蛛網(wǎng)膜下腔出血后早期腦損傷的研究進(jìn)展

單宏寬，劉 剛

1山東省聊城市中心醫(yī)院神經(jīng)外科，山東 聊城 252000；2華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科, 河北 唐山 063000

蛛網(wǎng)膜下腔出血（SAH）是神經(jīng)外科出血性腦血管病最常見的現(xiàn)象。臨床工作發(fā)現(xiàn)SAH后死亡的患者腦組織普遍存在嚴(yán)重的缺血損傷。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)與SAH后早期腦損傷和遲發(fā)性血管痙攣（CVS）密切相關(guān)。早期腦損傷不但對(duì)患者產(chǎn)生致命性傷害，而且與是否留有后遺癥密切相關(guān)。早期腦損傷是SAH后72 h內(nèi)腦作為一個(gè)整體發(fā)生的直接損傷，涉及到遲發(fā)性腦血管痙攣出現(xiàn)（3 d～2周）之前腦組織內(nèi)所發(fā)生的病理生理事件，包括腦組織細(xì)胞死亡，血腦屏障破壞，腦水腫，顱內(nèi)壓增高急性腦血管痙攣，微血管功能障礙腦血流下降等[1-2]。目前對(duì)于CVS的相關(guān)研究較多，但SAH后早期腦損傷的機(jī)制卻知之甚少。本文就SAH后早期腦損傷的機(jī)制及進(jìn)展做一綜述。

1 腦灌注，微循環(huán)變化

蛛網(wǎng)膜下腔出血后，大量血液進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔，顱內(nèi)壓突然升高使腦灌注壓顯著下降，腦組織處于嚴(yán)重的缺血、缺氧狀態(tài)，這是蛛網(wǎng)膜下腔出血后早期腦損傷的主要始動(dòng)因素。

SAH后最初數(shù)分鐘內(nèi)血管自動(dòng)調(diào)節(jié)功能受損，顱內(nèi)壓峰值與血液釋放入蛛網(wǎng)膜下腔的速度和數(shù)量正相關(guān)[3]。SAH后48 h，初期降低的腦血流量開始逐步恢復(fù)正常。有研究在1968年用“無(wú)血流現(xiàn)象”來(lái)描述全腦缺血期之后的血流灌注缺失，1977年提出相似的機(jī)制來(lái)解釋SAH后腦血流減少?！盁o(wú)血流現(xiàn)象”是局部微循環(huán)缺血期的普遍反映[4]，可能因血液粘滯度增高，血管壁損傷[5]，微血栓形成，粒細(xì)胞或血小板聚集物粘附[4]導(dǎo)致微循環(huán)在毛細(xì)血管水平梗阻而造成。實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血后1 h主要腦血管（大腦前，前交通動(dòng)脈）立即狹窄，并且可以經(jīng)藥物調(diào)節(jié)而恢復(fù)正常腦血流[3]。

在人類，SAH后急性微血管（直徑50～300 mm）收縮雖然存在，卻不能為常規(guī)的臨床腦血管造影探測(cè)發(fā)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)性SAH腦血管結(jié)構(gòu)解剖學(xué)改變已經(jīng)通過驗(yàn)證并發(fā)現(xiàn)額外管腔變化造成灌注不足。人類SAH后最初72 h內(nèi)，腦脊液粘附分子水平增加，粘附分子（細(xì)胞間粘附分子-1，血管細(xì)胞粘附分子-1和E-選擇素）通過促進(jìn)中性粒細(xì)胞，單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞粘附，在腦動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞膜表達(dá)，與遲發(fā)性腦血管痙攣有關(guān)。此外，SAH后數(shù)分鐘至數(shù)小時(shí)內(nèi)[4-5]，血小板穿透血管并在管腔內(nèi)聚集，基底膜IV型膠原蛋白缺失。在腦缺血模型中，IV型膠原蛋白缺失的根本原因在于基質(zhì)金屬蛋白酶、纖溶酶原激活劑、尿激酶、絲氨酸蛋白酶的消化作用[6-7]。

