非药理学性脑保护

低温

　　中度低温（26～30℃）常规使用于心血管外科手术，就是作为脑或其他重要脏器保护的一种措施。低温对脑保护作用的机理主要为以下几个方面：

　　（一）降低脑代谢

　　低温降低脑代谢，提高脑对缺血的耐受性。体温从37℃降到27℃时，CMRO2降低50％，体温降至17℃时、CMRO2低于正常的8％。低温能显著减轻脑缺血后神经功能障碍和病理损害程度。如脑缺血损伤发生时脑温维持于36℃与39℃相比，前者纹状体神经细胞死亡数减少25％。当脑温进一步下降至34℃时，此部位的神经元死亡数几乎接近于零。虽然低温导致脑氧耗直线下降，但脑低温提供脑保护的同时并不伴有代谢产物积聚的减少。在比较室颤10min所致的犬全脑缺血模型中，低温组动物全部存活。而常温组动物全部死亡，但缺血前、中和缺血后大脑皮质内乳酸含量并无差异。另有的研究并观察到，脑组织的能量储存，ATP浓度，脑组织内游离脂肪酸浓度也无差异。

　　低温显著降低脑代谢率的同时并伴有脑电波低平，频率缓慢，以至出现爆发性脑电抑制，这些特征常被认为是保护性的。而可导致与此相似改变的药物如巴比妥类，除对局部脑缺血梗塞范围有少许减少外，对严重全脑缺血并无保护作用。异氟醚亦可导致脑代谢率下降和脑电活动抑制，但近年来的动物实验未能证明异氟醚对脑缺血所致的损伤有任何保护作用。在大鼠全脑缺血的模型中，与吸入1.3MAC氟烷相比，1.3MAC异氟醚使脑糖代谢率减少25％，但两组动物大脑皮层，海马和纹状体等部位的组织受损害并无差异。上述结果表明脑低温保护效果并非与脑温下降呈直线关系，代谢抑制也非低温脑保护的必要条件。

　　（二）抑制自由基的产生

　　体内危害性较大的自由基有活性氧自由基和脂类过氧化物。氧自由基过多可使生物大分子引起超氧化反应，分子断裂，破坏细胞结构和功能。脑缺血缺氧时，自由基的清除系统受到破坏，自由基产生增加。低温状态下，脑代谢、脑氧耗下降，可改善或维持脑组织的氧供需平衡，减缓自由基的产生与脂类过氧化反应。

　　（三）抑制兴奋性神经递质合成与释放

　　兴奋性氨基酸谷氨酸和门冬氨酸是脑内最主要的兴奋性神经递质。谷氨酸在中枢神经系统所有游离氨基酸中含量最高，但其受体分布有明显的区域性差异，以在皮层，海马，新纹状体和小脑含量高。脑缺血、缺氧，皮层、海马，基底节小脑的浦肯野氏细胞最易受损，可能与这些部位的兴奋性氨基酸受体密集有关。脑缺血、缺氧，脑兴奋性神经递质（EAA），尤其是谷氨酸大量释放，而脑低温可完全或部分抑制这一反应。动物实验观察到大鼠局限性脑缺血20min，脑温维持于36℃时 、缺血开始后10min、20min和 重新灌流后10min。纹状体组织中谷氨酸浓度较缺血前分别升高6、10和7倍；而维持于33℃和30℃脑温的动物在上述时间内并无明显升高。兔全脑缺血10min过程中，缺血开始后5min，脑温维持在37℃，兔海马组织内谷氨酸已明显升高并持续至再灌流后10min，而脑温维持于29℃时，谷氨酸浓度未见升高，海马得到组织学上的保护。但温度对Glu（谷氨酸）释放抑制曲线与预期的低温导致脑代谢率下降曲线并不平行。虽然脑温为32℃，28℃和22℃均可抑制Glu释放，但 Glu的绝对浓度在这三种温度下却以脑温22℃时最高。

　　（四）抑制白三烯生成，减轻脑水肿

　　花生四烯酸在脂氧化酶的作用下生成白三烯、这类化合物强有力地收缩脑小动脉，改变细胞膜的通透性，使钙离子更易进入细胞内，促使脑血管痉挛，脑细胞继发性缺血，进一步增加毛细血管的通透性，破坏血脑屏障和引起血管性脑水肿，最终导致脑细胞坏死。低温在降低脑细胞代谢的同时，能降低所有酶的反应速度，抑制花生四烯酸代谢物—白三烯及其他内源性损害因子的产生和释放。由于抑制环氧化酶与脂氧化酶的活性，减少了有害物质的产生，保护了血脑屏障，故对脑缺血性损伤和脑水肿的形成有保护作用。另低温对脂氧化酶的抑制更为敏感，可允许清除系统（歧化作用）有效地保护对细胞的损害。

　　（五）膜稳定作用

　　低温抑制缺血诱导的钾外流，与镁离子有协同作用，低温可增加细胞内镁离子浓度，对细胞膜有稳定作用。

控制血糖

　　控制血糖是脑保护的方法之一，已有效地用于可能发生缺血时。其机理是血糖（脑糖）升高在缺血时产生无氧代谢，使缺血本身乳酸中毒进一步加重，其氢离子浓度增加又加重神经损伤。动物实验观察到，缺血前的血糖水平明显影响长时间缺血或缺氧后结局，即空腹动物比喂食或脑缺血前输入葡萄糖的动物的结局好的多。原因可能是由于空腹动物脑组织乳酸水平较后者低。组织乳酸酸中毒是缺血细胞死亡的重要决定因素，脑组织乳酸水平超过25μg/g脑组织，将导致不可逆性神经学缺陷，而缺血前组织葡萄糖水平又是组织乳酸酸中毒程度的决定因素。临床上，糖尿病或高血糖病人脑卒中后的预后就差。从完全性脑缺血和非完全性脑缺血的预后来看，完全缺血长达1小时的动物，组织代谢和生理功能至少可部分恢复，而经受脑血流低于正常的10％的不完全缺血的动物则否。另不完全缺血的空腹动物或完全缺血的有食动物在缺血30分钟后，脑能量状态都能恢复到接近正常的水平，而非完全缺血的空腹动物在缺血前输入葡萄糖，则遭受严重损害。虽然高血糖不利于体外循环中的脑保护，但没证据显示低血糖对脑有何种额外的保护作用。故体外循环中血糖的阈值水平上限不应>7.5mmol/L，下限不应<3.0mmol/L。值得注意的是，脑糖并非总是与血糖水平保持一致，在快速改变血糖环境时，脑糖有明显的滞后现象。因此，体外循环中的血糖水平应保持在适宜的稳定状态。

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