腦出血后損傷對神經(jīng)退行性變影響的研究現(xiàn)狀

于子涵，吳 鶴

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院病理科，哈爾濱150001)

腦出血是一種腦實(shí)質(zhì)內(nèi)血管破裂所引起的疾病，占全部腦卒中的10%～15%[1]。與腦缺血和蛛網(wǎng)膜下腔出血相比，腦出血具有較高的病死率和致殘率。大部分腦出血患者后期伴有不同程度的功能障礙，如偏癱、失語、意識障礙，甚至癡呆，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。有研究報(bào)道,缺血性腦卒中導(dǎo)致癡呆的發(fā)生率約為30%，而出血性腦卒中導(dǎo)致癡呆的發(fā)生率約為27%[2]。腦出血后，75%的患者出現(xiàn)不同程度的運(yùn)動(dòng)、感覺、語言以及其他高級神經(jīng)功能缺陷[3]。腦出血患者恢復(fù)期后多伴有不同程度的神經(jīng)退行性病變表現(xiàn)，如記憶力減退、定向力障礙、時(shí)間空間錯(cuò)亂，甚至人格、情感以及行為改變等，但其病理機(jī)制始終無法明確。既往研究表明，腦出血導(dǎo)致的腦損傷除血腫和潛在的血腫擴(kuò)張等原發(fā)性腦損傷外，還包括繼發(fā)性腦損傷如血管損傷、氧化應(yīng)激損傷、代謝障礙等，這些損傷都是導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病的主要原因[3]。雖然目前對腦出血后腦損傷的機(jī)制進(jìn)行了大量研究，但腦出血患者的臨床預(yù)后仍未得到明顯改善。

神經(jīng)退行性疾病是一種隨著時(shí)間推移和生命進(jìn)程加速的生理性衰老，也是一種漸進(jìn)的，伴隨胞外蛋白沉積和胞內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化的程序性疾病，體內(nèi)的細(xì)胞和器官出現(xiàn)退變，自噬或凋亡是其發(fā)生病理變化的本質(zhì)[4-5]。腦出血后導(dǎo)致的神經(jīng)退行性變以癡呆為主要臨床表現(xiàn)，其中阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是導(dǎo)致癡呆的主要原因，也是美國第6大死亡原因，目前在美國有520萬人受此影響，預(yù)計(jì)到2050年這一數(shù)字將增加兩倍[6-7]。關(guān)于神經(jīng)退行性疾病具體的病理生理變化和發(fā)病機(jī)制至今仍在探索中，研究腦出血后神經(jīng)退行性變的作用機(jī)制，對于腦出血患者的治療以及預(yù)后有重要的臨床意義和社會(huì)價(jià)值?，F(xiàn)就腦出血后的損傷對神經(jīng)退行性病變的影響進(jìn)行闡述。

1 腦出血后物質(zhì)代謝對神經(jīng)退行性病變的影響

載脂蛋白E4(apolipoprotein E4，ApoE4)是一種具有多態(tài)性的載脂蛋白，最初是在正常人的極低密度脂蛋白中發(fā)現(xiàn)的，后來人們又在人體的乳糜微粒及乳糜微粒殘基中發(fā)現(xiàn)了ApoE4的存在[8]。ApoE的同一基因位點(diǎn)上三個(gè)不同等位基因ApoE2、ApoE3和ApoE4在不同條件下選擇性表達(dá)，分別對應(yīng) ApoE2蛋白、ApoE3蛋白和ApoE4蛋白，其作用于膽固醇和三酰甘油代謝過程的中心環(huán)節(jié)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，ApoE可通過多種途徑影響認(rèn)知功能，包括神經(jīng)發(fā)生、線粒體代謝、tau蛋白磷酸化、β-淀粉樣蛋白沉淀聚集和代謝等[9]。研究發(fā)現(xiàn)，在3個(gè)等位基因中，ApoE4突變是AD最大的遺傳因素之一，ApoE4蛋白和β-淀粉樣蛋白沉淀與神經(jīng)纖維纏結(jié)有關(guān)[10]。ApoE4攜帶者患AD的風(fēng)險(xiǎn)更高，第一次發(fā)病年齡更低。攜帶ApoE3雙等位基因的人，85歲時(shí)患AD的風(fēng)險(xiǎn)約為10%，但是攜帶ApoE4雙等位基因的人患病風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)65%[11]。腦出血后，ApoE4代謝穩(wěn)態(tài)被破壞，促炎細(xì)胞因子和基質(zhì)金屬蛋白酶-9的水平升高，導(dǎo)致血腦屏障緊密連接和基膜降解，進(jìn)一步使蛋白質(zhì)和血腦屏障破壞，引發(fā)繼發(fā)性神經(jīng)元功能障礙和退行性改變[12]。Huang和Mucke[10]提出了一種關(guān)于ApoE4蛋白水解的病理假說：一般情況下，ApoE蛋白是由大腦中的星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的，但是在壓力或受損的情況下，受損的神經(jīng)元也會(huì)激活A(yù)poE的表達(dá)促進(jìn)其修復(fù)。ApoE4蛋白較ApoE3蛋白更不穩(wěn)定，更易被水解成具有神經(jīng)毒性的蛋白碎片，ApoE4片段進(jìn)入胞質(zhì)，引起tau蛋白病變和線粒體損傷，進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)元變性。