基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）是一組含Zn2+的能降解細(xì)胞外間質(zhì)的蛋白酶，在基底膜降解中起著主要作用，是近些年發(fā)現(xiàn)的損傷微血管，使其通透性增加的重要因素。腦組織中AS、血管內(nèi)皮細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等多種細(xì)胞可產(chǎn)生和釋放MMPs。目前研究揭示MMP-2、MMP-9與腦微循環(huán)通透性關(guān)系較為密切，二者在SAH后急性腦損傷病變區(qū)表達(dá)增加，同時(shí)，血管基底膜中的纖維連接蛋白與IV型膠原、片蛋白消失，毛細(xì)血管通透性增加[8]。由于IV型膠原蛋白是基底膜的主要成分蛋白并保證血管壁的結(jié)構(gòu)完整性，它的缺失將導(dǎo)致血管緊張度的改變，增加微血管通透性，允許水腫液、纖維蛋白及紅細(xì)胞外滲，促使早期腦損傷發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸蛋白酶抑制劑E64d可減少M(fèi)MP-9表達(dá)，改善腦局部缺血區(qū)的損傷[9]。

2 蛛網(wǎng)膜下腔中的血液分布

大腦動(dòng)脈對(duì)其所處的直接環(huán)境變化極其敏感，且不像人體其他動(dòng)脈那樣具有外彈性膜包繞的中膜，只有較薄的一層外膜，缺乏外彈力層，也沒有滋養(yǎng)血管，只有從它所過濾的血液和腦脊液中吸收所需營(yíng)養(yǎng)。因此，腦動(dòng)脈對(duì)任何機(jī)械損傷，如牽拉、擠壓、電刺激、氧張力變化[10]，局部應(yīng)用化學(xué)藥品，自由基損傷等都產(chǎn)生反應(yīng)。SAH后的機(jī)械損傷是腦動(dòng)脈收縮的主要原因。但應(yīng)該指出的是，與出血引發(fā)顯著、持久的血管收縮不同，機(jī)械刺激引發(fā)了短暫的血管收縮。動(dòng)脈瘤破裂后出血大約持續(xù)1～3 min。血塊經(jīng)過2～3 d后消失，可能在血塊溶解后通過蛛網(wǎng)膜下的絨毛重吸收進(jìn)入血循環(huán)。然而，SAH后早期腦脊液中強(qiáng)大的凝血酶活性[11]可能反應(yīng)了血-腦脊液屏障破壞而不是蛛網(wǎng)膜下腔局部纖維蛋白溶解作用。SAH期間出血量與神經(jīng)功能缺失和臨床癥狀有關(guān)。蛛網(wǎng)膜下的血塊最初包含血漿、血細(xì)胞和凝血因子，并混合了紅細(xì)胞分解產(chǎn)物。許多研究者把血液成分（血清，富含血小板的血漿，紅細(xì)胞）分開，測(cè)定哪一成分對(duì)血管收縮起主要作用。他們發(fā)現(xiàn)血清，富含血小板的血漿，紅細(xì)胞均可造成腦動(dòng)脈收縮；然而，隨暴露時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)血清和富含血小板的血漿收縮減弱，對(duì)紅細(xì)胞收縮增強(qiáng)。最終得到結(jié)論：血清，富含血小板的血漿促成SAH后急性血管收縮，紅細(xì)胞造成遲發(fā)性血管痙攣[12]。有人認(rèn)為，紅細(xì)胞裂解重要的是生成遲發(fā)性腦血管痙攣的媒介物（后來(lái)證明是血紅蛋白），同時(shí)凝固的紅細(xì)胞溶解是一個(gè)緩慢的過程，紅細(xì)胞和血紅蛋白在急性腦血管痙攣中可能不起主要作用[13]。血紅蛋白可以清除一氧化氮并導(dǎo)致一氧化氮缺乏所造成的血管收縮[14-15]。另外，在SAH后大腦缺氧環(huán)境下促進(jìn)血紅蛋白的自動(dòng)氧化，導(dǎo)致產(chǎn)生能直接引起損傷的高活性的超氧自由基。

