最新：腦損傷患者的腦氧輸送和消耗生物體的生存取決于氧氣的輸送和利用，以維持能量和有毒氧化劑產(chǎn)生的平衡。這種調(diào)節(jié)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）至關(guān)重要。腦組織呈現(xiàn)出一種特殊的動態(tài)能量消耗。能量類似物最高效的代謝過程是氧化磷酸化,與耗氧量有關(guān)。早在1890年，羅伊（Roy）和謝林頓（Sherrington）就觀察到，增加的神經(jīng)元活動會增加能量消耗以及代償性代謝和脈管系統(tǒng)反應(yīng)，進而改善神經(jīng)元的功能。因此，腦組織中的氧含量是影響神經(jīng)和神經(jīng)膠質(zhì)細胞功能的關(guān)鍵因素。腦損傷是全世界發(fā)病率和死亡率的常見原因，尤其是在年輕人中。繼發(fā)性腦損傷發(fā)生在事件發(fā)生后的數(shù)小時、數(shù)天或數(shù)周內(nèi)，并且與致命結(jié)果相關(guān)。繼發(fā)性損傷可能由腦代謝受損、缺血、顱內(nèi)高壓和氧濃度紊亂（如缺氧）介導(dǎo)。缺氧和低血壓的結(jié)合與極高的死亡率有關(guān)。最近的數(shù)據(jù)強調(diào)了臨床方案在改善氧輸送和降低創(chuàng)傷性和非創(chuàng)傷性腦損傷患者死亡率方面的重要作用.臨床方案根據(jù)生理過程指導(dǎo)氧補充規(guī)則，例如增加氧供應(yīng)（通過監(jiān)測平均動脈壓（MAP）和顱內(nèi)壓（ICP）、腦血管反應(yīng)性和氧容量）和減少氧需求（通過藥物鎮(zhèn)靜和昏迷或亞低溫）o因此,監(jiān)測腦組織氧（PbtO2）等氧濃度是腦損傷臨床實踐的一個重要方面。此外，監(jiān)測局部和全身組織的平均動脈壓和氧合對于氧合和最終結(jié)果至關(guān)重要。這篇綜述的目的是討論不同條件下大腦中的氧代謝。止矽卜，神經(jīng)元膜轉(zhuǎn)化導(dǎo)致谷氨酸釋放，從而促進N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體的激活和鈣內(nèi)流促進脂肪酶、蛋白酶和內(nèi)切核酸酶，從而促進自由基形成最后，觀察到炎癥、嚴重的線粒體功能障礙和ROS(超氧化物、羥基、過氧化氫等)的產(chǎn)生以及脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、細胞和脫氧核糖核酸(DNA)的氧化。在動物模型中，氧化應(yīng)激參數(shù)和抗氧化系統(tǒng)在腦損傷后24小時恢復(fù)到控制系統(tǒng)。Coimbra-Costa等。記錄表明，在復(fù)氧24小時后，氧化應(yīng)激減少，但細胞凋亡得以保留，尤其是在海馬體中。海馬體細胞凋亡率高于皮層可能是缺氧性腦損傷腦功能受損的原因。缺氧狀態(tài)下氧穩(wěn)態(tài)和血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子之一是缺氧誘導(dǎo)因子(HIF).HIF-1與細胞核中基因啟動子上的缺氧反應(yīng)元件(HRE)結(jié)合，并促進靶基因的轉(zhuǎn)錄，如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1(GLUT1)和其他如糖酵解酶、乳酸脫氫酶或促紅細胞生成素。HIF-1在星形膠質(zhì)細胞和雪旺氏細胞的糖酵解上調(diào)中也至關(guān)重要.相比之下,HIF-2和HIF-3的表達在內(nèi)皮細胞中是在慢性缺氧條件下開始的。重要的是，在內(nèi)皮適應(yīng)長期缺氧的過程中觀察到從HIF-1到HIF-2和HIF-3的轉(zhuǎn)換。HIF-1通過形成初級和非常原始的網(wǎng)絡(luò)來覆蓋血管生成，隨后HIF-2和HIF-3的表達穩(wěn)定并促進該脈管系統(tǒng)的成熟。此外，由HIF-1格式化的網(wǎng)絡(luò)容易導(dǎo)致灌注升高和氧水平升高。