錢程行，武永康

1 引言

動脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血（aSAH）是一種繼發(fā)于腦動脈瘤破裂導(dǎo)致的極其危重的腦血管病，有較高的病死率和致殘率，其半數(shù)幸存者處于高危狀態(tài)，在幾天和幾周內(nèi)可繼發(fā)腦血管痙攣、腦卒中、腦積水等，表現(xiàn)為語言、心理、記憶或運(yùn)動功能的嚴(yán)重缺陷，只有1/3的幸存者最終能重返工作崗位［1］。炎癥因素被認(rèn)為是急慢性神經(jīng)疾病中神經(jīng)元細(xì)胞毒性的影響因素，這也提示可針對其炎癥級聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行靶向治療。aSAH引起的血管和神經(jīng)組織炎癥反應(yīng)大部分歸因于氧化應(yīng)激，許多傳統(tǒng)的炎癥標(biāo)志物如：白細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞，免疫復(fù)合物，補(bǔ)體，C-反應(yīng)蛋白，和許多細(xì)胞因子和趨化因子被激活或上調(diào)［2，3］，因此減輕炎癥反應(yīng)是改善預(yù)后的一種有吸引力的治療方法。雖然特異性抑制促炎調(diào)節(jié)物質(zhì)，如細(xì)胞因子，是一個(gè)有效的治療策略，但是由于aSAH激活多種炎癥通路，這也提示著抑制任何上游炎癥激活劑可能無法充分抑制下游炎癥反應(yīng)。眾所周知，普通肝素（unfractionated heparin，UFH）是治療深靜脈血栓形成、肺栓塞、其他高凝狀態(tài)疾病的安全有效的抗凝劑，除了其抗凝性質(zhì)外，肝素已被證明有著明顯的神經(jīng)保護(hù)作用的抗炎特性，尤其是與蛛網(wǎng)膜下腔出血相關(guān)的炎癥反應(yīng)。該綜述旨在總結(jié)aSAH后應(yīng)用肝素治療潛在的益處，了解其神經(jīng)保護(hù)作用。

2 蛛網(wǎng)膜下腔出血對顱腦的損傷

動脈瘤破裂引發(fā)的兩個(gè)獨(dú)立病理事件共同導(dǎo)致大腦損傷，一個(gè)是初次動脈瘤破裂導(dǎo)致的SAH迅速導(dǎo)致顱內(nèi)壓的增高，進(jìn)而引起腦灌注不足，循環(huán)障礙，全腦損傷，第二次病理事件發(fā)生在動脈瘤破裂的后幾天內(nèi)，隨著蛛網(wǎng)膜下腔血塊逐漸降解，其降解產(chǎn)物如血紅蛋白、凝血酶副產(chǎn)物釋放到腦脊液并隨其循環(huán)到腦部各個(gè)部位，幾乎對中樞系統(tǒng)的每個(gè)方面都有負(fù)面影響，SAH通過激活內(nèi)源性小膠質(zhì)細(xì)胞以及循環(huán)白細(xì)胞的流入誘導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥的發(fā)生［4-6］。這些細(xì)胞對炎癥的誘導(dǎo)發(fā)生具有很多促進(jìn)作用。在SAH實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活介導(dǎo)神經(jīng)凋亡的作用［4］。循環(huán)中性粒細(xì)胞誘發(fā)的腦微血管功能障礙、內(nèi)皮損傷、通過N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartic acid receptor，NMDA受體）功能障礙引起大腦損傷，并在血管痙攣中起著重要作用［7，8］。 SAH 后炎癥介導(dǎo)的腦損傷會持續(xù)幾周時(shí)間［9］，雖然這種炎癥作用對大腦有很多的負(fù)面影響，但也有有益的一面，內(nèi)源性及循環(huán)性的吞噬細(xì)胞對血紅蛋白的清除也有一定的作用［10］?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞和炎性細(xì)胞因子在aSAH后有著促進(jìn)神經(jīng)再生的作用，雖然這是一個(gè)有益的方面，但是過多的炎癥導(dǎo)致的更多的是傷害而不是獲益，尤其是在aSAH的早期階段，其有害作用更加明顯［11］。

