炎癥反應在腦出血后繼發(fā)腦損傷的研究進展

李慕華，陳康，羅琨祥，張煥威，黃常堅▲

(1.右江民族醫(yī)學院研究生學院，廣西百色 533000；2.右江民族醫(yī)學院附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，廣西百色 533000；3.廣西梧州市人民醫(yī)院神經(jīng)外科，廣西梧州 543000)

腦出血(intracerebral hemorrhage，ICH)是一種嚴重的中風類型，有著高死亡率及高致殘率的特點，現(xiàn)有的治療收益并不理想。在過去20年間，通過臨床模型或體外實驗，已經(jīng)對ICH后腦損傷有著比較清楚的認識，其中炎癥反應對腦損傷和損傷后的修復具有重要作用。ICH引起的炎癥反應涉及多種炎性細胞的激活、炎性因子的釋放。我們總結(jié)ICH后繼發(fā)性腦損傷中各種細胞、促炎及抗炎因子的作用和功能，描述ICH后炎癥反應致特殊細胞死亡對繼發(fā)性腦損傷的影響，討論ICH致病機制以及可能存在的治療策略和方向。

1 ICH流行病學

ICH是一種腦血管破裂后血液進入腦組織的神經(jīng)系統(tǒng)綜合征，主要繼發(fā)于高血壓病和其他血管疾病。它是腦卒中的第二大常見形式，發(fā)生率占腦卒中的10%～20%[1]。ICH的病死率從7天的35%到1年的59%，而幸存者的致殘率高達60%[2]。導致ICH的原因有很多，其中最常見的原因為高血壓，而且我國高血壓群體龐大，但接受有效降壓治療占比不高。近年有研究表明，中國ICH發(fā)病率為18.8%～47.8%[3]，遠高于發(fā)達國家的發(fā)病率8%～15%[4]，造成這種差距可能是由于歐美國家高血壓病得到有效控制。

2 ICH腦損傷機制

ICH發(fā)生后會發(fā)生兩種腦損傷，分別是原發(fā)性損傷以及繼發(fā)性損傷。其中，原發(fā)性損傷是由于血液迅速聚集在腦實質(zhì)，對腦組織造成壓迫以及機械占位效應造成的。而繼發(fā)性損傷是ICH期間血腫沉積在腦中溶解并釋放其內(nèi)容物至腦實質(zhì)，其中內(nèi)容物包括血紅蛋白、血紅素、游離鐵等。這些內(nèi)容物可以激活白細胞、外周免疫細胞和炎性因子并導致自由基的產(chǎn)生，而它們共同作用導致腦水腫和細胞死亡[5]，同時也一定程度能夠?qū)е卵X屏障(blood-brain barrier，BBB)被破壞而引起血腫周圍水腫(perihematomal brain edema，PHE)[6]。

繼發(fā)性腦損傷與炎癥反應關(guān)系十分復雜，但主要由炎性細胞及因子參與，細胞成分包括白細胞、小膠質(zhì)細胞以及星形膠質(zhì)細胞等[2]。炎性因子主要分為促炎因子及抗炎因子，促炎因子如白細胞介素27(interleukin，IL-27)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)及IL-1等，可以促進炎癥反應，增加腦損傷。而抗炎因子如IL-4、IL-27等，發(fā)揮抗炎作用保護腦組織。

3 ICH后炎性細胞作用

3.1 中性粒細胞中性粒細胞在ICH早期就能夠滲透到中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)，它能夠透過不完整的BBB而到達血腫周圍。通過觀察ICH模型發(fā)現(xiàn)，在發(fā)生ICH后4小時內(nèi)就可以觀察到血腫周圍的浸潤性中性粒細胞，而3天左右就能夠達到最高峰。浸潤的中性粒細胞可以釋放各種炎性因子，如基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)、TNF和誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)等，并誘導神經(jīng)元死亡[5]。中性粒細胞在ICH環(huán)境中能以脫顆粒的形式釋放乳鐵蛋白(lactotransferrin，LTF)至細胞外，LTF是一種對螯合鐵具有極高親和力的單鏈糖蛋白，可以緊密結(jié)合三價鐵離子。因此，它可以通過與紅細胞分解所釋放的鐵進行結(jié)合，從而阻斷其毒性作用[7]。所以，臨床治療上使用LTF來減輕ICH誘導的腦水腫和神經(jīng)組織損傷，從而對腦組織起到保護作用。

