神經(jīng)血管單元和神經(jīng)血管耦合在蛛網(wǎng)膜下腔出血的研究進(jìn)展*

葉偉浩, 葉子明

廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科(廣西南寧 530021)

蛛網(wǎng)膜下腔出血(subarachinoid hemorrhage，SAH)大多數(shù)因顱內(nèi)動脈瘤破裂導(dǎo)致，盡管目前血管栓塞及外科治療有效降低了患者病死率，但仍有50%的存活患者由于存在神經(jīng)功能障礙，生活質(zhì)量受到嚴(yán)重影響[1]，因此積極尋找有助于改善SAH患者癥狀和預(yù)后的治療方向十分重要。2001年美國科學(xué)家提出一個新的概念框架——神經(jīng)血管單元(neurovascular unit，NVU)，強調(diào)在腦部疾病治療時的整體性。NVU由神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞(星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞)、血管細(xì)胞(內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、周細(xì)胞)和細(xì)胞外基質(zhì)組成，這一概念的提出不再將某種細(xì)胞視為獨立個體，由于NVU各細(xì)胞成分間錯綜復(fù)雜的關(guān)系，可將NVU可作為最小整體單位，使SAH在整體水平得到治療，為改善受損的神經(jīng)功能癥狀提供新思路[2]。神經(jīng)血管耦合(neurovascular coupling，NVC)以NVU作為基本功能單位，當(dāng)神經(jīng)組織活躍時，可通過神經(jīng)元或星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控腦活躍區(qū)血管平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞舒張，使相應(yīng)血管直徑增大，保證活躍腦組織有充足的腦血流供應(yīng)[3]。作為NVC障礙的一種形式，神經(jīng)血管耦合逆轉(zhuǎn)(inverse neurovascular coupling)已被證實存在SAH動物和人體中，導(dǎo)致腦活躍區(qū)本應(yīng)舒張的血管發(fā)生了收縮，限制腦組織獲得充足的氧氣和能量，這種不匹配的血流將導(dǎo)致腦組織進(jìn)一步受損，且可能與遲發(fā)性腦缺血(DCI)發(fā)生有關(guān)。本綜述總結(jié)近年NVU和NVC在SAH中的損傷機制，為治療SAH和改善預(yù)后提供新的治療方向。

1 SAH神經(jīng)血管單元損傷機制

1.1 SAH誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡 SAH導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡是患者發(fā)生早發(fā)性腦損傷的重要原因，后者常常與不良預(yù)后緊密相關(guān)，了解相關(guān)的病理機制并加以干預(yù)對改善患者預(yù)后可提供一定幫助。目前研究方向主要與具有促凋亡作用的Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)和抗凋亡作用的B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)相關(guān)。在SAH病理狀態(tài)下，一些炎癥反應(yīng)可通過影響B(tài)ax/Bcl-2平衡和caspase水平介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，Li等[4]發(fā)現(xiàn)在SAH早期，神經(jīng)元高表達(dá)NIMA相關(guān)蛋白激酶7(NEK7)，后者激活NLRP3炎癥小體使小鼠腦組織Bax、caspase-1和白細(xì)胞介素(IL)-1β表達(dá)升高同時Bcl-2表達(dá)下降，導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡發(fā)生，通過抑制NEK7可逆轉(zhuǎn)上述現(xiàn)象并明顯改善神經(jīng)元凋亡、腦水腫和神經(jīng)功能缺陷。這證明通過改善神腦組織內(nèi)Bax/Bcl-2平衡、caspase水平可有效防止神經(jīng)元凋亡，同時也提示炎癥反應(yīng)和神經(jīng)元凋亡存在一定聯(lián)系，尋找參與這些反應(yīng)的共同因子，可作為抗炎和抗神經(jīng)元凋亡的共同靶點。