慢性缺氧下促進蛋白酶體降解的另一種機制是基于Hsp70相互作用蛋白(Hsp70/CHIP復(fù)合物)的竣基末端。活化激酶C1(RACK1)的受體還導(dǎo)致HIF-1a的降解和熱休克蛋白90(Hsp90)的促進，從而保護a亞基。此外，RACK1會導(dǎo)致HIF-1a的蛋白酶體降解和泛素化。此外，Kruppel樣因子2(KLF2)在內(nèi)皮細胞中表達并負責生理性血管形成,通過中斷Hsp90連接以"vonHippel-Lindau獨立但蛋白酶體依賴性方式"激活HIF-1缺氧降解與HIF-1o微小RNA(miRNA)是一個具有18-22個核昔酸的非編碼RNA分子家族。人們越來越關(guān)注miRNA在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和功能中的關(guān)鍵作用，作為"切割和沉默基因表達”的基因調(diào)節(jié)劑。相比之下,在各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中記錄了異常水平的miRNA。miRNA210主要在缺氧狀態(tài)下表達，由HIF1a促進，并在缺氧缺血損傷中建立神經(jīng)保護作用。miRNA分子通過抑制半胱天冬酶［來減少神經(jīng)元細胞的凋亡過程。因此,隨著人們對miRNA模式與缺氧/缺血的關(guān)聯(lián)越來越感興趣，這些分子可能是缺血的臨床生物標志物和單獨的miRNA治療復(fù)合物。最近已顯示糖皮質(zhì)激素(GCs)在缺氧和缺血/再灌注條件下的保護作用。GC給藥導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧的耐受性增加。急性缺氧會激活下丘腦-垂體-腎上腺(HPA),并在血清中積累長達24小時的皮質(zhì)酮.最近的數(shù)據(jù)表明，低氧耐受性與HIF-1a的上調(diào)和GC的釋放增加有關(guān)。GC受體和HIF-1之間的直接串擾可能是GC上調(diào)HIF-1靶基因的生化途徑的基礎(chǔ)。缺氧的臨床意義:腦組織氧合作用減少是嚴重創(chuàng)傷性腦損傷后不良結(jié)果的預(yù)測指標。缺氧缺血性腦損傷(HIBI)與顯著的死亡率和發(fā)病率相關(guān)。LOCO2研究表明,以較低的PaO2為目標可改善急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)患者的預(yù)后。腦組織氧張力(PbtO2)至關(guān)重要，它是繼ICP之后的第二個監(jiān)測變量,代表了TBI患者的多模態(tài)監(jiān)測。繼發(fā)性缺氧與CSF中細胞因子的持續(xù)產(chǎn)生以及髓鞘堿性蛋白(MBP)和S100等血清生物標志物的過度升高有關(guān)。MBP、S100和神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)生物標志物在缺氧和不利結(jié)果的患者中更高(擴展格拉斯哥結(jié)果昏迷評分(GOSE)1-4)HIBI作為二次打擊模型，是原發(fā)性和繼發(fā)性缺血/缺氧損傷導(dǎo)致神經(jīng)血管單元整體毀滅性嚴重損傷的結(jié)果繼發(fā)性腦缺氧與新生神經(jīng)元和星形神經(jīng)膠質(zhì)細胞損傷有關(guān)。重要的是，繼發(fā)性缺氧與腦促炎反應(yīng)有關(guān)，但與平行的腦內(nèi)皮損傷無關(guān)。基于PbtO2和ICP監(jiān)測的方案可顯著縮短TBI后的腦缺氧時間。急性間歇性缺氧(AIH)和特定任務(wù)訓(xùn)練(TST)可協(xié)同改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的運動功能。.高氧(Hyperoxia)高氧毒性的概念是由ROS的內(nèi)源性產(chǎn)生定義的。100%氧療后線粒體結(jié)構(gòu)的實驗檢查顯示線粒體腫脹巨大，線粒體膜和崎被稀釋和損壞，這與皮質(zhì)腦中的髓鞘、軸突和細胞器損傷直接相關(guān)。