3.2 小膠質(zhì)細胞ICH后，機體血腫清除包括紅細胞降解以及小膠質(zhì)細胞、巨噬細胞吞噬。其中，小膠質(zhì)細胞是ICH最早參與病理過程的免疫細胞[8]。它的活化經(jīng)歷包括增大、增厚過程、促炎蛋白的上調(diào)和細胞行為變化[9]，在此期間可能表現(xiàn)出不同的極化狀態(tài)，從神經(jīng)毒性到保護性表型，有M1和M2兩種形態(tài)。其中，M1型為促炎小膠質(zhì)細胞，可分泌TNF-α、ROS、IL-1、MMP、血紅素加氧酶(heme oxygenase，HO)等物質(zhì)，進一步破壞BBB的完整性，從而導致神經(jīng)炎癥和腦水腫[10]。而M2抗炎小膠質(zhì)細胞被認為是修復神經(jīng)損傷的關(guān)鍵細胞[11]，可促進少突膠質(zhì)細胞的增殖和分化，釋放抗炎因子以及產(chǎn)生各種生長因子、營養(yǎng)因子，對于神經(jīng)血管再生有著重要作用，同時可以吞噬釋放到腦實質(zhì)中的血液成分并清除細胞碎片[12]。近年有研究表明，MitoQ藥物通過抑制NLRP3，促進鐵處理后小膠質(zhì)細胞從 M1型向M2型轉(zhuǎn)變，可以顯著促進血腫吸收，減少ICH后繼發(fā)神經(jīng)損傷[13]。因此，MitoQ可作為治療ICH的潛在方法。

3.3 星形膠質(zhì)細胞星形膠質(zhì)細胞是大腦中最大、最復雜的神經(jīng)膠質(zhì)細胞，參與各種生理過程并維持各種生理平衡。星形膠質(zhì)細胞能夠通過Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)構(gòu)建促炎性環(huán)境[14]，增加中性粒細胞的浸潤，從而導致繼發(fā)性腦損傷；同時產(chǎn)生大量趨化因子，增加MMP-9活性，損害BBB，進一步增強炎癥反應[15]；也能夠通過TLR4/MyD88信號傳導途徑產(chǎn)生鐵調(diào)素，加重ICH后的腦鐵積累、腦氧化損傷和認知障礙。有研究表明星形膠質(zhì)細胞可以介導IL-15表達加劇出血性腦損傷，主要表現(xiàn)在影響小膠質(zhì)細胞偏向ICH后的促炎表型，同時也表現(xiàn)在CD86、IL-1β和TNF-α的升高[16]。除此之外，星形膠質(zhì)細胞也能在ICH后起保護作用，表現(xiàn)在皮質(zhì)和基底神經(jīng)節(jié)中的星形膠質(zhì)細胞分泌銅藍蛋白，將亞鐵氧化從而減少腦損傷[17]。近年發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細胞上表達的水通道AQP4在ICH后表達水平降低，會導致BBB微環(huán)境破壞、滲漏增加，從而使ICH早期就產(chǎn)生PHE，在小鼠實驗中用ROS清除劑處理可恢復體內(nèi)和體外AQP4的表達，并恢復BBB的完整性，顯著減少PHE體積[6]。因此，ROS清除劑可以作為ICH藥物研究方向。

4 ICH后促炎因子的作用

4.1 IL-17IL-17是一種在免疫和炎癥疾病中均表達的促炎因子[18]，其家族具有從IL-17A到IL-17F的多種亞型，但主要的是IL-17A。IL-17A已在多種細胞中被發(fā)現(xiàn)，其中包括Th17細胞、γδt細胞和一些非淋巴細胞[19]。研究發(fā)現(xiàn)，ICH后第四天，γδt淋巴細胞和IL-17水平達到峰值，故而推測大腦中的IL-17主要由γδt細胞產(chǎn)生[20]。其中，IL-17A調(diào)節(jié)中性粒細胞的生成，并使其聚集到炎癥區(qū)域，促使CXC趨化因子的生成，并調(diào)節(jié)粒細胞集落刺激因子(G-CSF)的表達，從而導致BBB被破壞和腦損傷[21]，同時通過自噬基因ATG5和ATG7誘導小膠質(zhì)細胞自噬，促進炎癥反應，加劇腦損傷[22]。有實驗證據(jù)表明，將IL-17A抑制劑用于ICH小鼠可降低促炎性因子(如TNF-α和IL-1β)的水平，并改善神經(jīng)功能[23]。由此，IL-17A抑制劑可能對于改善ICH后腦損傷有潛在的治療意義。

