有控降解，DNA断裂，导致神经元损伤；②抑制细胞死亡，不引起神经元持续损伤；③抗凋亡治疗应在细胞持续凋亡之前使用。近年来，在HIE的治疗中我们采用低温疗法防止神经元凋亡，阻止脑细胞坏死；用神经生长因子(BFJF)静脉滴注，直接作用于中枢神经系统受损部位，减轻脑损伤；用尼莫地平阻滞钙道、用复方丹参注射液清除自由基等综合疗法均取得一定疗效[14]。目前，基因治疗HIE是研究的重点，即把延缓正常等位基因取代突变基因或者抗凋亡基因，促进损伤神经元恢复，期望不久将应用于HIE的治疗中[15]。
参考文献
1 丁艳洁，蒋犁，汤云珍.缺氧缺血与迟发性神经元死亡.国外医学(儿科学分册)，1998；25(3)：119
2 Kerr JFR, Wyllie AH, Currie AR, Apoptosis: A basic biological henomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer，1972；26：239
, http://www.100md.com
3 Mehemt H, Edwards AD. Hypoxia ischaemia and disease. Arch Dis Child，1996；75：73
4 丁艳洁，蒋犁，汤云珍.缺氧缺血与迟发性神经元死亡.新生儿科杂志，1998；13(6)：282
5 蒋犁，丁艳洁，黄晓明，等.神经细胞凋亡与缺氧缺血性脑病损伤.中国实用儿科杂志，1998；13(5)：302
6 刘晓红，刘皖君.白细胞介素-6与缺氧缺血性脑损伤.实用儿科临床杂志，1999；14(3)：177
7 韩玉昆.脑细胞代谢激活剂在新生儿缺氧缺血性脑病治疗中的评价.中国实用儿科杂志，1998；13(5)：80
8 袁晓军，刘玉峰，盛光铮，等.钙与细胞凋亡.实用儿科临床杂志，1998；13(2)：117
, 百拇医药
9 Folus A, Jan FMP. Role of intracellular free Ca2+ and Zn2+ in Dexamethasone-induced apoptosis and Dexamethasone resistance in human leukemia CEM lines, J Cell Physi，1995；163：80
10 李炜如.兴奋性氨基酸及钙离子内流在缺氧缺血性脑损伤中的作用.中国实用儿科杂志，1997；12(4)：245
11 单巍松，吴希如，李春英.神经营养因子在中枢神经系统中的作用，1996；23(3)：122
12 Yamasaki Y, Matsuura N, Shozuhara H, et al. Interleukin-6 as a pathogenetic mediator of ischemic brain damage in rats. Stroke，1995；26：676
13 李茹琴，刁敬军，魏克伦.缺氧缺血性脑损伤与凋亡.小儿急救医学，1999；6(2)；82
14 韩玉昆.新生儿缺氧缺血性脑病.医生进修杂志，1998；20(1)：10
15 Takei N, Enclo Y. Ca ionophore-induced apoptosis on cultured embryonicrat cortical neurons. Brain Res，1994；652：65
(1999-07-15收稿), http://www.100md.com