高氧與Akt表達和/或磷酸化的抑制有關(guān)，這是低氧水平的逆轉(zhuǎn)。實驗研究表明，在大鼠高氧模型（FiO20.4-0.8）中，p-Akt表達穩(wěn)定下降，隨著時間的推移直至12小時，然后逆轉(zhuǎn)至基線值。因此，Akt信號在缺氧時增加，在高氧時抑制.絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）參與PI3K-Akt信號通路，這是一條對缺氧或氧化應(yīng)激具有神經(jīng)保護作用的重要通路。大鼠模型的最新數(shù)據(jù)表明，高氧（FiO20.4-0.8）會降低p-ERKI/2激活直至12小時，然后在隨后的12小時內(nèi)恢復(fù)。此外，大鼠腦模型中的高氧會影響B(tài)DNF和神經(jīng)營養(yǎng)因子3和4的下調(diào)，并在隨后的15-20小時內(nèi)進行校正,從而導(dǎo)致高氧相關(guān)的凋亡性神經(jīng)變性。在不同腦區(qū)觀察到的促紅細胞生成素受體（EpoR）結(jié)合在氧代謝中也起著重要作用.在缺氧條件下，它會上調(diào)，因為HIF-1a與Epo結(jié)合，顯示出與缺血缺氧/復(fù)氧損傷相反的神經(jīng)保護作用。實驗數(shù)據(jù)表明,在用FiO20.5處理3周的小鼠中,高氧會上調(diào)Epo升高HIF-2a但在FiO2=03處理的4周期間只有EpoR表達增加。值得注意的是NO,它通過改善微血管系統(tǒng)中的腦血流來改善氧輸送。止匕外，NOS通過改善血管自動調(diào)節(jié)呈現(xiàn)神經(jīng)保護作用.它觸發(fā)不同的機制，例如BDNF表達、HIF穩(wěn)定化、HIF的S-亞硝基化、阻斷HIF-1a降解、與MAPK和磷酸肌醇3-激酶（PI3K）信號相互作用以及EpoR表達上調(diào)。在呈現(xiàn)所選NOS過度活躍的非生理狀態(tài)下，NO開始作為自由基具有神經(jīng)毒性。高氧濃度控制NOS表達并通過過量釋放超氧陰離子抑制NO血管舒張和促進大腦血管收縮來抑制NO.重要的是,超氧陰離子與NO的連接會促進具有破壞性的過氧亞硝酸鹽（ON。。-）的產(chǎn)生。在動物研究中，NO通過環(huán)氧合酶2和前列腺素E2抑制與高氧誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細胞增殖和促炎反應(yīng)有關(guān)。高氧的臨床意義：高氧與更高的死亡率和更差的短期功能結(jié)果相關(guān)，尤其是在腦損傷后的前24小時內(nèi)接受不受控制的氧輸送的患者（可能是因為高氧誘導(dǎo)的氧自由基毒性伴或不伴血管收縮）.高氧濃度的潛在毒性（接受超過0.6的FiO2的患者）。先前的研究表明，較高的吸入氧濃度與急性肺損傷相關(guān)，伴有輕度至重度彌漫性肺泡損傷（DAD）。動脈瘤破裂后72小時內(nèi)的高氧水平是腦血管痙攣的一個未受影響的預(yù)測指標。此外，與保守治療相比，自由氧療增加了30天死亡率。世界衛(wèi)生組織關(guān)于預(yù)防手術(shù)部位感染的全球指南對減少手術(shù)部位感染（SSI）的高劑量氧療建議存在爭議。高氧血癥可能會降低心血管衰竭患者的心輸出量并增加全身血管阻力。.高熱（Hyperthermia）由于下丘腦直接損傷、腦部炎癥或繼發(fā)感染導(dǎo)致發(fā)熱而導(dǎo)致腦損傷后的患者經(jīng)常觀察到體溫升高。全身性高熱在腦損傷后很常見。在腦損傷患者中，它與不良的神經(jīng)學結(jié)果有關(guān)，因為它容易導(dǎo)致更嚴重的繼發(fā)性損傷(圖2)。圖2.體溫過高與神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后不良有關(guān)，因為它容易造成更大的繼發(fā)性損傷。溫度變化導(dǎo)致細胞因子釋放升高、中性粒細胞活性升高和代謝消耗升高。