4.2 TNF-αTNF-α是一種具有多種作用的細胞信號轉(zhuǎn)導蛋白，在急性炎癥反應中扮演重要角色，可誘導細胞凋亡，在ICH后有著促炎癥反應的作用，從而加重腦損傷[24]。有臨床數(shù)據(jù)表明，與健康對照組相比，ICH患者入院時，TNF-α水平較高，ICH三天后TNF-α濃度達到峰值[25]。體外培養(yǎng)實驗表明，用氧血紅蛋白刺激的小膠質(zhì)細胞的條件培養(yǎng)基可以誘導神經(jīng)元壞死，該作用可以被TNF-α抑制劑抑制，這表明活化的小膠質(zhì)細胞分泌的TNF-α是誘導神經(jīng)元壞死的重要因素[26]。雖然已證明TNF-α抑制劑可減輕腦水腫、炎癥反應和神經(jīng)系統(tǒng)損害的程度，但不能改變血腫的體積[15]。抑制TNF-α仍有可能是減少ICH繼發(fā)性損傷的潛在治療策略。

4.3 IL-1β大腦中的IL-1β主要由小膠質(zhì)細胞分泌。作為促炎細胞因子，IL-1β被認為是ICH的關(guān)鍵炎癥靶標。ICH大鼠血清中的IL-1β與腦水腫程度有關(guān)，可能作為ICH后腦水腫進展的指標[27]。另一種促炎因子IL-18是在ICH后，作用于小膠質(zhì)細胞，通過TLR4/NF-κB途徑產(chǎn)生大量IL-1β前體，同時形成膜攻擊復合體(membrane attack complex，MAC)激活小膠質(zhì)細胞中NLRP3炎性小體，進而導致caspase-1的激活，而caspase-1能夠促進IL-1β前體的成熟[28]，成熟后的IL-1β與其受體IL-1R結(jié)合，參與炎癥反應的調(diào)節(jié)，從而損害BBB并導致腦水腫。研究已經(jīng)證明IL-1R在體內(nèi)和體外均參與了血紅素誘導的細胞壞死，而且白介素-1受體拮抗劑(IL-1RA)可以通過抑制IL-1R與壞死小體之間的偶聯(lián)作用來減輕血紅素誘導的神經(jīng)元壞死[29]。IL-1RA作為IL-1受體拮抗劑有希望成為ICH治療的關(guān)鍵性藥物。

5 ICH后抗炎因子的作用

5.1 IL-4小膠質(zhì)細胞是ICH后的CNS中關(guān)鍵炎性細胞。在ICH后，IL-4可以通過JAK1/STAT6通路[30]，抑制小膠質(zhì)細胞中M1激活，同時增強M2激活來促進抗炎反應。有實驗研究顯示，用IL-4治療的ICH小鼠中，促炎細胞因子(如IL-6、TNF-α)保持在較低水平；相反，用IL-4治療的ICH小鼠中，抗炎細胞因子的水平相對于正常水平明顯升高，即IL-4通過增加抗炎細胞因子并減少促炎細胞因子，以減輕炎癥對繼發(fā)性腦損傷的影響[30]。IL-4還可以靶向的方式影響ICH后的其他免疫細胞，例如浸潤的T細胞和中性粒細胞。ICH早期注射IL-4，可抑制M1細胞活化，同時增強M2細胞活化，以促進抗炎反應。因此，在ICH早期給予IL-4可能是改善ICH預后的一種有希望的治療方法[31]。

5.2 IL-27IL-27是一種異二聚體細胞因子，可在許多類型的細胞中起作用，其中包括T細胞、B細胞以及巨噬細胞，同時具有多種活性，包括限制炎癥的獨特能力，以及與自身免疫反應相關(guān)的免疫介導。IL-27可促進中性粒細胞極化。這些極化的細胞可能帶有更多的細胞保護性LTF來緩解氧化應激，螯合ICH沉積的鐵，最終減輕神經(jīng)損傷[32]。除LTF外，IL-27還增強了一種關(guān)鍵的急性期血紅蛋白解毒蛋白Hp的表達，Hp可在ICH后保護大腦免受血液毒性方面起著重要作用[33]。故而IL-27和LTF及其相關(guān)途徑的調(diào)節(jié)可能是治療ICH的新的、強有力的靶點。

6 小結(jié)與展望

關(guān)于ICH的研究仍在不斷進行，炎癥過程被認為在繼發(fā)性腦損傷的病理生理學中發(fā)揮重要作用。未來可能是ICH后的治療靶點，特別是免疫調(diào)節(jié)治療，其在體外實驗及動物模型的臨床前研究中對于ICH后的治療是可行的，然而實驗和患者治療之間是存在差異的，因此給基于藥物的應用帶來了臨床轉(zhuǎn)化的不確定性。進一步探索臨床藥物在ICH治療中的應用轉(zhuǎn)化潛力；合理、科學地設計臨床試驗，選擇合適的療效終點，并嚴格遵守納入和排除標準。從動物模型到臨床應用，還有很長的路要走。