絲裂原活化蛋白激酶家族(MAPKs)在神經(jīng)元凋亡中發(fā)揮重要作用。MAPKs屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，存在所有的真核細(xì)胞中，當(dāng)不同的胞外刺激作用于細(xì)胞，可通過保守的MAPK激酶激酶-MAPK激酶-MAPK通路調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化、炎癥反應(yīng)等多種病理生理過程。實驗證明在SAH狀態(tài)下，高血糖可激活MAPK家族的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)，使caspase-3表達(dá)水平上升發(fā)揮促神經(jīng)元凋亡作用[5]。甘丙肽受體2(GalR2)可激活ERK使糖原合酶激酶-3β(GSK-3β)去磷酸化，抑制GSK-3β/TIP60/P53/Bax通路發(fā)揮抗凋亡作用[6]。腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TARF3)可上調(diào)MAPKs家族P38、JNK的表達(dá)水平，導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)Bax、caspase-3含量增多及抑制Bcl-2的表達(dá)，促使神經(jīng)元凋亡和EBI發(fā)生[7]。這表明MAPKs是神經(jīng)元啟動或抗凋亡的關(guān)鍵成分，它們通過感應(yīng)細(xì)胞外不同刺激啟動級聯(lián)反應(yīng)從而導(dǎo)致神經(jīng)元內(nèi)Bax/Bcl-2平衡、caspase水平改變，促使神經(jīng)發(fā)生不同結(jié)局，尋找與凋亡有關(guān)的MAPKs通路并選擇性加以阻斷，可有效改善神經(jīng)元凋亡。

1.2 SAH破壞內(nèi)皮細(xì)胞功能 腦微血管的內(nèi)皮細(xì)胞(BMEC)相對外周系統(tǒng)具有額外功能，例如促進(jìn)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞間的信息傳遞和維持血腦屏障(BBB)穩(wěn)定，其中維持BBB穩(wěn)定是其最重要的功能。BMEC得以維持BBB穩(wěn)定主要依靠其缺少“開窗”結(jié)構(gòu)和具有緊密連接，使得BBB可調(diào)節(jié)血液中重要物質(zhì)如葡萄糖進(jìn)入，防止神經(jīng)毒素入侵[8]。SAH導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙主要表現(xiàn)在其緊密連接蛋白如胞漿黏附蛋白(ZO)、跨膜蛋白claudin、Occludin等的破壞，這直接導(dǎo)致BBB通透性增加，是腦水腫發(fā)生的重要原因。

基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)作為一種Ⅳ型膠原酶，可通過分解細(xì)胞外基質(zhì)、緊密連接蛋白等破壞BBB，造成腦水腫和神經(jīng)功能缺陷，加重患者神經(jīng)功能缺損癥狀。生理情況下，腦中的MMP-9含量極低，然而在SAH早期，一些上游分子的過表達(dá)可通過激活MAPKs和核因子-κB(NF-κB)通路，上調(diào)MMP-9的表達(dá)水平。這些上游分子及所涉及的通路包括髓系觸發(fā)受體-1(TREM-1)/MyD88/NF-κB/MAPK/MMP-9、富含酸性的半胱氨酸蛋白(SPARC)/整合素aVβ3/MAPK/MMP-9、絲裂原活化激酶-激酶激酶4(MAP4K4)/NF-κB/MMP-9等，當(dāng)選擇性使用這些上游分子的抑制劑，MMP-9的表達(dá)水平均明顯下降，且有效改善緊密連接蛋白ZO-1和BBB的破壞[9-11]。因此以MAPKs和NF-κB作為介入點，尋找與MMP-9激活有關(guān)的上游分子，通過選擇性抑制這些因子表達(dá)可減輕緊密連接蛋白破壞、維持BBB穩(wěn)定。

近年來，越來越多的非編碼型RNA被證實參與內(nèi)皮細(xì)胞功能調(diào)控，作為生物體內(nèi)的重要調(diào)節(jié)因子，雖不直接編碼蛋白，但可通過參與基因調(diào)控，廣泛影響細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生理病理過程。一些非編碼型microRNA分子被證實與內(nèi)皮功能障礙和緊密連接蛋白的缺失有關(guān)。雖尚不清楚具體通路，但SAH導(dǎo)致miR-630的表達(dá)下降與緊密蛋白破壞有關(guān)，一項動物實驗表明通過過表達(dá)miR-630可改善內(nèi)皮黏附因子 (ICAM-1、 VCAM-1 和 ZO-1)的表達(dá)水平[12]。miR-103-3p在SAH后顯著增加，通過作用與內(nèi)皮細(xì)胞的小窩蛋白Cav-1降低了內(nèi)皮緊密連接蛋白(ZO-1、Occludin)的表達(dá)[13]。AFF1環(huán)狀RNA(circAFF1)在SAH后表達(dá)增加，通過吸附miR-516b釋放SAV1進(jìn)而引起YAP1磷酸化，磷酸化的YAP1無法進(jìn)入細(xì)胞核參與細(xì)胞的調(diào)控，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙，通過敲除circAFF1能減輕缺氧對血管內(nèi)皮的影響[14]。因此在SAH中，非編碼RNA對BMEC功能和BBB穩(wěn)定發(fā)揮重要作用，對非編碼RNA的靶向調(diào)控似乎可更加精準(zhǔn)保護(hù)內(nèi)皮完整性，并可避免因直接阻斷MAPK等通路帶來的負(fù)面影響，期待更多有關(guān)調(diào)控非編碼RNA藥物的實驗研究。

