缺血性预处理和波尔定对单侧肾缺血再灌注损伤诱导脑损伤的保护作用：细胞凋亡、焦亡、炎症与氧化通路

本综述重点探讨了缺血性预处理（IPC）及天然化合物波尔定（Boldine）在单侧肾缺血再灌注（IR）损伤诱发脑组织损伤中的保护机制。研究通过动物实验证实，两者能显著降低脑组织中凋亡指标（Bax/Bcl-2、cleaved caspase-3）、焦亡相关蛋白（NLRP3）、促炎因子（IL-2）及氧化应激产物（MDA），并提升抗氧化酶（CAT）与抗炎因子（IL-10）水平。组织病理学与免疫组化结果显示，肾与脑组织中p53、NF-κB表达及神经元变性均得到改善。该研究为临床防治肾IR继发多器官损伤提供了新型干预策略与理论依据。

　　

引言

缺血是由于血流受阻或静脉引流减少导致的组织损伤状态，而再灌注过程本身可能引发严重的组织损害，这一现象被称为缺血再灌注损伤（IR injury）。急性肾损伤（AKI）以肾小球滤过率突然下降为特征，肾IR损伤是其主要诱因之一。肾IR损伤不仅导致肾功能障碍，还可引发多器官功能异常，包括脑、心、肺和肝脏等远端器官的损伤，其中脑组织在结构、功能和炎症反应方面均受到显著影响。

肾IR损伤通过多种机制引发细胞损伤，包括细胞内能量耗竭、钠钙离子积聚、活性氧（ROS）堆积以及多种酶系统（如蛋白酶、一氧化氮合酶、核酸内切酶和磷脂酶）的激活。细胞凋亡（apoptosis）是一种基因调控的程序性细胞死亡方式，而焦亡（pyroptosis）则是一种炎症性细胞死亡形式，表现为细胞膜孔道形成、炎性因子释放和细胞破裂。这两种死亡方式在IR损伤中均被激活，且存在相互关联的分子通路。

缺血性预处理（IPC）指在主要缺血事件前进行多次短时缺血-再灌注循环，已被证明对IR损伤具有保护作用，但其机制尚未完全阐明。波尔定（Boldine）是一种从波尔多树（Peumus boldus）中提取的阿朴啡类生物碱，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤和细胞保护等多种药理活性。本研究旨在探讨IPC和波尔定在单侧肾IR损伤诱导的脑损伤中的作用，并重点分析其对抗凋亡、焦亡、炎症和氧化应激的机制。

材料与方法

本研究使用30只雄性Sprague-Dawley大鼠，随机分为5组（每组6只）：假手术组（Sham）、肾IR组、IPC+IR组、波尔定+IR组、波尔定+IPC+IR组。缺血组接受左肾动脉夹闭45分钟，再灌注24小时。IPC处理为3轮2分钟缺血与5分钟再灌注循环。波尔定（20 mg/kg/天）通过腹腔注射连续给药7天。术后取肾和脑组织进行分子生物学、组织病理学和生化分析。

Western blot用于检测脑组织中Bax、Bcl-2、cleaved caspase 3、Nrf2、NLRP3和gasdermin D的蛋白表达。ELISA法测定肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-2（IL-2）、IL-6和IL-10水平。组织切片经苏木精-伊红（H&E）染色评估肾小管坏死、细胞空泡形成、出血及神经元变性。免疫组化分析p53和NF-κB在肾小管上皮细胞和脑胶质细胞中的表达。氧化应激指标丙二醛（MDA）和过氧化氢酶（CAT）活性通过分光光度法测定。数据采用Kruskal–Wallis检验和Mann–Whitney U检验进行统计分析。

结果

Western blot结果显示，肾IR组脑组织中Bax/Bcl-2比值和cleaved caspase 3表达显著升高（p < 0.05），而IPC、波尔定及其联合干预均能显著降低这些凋亡指标。Nrf2蛋白在IR组中表达下降，但在干预组中显著回升（p = 0.035）。NLRP3水平在IR组中升高，干预后恢复至接近正常水平。gasdermin D表达组间无显著差异。

ELISA分析表明，IR组脑组织中IL-2水平升高，IL-10水平降低，而IPC和波尔定处理使这些细胞因子水平恢复正常。TNF-α和IL-6的变化无统计学意义。

组织病理学显示，IR组肾组织中出现显著的小管坏死、空泡形成和出血，脑组织中海马CA1、CA3区及体感皮层（SSC）神经元变性增加。IPC和波尔定干预显著减轻了这些病理改变。免疫组化结果显示，IR组肾小管上皮细胞和脑胶质细胞中p53和NF-核因子κB（NF-κB）核表达增加，干预后明显减少。

氧化应激分析表明，IR组肾和脑组织中MDA水平显著上升，CAT活性下降。波尔定和IPC处理显著降低了MDA水平并提升了CAT活性，其中波尔定在脑组织中的抗氧化效果尤为突出。

讨论

本研究证实，单侧肾IR损伤可通过凋亡、焦亡、炎症和氧化应激等多条通路引发脑组织损伤。IPC和波尔定通过上调Nrf2、抑制NLRP3炎症小体活化、降低促炎因子释放和增强抗氧化防御，发挥了显著的神经保护作用。值得注意的是，波尔定在改善脑组织氧化应激和炎症反应方面表现优于IPC。

肾-脑轴作为双向调节网络，在肾IR损伤后的神经炎症和认知功能障碍中扮演关键角色。本研究为理解这一机制提供了新的实验依据，并提示波尔定作为一种天然抗氧化剂，具有潜在临床应用价值。然而，本研究也存在一定局限性，如gasdermin D表达未出现显著变化、海马CA1/CA3区神经元变性部分指标无差异等，这可能与单侧IR模型损伤程度较轻或检测时间点有关。未来需结合行为学测试、基因表达分析和更长观察期进一步验证。

结论

本研究表明，缺血性预处理和波尔定均能通过调控凋亡、焦亡、炎症和氧化应激通路，减轻单侧肾IR损伤诱导的脑组织损伤。其中，波尔定在抑制p53/NF-κB通路和增强抗氧化能力方面作用尤为显著，是一种具有潜力的防治IR多器官损伤的天然药物。本研究为临床防治急性肾损伤继发脑损伤提供了新的理论支持和实验依据。