aSAH除了直接影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）微環(huán)境外，另外還可誘導(dǎo)血腦屏障（blood brain barrier，BBB）的破壞，從而引起血管源性腦水腫的形成。這種現(xiàn)象的發(fā)生可能是由于蛛網(wǎng)膜下腔中的缺血-再灌注損傷及出血產(chǎn)物導(dǎo)致血腦屏障功能障礙［12］。除了血管源性腦水腫導(dǎo)致的腦腫脹，BBB功能障礙也會導(dǎo)致其他的病理過程，有實(shí)驗(yàn)提示aSAH后白質(zhì)完整性的喪失與血腦屏障的破壞有關(guān)［13］。血腦屏障充當(dāng)著一個(gè)門戶作用，抵抗著炎性細(xì)胞對腦組織的浸潤作用，所以BBB的喪失可能會增加神經(jīng)炎性反應(yīng)作用。

3 肝素的生理特點(diǎn)及藥理作用

肝素是在研究內(nèi)源性凝血劑期間最初在犬肝細(xì)胞內(nèi)提取分離的一種葡萄糖胺聚糖，肝素分子由高度硫酸化多糖鏈線性聚合而成，其特定的硫酸化作用使得在所有已知生物分子中有著最高密度的負(fù)電荷，從而使肝素與大量蛋白質(zhì)相互作用［14］。以往應(yīng)用當(dāng)中將其作為抗凝劑來使用，其主要作用是結(jié)合并誘導(dǎo)抗凝血酶Ⅲ變構(gòu)激活，使其抑制凝血因子Xa活性。有研究提示，在哺乳動物中，肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞是肝素主要的來源［15］。除了肝素抗凝作用外，肝素還與各種炎癥蛋白和趨化因子相互作用［16］。肝素及其衍生物通過各種機(jī)制發(fā)揮著明顯的抗炎特性，炎癥介質(zhì)通常帶正電荷，與肝素分子結(jié)合會干擾生化和靜電微環(huán)境，可有效的中和這些介質(zhì)發(fā)揮其抗炎特性［17］。在分子水平上，發(fā)現(xiàn)肝素具有各種神經(jīng)保護(hù)的作用，它能降低內(nèi)皮素-1（endothelin-1，ET-1）mRNA 的轉(zhuǎn)錄，ET-1 通過表皮生長因子受體 （epidermal growth factor receptor，EGFR）介導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞收縮功能，肝素與表皮生長因子結(jié)合阻止EGFR的反式激活，而且在小鼠及體外模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)肝素與表皮生長因子結(jié)合可抑制周圍出血性血管收縮導(dǎo)致進(jìn)一步的腦損傷［18］。肝素及其低分子量衍生物是結(jié)合并抑制白細(xì)胞黏附分子如選擇蛋白-P或選擇蛋白-L，防止白細(xì)胞通過血管壁外滲到炎癥區(qū)域［19］。肝素以高親和力與許多炎性因子結(jié)合如IL-12和IL-2，可能有使其與周圍組織隔離的作用，并在一定程度上有著防止炎癥效應(yīng)細(xì)胞的激活的作用，比如嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，此外，肝素還可直接抑制炎癥的分子介質(zhì)，如彈性蛋白酶和主要的堿性蛋白［20］。并且有研究表明，肝素的抗炎作用可能與其抗凝血活性無關(guān)［21］。

目前肝素在aSAH方面的應(yīng)用主要是利用其抗凝特性預(yù)防動脈瘤血管內(nèi)治療后的靜脈血栓栓塞（venous thromboembolism，VTE）和全身肝素化。 幾項(xiàng)研究表明，肝素可減少aSAH后血管痙攣和遲發(fā)性腦梗死的發(fā)生率［18］。此外，肝素還可通過控制炎癥、恢復(fù)血腦屏障完整性來改善aSAH的臨床結(jié)局。目前認(rèn)為炎癥、水腫、血腦屏障功能障礙越來越多的被認(rèn)為是aSAH預(yù)后不良的因素，其肝素的血管外效應(yīng)要比其預(yù)防血管痙攣的作用更重要。

