缺血性脑卒中（Ischemia stroke）是指由于椎动脉或颈部动脉病变以及脑血栓而造成的脑部供血不足或中断，脑组织发生缺血性坏死，进而导致的以神经退行性疾病为主要特征的临床综合征。全球疾病负担（GBD）研究显示，世界各地因中风导致的病例和死亡人 数逐年增加[1]。我国脑卒中总体发病率趋于平稳，但由于人口老龄化进程加速与城市化的深入发展，促使我国缺血性脑卒中的新发病例数量呈现上升的态势,每年有 150-200 万新发脑卒中病例，该病症以其高发病率、高致残率及高死亡率，构成全球公共卫生领域内的一个重大挑战。且多数幸存患者伴有运动功能缺陷和多种认知功能缺陷（选择性注意力、工作记忆、信息处理、抽象推理和语言理解）症状[2]，严重影响患者预后生活质量，已逐渐成为严重的社会问题。因此，如何促进治疗缺性脑卒中，预防脑缺血再灌注损伤、减轻家庭及社会负担，是一个亟待解决的世界性难题。
3.1 脑缺血再灌注损伤的发病机制及研究进展
缺血性脑卒中的病理演变如下：当急性脑卒中突然发生时，脑部局部供血不足会引发脑梗死，导致神经功能出现局灶性或全面性的损伤。而在梗死病灶的边缘区域，存在众多形态完整但功能停滞的脑细胞，这片区域被称为缺血半暗带。在缺血的核心区域，往往会发生无法逆转的损伤，而周围的部分受损脑组织则具备潜在的恢复与修复能力。针对缺血性脑血管病的治疗，通常采取使用溶栓药物和机械血栓切除术装置再通和再灌注脑动脉等措施，目的是迅速恢复缺血脑组织的血液供应，进而减轻神经受损程度[2]。然而，恢复血流后可能会触发一种继发性脑功能损伤，即脑缺血再灌注损伤(CIRI)。
CIRI指的是机体在经历缺血缺氧阶段后，恢复血流反而促使组织进一步受损。CIRI是一个包含多种病理生理机制的复杂过程，涉及能量代谢的紊乱、氧化应激、血小板激活/聚集、补体激活和血脑屏障 （BBB） 破坏、自由基的生成以及自噬相关基因的激活等多个环节[3]。这些机制相互作用，形成一个恶性循环，最终会导致细胞自噬性死亡或坏死。此外，脑细胞主要由神经元和神经胶质细胞组成，其中小胶质细胞是中枢神经系统中具有免疫功能的常驻细胞[4]。在缺血性中风发作时，小胶质细胞会被激活并增殖，同时释放和表达一系列关键的免疫分子，促进炎性细胞的浸润，从而触发炎症反应[5]。尽管炎症反应对于清除病原体和有害物质至关重要，但在脑卒中过程中，过度的炎症反应同样会加剧组织损伤。因此，研发神经保护药物以减轻神经元的再灌注损伤，抑制细胞自噬，促进缺血半暗带向正常脑组织的转变，进而改善患者的行为和认知功能，已成为缺血性脑卒中治疗研究的重点领域和前沿方向。
3.2 大麻素Ⅰ型受体对脑缺血再灌注损伤神经炎症的影响
大麻素（Cannabinoids），又称花生四烯酸乙醇胺，是天然植物大麻植物中的成分，同时也在动物神经、免疫系统和心血管系统中表达。大麻素发挥作用需要与其特异性受体结合，即大麻素Ⅰ型受体（cannabinoid receptor 1，CB1R）和大麻素Ⅱ型受体（cannabinoid receptor 2，CB2R）。CB1R主要存在于脑、脊髓等中枢神经系统中，在多种中枢神经系统损伤（如中风及创伤性脑损伤）引发的局部神经炎症反应中，CB1受体展现出独特的神经保护特性[6]。通过大麻素介导的刺激作用，CB1R能够经由多通路机制实现神经保护功能：一方面通过抑制IL-β、TNF-α等促炎介质的生成，另一方面可有效抵御急性兴奋性毒性损伤[7]。值得注意的是，CB1R的激活对缺血性损伤具有双重调节作用——在促炎巨噬细胞中可能加剧代谢组织的炎症反应，但在脑血管疾病模型中却显示出显著的保护效应[8]。实验数据显示，使用CB1R激动剂可有效减少全脑缺血后海马神经元凋亡，并显著缩小永久性局灶性脑缺血的梗死范围。病毒介导的CB1R条件性缺失实验进一步验证了这一保护机制：与野生型相比，CB1R缺失小鼠在大脑中动脉闭塞模型中表现出更大的梗死体积及更严重的神经功能障碍[9]。这些证据共同揭示了CB1R通过调节神经-免疫网络，在减轻缺血再灌注损伤中的关键作用，特别是在抑制神经炎症和调控血管/神经细胞功能方面具有重要价值。
（图1）CB1R介导的促炎反应模型[10]
3.3 PI3K-Akt信号通路治疗脑缺血再灌注损伤机制
PI3K-Akt信号通路是细胞内调控生存与代谢的核心通路之一，由磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）及其关键效应分子Akt（蛋白激酶B）组成。当细胞膜上的受体酪氨酸激酶（如IGF-1R、EGFR）或G蛋白偶联受体被生长因子、激素等配体激活后，PI3K被招募至膜附近，催化磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）转化为三磷酸肌醇（PIP3）。PIP3作为第二信使，通过其PH结构域将Akt锚定至细胞膜，随后Akt在PDK1和mTORC2的协同作用下发生磷酸化激活。活化的Akt通过磷酸化下游靶蛋白（如mTOR、GSK-3β、Bad、FoxO等）[11]，调控细胞增殖、存活、凋亡抑制、糖代谢及血管生成等过程。例如，Akt磷酸化促凋亡蛋白Bad可阻止其与Bcl-2的结合，抑制线粒体凋亡通路；抑制GSK-3β活性可稳定β-catenin，促进细胞存活。此外，该通路与自噬、炎症反应和氧化应激密切相关，是维持细胞稳态和应激适应的重要枢纽[12]。