主管學(xué)習(xí)、記憶等認(rèn)知功能的海馬中的γ-氨基丁酸神經(jīng)元對ApoE4蛋白片段的毒性特別敏感，所以AD患者首先表現(xiàn)為認(rèn)知障礙[13]。ApoE4與正常的ApoE3在結(jié)構(gòu)上只相差一個(gè)氨基酸。ApoE3蛋白的第112位上是一個(gè)半胱氨酸，而ApoE4蛋白的第112位上是一個(gè)精氨酸，這直接導(dǎo)致蛋白在進(jìn)行三維折疊時(shí)產(chǎn)生了不同的離子鍵，關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)域變得不一樣。結(jié)構(gòu)決定功能，所以有學(xué)者認(rèn)為，利用一個(gè)化學(xué)分子“干擾”蛋白結(jié)構(gòu)，可能有希望將ApoE4的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)到ApoE3[10]。有研究認(rèn)為，ApoE4是冠心病發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)因素，且冠心病的發(fā)病可增加AD的發(fā)病率，因而猜測，ApoE4與冠心病和AD的發(fā)生有關(guān)，但具體機(jī)制尚不明確[10]。攜帶ApoE4的患者，血清膽固醇水平更高。流行病學(xué)調(diào)查顯示，高膽固醇血癥可加速冠狀動(dòng)脈粥樣硬化，加速中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷，破壞血腦屏障，使腦內(nèi) β-淀粉樣蛋白沉淀和Tau蛋白沉積增多[14-15]。因此，評估ApoE基因型可以作為早期預(yù)防、識別以及治療認(rèn)知功能障礙的關(guān)鍵部分，可能影響腦出血后介導(dǎo)的神經(jīng)退行性變[16]。

2 腦出血后血管損傷對神經(jīng)退行性變的影響

目前人們普遍認(rèn)為腦血管損傷與認(rèn)知障礙相關(guān)[17]。研究表明，腦出血患者血管β-淀粉樣蛋白積累惡化和血管損傷通路激活可引起明顯的癡呆癥狀和認(rèn)知障礙[18]。de Roos等[19]認(rèn)為，血管因素可能是導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙的重要影響因素。此外，炎癥、高脂血癥、動(dòng)脈粥樣硬化、代謝綜合征等可能是通過誘導(dǎo)血管改變以及激活大腦中小膠質(zhì)細(xì)胞影響大腦的結(jié)構(gòu)和認(rèn)知功能，從而導(dǎo)致神經(jīng)退行性變的發(fā)生。作為導(dǎo)致認(rèn)知下降和癡呆的潛在機(jī)制,血管損傷可能為神經(jīng)退行性變的預(yù)防和治療提供一個(gè)新的靶點(diǎn)。Ji等[20]發(fā)現(xiàn)，血管神經(jīng)單元在血液中的生物標(biāo)志物對檢測與治療AD和早期認(rèn)知功能障礙具有重要作用。在家族性AD小鼠模型中，膽堿能神經(jīng)元前體細(xì)胞和突觸相關(guān)蛋白是連接血管和神經(jīng)元的重要中間媒介，其可能是針對家族性AD治療的新的靶點(diǎn)[20]。

