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3. 冬眠物种的神经保护 冬眠物种所特有的是针对脑缺血/再灌注损伤的特殊抵抗，很可能是为耐受图1所示的间歇性觉醒所必需的。冬眠物种的先天神经保护表型必须受到重视，可借此将拟休眠状态转化给人类。虽然觉醒事件的必要生化或生理过程仍然未知，但觉醒大量的能量储备消耗意味着他们是生存所需，因此冬眠哺乳动物已进化出在氧化代谢高峰期耐受心脏和大脑再灌注的机制。觉醒在几个方面会影响机体稳态，其中异温性可能是最具生理挑战性的方面，如果更好地理解，可以为TTM提供线索。 3.1 尽管血压调节优化，冬眠物种的大脑仍可以抵抗缺血再灌注损伤 如果血流量与不断上升的代谢负荷（代谢率在几个小时内从BMR的2%增加到300%BMR以上）不精确匹配，则间歇性觉醒的能量需求会使动物面临缺血/再灌注的风险。对于生活在热中性区附近的冬眠者（环境温度为0到2℃），整个冬眠季所需的能量储备中约70%在觉醒和随后的高体温期间被消耗。
在AGS高代谢负荷期间，经直肠脉搏血氧探测针测得的血氧饱和度降至最低值57%，提示动脉血氧合有限。使用近红外光谱（NIRS）测量脑组织氧合，结果显示在觉醒期间，大脑和后肢的脱氧血红蛋白增加，而氧合血红蛋白减少（图5）。相比之下，在AGS觉醒中，使用植入纹状体的氧电极直接测量局灶性脑组织氧合，并没有显示出脑组织O2浓度（PtO2）的显著下降（图6）。当氧合血红蛋白浓度下降时，PtO2可能被保存下来的一种解释是存在一种氧载体或存储分子，如神经球蛋白。
3.2 在冬眠物种中，神经球蛋白可能提供额外的保护，以防止灌注压力和代谢负荷之间的不匹配 神经球蛋白是一种在神经元中表达的含血红素的蛋白。初步数据显示，AGS患者脑中的神经球蛋白明显高于大鼠脑中（图7）。神经球蛋白是脊椎动物球蛋白家族的一员。神经球蛋白以解毒NO和其他活性氮（如过氧亚硝酸盐）而闻名。神经球蛋白也可以作为O2的储存和载体分子。虽然其结合亲和力和其他特性不支持这种作用，但在冬眠休眠和觉醒期间温度对神经球蛋白/O2结合的潜在贡献尚未被研究。休眠期间的低组织温度可使得神经球蛋白结合O2。在觉醒复温过程，这些O2会被释放，以保证即使在组织氧合血红蛋白水平下降情况下，仍能维持大脑PtO2水平。如何改善脑卒中半暗区的氧气输送是一个研究热点，可能可提高TTM治疗效果。提高O2输送和滴定血压实现灌注/氧合目标有望改善脑缺血的预后，但灌注/氧合目标尚未优化，且在TTM或拟休眠的前临床模型中没有做到常规监测。
3.3 进一步的神经保护措施保护大脑避免灌注压力和代谢负荷之间潜在的不匹配 虽然在觉醒期间对脑缺氧的程度或保护仍是个有待进一步研究的领域，但血流动力学和神经保护措施似乎会被优化以减少缺血/再灌注损伤的风险，即当冬眠休眠复温期间，脑血流从缺血样水平恢复到过高SBP水平。间歇性觉醒对机体稳态的影响可能解释了为什么松鼠已经进化到能够抵抗缺血再灌注损伤。数据表明，随着组织温度的下降，温度发挥了越来越重要的保护作用。因此，在觉醒期间当脑组织复温时，抵抗急性应变是调节过渡退出休眠状态的一个重要组成部分。利用类似的神经保护机制进行神经危重症管理，可以与降低脑温度的治疗效果发挥协同作用。 即使没有冬眠，AGS仍能在心脏骤停大脑完全无血供情况下存活下来，而大脑不发生神经病理改变。AGS脑组织切片在体外也能耐受长时间的糖氧剥夺（OGD），在凋亡的神经元细胞中没有明显增加。当AGS未冬眠并且脑组织温度维持在37℃左右时，可以观察到对其脑缺血的强大耐受性。