（图2）经典PI3K-AKT信号通路
在CIRI中，缺血阶段因能量耗竭引发神经元钙超载和酸中毒，再灌注时活性氧（ROS）爆发、炎症因子释放及线粒体功能障碍进一步加剧神经元死亡。此时，PI3K-AKT通路的激活可显著增强神经保护效应：活化的AKT通过磷酸化促凋亡蛋白Bad使其失活，阻断线粒体凋亡通路；抑制GSK-3β活性以稳定β-catenin并维持线粒体膜电位，减少细胞色素C释放[13]；同时通过激活Nrf2通路促进抗氧化酶（如SOD、HO-1）表达，清除过量ROS，并抑制NADPH氧化酶活性以减轻氧化应激[14]。此外，Akt通过调控NF-κB核转位减少TNF-α、IL-1β等炎症因子生成，抑制小胶质细胞过度活化，从而缓解神经炎症[11]。然而，PI3K-Akt的持续或异常激活亦存在风险：如mTOR过度活化导致自噬失调，加剧蛋白毒性；Akt介导的VEGF表达可能破坏血脑屏障完整性，诱发脑水肿。研究表明，靶向该通路（如使用IGF-1、黄芩苷等激活剂[15]）可缩小梗死面积并改善神经功能，但其疗效高度依赖干预时机与剂量——缺血早期激活可最大化抗凋亡和抗氧化效应，而再灌注后期需避免干扰自噬平衡或促血管渗漏[16]。目前研究聚焦于开发时空特异性调控策略（如纳米载药系统）及探索与其他通路（如MAPK、Notch）的交互机制，为临床转化提供新方向。
由此可见，通过激活PI3K信号通路的激活可有效地抑制由CIRI引起的神经炎症反应，缓解神经组织损伤组织损伤，降低患者的病死率。
（图3）PI3K-AKT信号通路有关神经炎症反应相关靶点[11]
3.4 缺血再灌注损伤导致细胞自噬
细胞自噬（Cell Autophagy）作为细胞通过溶酶体降解受损组分以维持稳态的适应性机制，自噬作为一种细胞自我降解机制，通过溶酶体途径清除受损细胞器和异常蛋白，在神经细胞存活与死亡的双向调控中发挥关键作用[17]。自噬的激活由能量代谢、氧化应激及内质网应激等多因素驱动。在CIRI早期，适度自噬通过清除缺血诱导的受损线粒体、抑制活性氧（ROS）积累和维持ATP水平发挥神经保护作用。研究表明，AMPK/mTOR通路是调控自噬的关键枢纽：缺血缺氧时AMPK激活抑制mTORC1活性，解除其对ULK1的磷酸化抑制，从而启动保护性自噬[18]；而再灌注后mTOR过度激活则会抑制自噬流，导致错误折叠蛋白堆积和细胞器损伤[17]。此外，Beclin-1作为自噬核心蛋白，其活性受Bcl-2家族蛋白调控——Bcl-2与Beclin-1结合抑制自噬启动，而JNK介导的Bcl-2磷酸化可释放Beclin-1促进自噬[17]。值得注意的是，自噬在CIRI中呈现时空依赖性双重效应：再灌注早期自噬通过降解NLRP3炎症小体前体抑制炎症反应，而晚期自噬流受阻（ATG蛋白缺陷），LC3I在ATG3和ATG7的修饰下转化为LC3II，通过p62/SQSTM1-Keap1-Nrf2通路加剧氧化应激，导致自噬体累积，释放多种炎症因子，加剧缺血再灌注损伤[19]。LC3II与LC3I之间的相对表达量、Beclin、P62表达量成为检测细胞自噬的重要指标，如何抑制细胞自噬效应为治疗脑缺血再灌注损伤提供了新的思路
（图4）细胞自噬相关机制[17]
综上所述，CB1R可以通过抑制神经炎症减轻脑缺血再灌注损伤，PI3K-AKT信号通路是CB1R的下游信号通路之一，在CIRI后神经细胞会释放各种炎症细胞因子同时激活细胞自噬机制，加重脑损伤。根据上述信息我们猜测：CB1R通过激活PI3K-AKT信号通路减轻炎症反应、抑制细胞自噬机制从而对脑缺血再灌注损伤起到保护作用。本项目的研究成果将为探索延缓或阻止CIRI神经损伤提供有效策略，有助于探索治疗缺血性脑卒中疾病的新突破口，为治疗此类疾病提供新的方向。
参考文献：
[1] Global burden and strength of evidence for 88 risk factors in 204 countries and 811 subnational locations, 1990-2021: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2021 [J]. Lancet, 2024, 403(10440): 2162-203.