3 一氧化氮/一氧化氮合酶（NOS）傳導(dǎo)途徑。

一氧化氮的合成需要NOS通過它的3個(gè)同工酶：腦型一氧化氮合酶（nNOS）、內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）。腦缺血時(shí)由于nNOS和eNOS在微血管和薄壁組織細(xì)胞內(nèi)急性增量調(diào)節(jié)，而且數(shù)小時(shí)后iNOS在缺血腦組織中活化星形膠質(zhì)細(xì)胞和中性粒細(xì)胞表達(dá)增加，導(dǎo)致腦內(nèi)一氧化氮水平顯著增高。有研究用轉(zhuǎn)基因技術(shù)證實(shí)nNOS和iNOS同工酶對(duì)腦缺血更有害是因?yàn)橐谎趸T導(dǎo)的神經(jīng)毒性。局部缺血之后立即增加一氧化氮利用率是有益的，因?yàn)橐谎趸梢种蒲鬟M(jìn)一步減少[16]，防止血小板、粒細(xì)胞在微血管粘附[17]。之后，血管一氧化氮不能再引起血管擴(kuò)張?jiān)黾友髁?，包含神?jīng)元的nNOS產(chǎn)生的大量一氧化氮或無(wú)神經(jīng)元細(xì)胞的iNOS即產(chǎn)生神經(jīng)毒性[16]。這種神經(jīng)毒性機(jī)制的推測(cè)包括DNA損傷，聚合酶的活化，三磷酸脫氫酶和ATP或線粒體損害導(dǎo)致的壞死和細(xì)胞凋亡。

4 血小板活化和聚集

血小板聚集和血管內(nèi)皮功能減退是實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血的早期改變。通過觀察實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血后5 min內(nèi)血小板激活發(fā)現(xiàn)，頸靜脈血的血小板計(jì)數(shù)減少和腦血管形態(tài)學(xué)改變有關(guān)，并揭示血小板在腦內(nèi)數(shù)量?jī)粼龊途奂?。主要?lái)說，腦血管內(nèi)血小板聚集發(fā)生在實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血后2 h，并持續(xù)數(shù)周。與主要?jiǎng)用}相反的是，大腦微血管內(nèi)血小板聚集發(fā)生在蛛網(wǎng)膜下腔出血后10 min內(nèi)[5]。有人認(rèn)為蛛網(wǎng)膜下腔出血急性期血液凝固和纖溶顯著失調(diào)，血小板計(jì)數(shù)減少和遲發(fā)性腦血管痙攣之間有關(guān)[18]。血小板在微血管內(nèi)聚集直接打斷腦循環(huán)造成腦灌注不足而加劇局部缺血。此外，血管管腔機(jī)械性阻塞，聚集的血小板釋放血管收縮因子（5-HT，ADP，PDGF等），以及洋地黃類物質(zhì)啟動(dòng)并加強(qiáng)已有的血管收縮，導(dǎo)致遲發(fā)性腦血管痙攣?；罨难“蹇梢葬尫琶割悾缁|(zhì)金屬蛋白酶1、2、9（MMP-1，2，9）可以降解血管壁層，更進(jìn)一步促進(jìn)血小板激活和聚集[19]。研究證實(shí)蛛網(wǎng)膜下腔出血后血管MMP-9表達(dá)增加而膠原IV表達(dá)減少，提示MMP-9降解基底膜的IV膠原從而使微血管通透性增加，破壞BBB[5]。亦有人發(fā)現(xiàn)蛛網(wǎng)膜下腔出血后數(shù)分鐘內(nèi)MMP-9的增加與血管痙攣同時(shí)發(fā)生[20]。此外，血小板，內(nèi)皮細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞激活后，也分泌基質(zhì)金屬蛋白酶。

一氧化氮通過抑制血小板趨附、聚集形成血栓。在血小板中活化的左精氨酸/一氧化氮（L-arginine/NO）傳導(dǎo)通路是刺激血小板活化后下調(diào)血小板聚集，提示通過L-arginine/NO途徑調(diào)節(jié)血小板聚集是負(fù)反饋機(jī)制。因此，由血紅蛋白清除造成蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦內(nèi)一氧化氮下降可能會(huì)潛在導(dǎo)致此反饋調(diào)節(jié)功能喪失，并促進(jìn)血小板聚集。

5 類脂質(zhì)過氧化物作用

產(chǎn)生自由基是哺乳動(dòng)物呼吸的一個(gè)正常反應(yīng)，但在腦缺血期間自由基濃度增加超過局部抗氧化能力，即可造成腦損傷。大腦的高代謝需求，腦組織內(nèi)高類脂質(zhì)濃聚物使腦組織易被自由基損傷。自由基可導(dǎo)致腦血流中斷，血管膜結(jié)合的磷脂產(chǎn)生第二信使受損。在細(xì)胞水平，自由基可通過促進(jìn)蛋白質(zhì)分解、更多自由基形成、脂質(zhì)過氧化反應(yīng)導(dǎo)致神經(jīng)元損傷。