4 肝素在蛛網(wǎng)膜下腔出血中的神經(jīng)保護(hù)作用

4.1 白細(xì)胞外滲 眾所周知，白細(xì)胞經(jīng)過通透性增加的血管遷徙到受傷區(qū)域是炎癥反應(yīng)開始的標(biāo)志。蛛網(wǎng)膜下腔存在白細(xì)胞則是炎癥的特異性標(biāo)志物［22］。其雖然白細(xì)胞從血管到實(shí)質(zhì)部分的運(yùn)動過程相當(dāng)復(fù)雜，白細(xì)胞與血管壁的黏附取決于細(xì)胞表面糖蛋白與選擇素之間的作用［23］。有研究提示肝素可減少參與炎癥反應(yīng)的白細(xì)胞數(shù)量，并且可降低炎癥對中樞系統(tǒng)的損傷［24，25］。先前有學(xué)者研究提示，微血栓栓塞可能導(dǎo)致遲發(fā)性的神經(jīng)功能缺陷，因此有人猜測肝素的抗凝的特性在神經(jīng)保護(hù)方面有一定的作用，并在實(shí)驗(yàn)中證明了這種猜測［26］。但有其他研究者將肝素分子中的抗凝結(jié)構(gòu)域去除，其也表現(xiàn)出對aSAH實(shí)驗(yàn)對象抗炎性神經(jīng)保護(hù)作用，這也為證明肝素的神經(jīng)保護(hù)作用主要依靠其抗炎特性而不是抗凝特性提供了一個(gè)依據(jù)［27］。

4.2 缺血再灌注損傷 一些學(xué)者認(rèn)為aSAH的出血量、血管痙攣、腦脊液吸收減少可引起顱內(nèi)壓的增高，導(dǎo)致腦組織明顯的暫時(shí)性腦組織缺血，缺血-再灌注損傷是aSAH后主要損傷，由于其臨床相關(guān)性，發(fā)生意識喪失是aSAH預(yù)后最佳的預(yù)測因子［28，29］。多項(xiàng)研究證明肝素及其衍生物在缺血再灌注損傷中的療效，有關(guān)大鼠實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯拷Y(jié)果表明短暫腦動脈閉塞后的大鼠蛛網(wǎng)膜下腔中給予肝素或肝素衍生物后，肝素結(jié)合從受損紅細(xì)胞釋放的氧化血紅蛋白，從而迅速的中和氧自由基對血管內(nèi)皮細(xì)胞及腦組織的毒性作用，其腦組織梗死體積減小，表明氧化血紅蛋白在血管痙攣中起著重要作用［27］。半胱天冬酶途徑是在蛛網(wǎng)膜下腔出血后早期階段被激活，在缺血性中風(fēng)中半胱天冬酶-1首次觀察到被激活，在缺血性中風(fēng)中抑制半胱天冬酶1、3、8、9和11的早期激活可以防止神經(jīng)破壞，動物研究模型中，可發(fā)現(xiàn)蛛網(wǎng)膜下腔出血的小鼠在給予肝素藥物治療后，其腦組織中的半胱天冬酶-3顯著降低［28］。低分子量肝素在體外表現(xiàn)的抗缺血再灌注損傷從而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。目前所提出的抗缺血再灌注損傷機(jī)制主要有中和氧化物質(zhì)和抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡［29］，但是目前還尚未有足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來證明。

4.3 炎癥反應(yīng) 盡管肝素在白細(xì)胞外滲介導(dǎo)的抗炎過程中有影響，但肝素還可以通過調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞激活來減少損傷。SAH后神經(jīng)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵效應(yīng)機(jī)制是吞噬細(xì)胞的活化產(chǎn)生介質(zhì)，如過氧亞硝酸鹽和基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）［13］。 有學(xué)者猜測肝素導(dǎo)致炎性細(xì)胞激活可能與SAH病理環(huán)境有關(guān)［28］，由于肝素與炎性介質(zhì)相互之間的關(guān)系復(fù)雜，單一機(jī)制還不能解釋其多效性的作用。目前有以下幾種機(jī)制還有待于進(jìn)一步探討，在吞噬細(xì)胞上表達(dá)的晚期糖基化終產(chǎn)物受體 （RAGE）通過激活核因子-κB（uclear transcription factor-κB，NF-κB）誘導(dǎo)炎癥效應(yīng)，而SAH后，可使小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞在整個(gè)皮質(zhì)誘導(dǎo)RAGE的表達(dá)［30］。在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，抑制RAGE信號轉(zhuǎn)導(dǎo)可減少其炎癥反應(yīng)，減少SAH后皮層神經(jīng)元死亡，改善功能結(jié)局［31］。低分子肝素和非抗凝衍生物2，3-O-脫硫酸肝素，能特異性的抑制RAGE與其配體之間的相互作用，所以RAGE抑制的阻斷可以解釋肝素對炎性細(xì)胞活化的影響［31］。在一個(gè)創(chuàng)傷性顱腦損傷 （traumatic brain injury，TBI）和慢性神經(jīng)退行性病變的研究中，也得出肝素的抗炎證據(jù)，他們認(rèn)為對于TBI患者早期注射肝素，可有效地降低神經(jīng)炎癥反應(yīng)和改善認(rèn)知功能［24］。