除了破壞內(nèi)皮細(xì)胞的緊密連接，SAH還可通過干擾內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)和細(xì)胞骨架影響內(nèi)皮細(xì)胞功能。eNOS可調(diào)控具有舒張血管作用的一氧化氮(NO)生成，研究表明miR-24表達(dá)水平在SAH后上升，miR-24可與編碼內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的基因結(jié)合，抑制eNOS表達(dá)并導(dǎo)致血管痙攣[15]。與之相反，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路是激活eNOS的重要通路之一，鈣敏感受體的正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑(R-568)可激活PI3K/Akt/eNOS通路，拮抗血管痙攣，有效恢復(fù)腦血流[16]。因此，提升eNOS的表達(dá)對改善血管痙攣具有一定幫助。肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)的激活可能會導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞變形和細(xì)胞間隙擴大，但clara發(fā)現(xiàn)SAH后MLCK導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞破壞不是通過損傷緊密連接蛋白造成的，而是激活骨架收縮裝置導(dǎo)致，使用MLCK抑制劑后，BBB破壞、血管痙攣和腦水腫得到明顯改善[17]。因此，抑制MLCK激活對改善BBB破壞、腦水腫等可起到一定幫助。

1.3 SAH導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞功能障礙

1.3.1 SAH導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換 正常情況下，VSMC呈現(xiàn)收縮表型狀態(tài)，具有調(diào)控血管張力和收縮血管作用，而在SAH等病理狀態(tài)下，VSMC會從收縮表型轉(zhuǎn)換為合成表型，表現(xiàn)為α-平滑肌肌動蛋白(α-SAM)和平滑肌肌球蛋白重鏈(SM-MHC)減少，骨橋蛋白(OPN)和胚胎平滑肌表達(dá)增加，合成表型具有增殖、遷移能力，短期內(nèi)會加重血管功能障礙和炎癥，長期則增加血管厚度和硬度[18]。目前有關(guān)VSMC表型轉(zhuǎn)換的機制仍未完全闡明，VSMC維持收縮表型的機制可能是通過心肌素與血清反應(yīng)因子(SRF)結(jié)合，形成復(fù)合物后移位至細(xì)胞核，與順式作用元件CArG形成三元復(fù)合物維持VSMC的收縮表型[19]，激活PI3K/AKT通路可促進(jìn)心肌素表達(dá)和SRF移位至細(xì)胞核，抑制表型轉(zhuǎn)換。研究表明，SAH導(dǎo)致內(nèi)皮屏障破壞后，VSMC在血紅蛋白的刺激下α-SAM和SM-MHC表達(dá)減少，使其向合成表型轉(zhuǎn)換。相反，通過激動劑GW0742促進(jìn)過氧化物酶體增殖物激活受體β/δ(PPARβ/δ)表達(dá)后，可通過激動PI3K/AKT通路拮抗血紅蛋白，維持VSMC的收縮表型[20]。另一項研究表明，SAH導(dǎo)致警報素HMGB1表達(dá)增加，后者通過抑制PI3K/AKT通路使VSMC向合成表型轉(zhuǎn)換，使用SC79(PI3K/AKT通路激活劑)抑制表型轉(zhuǎn)換并改善神經(jīng)功能[21]。實驗結(jié)果均表明激活PI3K/AKT通路可抑制VSMC表型轉(zhuǎn)換，維持VSMC的收縮表型，通過對PI3K/AKT通路上游的PPARβ/δ、HMGB1加以干預(yù)，可有效改善神經(jīng)功能受損，未來涉及SAH中VSMC的治療可以此作為治療靶點。