雖然有大量證據(jù)支持血管功能障礙在神經(jīng)退行性疾病中具有重要作用，但針對血管系統(tǒng)進(jìn)行神經(jīng)退行性疾病治療的研究還很少。血腦屏障的破壞是導(dǎo)致癡呆發(fā)展的重要原因?；罨鞍證可通過依賴于Rac1的穩(wěn)定表達(dá)來支持血腦屏障內(nèi)皮細(xì)胞骨架，抑制促炎細(xì)胞因子表達(dá)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9的活化，并抑制細(xì)胞凋亡。Sladojevic等[21]發(fā)現(xiàn)，血腦屏障在腦出血后的恢復(fù)和重建是不完全的，這將增加癡呆的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。血腦屏障破壞過程中緊密連接的形態(tài)學(xué)發(fā)生改變，claudin-1存在于腦出血后緊密連接復(fù)合體中，阻礙了腦出血后緊密連接復(fù)合物的恢復(fù)，因而采用claudin-1肽靶向治療可改善內(nèi)皮屏障的通透性，從而促進(jìn)腦卒中后神經(jīng)功能的恢復(fù)[21]。外泌體作為細(xì)胞間通訊的一種媒介，具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。大腦內(nèi)皮細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、周細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞以及神經(jīng)元都是血管神經(jīng)單元的組成部分，均能釋放和吸收外泌體。此外，外泌體可穿過血腦屏障，在病理狀態(tài)下能夠與大腦進(jìn)行溝通。因此，外泌體可作為一種靶向治療血管損傷后神經(jīng)退行性病變的載體[22]。

Prabhakar等[23]認(rèn)為，血漿miR-409-3p、miR-502-3p、miR-486-5p以及miR-451a可作為診斷血管性癡呆的生物標(biāo)志物。Chen等[24]發(fā)現(xiàn)，miR-195可能參與誘導(dǎo)樹突變性和神經(jīng)元死亡。miR-195可通過調(diào)節(jié)β-分泌酶和淀粉樣前體蛋白的表達(dá)，激活細(xì)胞周期素依賴蛋白激酶5/p25和tau磷酸化預(yù)防癡呆[25]。神經(jīng)細(xì)胞和血管細(xì)胞形成一個(gè)功能完整的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)稱為神經(jīng)血管單元，對于調(diào)節(jié)AD、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病具有重要作用，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子在介導(dǎo)神經(jīng)元存活、維持血管穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)血管生成中起關(guān)鍵作用。Zou等[26]的研究表明，胱天蛋白酶抑制劑通過調(diào)節(jié)神經(jīng)血管單元分泌的血管內(nèi)皮生長因子的水平，促進(jìn)PC12細(xì)胞的存活和血管生成，因而可通過調(diào)節(jié)半胱氨酸蛋白酶抑制劑介導(dǎo)的神經(jīng)血管通路，開發(fā)一種新的治療血管損傷的方法。

3 腦出血后氧化應(yīng)激損傷對神經(jīng)退行性變的影響作用

氧化應(yīng)激介導(dǎo)了年齡相關(guān)性神經(jīng)退行性變和神經(jīng)元功能障礙，并在腦出血后繼發(fā)性腦損傷中起重要作用?；钚匝跏羌?xì)胞代謝和防御系統(tǒng)的一部分，在生理?xiàng)l件下，活性氧與抗氧化系統(tǒng)之間存在平衡，參與調(diào)控細(xì)胞的生長、分化、增殖以凋亡[27]。腦出血后，活性氧通過損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)、誘導(dǎo)細(xì)胞死亡、破壞血腦屏障損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)[28]。過量的鐵是活性氧形成和造成氧化損傷的關(guān)鍵因素[29]。人們普遍認(rèn)為衰老是神經(jīng)退行性疾病的主要危險(xiǎn)因素[30]。在衰老過程中，鐵在大腦區(qū)域中積聚[31]，是導(dǎo)致神經(jīng)退行性變的主要誘因[32-33]。鐵也是在AD患者腦內(nèi)血管斑塊中發(fā)現(xiàn)的最多的金屬[34]。腦出血后，紅細(xì)胞破裂，F(xiàn)e2+大量蓄積，過量的鐵通過Fenton反應(yīng)產(chǎn)生活性氧導(dǎo)致鐵死亡[35]。過量的鐵還破壞了線粒體的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線粒體體積縮小、嵴減少或消失、外膜破裂，加重細(xì)胞氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡的發(fā)生[36]。在腦出血過程中，由于過量鐵蓄積，活性氧產(chǎn)生增多，抗氧化系統(tǒng)與氧化系統(tǒng)的平衡被打破，導(dǎo)致細(xì)胞損傷，引起細(xì)胞凋亡，破壞血腦屏障，進(jìn)而對大腦造成損害[28]。同時(shí)，線粒體結(jié)構(gòu)的破壞導(dǎo)致更多的活性氧釋放，加重了細(xì)胞內(nèi)的一系列損傷，引起繼發(fā)性腦損傷[37]。

