周德生，李煦昀，王仙偉(綜述)，胡 華(審校)

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，長(zhǎng)沙410007)

高血壓腦出血是非創(chuàng)傷性顱內(nèi)出血的主要原因，為神經(jīng)內(nèi)科的常見(jiàn)病、多發(fā)病，具有高病死率、高致殘率的特點(diǎn)。高血壓腦出血患者血腫周圍有明顯的腦水腫發(fā)生［1］，而高血壓腦出血后腦水腫是腦出血患者病情惡化和死亡的主要原因。目前針對(duì)腦水腫的臨床治療除有手術(shù)指征者采用外科手術(shù)減壓外，一般主張?jiān)贗CU條件下行及時(shí)、有力的藥物治療［2］，多使用滲透性脫水劑為主，而針對(duì)腦水腫的形成機(jī)制治療尚少。相關(guān)研究表明基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)參與和介導(dǎo)了多種原因所致腦水腫的形成［3-5］，其表達(dá)和調(diào)控越來(lái)越成為治療腦水腫的新的研究點(diǎn)，同時(shí)中醫(yī)藥通過(guò)影響MMPs的表達(dá)而起到抗高血壓腦出血后腦水腫的作用。近年來(lái)已被諸多學(xué)者研究并證實(shí)，這為急性期腦出血的治療提供了一條新的途徑。

1 MMPs系統(tǒng)

MMPs是參與降解包括全身各種組織細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的蛋白酶家族，包括基質(zhì)中以及整合于質(zhì)膜中的各種膠原酶和彈性蛋白酶等，因其需要Zn2+、Ca2+等金屬離子作為輔助因子而得名。這是一個(gè)不斷擴(kuò)大的家族，自1962年人們發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)MMPs——來(lái)源于蝌蚪尾組織中的膠原酶后，陸續(xù)找到并已分離鑒別出人源MMPs家族近30個(gè)成員，根據(jù)作用底物以及片段同源性，可將其分為五類:①間質(zhì)膠原酶，包括 MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18;②Ⅳ型膠原酶，也叫明膠酶，包括明膠酶A(MMP-2)和明膠酶B(MMP-9);③基質(zhì)溶解素，包括基質(zhì)溶解素1 (MMP-3)、基質(zhì)溶解素2 (MMP-10)以及基質(zhì)溶解素3(MMP-7);④膜型MMPs，包括MT1-MMP(MMP-14)、MT2-MMP(MMP-15)、MT3-MMP(MMP-16)以及近來(lái)分離命名的MT5-MMP;⑤其他類，包括MMP-4、MMP-5、MMP-6、MMP-20等，這些未歸類MMPs的作用較特殊，不能歸類于其他MMPs［6］。所有MMPs家族成員都存在以下六個(gè)基本特征:①降解ECM。②以酶原的形式被分泌到ECM中，在適當(dāng)?shù)臈l件下被激活而發(fā)揮生理作用。③其活性部位都含有Zn2+。④均需要Ca2+保持其穩(wěn)定性。⑤在中性pH值條件下起作用。⑥在體內(nèi)存在著其天然激活劑和抑制劑(組織抑制因子及血漿抑制因子α2巨球蛋白)。

2 MMPs與高血壓腦出血

2.1 MMPs與高血壓腦出血危險(xiǎn)因素的相關(guān)性 動(dòng)脈壁中層發(fā)育缺陷、動(dòng)脈硬化和高血壓是自發(fā)性腦出血的三個(gè)重要因素，其中高血壓是導(dǎo)致腦出血的最重要的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，三者可互影響，長(zhǎng)期高血壓可以引起動(dòng)脈壁異常增厚，平滑肌變性，彈性降低，甚至形成微動(dòng)脈瘤等，使動(dòng)脈壁在血壓突然升高時(shí)破裂出血［2］。血管壁的變性及微動(dòng)脈瘤或夾層動(dòng)脈瘤的形成過(guò)程中，血管ECM的破壞和重建起著重要的作用，動(dòng)脈壁ECM的增多或沉積是病變加重的一個(gè)關(guān)鍵因素，在原發(fā)性高血壓早期血管重構(gòu)中起十分重要的作用［7］。MMP-9可以降解血管壁ECM中最主要的兩種成分:彈性蛋白和膠原纖維，從而改變血管管壁結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期發(fā)展則致管壁增厚、血管內(nèi)徑減小、管壁順應(yīng)性減低，在高血壓病的發(fā)生、發(fā)展及血管重構(gòu)中發(fā)揮著重要作用［8］。Dhingra等［9］縱向研究觀察595例無(wú)心力衰竭及心肌梗死病史的非高血壓人群4年，發(fā)現(xiàn)患者血清MMP-9高水平與高血壓的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有相關(guān)性。此外，還有研究表明，MMPs與動(dòng)脈硬化密切相關(guān)，在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊處的表達(dá)還與斑塊的穩(wěn)定性密切相關(guān)，易損斑塊處MMPs表達(dá)水平增高［10-11］，由此可知MMPs與自發(fā)性腦出血的三個(gè)危險(xiǎn)因素均有關(guān)聯(lián)，其是否與高血壓腦出血的發(fā)生存在正相關(guān)具有重要的探討價(jià)值。

