间断选择性脑低温联合颈内动脉给药治疗重症缺血性卒中的协同作用及机理研究

All neuroprotectants are failure to clinical translation. Hypothermia is the only effective neuroprotective therapy proved by clinical trials but limitted to hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE). Intracarotid cold saline infusion (ICSI) shows that selective brain cooling (SBC) can significantly reduce the cerebral infarction area in middle cerebral artery occlusion (MCAO) rats and minimize the side effects of systemic hypothermia in our preliminary study. Nevertheless, at least 10000 ml cold saline should be infused to maintain SBC for 24 hours in human by caculation. Our further study indicate that intermittent multiple ICSI is not only neuroprotective but also reduces the volume of cold saline to 1/3 at least. Replacing normal saline by magnesium sulfate shows synergic effect in neuroprotection. With the development of neurointervention and it is possible to place intra-arterial catheter more than 7 days without any side effcts, we propose that the combination of SBC and intracarotid delivery of neuroprotectants may be synergetic effect in neuroprotection, has the potential to be developed into an effective approach for severe ischemic stroke in the future. Thus in this proposal we will further obtain the evidences of neuroprotection of intermittent multiple hypothermia, screen the neuroprotectants which have the synergic effects with hypothermia and clarify the mechanisms of synergic effects in vitro model of ischemic stroke. Further more,we will compare the neuroprotective effects between intracarotid and intravenous delivery of neuroprotectants at the same drug dose, evaluate the mechanism of synergic effect and outcome of combination of intermittent multiple seletive brain cooling and intracarot delivery of neuroprotectants by cellular,histological,pathological,electrophysiological and behavioral analysis using tMCAO rat model in order to promote this new approach to be used in clinic as soon as possible.

尚无神经保护剂被循证医学证明有效，低温是唯一在临床证明有效的脑保护措施，但仅限于缺血缺氧性脑病。我们以冰盐水颈内动脉灌注证实选择性脑低温能缩小MCAO大鼠的梗塞面积，并减少全身低温的副作用，但维持脑低温需要大量的液体。进一步研究表明，间断多次冰盐水颈内动脉灌注同样有脑保护作用，并可将冰盐水的灌注量减少至1/3左右，以硫酸镁替换生理盐水加强了脑保护效果，且有协同作用。研究证实动脉内置管7天无副作用，我们设想利用颈内动脉置管可以将选择性脑低温和局部动脉给药联合起来，并相互增强作用。本项目拟在体外缺血性卒中细胞模型上研究间断多次低温的神经保护作用，筛选与低温有协同作用的药物，研究协同作用的环节。进一步在大鼠MCAO模型上研究颈内动脉给药的优势，与间断多次选择性脑低温的协同作用和机理。旨在获得间断低温联合神经保护剂的有效证据和可行方案，为选择性脑低温联合颈内动脉给药治疗重症缺血性卒中提供实验依据。

尚无神经保护剂被证明有效。低温是唯一在临床证明有效的脑保护措施，但仅限于缺血缺氧性脑病。项目组的前期工作发现间断低温可能产生与持续低温同样的神经保护作用，且神经保护剂硫酸镁联合低温可以产生协同保护作用。本项目在体外缺血性卒中细胞模型上研究间断多次低温的神经保护作用，并筛选与低温有协同作用的药物，研究协同作用的环节。随后在动物模型上进一步验证所筛选神经保护剂与低温的协同作用和机理。.首先，我们对体外培养神经元进行氧糖剥夺(OGD)模拟体内缺氧缺血，在复糖复氧过程中将神经元分别进行持续低温和间断低温处理，发现间断低温可以起到与持续低温相当的减轻钙离子超载、抑制氧自由基产生、稳定细胞膜电位和减少细胞死亡等作用。其次，我们将26种神经保护剂与低温联合治疗经OGD处理的神经元，发现亚低温与BDNF、GBC、HUK、MK-801、Ngb 五个药物联用后对细胞活力的改善效果优于单用低温或药物。.由于格列本脲(GBC)是一种已在临床上安全应用多年的药物，临床转化价值最高，因此我们首先选择格列本脲进行动物实验。在大鼠的短暂性脑缺血模型上，对大鼠进行亚低温干预后分为快速复温和慢速复温两组，发现快速复温组大鼠的死亡率和神经功能缺损均明显高于缓慢复温组，而且快速复温组大鼠的脑梗死面积、大脑半球肿胀率均高于缓慢复温组。而格列本脲可以显著减轻快速复温大鼠的死亡率、神经功能缺损、脑梗死面积、半球肿胀率以及血脑屏障破坏。机制上，与缓慢复温相比，快速复温可引起SUR1的上调，提示作为SUR1抑制剂的格列本脲可以通过抑制该通道的活性起到上述的神经保护作用。最后，在该动物模型上，我们发现亚低温在造模后6h启动已无神经保护作用，而格列本脲治疗联合延迟6h的亚低温可降低大鼠的死亡率、神经功能缺损、脑梗死面积、大脑半球肿胀率和血脑屏障破坏。此外，给予格列本脲治疗后延迟8h启动亚低温治疗仍有明显的神经保护作用。在缺血后8h延迟格列本脲给药与延迟8h启动亚低温治疗同样具有良好神经保护作用。SUR1在缺血后表达增加，而延迟亚低温治疗不抑制SUR1的表达，可能是延迟亚低温治疗无效的原因之一。格列本脲作为SUR1通道活性的抑制剂，可能通过抑制该通道的开放起到延长亚低温时间窗和增强亚低温神经保护作用。.这些结果提示：间断低温可能作为新的低温实施方式；神经保护剂特别是格列本脲与亚低温有潜在的协同保护作用。