1.3.2 SAH使周細(xì)胞舒縮功能障礙 相對于其他血管部位，毛細(xì)血管床小動脈端的周細(xì)胞表達(dá)更多的α-SAM，這使得它們能更好調(diào)控腦血流。但SAH可導(dǎo)致α-SAM過度表達(dá)，使周細(xì)胞收縮異常增強，從而發(fā)生影像學(xué)上看不到的血管痙攣，這可能與遲發(fā)性腦缺血發(fā)生有關(guān)。Liu等[22]以視網(wǎng)膜微血管作為對象進(jìn)行一項體外實驗，他們發(fā)現(xiàn)血性腦脊液(BCSF)使微血管的α-SAM在48 h內(nèi)逐漸增加，血管收縮也隨之增強，沖洗BCSF后這一過程得以減弱，但未確定導(dǎo)致周細(xì)胞收縮的具體物質(zhì)。最近一項研究表明，在SAH發(fā)生2 h內(nèi)，破裂紅細(xì)胞產(chǎn)生的血紅蛋白通過抑制不對稱二甲基精氨酸(ADMA)水解酶，使ADMA表達(dá)水平升高，ADMA作為eNOS的內(nèi)源性抑制物，可通過干擾NO/cGMP信號通路導(dǎo)致周細(xì)胞α-SAM表達(dá)增多、收縮增強[23]，這提示針對eNOS的治療可改善周細(xì)胞過度表達(dá)α-SAM。但由于這兩個實驗未研究SAH后5～8 d內(nèi)周細(xì)胞α-SAM含量，這一時間段又是DCI發(fā)生的高峰期，所以早期內(nèi)周細(xì)胞α-SAM的升高與DCI發(fā)生的關(guān)系及干預(yù)過表達(dá)的α-SAM是否可降低DCI發(fā)生率仍需要實驗證明。

1.4 SAH激活膠質(zhì)細(xì)胞

1.4.1 SAH激活小膠質(zhì)細(xì)胞 作為中樞系統(tǒng)的免疫細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞被外界激活時可極化成促炎性的M1型或抗炎的M2型，M1型可啟動炎癥級聯(lián)反應(yīng)釋放多種炎癥細(xì)胞因子破壞腦組織，M2型則具有促進(jìn)組織修復(fù)和抗炎作用，如何促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化和減少M1型表達(dá)是保護(hù)神經(jīng)組織的重要研究方向。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)是STAT家族的重要成員，被激活后可形成二聚體移位到細(xì)胞核，充當(dāng)轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)多種細(xì)基因的表達(dá)調(diào)控。SAH發(fā)生的最初，STAT3在小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)和激活，在早期(3 d)可使小膠質(zhì)細(xì)胞極化成M1型并暫時積累，發(fā)揮促炎作用參與EBI發(fā)生，隨后晚期開始向M2型極化。在動物實驗，特異性敲除STAT3基因的小鼠在SAH狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出CD16/32表達(dá)減少，CD206表達(dá)增多，這意味著小膠質(zhì)細(xì)胞M1型表達(dá)減少而更多極化為M2型，并且有效降低了神經(jīng)炎癥，這可能是有效調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞極化方向的一個治療靶點[24]。乳脂肪球-表皮生長因子(MFG-E8)被證明能增加M2型小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，其機制是通過與整合素受體β3結(jié)合后，激活STAT3的負(fù)調(diào)節(jié)因子SOCS3蛋白，阻斷STAT3介導(dǎo)的M1型極化[25]，進(jìn)一步證明抑制STAT3表達(dá)可改善小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的神經(jīng)炎癥，因此促進(jìn)體內(nèi)MFG-E8和整合素β3的相互作用可有效減少M1型小膠質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)水平，改善神經(jīng)癥狀。

與STAT3不同，PI3K/AKT通路被證實主要促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化，PI3K被激活后生成的產(chǎn)物磷脂酰肌醇(3、4、5)-三磷酸(PIP3)可作為質(zhì)膜上的停泊位點，與具有PH結(jié)構(gòu)域的AKT結(jié)合，通過磷酸化AKT上的Ser473位點參與M2型極化，而抑癌基因PTEN的產(chǎn)物可使PIP3去磷酸化，從而減弱PI3K/AKT通路，因此下調(diào)PTEN基因可減少M1型極化帶來的神經(jīng)損傷作用。研究者發(fā)現(xiàn)SAH可導(dǎo)致miRNA-26b水平降低，同時PTEN表達(dá)上升、M1型小膠質(zhì)細(xì)胞極化增加和出現(xiàn)神經(jīng)受損癥狀，使用甘氨酸處理后這一結(jié)果得到逆轉(zhuǎn)，然而使用miR-26b抑制劑后甘氨酸治療不能改善神經(jīng)受損癥狀，這證明甘氨酸可通過miRNA-26b/PTEN/AKT通路保護(hù)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化，為治療M1型極化帶來的腦水腫、神經(jīng)炎癥和EBI等提供了一個治療靶點[26]。SAH后72 h內(nèi)載脂蛋白(apoE)和其受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1(LRP1)顯著增加，兩者相互作用后與胞內(nèi)銜接蛋白(Shc1)結(jié)合激活PI3K/AKT通路，誘導(dǎo)M2型小膠質(zhì)細(xì)胞極化，這可能與SAH后體內(nèi)的自我保護(hù)有關(guān)，研究者向小鼠腹腔注射apoE擬肽COG1410以增強Shc1/PI3K/AKT通路，這有效消除SAH導(dǎo)致的M1型小膠質(zhì)細(xì)胞增多、神經(jīng)炎癥和腦水腫，改善了長期預(yù)后[27]。因此增強體內(nèi)LRP1和apoE相互作用可通過SHc1/PI3K/AKT抑制M1型小膠質(zhì)細(xì)胞極化。

