《Advanced Science》：Cytoprotection Concepts for Ischemic Stroke in the Recanalization Era
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这篇综述系统阐述了在血管内取栓术主导的再通时代，缺血性卒中细胞保护疗法的复兴与策略更新。文章深入剖析了缺血级联反应（Figure 1）的病理生理机制，指出针对多靶点、结合现代影像学（如CTP、MRI）进行患者分层（如快/慢进展者）及在再通前后进行干预（如延迟梗死进展、减轻再灌注损伤）是新一代细胞保护临床试验设计的关键。
1 再通时代细胞保护概念简介
利用药物保护缺血卒中患者的脑组织免于进展为不可逆损伤（即梗死）有着漫长而令人失望的历史。过去，这一治疗策略被称为神经保护，但由于治疗靶点不仅是神经元，如今更贴切的术语“细胞保护”已被广泛使用。当前，细胞保护的靶点被设想为由神经元、星形胶质细胞、内皮细胞、周细胞和其他胶质细胞等多种细胞类型组成的神经血管单元。细胞保护的基本概念是，脑组织氧气和葡萄糖的剥夺会在受影响细胞内启动众多有害效应，统称为缺血级联反应（Figure 1）。
缺血组织损伤向不可逆性发展的可变性导致了缺血核心和缺血半暗带的概念。缺血核心是已进展为不可逆损伤的低灌注脑区，而缺血半暗带是尚未发生不可逆损伤、经及时干预可能挽救的低灌注脑区。随着溶栓或血管内取栓术的广泛普及，保护半暗带成为急性缺血性卒中管理中极具吸引力的治疗目标。在再通前时代进行的细胞保护试验必须实现持久的保护，这难以做到，因此既往试验未能显示阳性治疗效果。新一代细胞保护药物正结合成功的再通进行评估，试图增强再通治疗的疗效。例如，通过在再通完成前暂时减缓甚至阻止半暗带组织进展为梗死来实现这一点。这将保留更多可挽救的半暗带组织体积，从而在成功再通后可能产生更小的梗死组织体积。相比于在延迟或未发生自发性再通情况下所需的持久细胞保护，实现短暂的细胞保护可能更为现实。
2 当前研究中的药物性细胞保护策略概述
细胞保护策略可以针对不同的病理生理机制，主要取决于其应用于卒中发病后的时间。在超急性期（例如院前阶段），减缓梗死增长将是一个有价值的策略。最近的FRONTIER试验就是此类方法的一个例子。在再通期间或之后立即应用的细胞保护疗法（即卒中急性期）可能针对缺血再灌注损伤，其特征是再灌注脑区氧含量迅速增加导致的氧化组织应激和后续炎症。细胞保护方法甚至在卒中后期也可能通过预防继发性神经元死亡而带来益处。
鉴于缺血级联反应（Figure 1）的复杂性和卒中相关病理生理机制在不同时间点发挥作用，仅针对单一病理机制不太可能实现强大的细胞保护。可以设想更有效的方法。一种选择是使用针对缺血级联反应多个环节的单分子。例如，据信DL-3-正丁基苯酞具有抗凋亡、抗氧化和抗炎作用。另一种选择是联合使用针对缺血级联反应不同靶点的多种分子。未来的临床试验可能因此侧重于在一个卒中阶段针对多个靶点，或至少在多个卒中阶段针对一个靶点的细胞保护策略。
非药物性细胞保护方法也在研究中，包括使用医疗器械、远程缺血预适应、物理干预如常压高氧或选择性低温等。非药物性与药物性细胞保护剂发挥的治疗机制可能重叠或具有协同效应。
值得注意的是，一些细胞保护方法在最近的试验中未显示或显示不确定的疗效（Table 1）。其原因众多。首先，临床试验结果可能强烈提示候选保护剂确实无效。其次，一些试验中由于设计方案或应用模式欠佳，保护剂可能未能达到疗效终点。再次，早期临床试验通常侧重于安全性、可行性和耐受性终点，因此不足以证明任何次要疗效终点。最后，当不同临床试验的疗效结果信息存在分歧，或单个临床试验中仅部分而非全部疗效终点达标时，我们将其疗效定义为“不确定”。
3 卒中建模及临床前与转化细胞保护研究中的外部效度提升
在临床前卒中模型中研究细胞保护药物对于为临床试验中有前景的应用策略提供决策信息非常重要。有多种短暂性脑血管闭塞模型可用。值得注意的是，既往评估细胞保护剂的动物研究通常显示，与永久性血管闭塞相比，在短暂性血管闭塞模型中效果更好。大多数动物模型侧重于大脑中动脉闭塞，因为人类卒中常累及大脑中动脉供血区。经典的短暂性MCAO线栓模型是一个成熟有效的模型，可用于啮齿类动物以模拟大血管内的血管内取栓术。