2.2 腦出血后MMPs的表達(dá)與調(diào)控 MMPs的調(diào)節(jié)發(fā)生在許多階段，包括轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)、酶原活化和抑制物的調(diào)節(jié)［12］。正常狀態(tài)下腦血管內(nèi)皮細(xì)胞有MMP-2與MMP-9低水平基礎(chǔ)表達(dá)，其中MMP-2的表達(dá)活性高于MMP-9，它們與其組織抑制因子之間保持動(dòng)態(tài)平衡，然而在許多病理環(huán)境中，這些分子能發(fā)生正調(diào)節(jié)而過(guò)度表達(dá)［13-14］。Rosell等［15］報(bào)道腦出血患者死亡后腦組織檢出MMP-9高水平表達(dá)。Katsu等［16］的研究顯示，腦出血后血紅蛋白誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)有助于MMP-9的活化。Power等［17］對(duì)膠原酶誘導(dǎo)的大鼠腦出血模型中MMPs的表達(dá)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在血腫的邊緣區(qū)MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-9和MMP-12的mRNA水平均明顯增加。Yang等［18］經(jīng)尾狀核注射膠原酶誘導(dǎo)大鼠腦出血模型，測(cè)得MMP-9的表達(dá)在腦出血后4 h至7 d均有上升。王慶廣等［19］研究發(fā)現(xiàn)，在自體血注入法的大鼠腦出血模型中，MMP-2在腦出血后1 h即可開(kāi)始表達(dá)，24 h達(dá)到高峰，48 h恢復(fù)正常，而MMP-9在腦出血后6 h即有表達(dá)，48 h達(dá)到高峰，此后漸減，直到第7天恢復(fù)正常。

3 MMPs引發(fā)腦水腫的機(jī)制

近年來(lái)的研究證實(shí)，MMP-2和MMP-9的血清水平與腦出血后初期水腫容積和隨后的擴(kuò)大相關(guān)聯(lián)，是早期反映腦出血血腫周圍水腫嚴(yán)重程度和預(yù)后的敏感指標(biāo)［20-22］。血腦屏障(blood brain barrier，BBB)的開(kāi)放是MMPs引起腦水腫的主要原因［23］，BBB損害后，血漿溢出，大分子的糖、血漿白蛋白均可通過(guò)BBB，使組織問(wèn)液和腦脊液白蛋白增加，造成腦水腫。BBB主要由毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及細(xì)胞間緊密連接、毛細(xì)血管內(nèi)皮下基膜和星形膠質(zhì)細(xì)胞終足構(gòu)成［24］。

毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及其緊密連接是BBB的第1層結(jié)構(gòu)，其中細(xì)胞間緊密連接主要由跨膜蛋白和胞質(zhì)附著蛋白組成，胞質(zhì)附著蛋白中的閉鎖小帶蛋白1 (zonula occluding-1，ZO1)能與多種跨膜蛋白相互連接，在緊密連接的組成中居于核心地位。MMP-9可通過(guò)降解ZO1破壞BBB結(jié)構(gòu)［25-27］。

基膜也是組成BBB的重要結(jié)構(gòu)，主要由ECM構(gòu)成。腦微血管ECM由Ⅳ型膠原蛋白、層粘蛋白、纖維粘連蛋白、類肝素硫酸蛋白多糖以及其他糖蛋白構(gòu)成。其中Ⅳ型膠原蛋白是血管基膜的主要成分，在一定程度上決定著血管的完整性，Ⅳ型膠原酶(包括MMP-2和MMP-9)對(duì)Ⅳ型膠原蛋白的過(guò)度降解是血管壁病損的重要原因。類肝素硫酸蛋白多糖位于內(nèi)皮細(xì)胞表面，是微血管ECM以及支持細(xì)胞功能的血管外結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是MMP-9的主要底物［28］。這些基膜蛋白多糖的快速降解能引起大范圍的微血管完整性改變和微血管基質(zhì)中其他成分的解離，從而導(dǎo)致多種病理過(guò)程的發(fā)生，如BBB損傷、髓鞘脫失、T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對(duì)基質(zhì)和內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、細(xì)胞因子的分泌和炎性反應(yīng)的擴(kuò)散等［29-31］。

