范敬爭(zhēng),姜玉艷
天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院,天津300052
腦出血是急性腦血管病中最嚴(yán)重的一種,是目前中老年人主要致死性疾病之一。我國(guó)是腦出血的高發(fā)國(guó)家,每年由于各種原因?qū)е碌哪X出血患者超過(guò)150萬(wàn),且呈逐年增高的趨勢(shì)[1]。臨床上單純解決腦出血的占位效應(yīng)不能明顯改善腦出血患者的預(yù)后,因此,腦出血后二次腦損傷的產(chǎn)生和發(fā)展是影響患者療效和預(yù)后的關(guān)鍵因素。二次腦損傷包括血腫周?chē)[的形成及神經(jīng)細(xì)胞的缺失、變性或死亡,而血腫周?chē)[是二次腦損傷發(fā)生的關(guān)鍵因素。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,血腫周?chē)[量起初增長(zhǎng)很輕微,2 h 后開(kāi)始增多,3~4 d 達(dá)到高峰,隨后水腫緩慢下降,直到出血后7 d 仍然存在[2]。腦出血后血腫周?chē)[的演變分為三個(gè)階段:第一階段,發(fā)生在出血最初幾小時(shí),這個(gè)過(guò)程包括血塊回縮、靜水壓下降導(dǎo)致血漿滲出到血腫周?chē)纬裳茉葱运[,其同時(shí)造成血腫周?chē)哪X血流量輕微下降,進(jìn)而引起血塊周?chē)鷷簳r(shí)性缺血;第二階段,發(fā)生在出血之后的24~48 h,此階段主要是炎癥反應(yīng)及凝血酶激活引起的細(xì)胞毒性水腫,其直接造成血腦屏障破壞、腦組織代謝活性降低及隨后的腦血流量下降;第三階段,發(fā)生在出血3 d后,此階段主要是紅細(xì)胞溶解破壞和血紅蛋白毒性引起的延遲期水腫,其所誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性等血液成分同時(shí)能造成神經(jīng)損傷。血腫周?chē)[與腦出血患者的生存預(yù)后緊密相關(guān),現(xiàn)就腦出血后血腫周?chē)[的發(fā)病機(jī)制綜述如下。
腦出血發(fā)病后2 h 能夠在MRI 上發(fā)現(xiàn)血腫周?chē)乃[信號(hào),表現(xiàn)為MRI 彌散及加權(quán)圖像上血腫周?chē)谋碛^彌散系數(shù)增加。研究表明,在腦出血早期階段,血腫周?chē)[的形成主要是血管源性因素引起的,主要包括血塊的形成及回縮、血腫周?chē)o水壓的下降及血漿蛋白的外滲。
HAQUE 等[3]在豬的腦實(shí)質(zhì)內(nèi)注入肝素化的自體血作為實(shí)驗(yàn)組,對(duì)照組注入自體血,1 h 后對(duì)照組血腫周?chē)[量較實(shí)驗(yàn)組明顯增加且存在時(shí)間更長(zhǎng)。研究者采用同樣方法在大鼠腦實(shí)質(zhì)內(nèi)分別注入肝素化的凝血酶和凝血酶,結(jié)果顯示,腦實(shí)質(zhì)內(nèi)注入肝素化凝血酶的大鼠血腫周?chē)[量明顯較少。因此認(rèn)為,血塊的形成及回縮對(duì)血腫周?chē)X水腫的產(chǎn)生及進(jìn)展具有重要作用。
而基于臨床的實(shí)踐也進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論的合理性。SCHNEIDER 等[4]報(bào)道,與自發(fā)性腦出血患者相比,溶栓導(dǎo)致的腦出血患者血腫周?chē)[量更低,其原因?yàn)檫@些患者很少伴隨血塊的回縮。而隨著血塊回縮,血腫周?chē)撵o水壓逐漸下降,血腫內(nèi)血漿成分滲出,導(dǎo)致血腫周?chē)z體滲透壓上升,是血腫周?chē)[形成的重要因素。在腦出血發(fā)病后1 h 便可在血腫周?chē)鷻z測(cè)到血漿蛋白,而此時(shí)血腦屏障尚未破壞[5]。因此,在腦出血超急性期,血漿蛋白促進(jìn)血腫周?chē)[的形成與血腦屏障的破壞無(wú)關(guān)。與此同時(shí),血腫本身的破壞作用導(dǎo)致的血腫周?chē)M織代謝水平下降、腦血流量降低、細(xì)胞死亡以及血漿蛋白誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激及炎癥介質(zhì)的釋放,同樣加速了水腫的形成[6-7]。