高熱療還會增加ROS的產(chǎn)生和細胞凋亡。應(yīng)該注意的是，體溫過高并不總是與發(fā)燒有關(guān)。發(fā)燒是一種適應(yīng)性反應(yīng)，例如中性粒細胞遷移增加、T淋巴細胞激活以及白細胞介素1和干擾素生成增加。溫度變化導(dǎo)致細胞因子釋放增加、中性粒細胞活性增加和代謝消耗增加、白細胞積聚增加、血管通透性增加和軸突損傷.溫度變化也會導(dǎo)致腦血流轉(zhuǎn)換，從而引起腦氧合作用的變化。最近的動物研究表明，熱療與CD18和細胞間粘附分子1(ICAM-1)的激活以及皮層中離子化鈣結(jié)合銜接蛋白1(IBA-1)反應(yīng)性小膠質(zhì)細胞的增加有關(guān)。高熱還會增加ROS的產(chǎn)生和細胞凋亡，例如通過c-JunN末端激酶(JNK)激活。Wettervik等人報道，體溫過高會導(dǎo)致能量代謝紊亂，與較高的ICP和較低的CPP無關(guān).重要的是，較高的溫度與腦組織中較低的葡萄糖濃度以及5天后乳酸-丙酮酸比率＞25的較高百分比有關(guān)。此外，作者并未表明體溫過高與較差的臨床結(jié)果之間存在聯(lián)系。在基線核心體溫增加超過1.5-2℃期間，代謝率增加約20-25%。最近的數(shù)據(jù)表明，核心體溫升高會影響大腦葡萄糖利用率和CMRO2每攝氏度增加5%至10%。Nunneley等人觀察到體溫升高超過2℃與下丘腦、丘腦、月并肌體、扣帶回和小腦的葡萄糖代謝率較高以及尾狀核、殼核、腦島和后扣帶回的葡萄糖代謝率較低有關(guān)。此外，體溫升高2℃后大腦新陳代謝增加10%可能與支持氧合作用的血流量顯著減少有關(guān).此外，Spiotta等人證明高熱不會減少腦組織的氧。應(yīng)該注意的是，較高的體溫導(dǎo)致更好的維持02攝取(V。2)的能力，因為在02供應(yīng)開始之前攝取了更高比例的輸送02。體溫過高期間心血管調(diào)節(jié)以及交感神經(jīng)活動也會影響CMR02和CBF之間的耦合。交感神經(jīng)的活動在高溫下增加。腎上腺素能神經(jīng)圍繞著血管系統(tǒng)，尤其是腦動脈.一些作者認為，高熱下的血管收縮會導(dǎo)致CBF降低。但是，有一些疑問。首先，在高溫下的高代謝狀態(tài)下，不同的藥物，如組胺、一氧化氮或前列腺素可能會抵消血管收縮。其次，血壓顯著影響腦血管系統(tǒng)。第三，腦血管的異質(zhì)性反應(yīng)可能會因體溫過高以及。和B腎上腺素能受體密度的變化而改變。體溫升高會損害血腦屏障(BBB)的完整性，尤其是在脫水時。最后，Bein等人記錄了PaC02正常化至正常碳酸血癥導(dǎo)致CBF恢復(fù)到生理狀態(tài)。高熱的臨床意義：腦損傷后早期常發(fā)生發(fā)熱等全身并發(fā)癥，加重繼發(fā)性腦損傷。高達50%的急性腦損傷患者在住院期間會出現(xiàn)發(fā)熱。大腦溫度變化(>1℃)與不良功能結(jié)果相關(guān)。總之，較高的體溫與代謝需求增加和內(nèi)源性應(yīng)激水平升高、血壓水平變化、心輸出量和心率增加、換氣過度、興奮性氨基酸的突觸釋放、ICP水平升高、缺血性皮質(zhì)去極化和血腦屏障故障有關(guān)。沒有氧輸送不匹配的高熱似乎不會引起顯著的神經(jīng)化學改變，例如葡萄糖、乳酸、丙酮酸和谷氨酸水平］oPbtO2可能是在高體溫發(fā)生期間監(jiān)測的重要元素,以提供對大腦中氧代謝的看法。在嚴重創(chuàng)傷性腦損傷患者溫度升高的情況下，可以觀察到PbtO2的變化。PbtO2平均每隔三分之一就會上升，每隔六次高溫就會下降。最近的數(shù)據(jù)表明，PbtO2的斜坡可能與CPP和MAP的降低同時發(fā)生防止發(fā)燒的體溫管理對于嚴重創(chuàng)傷性腦損傷患者至關(guān)重要。嚴重腦損傷的國際指南強調(diào)了核心溫度測量和高于38?治療的重要性。.低溫(Hypothermia)當前國際臨床指南的主要目標是通過抑制繼發(fā)性損傷來改善最終結(jié)果，尤其是在損傷后的急性期。這些協(xié)議還包括校正溫度和治療性低溫。