腺苷及腺苷受体与脑缺血耐受
朱泽湘
1990年K itagawa等[1]在沙土鼠脑缺血的实验研究中发现缺血预处理有神经保护作用，预先给予沙土鼠2min×2次短暂缺血预处理，可以防止再次严重缺血所导致的神经元损伤。这种脑缺血预处理诱导脑组织对随后的脑缺血性损伤产生迟发性的抵抗能力的现象又称为脑缺血耐受。但它的神经保护机制至今仍不明确，很多实验结果相互矛盾，目前有腺苷学说、热休克蛋白(HSP)学说、即刻早期基因(IEG)学说、凋亡相关基因学说、钙离子学说等较为普遍，其中腺苷与脑缺血耐受之间关系研究最多，本文就近年来腺苷及其受体在脑缺血耐受中的作用机制的研究进展作一综述。
1 腺苷的基本概念
1.1 腺苷的来源和代谢 腺苷全称腺嘌呤核苷，是由腺嘌呤和戊糖结合而成。腺苷既是腺嘌呤核苷酸的前体又是其代谢产物。腺苷结合1、2、3个磷酸后分别称之为AMP、ADP、ATP。腺苷的来源主要有:(1)在能量供应减少和耗能的情况下, ATP脱去2个磷酸变成AMP。AMP有两条代谢途径：一条是在52核苷酸酶作用下脱去戊糖变成腺苷；另一条是通过脱氨酶变成IMP。其中第一条途径为主要途径。
(2)S腺苷同型半胱氨酸水解后产生腺苷和同型半胱氨酸。(3)腺嘌呤与12磷酸核糖作用，变成腺苷和磷酸。
由于能量利用在体内无处不在，故腺苷可存在于全身各处组织。产生腺苷较多的地方是血管内皮、血小板膜、中性粒细胞。腺苷的半衰期极短，仅1s至几秒。腺苷是包括中枢神经系统细胞外液在内的体液的正常组成成分，其正常水平为0103～013μmol/ L。其代谢途径为:(1)大部分腺苷通过磷酸化变成AMP，完成腺苷的再循环。(2)腺苷在脱氨酶作用下，变成次黄嘌呤核苷酸和次黄嘌呤，最后变成尿酸，是腺苷的最终代谢产物。在缺血、脑外伤、癫痫发作时腺苷浓度可增加30～100倍。
asss1.2 腺苷受体 腺苷受体是G蛋白耦联受体，分为A1、A2、A3受体，其中A2又根据其对CG S21680的亲和力不同分为高亲和力的A2a受体和低亲和力的A2b
作者单位:410001 长沙铁路医院急诊科受体,A1和A3与G j/G o蛋白相互作用,
A2与G s蛋白相互作用。腺苷A1受体为
含有326个氨基酸的糖蛋白，分子量为
36600。该受体在脑和脊髓中含量最高,
在肾、脾、心含量也较高。放射自显影技
术显示A1受体在海马、小脑、上丘、皮质
Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ大量存在。A1受体与腺苷亲合
力最高，其次是A2受体,A3受体最低。
腺苷A2a受体分子量为45000，与腺苷亲
和力高。腺苷A2b受体分子量为36350,
与腺苷亲和力低。A2受体主要存在于平
滑肌纤维和脑血管内皮细胞上。高亲和
力的A2a受体位于纹状体，在星形细胞
和小胶质细胞上也有发现，而低亲和力的
A2b受体只在星形细胞上有发现。A3受
体是近年来通过克隆技术发现的新受体,
在整个脑内分布广泛，但其密度最低。
2 腺苷及受体在脑缺血耐受中的神经保
护机制
Heurteaux等[2]在Wistar鼠脑缺血预
处理试验中发现预处理前15min给予腹
腔注射A1受体抑制剂DPCPX(82环戊21,
32二丙基黄嘌呤)可以完全阻断IP的神
经保护作用，而在致死性缺血前15min
或1h腹腔注射A1受体激动剂CPA(氮
62环戊基腺苷)则可以模拟IP。因此认为
IP是通过腺苷受体介导的。后来,K awa2
hara等[3]在沙土鼠IP试验中应用腺苷摄
取抑制剂丙戊茶碱发现同样增强了IP的
作用，而此作用可以被腺苷受体拮抗剂茶
碱消除，也提出类似结论。各种离体和在
体预处理研究表明腺苷是一种内源性神
经保护剂，它的作用是通过腺苷受体调maine
节，目前公认腺苷是通过下面几种功能在