炎癥反應(yīng)能引起細(xì)胞水腫及血腦屏障的破壞,進(jìn)而引起血腫周?chē)[。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在腦出血大鼠模型中,腦出血1 h 后血腫周?chē)沙霈F(xiàn)炎癥反應(yīng),表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)及小膠質(zhì)細(xì)胞的激活,浸潤(rùn)的白細(xì)胞和激活的小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)釋放細(xì)胞毒性介質(zhì)進(jìn)而導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),多形核中性白細(xì)胞在腦出血后最先入侵神經(jīng)系統(tǒng),其在腦出血后4~5 h 便可出現(xiàn),第3天達(dá)高峰,并通過(guò)釋放間質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、活性氧自由基、腫瘤壞死因子α 等細(xì)胞因子直接對(duì)大腦產(chǎn)生細(xì)胞毒性[8]。然而,浸潤(rùn)的白細(xì)胞在出血的腦組織中僅存在2 h,但其能通過(guò)刺激小膠質(zhì)細(xì)胞及巨噬細(xì)胞造成進(jìn)一步腦損傷。激活的小膠質(zhì)細(xì)胞或巨噬細(xì)胞在腦出血1 h后可出現(xiàn)在損傷的組織周?chē)?,正常情況下,激活的小膠質(zhì)細(xì)胞的主要作用是清除血腫,但過(guò)量的小膠質(zhì)細(xì)胞激活后可表達(dá)并釋放多種毒性因子,包括細(xì)胞因子(IL-1β 等)、趨化因子、蛋白酶、ROS、前列腺素、環(huán)氧酶Ⅱ及血紅素氧合酶,進(jìn)而導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷[9-10]。
凝血酶及Toll 樣受體4(TLR4)信號(hào)通路也能誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活。TLRs 在連接天然免疫和獲得性免疫中發(fā)揮橋梁作用。在腦出血發(fā)病后6 h 到1周的時(shí)間里,TLR4在小膠質(zhì)細(xì)胞及一些神經(jīng)細(xì)胞均可表達(dá),活化的TLR4 通過(guò)介導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞的自噬功能能夠激活核因子κB(NF-κB),進(jìn)而促進(jìn)炎癥因子釋放。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,相比TLR4 缺失的小鼠,TLR4正常表達(dá)的小鼠血腫周?chē)闹行粤<?xì)胞、單核細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞及白細(xì)胞的浸潤(rùn)明顯增多,且小膠質(zhì)細(xì)胞在72 h 達(dá)到高峰,1 周后開(kāi)始下降,21 d 回到基礎(chǔ)水平[11-12]。此外,星形膠質(zhì)細(xì)胞也能通過(guò)表達(dá)的MMPs 與激活的小膠質(zhì)細(xì)胞一起發(fā)揮破壞作用。因此,控制小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用,可能成為減少腦出血誘導(dǎo)的腦損傷的潛在治療途徑。
凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)在早期血腫周?chē)X水腫形成中同樣發(fā)揮重要作用,而凝血酶是凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的必備成分,其是由凝血酶原產(chǎn)生的一種絲氨酸蛋白酶,能在出血后迅速產(chǎn)生,幾乎與血塊回縮同步,凝血酶參與血腫周?chē)[形成已經(jīng)得到充分的實(shí)驗(yàn)支持[3-4]。在凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)過(guò)程中,隨著血塊形成會(huì)保留一些凝血酶,其可以緩慢釋放到出血周?chē)膮^(qū)域,通過(guò)破壞血腦屏障及誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)促進(jìn)血腫周?chē)[形成。
研究顯示,凝血酶通過(guò)與其蛋白酶激活受體(PARs)結(jié)合并使其激活,能夠誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞收縮,細(xì)胞間緊密連接開(kāi)放并促進(jìn)MMP-2表達(dá)。MMPs是一種含Zn2+的蛋白水解酶類(lèi),其可以降解基膜,其中MMP-2 能夠降解膠原蛋白Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ及層粘連蛋白、纖連蛋白,且這些蛋白是構(gòu)成毛細(xì)血管基底膜的主要成分,而血腦屏障正是由毛細(xì)血管組成,因此,MMP-2 的激活能夠誘導(dǎo)毛細(xì)血管基底膜降解,進(jìn)而導(dǎo)致血腦屏障破壞,水腫形成[13]。同樣,凝血酶也能通過(guò)PARs 誘導(dǎo)Src 酪氨酸蛋白激酶發(fā)生磷酸化而使其激活,誘導(dǎo)腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞(BMVEC)及管周星形膠質(zhì)細(xì)胞受損,造成血腦屏障破壞,水腫形成[14]。近年研究還發(fā)現(xiàn),凝血酶也能釋放NO、TNF-α、IL-12 及IL-6,并激活小膠質(zhì)細(xì)胞及絲裂原活化蛋白激酶(MAPK),促進(jìn)炎癥反應(yīng),誘導(dǎo)腦出血后血腫周?chē)[形成,進(jìn)而造成腦損傷[15]。