Rosenberg等［32］研究指出，在腦再灌注損傷模型中，MMP-2被激活導(dǎo)致再灌注損傷幾小時(shí)后BBB開(kāi)放，24～48 h后MMP-9和MMP-3被激活，使血管損害更加嚴(yán)重。也有報(bào)道顯示［33］，高血壓腦出血發(fā)病后6 h就可在血腫周圍腦組織中測(cè)出MMP-9陽(yáng)性表達(dá)，可引起神經(jīng)細(xì)胞壞死。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明［34］，在自體血注入的大鼠腦出血模型中，腦組織含水量約在腦出血后2 h升高，2～5 d達(dá)到高峰，MMP-9則在腦出血后2 d升到高峰，與腦水腫存在一定時(shí)間相關(guān)性。因此，從MMPs入手來(lái)拮抗腦出血急性期腦損傷及腦水腫，從而促進(jìn)腦出血后神經(jīng)功能修復(fù)與重塑，已成為近年來(lái)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

4 中醫(yī)藥對(duì)MMPs的干預(yù)作用研究現(xiàn)狀

目前，甘露醇是國(guó)內(nèi)外臨床療效最肯定、應(yīng)用最廣泛的滲透性脫水劑，甘露醇為單糖，在患者的體內(nèi)不會(huì)被代謝掉，可以有效地減輕腦水腫的情況，但腦出血時(shí)由于BBB破壞，甘露醇反復(fù)應(yīng)用后能通過(guò)破裂的血管進(jìn)入病灶區(qū)腦組織內(nèi)逐漸蓄積，導(dǎo)致滲透壓梯度逆轉(zhuǎn)，造成病灶內(nèi)腦水腫形成速度加快，程度加重;此外，應(yīng)用甘露醇后還有血容量改變、水及電解質(zhì)紊亂、心腎負(fù)擔(dān)加重等不良反應(yīng)。近年來(lái)，中醫(yī)藥對(duì)抗腦水腫作用已被諸多學(xué)者研究并證實(shí)，梔子總環(huán)烯醚萜苷對(duì)大鼠腦出血后MMP-2/9表達(dá)有抑制作用，能減輕腦出血后腦水腫的形成［35］;黃芩水提取物具有抗炎作用，并且可降低大鼠腦出血后血腫周圍MMP-9和MMP-12的表達(dá)，抑制BBB的破壞［36］;中藥湯劑補(bǔ)陽(yáng)還五湯可通過(guò)調(diào)節(jié)腦出血后膜型MMP-2和MMP-9表達(dá)，改善出血后腦組織的微環(huán)境，有利于微血管系統(tǒng)重建，促進(jìn)組織修復(fù)［37］;安腦平?jīng)_湯在一定程度上能降低大鼠腦出血急性期MMP-2、MMP-9的表達(dá)，有效控制腦水腫［38］;涼血通瘀方可能通過(guò)上調(diào)MMP組織抑制劑1的表達(dá)來(lái)抑制MMP-9水平，減輕大鼠腦出血后腦水腫［39］。相關(guān)中藥對(duì)MMPs表達(dá)和活性的抑制作用為急性期腦出血的治療提供了一條新的途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

MMPs對(duì)高血壓所致的腦出血后腦水腫的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后均有影響。能否將檢測(cè)相關(guān)MMPs作為一種預(yù)測(cè)高血壓腦出血發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的手段，是個(gè)值得繼續(xù)研究的課題。另外，從當(dāng)前一些實(shí)驗(yàn)研究中還可以了解到，某些藥物及MMPs抑制劑可以阻斷相關(guān)MMPs的功能，以此來(lái)作為一種新的治療靶點(diǎn)，為治療腦出血后腦水腫的新藥研發(fā)提供新的方向。

［1］ 尹曉亮，張新慶，張智敏，等.腦出血患者血腫周圍腦組織中基質(zhì)金屬蛋白酶-9及其抑制劑的表達(dá)［J］.中風(fēng)與神經(jīng)疾病雜志，2008，25(3):319-321.