中度至深度低溫可抑制炎癥并減少興奮性毒性和自由基的產(chǎn)生，這是神經(jīng)保護機制之一。不同程度的低溫可提高神經(jīng)元對缺血的耐受性并抑制神經(jīng)元死亡］。腦低溫可降低ICP、維持BBB功能并改善葡萄糖利用.此外，較低的溫度會抑制缺氧腦去極化，釋放神經(jīng)遞質(zhì)，并通過蛋白酶激活和高能量磷酸鹽消耗率降低新陳代謝。作者甚至指出，深低溫會影響大腦ATP的產(chǎn)生，并將心臟驟停后的存活率提高三到四倍。重要的是，缺血期間的低溫可減少脂質(zhì)過氧化并從根本上減少ROS的產(chǎn)生。低溫可降低JNK激活和細胞凋亡率。低溫還會激活一系列神經(jīng)炎癥，并可能將M1/M2巨噬細胞極化改善為有利的表型.較低的溫度可改善TBI和腦缺血后的腦代謝。在動物模型中，葡萄糖(CMRglc)和CMRO2的代謝率降低，但顯著的是，ATP分布的降低超過了合成的降低。止匕外，在含氧量正常的狀態(tài)下，低體溫會降低大腦的耗氧量以及CBF和氧輸送的附帶消耗(腦血管阻力升高和大腦中氧攝取的微量變化)。適度缺氧導(dǎo)致CBF和氧攝取升高，隨后腦血管阻力降低.Chihara等人在大腦溫度降低1.6°±0.1°和缺氧的動物模型中記錄了低體溫導(dǎo)致氧輸送、耗氧量和CBF減少。此外，觀察到腦血管阻力顯著改善，并且沒有氧攝取轉(zhuǎn)移。Hashem等人最近的數(shù)據(jù)，使用近紅外光譜(NIRS)和磁共振成像(MRI)方法，分別顯示大約37%和32%的低溫小鼠和大鼠的皮質(zhì)中CMRO2顯著減少.因此，通過NIRS裝置等不同方法靶向腦組織氧合可能是腦損傷治療指南的一個重要方面，用于改善腦氧合、監(jiān)測腦血管反應(yīng)性(CVR)和最終結(jié)果］。低溫的臨床意義低溫治療是當前臨床實踐指南的重要組成部分。治療性低溫使用不同的冷卻方法將大腦溫度維持在目標水平。低溫治療可改善神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)局。相比之下，TBI后入院時意外體溫過低會導(dǎo)致更高的住院死亡率。最近發(fā)表的數(shù)據(jù)并未提倡在TBI患者損傷后的前6小時內(nèi)進行早期預(yù)防性低溫治療。TBI后35至35.5℃的體溫可降低顱內(nèi)高壓并保持足夠的CPP,而不會出現(xiàn)心功能不全和氧債。止匕外，低溫可降低高ICPO最近的薈萃分析記錄了體溫測量在院前管理中避免體溫過低的重要性。未來療法所討論的與氧相關(guān)的機制已成為腦損傷治療的目標。管理各種形式腦損傷患者的一個關(guān)鍵因素是維持氧穩(wěn)態(tài)、供應(yīng)和消耗，轉(zhuǎn)化為正常的線粒體代謝。缺氧和高氧都可能對最終的神經(jīng)學結(jié)果產(chǎn)生負面影響。最近的研究結(jié)果表明氧療在與常壓高氧(NBHO)相關(guān)的神經(jīng)保護中的作用。接受高氧水平(FiO20.6-1.0)治療兩個小時的急性腦損傷患者表現(xiàn)出改氧輸送和自動調(diào)節(jié)大腦的重量僅占人體的2%，但腦組織使用25%的葡萄糖和約20%的氧輸送來正常運作。耗氧量為3.5毫升氧氣/100克組織/分鐘；因此，調(diào)節(jié)血流和向腦組織輸送氧氣對于腦功能至關(guān)重要。重要的是，神經(jīng)元消耗的能量的75-80%用于突觸以恢復(fù)在去極化過程中丟失的神經(jīng)元膜電位.人體通過動脈血向大腦持續(xù)供應(yīng)氧氣，并通過擴散輸送到腦組織。擴散與腦組織的氧傳導(dǎo)率有關(guān)，由毛細血管的幾何形狀（距離和面積）和組織的新陳代謝（從毛細血管到組織的氧梯度）決定。氧攝取取與血流量成反比（當新陳代謝恒定時），與新陳代謝（當流量恒定時）和組織與毛細血管之間的面積成正比。因此，氧輸送的減少增加了氧攝取。應(yīng)該注意的是，當腦血流量（CBF）減少50-60%時，隨之而來的氧攝取升高不足以維持適當?shù)哪X氧合和恒定的腦氧代謝率（CMRO2）o因此，腦氧輸送由血氧含量和腦血流量決定。