在血腫周?chē)X水腫的形成過(guò)程中,紅細(xì)胞的溶解破壞導(dǎo)致了水腫的進(jìn)一步發(fā)展。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,在腦實(shí)質(zhì)內(nèi)注入完整的紅細(xì)胞3 d 后才會(huì)在血腫周?chē)霈F(xiàn)明顯的水腫,表明紅細(xì)胞只有溶解后才能引起腦水腫,且這種水腫往往是遲發(fā)的[16]。紅細(xì)胞溶解后能釋放血紅蛋白及亞鐵血紅素,而亞鐵血紅素能夠在血紅素氧合酶的作用下產(chǎn)生膽綠素、一氧化碳及鐵離子。GARTON 等[17]報(bào)道,在腦出血1 d 后,血腫周?chē)憧沙霈F(xiàn)鐵沉積,7 d 后達(dá)到高峰,且可持續(xù)存在2 周時(shí)間,而血腫周?chē)乃[也存在于這段時(shí)間。表明鐵離子參與了血腫周?chē)X水腫的形成過(guò)程。紅細(xì)胞溶解后釋放的鐵離子能夠誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng),產(chǎn)生大量自由基,破壞毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞,進(jìn)而破壞血腦屏障,引起腦水腫[18]。
近年研究發(fā)現(xiàn),腦出血后血腫周?chē)[的形成與水通道蛋白4(AQP4)密切相關(guān)。AQP4 在維護(hù)腦組織穩(wěn)態(tài)及水平衡中發(fā)揮重要作用,腦出血6 h 后,血腫周?chē)憧蓹z測(cè)到AQP4 表達(dá),3~7 d 達(dá)到高峰,且血腫周?chē)[量隨著AQP4 表達(dá)水平的變化而改變。更為重要的是,AQP4 的表達(dá)受鐵離子濃度的影響[19-20]。臨床研究證實(shí),鐵過(guò)載與腦出血后血腫周?chē)[量密切相關(guān),并且預(yù)示著預(yù)后較差及死亡風(fēng)險(xiǎn)增加[21]。
除了鐵離子,亞鐵血紅素及血紅蛋白本身同樣能加速水腫形成,亞鐵血紅素能夠通過(guò)TLR4 激活小膠質(zhì)細(xì)胞,同樣也能通過(guò)TLR4 的髓樣分化因子或β 干擾素TIR 結(jié)構(gòu)域銜接蛋白途徑激活NF-κB,促進(jìn)細(xì)胞因子的表達(dá)及炎癥損傷[22]。同樣,血紅蛋白也能通過(guò)TLR2/TLR4 引起炎癥反應(yīng),最終促進(jìn)血腫周?chē)[形成[23]。
在正常情況下,補(bǔ)體不會(huì)透過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦實(shí)質(zhì),但在腦出血后,由于血漿的外滲及血腦屏障的破壞使其能夠進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)體誘導(dǎo)血腫周?chē)[形成和膜攻擊復(fù)合物有關(guān),其可引起細(xì)胞膜孔的形成進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞的溶解,同時(shí)也能誘導(dǎo)細(xì)胞因子的釋放及氧化應(yīng)激反應(yīng)[24]。而應(yīng)用了補(bǔ)體抑制劑后血腫周?chē)乃[減少,則進(jìn)一步驗(yàn)證了補(bǔ)體參與了腦出血后血腫周?chē)[形成的過(guò)程[25]。
血腫周?chē)X水腫是腦出血后繼發(fā)的最嚴(yán)重的腦損傷之一,與腦出血后神經(jīng)功能的下降密切相關(guān)。血管源性因素、炎癥反應(yīng)、凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)、紅細(xì)胞的溶解、補(bǔ)體成分等是腦出血后血腫周?chē)[形成的重要原因。脫水、止血、神經(jīng)保護(hù)、低溫治療已經(jīng)在臨床上顯示了良好的臨床療效。目前,致力于控制炎癥反應(yīng)、抑制凝血酶活化、減輕紅細(xì)胞的溶解的許多新型制劑雖然尚未應(yīng)用于臨床,但已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中取得了一定效果。未來(lái),隨著更加深入的病理機(jī)制的研究及更多隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的開(kāi)展,相信會(huì)有更多的制劑應(yīng)用于臨床,使腦血管病患者獲益。