通过使用具有相关共病的动物卒中模型，可以提高临床前研究的外部效度。具有与人类卒中患者相关共病的啮齿类动物模型非常丰富。高血压是最相关的临床卒中共病之一。易卒中型自发性高血压大鼠患有严重高血压，并可因高盐饮食而加剧。这些动物会发生自发性脑出血或缺血性卒中，且常出现出血转化。自发性高血压大鼠的高血压程度较轻，不会导致自发性卒中，但仍会导致脑血管损伤及成年后的认知能力下降。此外，SHR脑循环的侧支代偿能力非常有限，导致MCAO后卒中体积更大、半暗带更小且消退更快。这对于细胞保护研究非常重要，因为SHR可以模拟快速进展者，而血压正常的京都Wistar对照品系可能分别类似于慢速或中等进展者。
使用啮齿类卒中模型的研究可以与新兴的大动物卒中模型实验互补。在没有奇网的大动物物种（如犬类和非人灵长类动物）中，可通过球囊膨胀或基于导管在所需位置沉积血栓来实现血管内短暂性血管闭塞。后一种方法还允许通过溶栓或取栓进行再通，非常接近人类卒中患者的情况。尽管使用大动物模型成本高得多，且需要专用基础设施和专门培训的人员，但它们提供某些额外优势。这些都可能与细胞保护方法的评估相关。首先，大动物物种具有脑回大脑，其白质比例远高于啮齿类动物。其次，更大的大脑允许在不影响成像方案空间和时间分辨率的情况下使用临床成像设备。第三，大动物通常是远交系，具有个体间脑侧支代偿能力的差异。因此，可以使用临床相关成像方法（如MRI）识别快慢进展者（Figure 2）。第四，大动物比啮齿类动物具有更丰富的行为模式。第五，更大的体型允许更频繁地获取更大样本的血液、脑脊液或组织。最后，大动物模型允许研究医疗器械和非药物性细胞保护策略。
细胞保护策略的临床前研究应设计为探索性或验证性。探索性临床前研究将在标准动物模型（通常是啮齿类动物）中初步证明有效性。验证性临床前研究应具备足够的统计效力，以在尽可能接近人类卒中患者情况的动物模型中显示有效性，例如包括老年动物、混合性别队列和具有卒中相关共病的动物模型。在适当情况下，验证性研究也可在大动物中进行。
4 细胞保护试验中的现代影像学方法
快速、慢速或中等卒中进展者可以通过计算机断层扫描灌注或扩散/灌注MRI等先进成像技术来识别。这些成像方式在大型卒中中心广泛可用，并常作为缺血性卒中患者初始评估的一部分。CTP是一种表征缺血核心演化速度的方法，已用于识别缺血区域内极低残余脑血流量脑组织体积与中度减少脑血流量脑组织体积之间的比率，称为低灌注强度比。HIR定义为Tmax大于10秒的脑组织体积除以Tmax大于6秒的体积。HIR至少达到40–50%的患者很可能是快速进展者（Figure 2）。
细胞保护的治疗目标是试图挽救尽可能多的缺血半暗带，以减少最终脑梗死的范围。最终梗死越小，临床结果越可能更好，特别是在更重要的脑功能区。在较早的细胞保护剂临床试验中，无法使用CTP和MRI等先进成像方式来选择更可能对治疗干预有反应的患者。此外，这些试验中使用的分子通常只针对缺血级联反应的一个环节，现在被认为是一种次优方法。而且，过去的细胞保护试验大多包括未接受溶栓治疗以恢复缺血脑区血流的患者，并且是在当前血管内取栓术高效再通治疗时代之前进行的。
先进成像不仅可用于识别适合纳入细胞保护试验的患者，还可作为替代终点指标，特别是在2期概念验证试验中。在这类试验中，患者将在治疗前接受基线CTP或MRI检查，以量化缺血核心和半暗带的体积。如果符合预设的入组标准，他们可以被随机分组。然后在48–72小时后进行随访成像。比较缺血核心体积与基线核心体积，以确定治疗组和对照组中梗死增长的程度。如果治疗组的梗死增长显著减少，则直接证明所研究的细胞保护药物具有细胞保护作用，因为它阻止了梗死扩大。最近报道的试验已提供证据，表明细胞保护药物可以挽救缺血半暗带中的组织，导致更小的最终梗死体积，这应在更大的3期试验中转化为更好的临床结果。RNS60试验的MRI结果显示，与安慰剂治疗患者出现显著梗死增长相比，接受高剂量RNS60治疗的患者从取栓术后到48小时仅出现轻微的梗死增长（Figure 3）。
除了此类概念验证2期试验外，影像学还可用于其他试验场景。一些细胞保护药物开发项目旨在评估与血管内取栓术联合使用的治疗效果。如果试验只在取栓成功后启动治疗，那么影像学可用于仅纳入那些显然需要额外治疗的患者。另一种细胞保护方法是评估靶向缺血再灌注损伤的分子。