事实上，当排除温度的影响时，常温状态下的脑缺血耐受性是如此显著，以至于掩盖其在冬眠休眠中可能提供的额外保护。 图8显示了对急性AGS海马体切片的体外研究结果。使用一种新的微灌注技术，结果发现，无论冬眠季节或状态如何，在温度接近37◦C时，AGS的先天神经保护作用都持续存在。数据表明，在代谢负荷达到峰值后并在间歇性觉醒的最后阶段时从动物体内采集的切片标本可能会稍微容易受到OGD的影响。然而，即使在这个脆弱时期，AGS海马切片抗损伤表现仍明显优于斯普拉格道利大鼠切片。尽管ATP丢失，滞后，其对OGD损伤的抵抗仍然存在，但最终还是会经历去极化，谷氨酸释放和酸中毒。AGS往往比大鼠更好地缓冲细胞内钙，并减轻氧化和亚硝化应激。特别是AGS大脑对过氧亚硝酸盐介导损伤的抵抗。一项值得进一步研究的工作假设指出，AGS大脑中神经球蛋白的高表达辅助了抵抗过氧亚硝酸盐介导的损伤。
3.4 神经保护适应可能伴随着轻度缺血/再灌注刺激后的再生过程 其他数据表明，增强神经前体细胞存活和增殖的能力有助于AGS的神经保护。糖氧剥夺或缺氧，可促进从AGS海马中分离出的AGS神经祖细胞增殖。Singhal等在对这些细胞的研究中发现，线粒体蛋白ATP5G1的一种天然AGS变异，有助于抵抗代谢应激。具体来说，当细胞暴露于缺氧挑战时，AGS ATP5G1蛋白中的Leu 32可以增强呼吸能力并保持线粒体形态。Singhal的研究还确定了中脑星形细胞来源的神经营养因子和钙调素是AGS神经祖细胞中的细胞保护蛋白。 体内观察补充了体外证据，冬眠觉醒可促进再生过程。季节性冬眠者在反复觉醒后不会出现认知缺陷。尽管在冬眠季节开始之前获得的一些形式的学习在春季的最终觉醒后受到丢失，但我们和其他研究人员已经报告了交叉觉醒后认知能力增强的证据。在阿尔茨海默病小鼠模型中，小鼠休眠的唤醒也能增强突触强度，改善记忆。对非冬眠物种的冬眠和降温增加了冷休克、RNA结合蛋白的表达（如RBM3），可促进突触发生和骨骼肌肥大。这些经验教训为研究TTM后再生治疗的益处提供了一个机会。 3.5 冬眠主张神经保护和再生辅助互补疗法，以提高靶向温度管理的有效性 使用33℃的TTM治疗HIE仍会导致严重的并发症，48%的患者会发生死亡或中至重度残疾。针对HIE的TTM辅助治疗正在开发中。在大约35万患有OHCA并接受EMS治疗的患者中，尽管接受TTM治疗亦只有6%到16%存活（74人）。我们有必要优化TTM的效益，可能是通过将重点从体温转向代谢抑制和脑氧合。我们也有机会为TTM增加神经保护和再生疗法。自2002年HACA和Bernard试验以来，OHCA 后冷却至33℃ 的频率随着冷却设备的进步而有所提高。期间，OHCA 后存活出院的 ROSC 患者比例也有所增加。尽管如此，最近的大型、控制良好且设计良好的 TTM2 试验发现，将核心体温降至 33°C 与发热管理相比没表现出优势，但冬眠休眠的神经保护好处强调了降低脑组织温度的获益。冬眠还表明，降低体温应该继发于抑制产热和代谢抑制。如果没有代谢抑制和受抑制的冷防御反应，降温本身的功效可能会保持可变和有限。同样，心动过缓和低血压是降温带来的后果，可能会影响脑灌注压。降低Tc期间BP灌注是否充足，可以通过监测脑组织氧合作用。相比之下，复温期间的低血压可能无法满足大脑复温的代谢需求，从而抵消了降温的益处。要将拟休眠转化到临床，应遵循 TTM 和复温期间的脑氧合目标。冬眠动物的其他神经保护和再生适应也应作为 TTM 的辅助疗法进行研究和开发。 |
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