［2］ Richard Winn H，Spetzler RF，Mever FB，et al.尤曼斯神經(jīng)外科學(xué)［M］.王任直，鄧侃，趙元立，等譯.北京:人民衛(wèi)生出版社，2009:1377-1379.

［3］ Nagel S，Su Y，Horstmann S，et al.Minocycline and hypothermia for reperfusion injury after focal cerebral ischemia in the rat:effects on BBB breakdown and MMP expression in the acute and subacute phase［J］.Brain Res，2008，1188:198-206.

［4］ Chen W，Hartman R，Ayer R，et al.Matrix metalloproteinases inhibition provides neuroprotection against hypoxia-ischemia in the developing brain［J］.J Neurochem，2009，111(3):726-736.

［5］ Nag S，Kapadia A，Stewart DJ.Review:molecular pathogenesis of blood-brain barrier breakdown in acute brain injury［J］.Neuropathol Appl Neurobiol，2011，37(1):3-23.

［6］ 嚴(yán)廣斌.基質(zhì)金屬蛋白酶［J/OL］.中華關(guān)節(jié)外科雜志:電子版，2010，4(4):29.

［7］ Raffetto JD，Khalil RA.Matrix metalloproteinases and their inhibitors in vascular remodeling and vascular disease［J］.Biochem Pharmacol，2008，75(2):346-359.

［8］ Yamamoto D，Takai S.Pharmacological implications of MMP-9 inhibition by ACE inhibitors［J］.Curr Med Chem，2009，16(11): 1349-1354.

［9］ Dhingra R，Pencina MJ，Schrader P，et al.Relations of matrix remodeling biomarkers to blood pressure progression and incidence of hypertension in the community［J］.Cicrulation，2009，119(8): 1101-1107.

［10］ Fic P，Zakrocka I，Kurzepa J，et al.Matrix metalloproteinases and atherosclerosis［J］.Postepy Hig Med Dosw(Online)，2011，65:16-27.

［11］ 丁潔，滕皋軍.基質(zhì)金屬蛋白酶在動(dòng)脈粥樣硬化易損斑塊中的分子影像學(xué)研究［J］.生物物理學(xué)報(bào)，2011，27(4):312-318.

［12］ Al-Dasooqi N，Gibson RJ，Bowen JM，et al.Matrix metalloproteinases:key regulators in the pathogenesis of chemotherapy-induced mucositis?［J］.Cancer Chemother Pharmacol，2009，64(1):1-9.

［13］ 全冠民，張?jiān)仆?MMPs，TIMPs與缺血后血管源性腦水腫［J］.國(guó)外醫(yī)學(xué)生理、病理科學(xué)與臨床分冊(cè)，2002，22(3):281-283.

［14］ Michalski D，Pelz J，Weise C，et al.Early outcome and blood-brain barrier integrity after co-administered thrombolysis and hyperbaric oxygenation in experimental stroke［J］.Exp Transl Stroke Med，2011，3(1):5.

［15］ Rosell A，Ortega-Aznar A，Alvarez-Sabín J，et al.Increased brain expression of matrix metalloproteinase-9 after ischemic and hemorrhagic human stroke［J］.Stroke，2006，37(6):1399-1406.

［16］ Katsu M，Niizuma K，Yoshioka H，et al.Hemoglobin-induced oxidative stress contributes to matrix metalloproteinase activation and blood-brain barrier dysfunction in vivo［J］.J Cereb Blood Flow Metab，2010，30(12):1939-1950.

［17］ Power C，Henry S，Del Bigio MR，et al.Intracerebral hemorrhage induces macrophage activation and matrix metalloproteinases［J］.Ann Neurol，2003，53(6):731-742.

［18］ Yang JT，Lee TH，Lee IN，et al.Dexamethasone inhibits ICAM-1 and MMP-9 expression and reduces brain edema in intracerebral hemorrhagic rats［J］.Acta Neurochir(Wien)，2011，153(11):2197-2203.

［19］ 王慶廣，趙輝，崔桂云，等.大鼠腦出血后血腫周圍基質(zhì)金屬蛋白酶2和9及其組織抑制劑1的表達(dá)［J］.中國(guó)腦血管病雜志，2009，6(2):79-83.

［20］ Feiler S，Plesnila N，Thal SC，et al.Contribution of matrix metalloproteinase-9 to cerebral edema and functional outcome following experimental subarachnoid hemorrhage［J］.Cerebrovasc Dis，2011，32 (3):289-295.