總之，SAH導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞極化是十分復(fù)雜的過程，在各種因子刺激下早期即可誘導(dǎo)膠質(zhì)細(xì)胞向M1型極化，引起的炎癥反應(yīng)可破壞神經(jīng)血管單元并導(dǎo)致EBI、腦水腫等發(fā)生，靶向抑制STAT3通路或促進(jìn)PI3K/AKT通路可通過減少M1型極化、促進(jìn)M2型表達(dá)有效保護(hù)神經(jīng)血管單元和改善患者預(yù)后。

1.4.2 SAH激活星形膠質(zhì)細(xì)胞 作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中含量最多的膠質(zhì)細(xì)胞，穩(wěn)態(tài)下的星形膠質(zhì)細(xì)胞具有調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)、營養(yǎng)支持、維持血腦屏障等作用。當(dāng)發(fā)生SAH等病理事件，可使星形膠質(zhì)細(xì)胞激活并極化為有害的、具有促炎作用的A1型和有利的、具有抗炎作用的A2型[28]。增加A2型表達(dá)及抑制A1型對改善腦損傷具有一定幫助，但目前尚未完全闡明星形膠質(zhì)細(xì)胞極化機制，近期相關(guān)的發(fā)現(xiàn)與STAT3通路有關(guān)。在SAH發(fā)生后，星形膠質(zhì)細(xì)胞的A1型和A2型表達(dá)均上升，然而作為A1型標(biāo)志物的C3表現(xiàn)為更高水平、更持久的增長，表明星形膠質(zhì)細(xì)胞更傾向極化成A1型。SAH使星形膠質(zhì)細(xì)胞暴露于氧化血紅蛋白(OxyHb)，研究表明OxyHb在早期即可使星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)換成A1型，這一過程是通過激活S1P/S1PR1/STAT3信號通路導(dǎo)致，通過使用SIPR1的特異性阻斷劑可阻止星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)換成A1型，改善神經(jīng)功能癥狀[29]。與之相反，PK2是一種分泌蛋白，參與體內(nèi)造血、血管生成和生殖作用，研究發(fā)現(xiàn)在SAH后，大量生成的細(xì)胞炎癥因子TNF-α促進(jìn)神經(jīng)元分泌PK2，PK2可磷酸化STAT3使星形膠質(zhì)細(xì)胞向A2型極化[30]。在SAH病理條件下，S1P/S1PR1/STAT3通路和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)/PK2/STAT3通路分別導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞向A1和A2型極化，這表明激活STAT3通路不同的上游分子可造成不同的極化結(jié)局，導(dǎo)致這種差異的機制仍需要進(jìn)一步研究，并且尋找這些上游分子能對控制星形膠質(zhì)細(xì)胞向A2型極化提供幫助，為改善神經(jīng)受損癥狀提供治療靶點。

1.5 SAH損傷少突膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendrocytes) 白質(zhì)在人體中大約構(gòu)成50%的人腦組織，其主要由神經(jīng)軸突和少突膠質(zhì)細(xì)胞組成，當(dāng)發(fā)生SAH時，將導(dǎo)致不同程度、類型的白質(zhì)(white matter，WM)損傷，后者與患者出現(xiàn)認(rèn)知障礙、記憶力減退、情感淡漠、運動障礙等有關(guān)，灰質(zhì)/白質(zhì)比也被證實是有效評估SAH患者長期生活質(zhì)量和認(rèn)知功能的良好預(yù)測指標(biāo)[31]，因此,如何有效減輕WM損傷是改善患者癥狀及預(yù)后的有效途徑。少突膠質(zhì)細(xì)胞作為WM的組成部分，在中樞系統(tǒng)通過形成髓鞘包裹神經(jīng)軸突，發(fā)揮絕緣、協(xié)助生物電信號跳躍式高效傳導(dǎo)的作用。Liu等[32]在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，SAH通過激活炎癥小體NLRP3誘導(dǎo)少突膠質(zhì)細(xì)胞凋亡，在24 h內(nèi)觀察到胼胝體和內(nèi)囊發(fā)生脫髓鞘、腦組織β-淀粉樣蛋白前前體(一種經(jīng)典的軸突損傷標(biāo)志物)積累，當(dāng)使用褪黑素治療后，可通過抑制NLRP3生成保護(hù)少突膠質(zhì)細(xì)胞，減輕腦組織脫髓鞘和軸突損傷，改善WM損傷和神經(jīng)功能。因此通過保護(hù)少突膠質(zhì)細(xì)胞，可減輕SAH引起的WM損傷和改善患者神經(jīng)功能，在針對NVU治療時，如何保護(hù)少突膠質(zhì)細(xì)胞也是值得重視的一部分。