4.4 氧化應(yīng)激反應(yīng) 活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生反應(yīng)性氧化物質(zhì)（ROS）介導(dǎo)著SAH后顱腦損傷，大量的實(shí)驗(yàn)表明降低SAH后氧化應(yīng)激作用有許多益處。而肝素表現(xiàn)出一定的抗氧化作用，細(xì)胞外超氧化物歧化酶 （extracellular superoxide dismutase，EC-SOD）是一種強(qiáng)大的抗氧化酶，可以與肝素特異性結(jié)合，其結(jié)合會增加EC-SOD血液當(dāng)中循環(huán)水平，不僅如此，還可誘導(dǎo)EC-SOD的合成。動物實(shí)驗(yàn)中，研究者向過表達(dá)EC-SOD的兔腦脊液（CSF）中注射肝素，導(dǎo)致CSF中EC-SOD水平升高并且活性增加將近27倍［32］。硫氧還蛋白還原酶是另一種在氧化性腦損傷中具有保護(hù)作用的酶，這種酶也能與肝素高親和力結(jié)合，但具體的機(jī)制目前仍不明確［33］?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)都證明了肝素可以改善SAH后產(chǎn)生的氧化應(yīng)激損傷。

4.5 血腦屏障功能障礙與血管源性腦水腫 研究顯示SAH后腦水腫形成預(yù)示著預(yù)后不良。多項(xiàng)證據(jù)表明，在aSAH中及其他損傷中，肝素可降低血腦屏障功能障礙與血管源性腦水腫程度。在小鼠SAH實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，破壞小鼠的血腦屏障，用低分子肝素處理后，其損傷24 h后的腦水腫得到緩解，并且能改善早期的行為結(jié)局［34］。一項(xiàng)關(guān)于TBI患者人體研究發(fā)現(xiàn)，證明了早期應(yīng)用低分子肝素可以迅速地解決水腫等病理性CT影像特征［35］。考慮炎癥與水腫之間關(guān)系密切，肝素其抗水腫可能來源于其抗炎特性。肝素與SAH后水腫形成相關(guān)的血管內(nèi)皮生長因子 （vascular endothelial growth factor，VEGF）和緩激肽（bradykinin，BK）之間作用關(guān)系密切［12］。 肝素對VEGF-內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用的具體機(jī)制復(fù)雜，在低濃度時(shí)，肝素似乎增強(qiáng)VEGF與其受體的結(jié)合，而高濃度的肝素則抑制VEGF與受體的結(jié)合。考慮VEGF在SAH介導(dǎo)的腦水腫中的作用，肝素對VEGF的抑制呈現(xiàn)出對水腫減輕的作用，跟VEGF一樣，肝素與緩激肽之間的作用也很復(fù)雜，雖然有研究提示肥大細(xì)胞產(chǎn)生的肝素在過敏狀態(tài)下對緩激肽的形成和血管通透性至關(guān)重要，但其他的研究提示靜脈注射肝素能抑制緩激肽誘導(dǎo)的血管通透性［36］。此外，aSAH中緩激肽介導(dǎo)的水腫在出血后很早就出現(xiàn)?？傊?，肝素與VEGF、BK之間的作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步證實(shí)。

綜上所述，鑒于aSAH后腦損傷的復(fù)雜性，單一治療方式不可能解決治療的方方面面，肝素在aSAH方面的功效，仍處于研究初期，其治療機(jī)制仍需要進(jìn)一步的探索。