［21］ 陳小平，永星，李小剛.尼美舒利對(duì)大鼠腦出血后腦水腫及基質(zhì)金屬蛋白酶2的影響［J］.四川醫(yī)學(xué)，2010，31(9):1229-1231.

［22］ Castellazzi M，Tamborino C，De Santis G，et al.Timing of serum active MMP-9 and MMP-2 levels in acute and subacute phases after spontaneous intracerebral hemorrhage［J］.Acta Neurochir Suppl，2010，106:137-140.

［23］ Yang Y，Rosenberg GA.Blood-brain barrier breakdown in acute and chronic cerebrovascular disease［J］.Stroke，2011，42(11):3323-3328.

［24］ Thanabalasundaram G，El-Gindi J，Lischper M，et al.Methods to assess pericyte-endothelial cell interactions in a coculture model［J］.Methods Mol Biol，2011，686:379-399.

［25］ Copin JC，Gasche Y.Matrix metalloproteinase-9 deficiency has no effect on glial scar formation after transient focal cerebral ischemia in mouse［J］.Brain Res，2007，1150:167-173.

［26］ Martins T，Baptista S，Gon?alves J，et al.Methamphetamine transiently increases the blood-brain barrier permeability in the hippocampus:role of tight junction proteins and matrix metalloproteinase-9［J］.Brain Res，2011，1411:28-40.

［27］ Qiu LB，Zhou Y，Wang Q，et al.Synthetic gelatinases inhibitor attenuates electromagnetic pulse-induced blood-brain barrier disruption by inhibiting gelatinases-mediated ZO-1 degradation in rats［J］.Toxicology，2011，285(1/2):31-38.

［28］ Donzelli R，Maiuri F，Piscopo GA，et al.Role of extracellular matrix components in facial nerve regeneration:an experimental study［J］.Neurol Res，2006，28(8):794-801.

［29］ 楊永剛，錢玉中，趙會(huì)穎，等.急性腦梗死患者血清MMP-9與C反應(yīng)蛋白水平的變化［J］.疑難病雜志，2009，8(10):609-610.

［30］ 孫善衛(wèi)，石秋艷，張瑞彪，等.腦出血大鼠腦組織缺氧誘導(dǎo)因子的動(dòng)態(tài)變化及促紅細(xì)胞生成素對(duì)其的影響［J］.河北醫(yī)藥，2009，31(16):2051-2053.

［31］ Li Y，Ogle ME，Wallace GC 4th，et al.Erythropoietin attenuates intracerebral hemorrhage by diminishing matrix metalloproteinases and maintaining blood-brain barrier integrity in mice［J］.Acta Neurochir Suppl，2008，105:105-112.

［32］ Rosenberg GA，Yang Y.Vasogenic edema due to tight junction disruption by matrix metalloproteinases in cerebral ischemia［J］.Neurosurg Focus，2007，22(5):E4.

［33］ Zhang XQ，Zhang ZM，Yin XL，et al.Exploring the optimal operation time for patients with hypertensive intracerebral hemorrhage:tracking the expression and progress of cell apoptosis of prehematomal brain tissues［J］.Chin Med J(Engl)，2010，123(10):1246-1250.

［34］ Wu H，Zhang Z，Li Y，et al.Time course of upregulation of inflammatory mediators in the hemorrhagic brain in rats:correlation with brain edema［J］.Neurochem Int，2010，57(3):248-253.

［35］ 楊奎，鄔春久，蒙亞江，等.梔子總環(huán)烯醚萜苷對(duì)大鼠腦出血AQP4和MMP-2/9表達(dá)的影響［J］.中藥藥理與臨床，2010，26 (2):37-39.

［36］ Shin JW，Kang HC，Shim J，et al.Scutellaria baicalensis attenuates blood-brain barrier disruption after intracerebral hemorrhage in rats［J］.Am J Chin Med，2012，40(1):85-96.

［37］ 王玲，唐濤，羅杰坤，等.腦出血大鼠腦組織膜型基質(zhì)金屬蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9表達(dá)及益氣活血中藥的干預(yù)效應(yīng)［J］.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，11(43): 8712-8716.

［38］ 周德生，陳艷，胡華等.安腦平?jīng)_湯對(duì)大鼠腦出血后腦水腫及MMP-2/9蛋白表達(dá)的影響［J］.疑難病雜志，2011，10(2): 129-131.

［39］ He CY，Huang JH，Wang WJ，et al.Effects of Liangxue Tongyu Formula on brain edema and expressions of matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 in rats with intracerebral hemorrhage［J］.Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao，2010，8(4): 347-351.