2 神經(jīng)血管耦合障礙

2.1 SAH導(dǎo)致NVC障礙 目前尚無評估NVC的“金標(biāo)準(zhǔn)”，研究者們基于NVC的定義采用不同的方法在動物和人體中證明SAH導(dǎo)致NVC障礙。在動物實驗中，使用SAH細(xì)針穿孔小鼠模型，雙極電板刺激誘發(fā)突觸后電位，以海馬組織中的氧分代替腦血流量，他們發(fā)現(xiàn)SAH后海馬組織氧分壓基線高于對照組，當(dāng)給予電刺激后，SAH組的氧分壓較平靜時降低而對照組升高，這提示SAH使小鼠體內(nèi)發(fā)生了NVC逆轉(zhuǎn)[33]。NVC受損在SAH中似乎是長久存在的，實驗性SAH中，他們使用SAH細(xì)針穿孔小鼠模型，雙光子顯微鏡觀察腦實質(zhì)微血管對CO2和電刺激的反應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)SAH后24 h腦實質(zhì)內(nèi)的血管喪失對CO2刺激反應(yīng)和NVC發(fā)生障礙，然而1個月后血管恢復(fù)了對CO2的反應(yīng)，但仍然存在NVC障礙，這種早發(fā)且持續(xù)存在的微循環(huán)障礙可能與早發(fā)性腦損傷和遲發(fā)性腦缺血有關(guān)[34]。在人體實驗中，Conzen等[35]以發(fā)病5 d后SAH患者的視網(wǎng)膜小動脈為對象，在視網(wǎng)膜血管儀觀察下，雖然他們沒有發(fā)現(xiàn)NVC逆轉(zhuǎn)，但是觀察到SAH急性期的小動脈在接受刺激后舒張直徑減少、達(dá)到最大舒張直徑所需時間增加，雖然3個月后這些情況部分好轉(zhuǎn)，但和對照組之間仍有差異，這證明了SAH患者存在NVC受損，并且這種損傷不是短期可恢復(fù)的。

作為腦血流自動調(diào)節(jié)的一種機制，當(dāng)神經(jīng)血管耦合障礙時可能導(dǎo)致SAH患者發(fā)生DCI。Foreman等[36]用腦電圖(EEG)獲得的sADR(平均α波/θ波)和熱擴散血流檢測儀獲得的局部腦血流(rCBF)監(jiān)測評估NVC和DCI關(guān)系，實驗發(fā)現(xiàn)DCI的患者在SAH后5～7 d觀察到相反的sADR/rCBF關(guān)系，這代表遠(yuǎn)端的小動脈發(fā)生了神經(jīng)血管耦合逆轉(zhuǎn)，他們認(rèn)為DCI發(fā)生與否可能取決于在DCI發(fā)生的高風(fēng)險期是否存在神經(jīng)血管耦合障礙，然而這只是小樣本的研究，期待更多的實驗加以證明。Albanna等[37]用患者視網(wǎng)膜血管分析(RVA)觀察DCI和NVC障礙之間的影響，它們發(fā)現(xiàn)DCI組在SAH早期(0～4 d)視網(wǎng)膜動脈接受刺激后達(dá)到最大舒張直徑30%所需的時間短于非DCI組，而在SAH后期(16～23 d)視網(wǎng)膜接受刺激后達(dá)到最大舒張直徑所需的時間長于非DCI組，雖然這些微妙的關(guān)系不太可能應(yīng)用于臨床，但提示這值得進(jìn)行更大的試驗研究NVU逆轉(zhuǎn)和DCI間的某些關(guān)系。