IP中起到神经保护作用。
2.1 抑制兴奋性氨基酸(EAA)的释放、
保持细胞内钙离子稳定 脑缺血后神经
元发生退行性变或死亡的主要机制是兴
奋性氨基酸(EAA)的大量释放、钙离子超
载、扩散抑制。大量的EAA与突触后
NMDA(N2甲基2D2天门冬氨酸)受体结合,
激活受体门控性钙离子通道，细胞外钙离
子内流增加，致使细胞内钙离子超载、扩
散抑制而引起一系列病理反应，导致细胞
变性或死亡。研究表明激活A1受体可
以抑制兴奋性氨基酸(EAA)的释放、保持
细胞内钙离子稳定，达到保护神经细胞作
用。激活A1受体有两种不同抑制作用:
lingerie突触前和突触后。突触前受体激活通过
抑制N通道或Q通道减少钙离子内流,
降低磷脂酶活性，而钙离子内流的抑制又
减少了神经递质的释放(已知有谷氨酸、
乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、5羟色
胺等)。突触后受体激活通过增加K+内
流来稳定突触后膜电位，减弱NMDA受
体的兴奋性，抑制神经元的兴奋。更重要
的是腺苷A1受体和谷氨酸NMDA受体
grace words在脑内有相似的分布，使腺苷能在缺血后
抑制谷氨酸和天门冬氨酸的释放，减轻
EAA的细胞毒性作用，从而保护神经元
不受损伤。Heron等[4]用微透析技术发
现在大鼠脑缺血前给予腺苷A1受体激
动剂R2PIA(苯异丙腺苷)使脑缺血时谷
氨酸的释放减少一半。
近年来电生理研究已显示，激活A2
受体与激活A1受体结果不同,A2受体激
活导致依赖P类型钙离子通道的谷氨酸、
乙酰胆碱的释放。因而国外学者应用
A2a受体高选择性拮抗剂CSC、低选择性
拮抗剂CP66713、CG S15943能改善前脑
缺血模型沙土鼠海马细胞的损伤。而另
一个令人惊奇的发现是Sheardown等[5]
用高剂量A2a受体激动剂CG S21680也
能减轻前脑缺血模型沙土鼠海马细胞的
损伤，作者认为是高剂量CG S21680激活
的是A1受体缘故。A1受体和A2a受体
之间是否相互作用最近已有报道，激活
A2a受体可以减少A1受体介导的效果,
但具体机制有待于进一步研究。最新研
究显示主要位于星形细胞的A2b受体,
被缺血后高于生理浓度或达到病理浓度
的腺苷激活，可引起细胞内cAMP增加,
继而促进糖原分解，增加神经元的能量供
应，并可提高代谢基质的可利用性，对神
经元产生保护作用。
A3受体在预处理的在体和离体研究
中发现它的激动剂和抑制剂在不同的剂
量和给药不同时期其产生的效果不同。
如:Von Lubitz等[6,7]发现在沙土鼠全脑
缺血模型中急性给予A3受体选择性激
动剂I B2MECA加重了神经损伤，而同样
剂量慢性给予则在缺血后几周内都有神
经保护作用。几年后，他们发现在沙土鼠
全脑缺血模型中急性给予A3受体选择
性拮抗剂MRS1191也能起保护作用。Abbracchio等[8]在离体胶质细胞培养中也发现毫摩尔浓度的A3受体激动剂可以减少神经细胞死亡，而高浓度的A3受体激动剂则增加了神经细胞死亡。A3受体的激活既有神经保护又有神经毒害，这种双重性目前还没有完善的解释，有学者认为由于A3受体与腺苷亲合力远远低于A1和A2受体，因而只有在严重和持续的损伤性缺血时才能被激活，促进机体排除那些已经坏死的组织。而另有学者发现在低浓度A3受体选择性激动剂培养的几内亚猪海马CA3区锥体细胞上, A3受体激活可以通过cAMP(环腺苷酸)依赖的PK A(蛋白激酶A)和PK C(蛋白激酶C)加强钙离子内流，因此认为A3受体激活有自己独立机制引起神经毒害。