重要的是，脑成像技术及其应用在不断进步。脑成像参数的改进旨在增加脑扫描提供的信息量，同时减少扫描所需时间。这些改进可能改善急性卒中管理，并可在随访期间提供对病理和治疗反应更深入的了解。此外，人工智能可能改善临床试验设计和工作流程，包括细胞保护方法的试验。
5 再通时代的细胞保护临床试验设计
在当前高效再通治疗时代，临床试验的考虑因素和设计显著不同。大多数细胞保护临床试验将与一种或两种现有的再灌注治疗结合进行。可以设想几种不同的临床试验场景。一种方法是在外院或救护车上纳入正在转运至三级中心接受取栓术的缺血性卒中患者。在这种临床试验场景中，患者将在外院由当地工作人员评估并进行影像学检查。通过远程医疗，三级中心的临床试验研究者可以与当地工作人员互动，评估在外院获得的影像学检查，以帮助决定患者是否符合入组标准。然后患者被随机分组。研究药物治疗将在转运期间启动并持续。如果能在转诊医院进行CTP则最为理想，可以与三级中心的重复CTP进行比较以评估缺血病灶的增长。仅应纳入转运时间至少1-2小时的患者，并排除慢进展者，因为他们不太可能在转运期间出现明显的梗死扩大。此类试验的主要疗效终点是缺血核心的增长，次要终点包括保持良好取栓术候选者资格的患者百分比、可能获得良好90天临床结局的患者百分比。安全性终点也将被评估。
如果外院无法进行CTP，则可以设想另一种2期试验。在这类试验中，仅进行基本的CT成像。随机化再次在外院进行。研究药物治疗在转运期间启动并持续。患者随后在三级中心接受先进成像以评估缺血核心大小。主要结局是保持良好取栓术候选者资格（即缺血核心体积<70-100 mL）的患者百分比。
另一种类型的细胞保护临床试验将在具备取栓能力的大型医院内进行。卒中患者将在就诊时接受卒中团队的临床和影像评估。如果符合试验的入排标准，将进行随机化，且不应延迟取栓手术的进行。研究药物治疗将在取栓术前或期间开始，如果方案要求，在术后继续输注。这种临床试验设计可用于2期和3期试验。在2期试验中，主要结局是评估缺血病灶的增长。在3期研究中，主要结局将通过90天时的改良Rankin量表进行评估，并已提出多种评估mRS临床疗效的方法。次要结局分析可提供更细致的评估或洞察mRS未评估的特定功能领域和结局。
其他类型的临床试验将在取栓成功开通闭塞大血管后启动治疗。一类试验针对血流恢复后发生的缺血再灌注损伤。仅纳入血管开通良好至优异的患者。在此类试验中使用的细胞保护剂类型应是专门针对IRI一种或多种假定机制的。随机化和研究药物的启动将在取栓完成后不久进行。针对IRI的3期临床试验可能需要大样本量来检测显著的临床获益，因为安慰剂组也已接受取栓术，并且将有相当大比例的患者获得良好的临床结局。
取栓术后的另一类临床试验也可设想。一些接受取栓术的患者尽管血管开通良好至优异，但并未获得良好的临床结局。已提出许多关于这种获益缺乏的潜在解释。一种解释是，尽管大血管开通良好，但缺血区域的某些部分由于无复流现象（即大血管再通成功后小血管再灌注不足）而未能挽救，仍处于半暗带状态。在取栓后给予此类患者细胞保护可能有助于阻止该半暗带区域进展为梗死。此类试验需要进行先进成像以确定半暗带和核心的范围作为入组标准。预设的核心和半暗带体积将决定纳入或排除。然后进行随机化和研究药物启动。这种场景可用于2期和3期试验，前者以影像学为主要终点，后者以临床终点为主要终点。
6 结论与展望
细胞保护方法目前正在经历复兴。随着关于如何使用这些药物的新概念以及新颖的临床试验设计（即在再通治疗背景下应用细胞保护药物）的出现，我们开始看到一些初步的疗效证据。这是令人鼓舞的。然而，此类证据仍然有限且初步，结果需要在更大规模的试验中得到证实。该领域可能还需要进一步优化细胞保护应用策略。例如，我们仍然缺乏对潜在昼夜节律效应的透彻理解，并且临床前与临床研究之间差异的原因尚不清楚。细胞和组织特异性的细胞保护时间窗表明，不同的细胞类型在缺血开始后的不同时间点具有脆弱性和可挽救性。我们甚至可能需要考虑细胞保护干预可能使一种细胞类型受益而损害另一种细胞类型的情况。相反，关于细胞和组织特异性细胞保护时间限的更详细知识可能为缺血性卒中中改进甚至个性化、时空优化的细胞保护方法铺平道路。基础、转化和临床研究必须齐头并进，以理清病灶体积、卒中进展速度、发病时间、共病谱等病理生理要素之间的复杂生物学关系，旨在为缺血性卒中患者提供个体化的细胞保护治疗，以实现最大疗效。