2.2 SAH導(dǎo)致NVC逆轉(zhuǎn)的病理機制 SAH狀態(tài)下NVC逆轉(zhuǎn)的機制仍然是復(fù)雜且未完全闡明的，目前已有確切證據(jù)證明血管周圍鉀離子濃度基礎(chǔ)水平升高可導(dǎo)致NVC逆轉(zhuǎn)。生理條件下，星形膠質(zhì)細(xì)胞終足內(nèi)存在自發(fā)性鈣震蕩，這些鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放，使終足內(nèi)鈣離子濃度升高(<550 nmol/L)，并激活終足膜上的大電導(dǎo)鈣激活鉀離子通道(BK通道)使鉀離子外流，當(dāng)神經(jīng)元活躍時同樣可激發(fā)鉀離子外流，兩者疊加使組織間液中的鉀離子濃度上升，但范圍在20 nmol/L內(nèi)，此時可激活VSMC上的內(nèi)向整流鉀通道使胞內(nèi)鉀離子外流，VSMC發(fā)生超級化而松弛，從而引起血管舒張。在SAH狀態(tài)下，星形膠質(zhì)細(xì)胞終足內(nèi)自發(fā)性鈣振蕩的振幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)升高，導(dǎo)致靜息狀態(tài)下血管外的鉀離子濃度升高，神經(jīng)元激活時，兩者疊加的鉀離子濃度超過20 nmol/L，從而激發(fā)VSMC上的電壓門控鈣離子通道，鈣離子內(nèi)流VSMC發(fā)生去極化而收縮，從而導(dǎo)致NVC逆轉(zhuǎn)。使用BK通道抑制劑paxilline后，恢復(fù)了SAH動物腦切片血管對電刺激后的舒張反應(yīng)[38-40]。導(dǎo)致異常自發(fā)性鈣振蕩的路徑主要通過星形膠質(zhì)細(xì)胞上廣泛分布的代謝型嘌呤能受體(P2Y)完成，SAH使腦脊液中的嘌呤能核苷酸ATP上升[41]，ATP與P2Y受體相互作用導(dǎo)致終足內(nèi)自發(fā)性鈣振蕩幅度異常升高，這可能與激活的P2Y導(dǎo)致胞內(nèi)的肌醇1，4，5-三磷酸(IP3)水平升高有關(guān)，這多余的IP3和正常水平波動的IP3結(jié)合，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合后開發(fā)鈣離子通道，從而導(dǎo)致了異常的自發(fā)性鈣震蕩[42]。但異常升高的ATP來源尚未清楚，研究者猜測可能來源于紅細(xì)胞分解或星形膠質(zhì)細(xì)胞終足內(nèi)溶酶體的釋放，期待更多實驗確定激活P2Y的配體及來源[43]。這一系列的反應(yīng)解釋了為什么SAH狀態(tài)下，神經(jīng)元激活時血管由舒張轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s，這限制了活躍腦組織所需要的氧氣和能量，可能導(dǎo)致細(xì)胞因缺氧而凋亡并導(dǎo)致DCI發(fā)生，阻斷逆轉(zhuǎn)的NVC或許能有效改善SAH患者缺血癥狀。

但不是所有涉及VSMC舒縮的分子通路都參與SAH后NVC的損傷。Koide等[44]還研究了其他調(diào)控VSMC舒縮的信號通路。非選擇性陽離子通道TRPV4位于星形膠質(zhì)細(xì)胞終足上，當(dāng)激活時可提高終足內(nèi)的鈣離子濃度并導(dǎo)致上述過程，然而在SAH的小鼠上使用TRPV4抑制劑后未改變足突內(nèi)自發(fā)性鈣振蕩的幅度，也沒有改變神經(jīng)血管耦合逆轉(zhuǎn)。同樣的，花生四烯酸(AA)在細(xì)胞色素P450的作用下可轉(zhuǎn)變?yōu)?0-HETE，20-HETE可抑制血管平滑肌細(xì)胞BK通道從而阻止VSMC超級化。AA還可在環(huán)氧合酶(COX-1)的作用下生成前列素-2和前列環(huán)素-2，兩者都參與血管的舒縮作用[45]，但對SAH小鼠使用P450抑制劑和COX抑制劑阻斷這兩個過程，未能改變自發(fā)性鈣振蕩幅度和改變NVC逆轉(zhuǎn)，證明了上述過程未參與SAH對NVC的破壞[38]。Czigler等[46]發(fā)現(xiàn)前列腺素E2(PGE2)在低濃度時舒張人腦實質(zhì)小動脈血管，這個過程可被EP4受體阻滯劑抑制，高濃度PGE2則引起小動脈明顯的EP1受體依賴性收縮，且不能被EP4受體激動劑逆轉(zhuǎn)，在人類小動脈，引起血管舒張的EP4受體表達(dá)高于引起血管收縮的EP1受體，因此在生理條件下，星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元釋放少量的PGE2引起血管舒張來參與NVC，而在SAH等病理條件下，大量釋放的PGE2與EP1受體結(jié)合掩蓋了EP4介導(dǎo)的舒張作用，從而導(dǎo)致了NVC障礙，但是前面提到在SAH動物研究中使用COX抑制劑阻滯PGE2的生成沒有改變NVC的逆轉(zhuǎn)，這種差異可能與實驗物種不同有關(guān)，但需要相關(guān)實驗進(jìn)一步證實。