2.2 扩张脑血管、抑制炎性细胞粘附和浸润、抑制血小板的聚集、减轻炎性细胞介导的血管内皮损伤 现代病理学研究已阐明脑缺血后15h嗜中性白细胞的侵袭是脑梗死开始的标志。嗜中性白细胞的作用是清除神经元的碎片，在此过程中有几个高度毒性酶的掺入，将产生过氧化阴离子、氢氧化物、盐酸、T NF-α(肿瘤坏死因子)。当这些吞噬溶酶体内容被排出至细胞外时，将破坏周围未损伤的神经细胞。因此，嗜中性白细胞活化后产生的功效被认为是脑再灌注损伤的主要原因。既往研究已经表明高
浓度的腺苷可以刺激嗜中性白细胞对血管内皮的粘附和吞噬功能，而低浓度的腺苷则抑制这二者。因此，防止嗜中性白细胞脱粒和其伴随的T NF2α等释放有可能减轻再灌注所造成的损伤。用提高外源性腺苷浓度、腺苷类似物兴奋A2受体或用A2受体激动剂可以达到此目的。然而，大量的在体试验表明运用A2a受体拮抗剂可得到神经保护，而运用A2a受体则得到相反结果，学者们认为这种矛盾结果是因为运用A2a 受体拮抗剂是在损伤发生之前，它作用的仅仅是病理改变的起始阶段(如：神经递质的释放、毒素的兴奋)，而嗜中性白细胞所介导的现象(脑缺血后15h)完全不受影响(但可以降低嗜中性白细胞的活性)，因此认为A2受体激动剂可能减轻以后再灌注阶段炎性细胞介导的血管内皮损伤和抑制炎性细胞粘附和浸润，有待于进一步验证。此外，生理学研究证实腺苷与A2受体结合后有显著的扩血管作用，腺
苷与A2a受体结合后扩血管作用强，而
与A2b受体结合后扩血管作用弱。抑制
血小板凝聚，主要与A2a受体有关。这些
均与预处理在再灌注损伤中的神经保护
作用有关。在大鼠的巨噬细胞中发现激
jro
活A3受体可以抑制T N2α的产生和释放,
参与了预处理在再灌注损伤中的神经保
护作用。
2.3 减轻自由基介导的再灌注损伤 脑
缺血时产生自由基增多，其造成细胞损害
的最主要是作用于生物膜上不饱和脂肪
酸形成过氧化脂质，造成膜结构和功能的
破坏。我国学者陶沂等[9]在大鼠四血管
结扎缺血再灌注模型上，预先给予腺苷
A1受体激动剂CHA，发现可以抑制自由
基的产生，从而对再灌注损伤有保护作
用。作者认为保护机制为:(1)抑制神经
递质的释放，抑制钙离子的内流，减少自
由基的产生。(2)抑制脂肪分解，稳定细
胞膜，以防进一步脂质过氧化的产生。
(3)抑制中性粒细胞产生自由基。(4)腺
苷自身可以抑制ATP的分解，从而缓解
能量代谢的衰竭。
2.4 降低缺血后神经细胞内神经元兴奋
和能量消耗，阻止NO的合成，保护神经
细胞 脑缺血后神经元发生退行性变或
死亡的主要机制有钙离子超载、扩散抑
制、NMDA受体结合等，生理学研究证实
这些过程将增加神经细胞内分解代谢的
频率和能量消耗，而大量在体和离体试验
证明增加神经细胞内腺苷浓度或给予腺
苷A1受体激动剂则可抑制上述结果，说
les enphants明腺苷能通过降低缺血后神经细胞内能
量消耗，起到保护神经细胞作用。Pek M
等[10]在脑缺氧之前，用非选择性腺苷受
体拮抗剂茶碱或选择性A1受体拮抗剂
环戊茶碱，不但可显著地缩短由缺氧导致
的完全去极化时间的延长，而且可增加
K+流出率，阻断腺苷对海马神经元的抑
制效应，提出腺苷受体拮抗剂可增强神经
元兴奋性，而腺苷通过作用于A1受体,
使细胞膜K+电导增加而发生超极化，可
抑制神经元的兴奋性，从而降低能量的消
耗。另外，腺苷可以扩张局部脑血管和低
温，增加受损脑区的血流量，从而增加细
胞的能量供应，降低能量消耗。
许多研究表明，脑缺血时EAA释放,
可刺激NO的产生，从而导致神经细胞死
亡。腺苷通过抑制EAA的释放，抑制突
触后NMDA受体的激活，从而减少NO的
释放，而且腺苷还通过增加K+电导，引起
神经元超极化，减少Ca2+内流，进而抑制
钙依赖性NO合成酶活性，阻止NO的合
成。
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