在生理條件下，由于大動脈對血管阻力的貢獻，以及實質(zhì)小動脈對相當大的基礎(chǔ)張力的影響，大腦中的總血流量是恒定的。腦血流量的自動調(diào)節(jié)是使大腦能夠通過改變灌注壓來維持相對恒定的血流量的機制。在血壓正常的生理狀態(tài)下，隨后的腦灌注壓（CPP）在60至160mmHg的范圍內(nèi)，CBF維持在每100g腦組織每分鐘50mLo超出此范圍后，自動調(diào)節(jié)功能將喪失，CBF開始以線性模式依賴于MAP。CPP低于下限50mmHg會導(dǎo)致腦缺血。CBF的這種減少善的氧化還原平衡和降低的乳酸用酮酸比率(ALPR-3.07p=0.015)。NBHO方法基于在正常大氣壓下連續(xù)供氧。實驗數(shù)據(jù)已證明NBHO在缺血性中風、出血性中風和腦外傷中的益處。楊等在動物模型中，實驗記錄了常壓氧療(60%)對神經(jīng)功能、水腫和HIF-1cq水通道蛋白4(AQP4)和Na+/H+交換器1(NHE1)表達的影響(分別為p<0.05)。這些作者表明，治療會抑制NH臼表達和Na+內(nèi)流。這些作用導(dǎo)致水通過AQP4運動后的腦水腫減少。高壓氧療法(HBOT)是TBI中提出的另一種療法。HBOT是在大于1個絕對大氣壓的壓力下100%吸氧。HBOT抑制炎癥并保護BBB完整性并支持血管生成和神經(jīng)生成.動物模型的最新數(shù)據(jù)表明，在腦損傷后的早期進行氧療可顯著降低NF-kB和細胞外組蛋白H1、H2A和H4的表達。組蛋白是細胞核中的結(jié)構(gòu)蛋白，是缺氧和缺血引起炎癥的重要因素。止匕外,HBOT可抑制神經(jīng)元細胞的凋亡機制并保留線粒體膜的特性，從而減少繼發(fā)性損傷。當然，HBOT的臨床療效仍有爭議。羅克斯沃爾德等人。一項小型研究表明，HBOT并未改善一組閉合性顱腦損傷患者的預(yù)后.然而,在2013年的其他II期臨床試驗中，Roackswold等人。證明聯(lián)合HBOT與常壓高氧(NBHT)療法可改善氧化代謝和氧腦組織分壓水平。此外，該療法還降低了顱內(nèi)高壓、死亡率并改善了結(jié)局(通過GOSE測量)。另一項研究表明，HBOT可顯著改善創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙癥狀、認知功能并減少抑郁和焦慮。HBOT的爭議性影響可以用高氧-低氧悖論(HHP)來解釋。最近的研究表明，重復(fù)和周期性高氧可能會誘發(fā)分子機制并激活類似于缺氧的介質(zhì)。在間歇性高氧期間觀察到HIF、VEGF、SIRT、線粒體生物發(fā)生和干細胞增殖的激活。另一種治療選擇是乳酸在腦能量代謝中的重要作用］o缺血性腦損傷中的實驗性乳酸補充劑會影響谷氨酸和Y-氨基丁酸(GABA)的釋放,并改善腦電圖(EEG)。此外,Berthet等人證明補充乳酸可抑制氧氣和葡萄糖輸送障礙中的神經(jīng)元死亡。在大腦中動脈閉塞和缺血模型中進行的相同治療也表現(xiàn)出顯著的神經(jīng)保護作用.Ichai等人在隨機對照試驗中指出，在一組TBI患者中，高滲乳酸鈉(HSL)治療在降低升高的ICP方面比甘露醇更有效］。此外，這種效果持續(xù)時間更長，并且與頸靜脈02飽和度、血漿中的葡萄糖和乳酸水平以及pH值的改善有關(guān)。患者還表現(xiàn)出更好的神經(jīng)學最終結(jié)果。輸注HSL3小時會影響細胞外代謝物。一種理論認為這些溶液含有可代謝的乳酸鹽和鈉離子。大腦中的乳酸會引起陰離子和正電荷之間的不平衡，并通過補償陰離子流出來抵消有害的細胞腫脹。最近的數(shù)據(jù)顯示大腦中乳酸、丙酮酸和葡萄糖水平升高，與谷氨酸和PbtO2值以及ICP相關(guān)聯(lián)。布扎特等人報道，這些影響可能是大腦代謝轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗崂寐噬叩慕Y(jié)果，從而避免了葡萄糖的影響。此外,腦氧合作用的抑制可能繼發(fā)于堿中毒，堿中毒會增加氧氣對血紅蛋白的親和力，并提示有益效果。