[2] ZHAO Y, ZHANG X, CHEN X, et al. Neuronal injuries in cerebral infarction and ischemic stroke: From mechanisms to treatment (Review) [J]. Int J Mol Med, 2022, 49(2).
[3] KAPANOVA G, TASHENOVA G, AKHENBEKOVA A, et al. Cerebral ischemia reperfusion injury: from public health perspectives to mechanisms [J]. Folia Neuropathol, 2022, 60(4): 384-9.
[4] MATULEVICIUTE R, AKINLUYI E T, MUNTSLAG T A O, et al. Microglial contribution to the pathology of neurodevelopmental disorders in humans [J]. Acta Neuropathol, 2023, 146(5): 663-83.
[5] GONG P, JIA H Y, LI R, et al. Downregulation of Nogo-B ameliorates cerebral ischemia/reperfusion injury in mice through regulating microglia polarization via TLR4/NF-kappaB pathway [J]. Neurochem Int, 2023, 167: 105553.
[6] ZHUANG Q, DAI C, YANG L, et al. Stimulated CB1 Cannabinoid Receptor Inducing Ischemic Tolerance and Protecting Neuron from Cerebral Ischemia [J]. Cent Nerv Syst Agents Med Chem, 2017, 17(2): 141-50.
[7] ABD-NIKFARJAM B, DOLATI-SOMARIN A, BARADARAN RAHIMI V, et al. Cannabinoids in neuroinflammatory disorders: Focusing on multiple sclerosis, Parkinsons, and Alzheimers diseases [J]. Biofactors, 2023, 49(3): 560-83.
[8] BIETAR B, TANNER S, LEHMANN C. Neuroprotection and Beyond: The Central Role of CB1 and CB2 Receptors in Stroke Recovery [J]. Int J Mol Sci, 2023, 24(23).
[9] YANG C, LIU J, WANG J, et al. Activation of astroglial CB1R mediates cerebral ischemic tolerance induced by electroacupuncture [J]. J Cereb Blood Flow Metab, 2021, 41(9): 2295-310.
[10] HAN J H, KIM W. Peripheral CB1R as a modulator of metabolic inflammation [J]. Faseb j, 2021, 35(4): e21232.
[11] JADAUN K S, SHARMA A, SIDDIQUI E M, et al. Targeting Abnormal PI3K/AKT/mTOR Signaling in Intracerebral Hemorrhage: A Systematic Review on Potential Drug Targets and Influences of Signaling Modulators on Other Neurological Disorders [J]. Curr Rev Clin Exp Pharmacol, 2022, 17(3): 174-91.
[12] XU F, NA L, LI Y, et al. Roles of the PI3K/AKT/mTOR signalling pathways in neurodegenerative diseases and tumours [J]. Cell Biosci, 2020, 10(1): 54.
[13] REN B C, ZHANG Y F, LIU S S, et al. Curcumin alleviates oxidative stress and inhibits apoptosis in diabetic cardiomyopathy via Sirt1-Foxo1 and PI3K-Akt signalling pathways [J]. J Cell Mol Med, 2020, 24(21): 12355-67.
[14] WANG L, ZHANG X, XIONG X, et al. Nrf2 Regulates Oxidative Stress and Its Role in Cerebral Ischemic Stroke [J]. Antioxidants (Basel), 2022, 11(12).
[15] YANG S, WANG H, YANG Y, et al. Baicalein administered in the subacute phase ameliorates ischemia-reperfusion-induced brain injury by reducing neuroinflammation and neuronal damage [J]. Biomed Pharmacother, 2019, 117: 109102.
[16] ZHENG T, JIANG T, MA H, et al. Targeting PI3K/Akt in Cerebral Ischemia Reperfusion Injury Alleviation: From Signaling Networks to Targeted Therapy [J]. Mol Neurobiol, 2024, 61(10): 7930-49.
[17] LIU S, YAO S, YANG H, et al. Autophagy: Regulator of cell death [J]. Cell Death Dis, 2023, 14(10): 648.
[18] LIANG H, CHANG X, XIA R, et al. Magnoflorine Attenuates Cerebral Ischemia-Induced Neuronal Injury via Autophagy/Sirt1/AMPK Signaling Pathway [J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2022, 2022: 2131561.
[19] AJOOLABADY A, WANG S, KROEMER G, et al. Targeting autophagy in ischemic stroke: From molecular mechanisms to clinical therapeutics [J]. Pharmacol Ther, 2021, 225: 107848.