Hu等[38]檢測到腦出血后線粒體的功能發(fā)生障礙，線粒體的耗氧量明顯降低,增加了其他來源的活性氧，加重了腦損傷。Haifeng等[39]認(rèn)為，腦出血后，線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放導(dǎo)致線粒體損傷，包括細(xì)胞色素C在內(nèi)的多種蛋白質(zhì)被釋放到細(xì)胞質(zhì)中，這是導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的重要事件。線粒體電壓依賴性陰離子通道的開放、促分裂原活化的蛋白激酶的激活、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的上調(diào)、胱氨酸/谷氨酸反轉(zhuǎn)錄酶的抑制參與了鐵死亡的誘導(dǎo)。鐵螯合劑和脂質(zhì)過氧化抑制劑可減輕繼發(fā)性腦損傷。有文獻(xiàn)報(bào)道，谷胱甘肽過氧化物酶4、熱激蛋白-1以及核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2通過限制活性氧的產(chǎn)生和減少細(xì)胞鐵的攝取分別起著抑制鐵死亡、減輕損傷的作用[40-41]。與此相反，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶和p53分別通過促進(jìn)活性氧的生成和抑制SLC7A11的表達(dá)，調(diào)控鐵死亡，增強(qiáng)鐵對神經(jīng)系統(tǒng)的損害。Jie等[28]為中和氧化應(yīng)激，研究了許多細(xì)胞內(nèi)和線粒體靶點(diǎn)，旨在減少或消除腦出血后釋放的活性氧，但幾乎所有的嘗試都失敗了，猜測其原因可能有兩個(gè)：①細(xì)胞中的活性氧并不總是有害的,低水平的活性氧是有益的，可通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)適應(yīng)壓力[42]。②活性氧在分子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。最近的研究表明，活性氧的產(chǎn)生在維持細(xì)胞代謝和穩(wěn)態(tài)中具有積極作用[42]?；钚匝跆禺愋詤⑴c反向電子的傳輸，當(dāng)泛醇中的電子被轉(zhuǎn)移回呼吸復(fù)合體Ⅰ，將煙酰胺腺嘌呤二核苷酸還原為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸時(shí)就會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)織紅細(xì)胞，網(wǎng)織紅細(xì)胞對巨噬細(xì)胞在細(xì)菌感染時(shí)的活化、電子傳遞鏈能量的供應(yīng)中具有重要作用,這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧。因此，可以考慮通過減少鐵的沉積，調(diào)控活性氧的生成以及減少線粒體結(jié)構(gòu)的破壞和損傷，從而靶向治療具有細(xì)胞毒性的活性氧所導(dǎo)致的氧化應(yīng)激損傷和線粒體損傷對腦出血后神經(jīng)退行性變的繼發(fā)性損害。

4 小 結(jié)

腦出血后的一系列病理變化和代謝損傷，造成嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)損害，最終導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病的形成。隨著人口老齡化的加重和神經(jīng)退行性疾病患病人數(shù)的增加，神經(jīng)退行性疾病已引起越來越多人們的重視，但關(guān)于腦出血后損傷對神經(jīng)退行性變的影響的研究還不夠深入，具體機(jī)制尚不明確。探究腦出血后損傷對神經(jīng)退行性變的影響以及相對應(yīng)的靶向治療策略，從中加以阻斷，更好地控制和治療疾病，減輕患者痛苦，提高患者的認(rèn)知功能，將是未來需要思考的問題。研究腦出血后神經(jīng)退行性變的形成機(jī)制，對于腦出血后患者的治療以及生活質(zhì)量的提高具有重要臨床意義和社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。