總之，高滲乳酸鈉輸注可降低谷氨酸相關(guān)的興奮性毒性、改善腦灌注、緩沖代謝性酸中毒、減輕腦水腫和ICP并改善心臟功能。結(jié)論氧對腦細胞的功能至關(guān)重要。因此，導(dǎo)致氧氣供應(yīng)和消耗中斷的機制是持續(xù)深入研究的主題。越來越需要新的治療方法來減少病理細胞過程的級聯(lián)。原文:Siwicka-Gieroba.CerebralOxygenDeliveryandConsumptioninBrain-InjuredPatients.JPersMed2022;12:1763通過從血液中攝取取更高的氧來補償。通過針對最佳、接近大腦自動調(diào)節(jié)(CA)引導(dǎo)的CPP進行個性化治療與TBI患者的預(yù)后改善有關(guān)。值得記住的是，結(jié)合腦組織供氧和ICP/CCP指導(dǎo)的治療可顯著著改善有利的長期結(jié)果。止矽卜，在最近的一項薈萃分析中，Xie等人證明這種聯(lián)合療法對TBI后患者的死亡率、ICP/CPP和住院時間沒有任何影響。在氧分壓(PaO2)(75-100mmHg;7-13.33kPa)的生理范圍內(nèi)只要PaO2不低于50mmHg(6.67kPa),PaO2對整體CBF幾乎沒有影響。這是因為CBF與動脈氧含量而非PaO2相關(guān)。血紅蛋白-氧解離曲線的形式表明動脈氧含量在討論的PaO2范圍內(nèi)相對穩(wěn)定。在功能性神經(jīng)激活(神經(jīng)血管耦合)期間，腦血管張力變化和CBF增加的梯度獨立機制可能會增強決定大腦中氧水平的主要梯度。這種機制的主要作用是在神經(jīng)元激活過程中在消耗增加之前運輸更高水平的氧。腦損傷后腦灌注和代謝受損已被反復(fù)記錄。腦損傷后的不良結(jié)果與灌注不足、葡萄糖代謝降低和CMRO2有關(guān)。最近的數(shù)據(jù)記錄了創(chuàng)傷性腦損傷后CMRO2和格拉斯哥昏迷評分(GCS)之間的聯(lián)系。Soustiel等人證明在TBI患者中，CBF在最初24小時內(nèi)有所減少，并且在不良結(jié)果后觀察到更嚴重的低血容量。重要的是，CMR。2和腦葡萄糖代謝率(CMRG)的降低與較差的結(jié)果相關(guān)。耗氧量氧通過血液從毛細血管擴散到線粒體被輸送到腦細胞，直到它作為氧化代謝的一部分在線粒體中被消耗掉。CMRO2是大腦和健康清醒人群的消耗和能量穩(wěn)態(tài)速率，平均為3.3mL/100g/mino它與CBF有關(guān)。在代謝需求升高的情況下，腦血管系統(tǒng)擴張以提供CBF的適當增加。重要的是,隨著神經(jīng)活動的增加，CMRO2也會增加。在正常、未受刺激的大腦中，能量主要由葡萄糖氧化提供。然而，氧糖比的代謝率CMR02/CMR（glc）,稱為氧糖指數(shù)（OGI）,在激活過程中會增加并偏離教科書值6。此外，在感覺（如視覺）刺激期間，大腦中的乳酸水平會增加。與糖酵解相比，這種氧化代謝產(chǎn)生更多的能量，但對該過程的精確測量是有限的.線粒體具有高代謝活性，在有氧能量產(chǎn)生中起著關(guān)鍵作用,其主要功能是通過氧化磷酸化產(chǎn)生三磷酸腺苜（ATP）。線粒體功能障礙是細胞損傷發(fā)生的主要因素。缺血/再灌注期間的成功復(fù)蘇需要通過含氧血液的再灌注重建有氧代謝。線粒體作為再灌注損傷的效應(yīng)器發(fā)揮著重要作用。細胞器的損傷會損害細胞質(zhì)中細胞色素c的氧化磷酸化和消除。主要機制是氧化應(yīng)激和Ca2+過載。氧輸送的紊亂會停止電子流動并中斷在上述ATP生產(chǎn)中很重要的“質(zhì)子動力"的產(chǎn)生。當然，細胞可以通過糖酵解厭氧產(chǎn)生ATPO然而，這個過程效率較低，不足以滿足代謝需求，最終產(chǎn)品是乳酸鹽。細胞內(nèi)的氧氣線粒體的作用是在氧氣的生理范圍內(nèi)維持ATP的最大水平。重要的是要記住，還有其他機制負責耗氧量。大多數(shù)情況下，02被線粒體消耗，但1-2%的氧氣未完全還原為超氧陰離子（02-）（圖1）。圖1.