自由基的產(chǎn)生增加是興奮性中毒激活的征象。大量證據(jù)支持氧自由基和脂質(zhì)過氧化反應(yīng)在蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦損傷中起作用[21]。SAH后脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)物和酶的活性以及非酶抗氧化劑系統(tǒng)均已經(jīng)過證實(shí)[22]，脂質(zhì)過氧化反應(yīng)通路的早期激活可被抗氧化劑抑制。

同樣，強(qiáng)致痙原如白三烯C4和前列腺素D2，環(huán)氧合酶的花生四烯酸代謝通路在實(shí)驗(yàn)性蛛網(wǎng)膜下腔出血后早期（1～6 h）亦出現(xiàn)。非酶抗氧化劑維生素E，A的血漿水平在蛛網(wǎng)膜下腔出血后12 h顯著降低。谷胱甘肽過氧化物酶對(duì)抗過氧化氫的主要防御系統(tǒng)在蛛網(wǎng)膜下腔出血后48 h逐漸耗盡。蛛網(wǎng)膜下腔出血后72 h超氧化物歧化酶的抗氧化活性降低，超氧化物歧化酶/谷胱甘肽過氧化物酶比例增加與原發(fā)出血的嚴(yán)重性亦相關(guān)。另外，蛛網(wǎng)膜下腔出血后48 h作為脂質(zhì)過氧化反應(yīng)標(biāo)志的丙三醇水平在大腦間質(zhì)升高。

自由基捕獲劑和抗氧化劑已被用于對(duì)抗蛛網(wǎng)膜下腔出血后的氧化損傷。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期攝入維生素E和尼克酰胺-丙烷可預(yù)防蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血流急劇減少，還發(fā)現(xiàn)大劑量甲強(qiáng)龍可抑制腦血流減少與遲發(fā)性腦血管痙攣，穩(wěn)定抗氧化物酶，維持細(xì)胞膜完整。脂質(zhì)過氧化反應(yīng)在急性蛛網(wǎng)膜下腔出血病理生理中的重要性已經(jīng)明確，但目前尚無(wú)某一抗氧化劑單獨(dú)治療有明確效果。

6 P53蛋白與血腦屏障損傷

SAH后凋亡是血管內(nèi)皮細(xì)胞喪失的主要原因之一，由P53介導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡則尤為突出。研究表明大鼠SAH后24 h，P53在海馬小血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)顯著增加，同時(shí)伴隨有嚴(yán)重的血腦屏障損傷和腦水腫，TUNEL染色顯示有大量?jī)?nèi)皮細(xì)胞凋亡；若在SAH后抑制P53的表達(dá)則可顯著減輕內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，同時(shí)血腦屏障的完整性也有恢復(fù)[23]。有研究表明，大鼠SAH后皮質(zhì)及海馬內(nèi)神經(jīng)元的P53活化參與了神經(jīng)元的凋亡，可能與患者產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥有關(guān)[24]；而在SAH后抑制P53活性可顯著減少腦內(nèi)神經(jīng)元的凋亡，同時(shí)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡率下降和神經(jīng)學(xué)評(píng)分的改善。另有研究顯示，在大鼠SAH后24 h，基底動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞P53及其下游蛋白P53上調(diào)凋亡調(diào)控因子表達(dá)增加，發(fā)生凋亡的細(xì)胞數(shù)量也有所增加；應(yīng)用pifithrin-α后，P53及PUMA的表達(dá)明顯下降，內(nèi)皮細(xì)胞凋亡數(shù)目減少，CVS得到緩解[25]。最近研究顯示，P53蛋白抑制劑PFT-α可以抑制P53介導(dǎo)的多種形式的細(xì)胞死亡，即除凋亡外，還可以抑制P53介導(dǎo)的細(xì)胞自噬[26]和溶酶體通透性增加所產(chǎn)生的細(xì)胞死亡[27]。

7 結(jié)論

蛛網(wǎng)膜下腔出血后急性腦損傷是一種以原發(fā)損傷為主的多因素病程，包括顱內(nèi)壓/腦灌注壓比值，腦血流量改變，腦血管縮窄，管腔內(nèi)梗阻如血小板聚集等以及多種細(xì)胞因子介導(dǎo)的血腦屏障損傷、繼發(fā)的局部缺血進(jìn)程。損傷起因于原始出血導(dǎo)致的繼發(fā)性事件和途徑?？刂七@些繼發(fā)性事件和途徑是針對(duì)急性SAH進(jìn)行有效治療的目標(biāo)，也可能為處理急性SAH提供根本的治療手段和找到其他治療途徑。

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