總之，雖尚未有評估NVC的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但不可否認(rèn)NVC在調(diào)控腦部血流具有重要作用，SAH造成NVC破壞的機制十分復(fù)雜，目前尚未完全闡明，星形膠質(zhì)細(xì)胞終足自發(fā)性鈣離子震蕩幅度異常增強，導(dǎo)致神經(jīng)元靜息狀態(tài)下血管周圍鉀離子濃度基線水平升高，神經(jīng)元活躍時組織間液中的鉀離子濃度>20 nmol/L，激發(fā)VSMC上的電壓門控鈣離子通道使鈣離子內(nèi)流，導(dǎo)致VSMC發(fā)生去極化而收縮，這是目前已被證明的主要機制。大量生成的PGE2與EP1受體結(jié)合導(dǎo)致血管收縮，可能也參與NVC逆轉(zhuǎn)。進(jìn)一步研究NVC障礙的病理機制，在SAH早期改善NVC逆轉(zhuǎn)對恢復(fù)腦血流存在積極幫助，并可能降低DCI發(fā)生率，期待進(jìn)一步的實驗研究證明。

3 展望

神經(jīng)血管單元的提出為SAH提供了整體水平治療目標(biāo)，SAH導(dǎo)致NVU各成分損傷是具有關(guān)聯(lián)的，隨著內(nèi)皮細(xì)胞屏障被破壞，血液內(nèi)各種有害物質(zhì)透過BBB破壞腦組織，在血紅蛋白刺激下，血管平滑肌細(xì)胞向合成表型轉(zhuǎn)換、周細(xì)胞收縮能力增強，導(dǎo)致細(xì)胞炎癥、組織缺血等癥狀加重，在炎癥細(xì)胞因子的刺激下，膠質(zhì)細(xì)胞被激活極化成具有促炎作用的A1型和M1型，它們又進(jìn)一步擴大炎癥反應(yīng)，加重NVU和腦組織的損傷，同時少突膠質(zhì)細(xì)胞的被破壞，使得脫髓銷和神經(jīng)軸突破壞等白質(zhì)損傷發(fā)生，加重神經(jīng)功能受損。因此針對NVU進(jìn)行整體治療較單一細(xì)胞保護(hù)或許更能改善患者癥狀及預(yù)后，但目前仍缺少相關(guān)方面研究。作為腦血流自動調(diào)節(jié)機制中的一種，神經(jīng)血管耦合以NVU作為基本功能單位，可選擇性舒張腦活躍區(qū)周圍血管，為神經(jīng)元提供充足的氧氣和能量，雖然目前尚缺乏評估NVC的金標(biāo)準(zhǔn)，但科學(xué)家根據(jù)定義以各種方法證實SAH動物模型和患者存在NVC障礙，且可能與遲發(fā)性腦缺血等有關(guān)，NVC損傷的機制是十分復(fù)雜的，嘌呤能受體激活導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞終足內(nèi)自發(fā)性鈣離子震蕩幅度異常升高，造成血管周圍鉀離子濃度基線水平增加，可能是導(dǎo)致NVC逆轉(zhuǎn)的主要機制，但目前相關(guān)研究較缺乏，尚未完全闡明具體機制，期待未來更多有關(guān)NVC損傷機制的研究，并針對此開發(fā)新的治療措施，改善DCI等并發(fā)癥帶來的不良影響。

利益相關(guān)聲明：所有作者聲明沒有利益沖突。

作者貢獻(xiàn)說明：葉偉浩和葉子明構(gòu)思設(shè)計了該綜述；葉偉浩是論文的主要撰寫人，負(fù)責(zé)綜述的文獻(xiàn)收集、分析及初稿撰寫；葉子明負(fù)責(zé)論文的校對、修改及定稿。所有作者閱讀并最終批準(zhǔn)最終的文本。