減少三竣酸（TCA）循環(huán)產(chǎn)生的煙酰胺腺瞟聆二核甘酸（NADH）和黃素腺喋畛二核苜酸（FADH2）成分時的“線粒體呼吸"益處。在線粒體內(nèi)膜中，NADH和FADH2產(chǎn)生的電子被復(fù)合物I和II氧化為NAD+和FAD+。之后，這些電子依次轉(zhuǎn)移到復(fù)合物III、細胞色素c和復(fù)合物IVO細胞色素c氧化酶（C0X,復(fù)合物IV）將電子傳遞給分子氧。這是連接氧與氧化磷酸化的線粒體電子傳遞鏈（ETC）中的一種重要酶.電子通過ETC的傳輸與從線粒體基質(zhì)穿過內(nèi)膜到線粒體間膜空間的質(zhì)子傳輸有關(guān)。這種易位產(chǎn)生了質(zhì)子的電化學梯度（pH梯度和膜電位）。這些分子可能漂移通過F1F0-ATP合酶（復(fù)合物V）或回到線粒體基質(zhì)。重要的是，復(fù)雜的V連接質(zhì)子轉(zhuǎn)移到從二磷酸腺昔（ADP）和磷酸鹽生產(chǎn)ATP0在正常氧氣水平下，丙酮酸作為糖酵解的產(chǎn)物，被輸送到線粒體中，并通過丙酮酸脫氫酶(PDH)復(fù)合物轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A.之后，乙酰輔酶A與草酰乙酸結(jié)合并產(chǎn)生檸檬酸鹽一三竣酸循環(huán)的第一步。減少該循環(huán)中的當量會影響ETC產(chǎn)生ATP和用于信號傳遞的活性氧(ROS),而TCA的中間體用于生物合成過程，例如脂質(zhì)合成生物體發(fā)展出重要的適應(yīng)機制。這些機制之一是代謝抑制。在體外氧水平在1%到3%之間時觀察到細胞中線粒體耗氧量的減少。當氧氣(<0.3%)水平開始限制細胞色素c氧化酶(COX)(復(fù)合物IV)時,就會出現(xiàn)“氧氣一致性由于氧氣可及性有限，缺氧會導(dǎo)致氧化磷酸化減少和再合成的磷酸鹽、ATP和磷酸肌酸的損失。ATP依賴性Na/K泵也發(fā)生變化，促進Na、Ca和水流入細胞，引起細胞毒性水腫。此外，局部缺血影響腺噤嶺核苗酸的分解代謝，導(dǎo)致細胞中次黃瞟嶺的積累。細胞溶質(zhì)鈣升高促進多種途徑，例如磷脂酶的激活，重要的是前列腺素、脂肪酶、蛋白酶和核酸內(nèi)切酶的釋放，這會破壞細胞的結(jié)構(gòu)元素.此外，在內(nèi)皮中促炎基因產(chǎn)物(白細胞粘附分子、細胞因子、內(nèi)皮素凝血惡烷A2)表達增加后，觀察到促炎狀態(tài)。相反，前列環(huán)素和一氧化氮被抑制。換氣過度/換氣不足影響腦灌注的最有力因素之一是通氣過度/通氣不足，對CBF和PaCO2有影響。過度通氣是一種常用療法，用于降低升高的ICP或放松緊張的大腦(低碳酸血癥降低的CBF和CBV)0在創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)患者中，當PaCO2從40mmHg降至30mmHg時，過度通氣會導(dǎo)致CBF降低34%,腦血容量（CBV）降低9%。然而，過度換氣和低碳酸血癥，除了血管收縮和CBF降低外，還會引起神經(jīng)元興奮性和癲癇發(fā)作持續(xù)時間延長，興奮性氨基酸增加和腦脊液堿中毒，氧-血紅蛋白解離曲線（OHDC）左移。所有這些機制都可能導(dǎo)致氧供應(yīng)和輸送的減少以應(yīng)該注意的是，二氧化碳是一種常見的分子，其生理范圍為35-45mmHg。低碳酸血癥（二氧化碳分壓＜35mmHg）和輕度高碳酸血癥（＞45mmHg）會導(dǎo)致重要的神經(jīng)系統(tǒng)紊亂。最近的數(shù)據(jù)表明,高碳酸血癥具有神經(jīng)保護機制，并可能通過腦血管舒張改善CBF。高碳酸血癥還會導(dǎo)致腦水腫、ICP升高、氧合血紅蛋白解離曲線右移、全身血管阻力（SVR）降低以及組織可用氧增加。過度通氣是一把雙刃劍，有一些短期的有益影響和長期的風險。ICP正常的TBI患者的初始PaCO2值應(yīng)在38-42mmHg的正常范圍內(nèi)。TBI患者機械通氣期間的控制性過度通氣（從不低于30mmHg的PaCO2）是一種經(jīng)批準的治療性、臨時（在受傷后的