焦恒星 郭 鑫 張越林

西安醫(yī)學院，陜西 西安 710068

動脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血（aneurysmal subarachnoid hemorrhage，aSAH）是一種臨床比較常見的出血性卒中亞型，約占自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）的85%［1］，主要發(fā)病年齡在50歲左右，而女性約是男性的6倍［1］。在過去30 a間，隨著神經(jīng)重癥監(jiān)護病房、臨床診斷及神經(jīng)顯微外科等綜合治療水平的不斷提高，其病死率已由50%逐步下降至35%［2］。但幸存者往往會留下永久性殘疾、認知功能缺陷、日常行動減慢等后遺癥，嚴重影響患者基本生活。既往普遍認為腦血管痙攣是影響aSAH 患者預后的重要因素，但最近幾年研究證明腦血管痙攣的降低并不能改善患者的預后［2］，并通過大量aSAH的臨床研究，將焦點已經(jīng)轉移到出血后早期，并認為這個階段可能與患者預后不良存在密切關系，并將aSAH后前72 h內的病理事件命名為早期腦損傷（early brain injury，EBI）。最先關注到這方面并提出想法的是KUSAKA等［3］，越來越多的專家學者也認同這個觀點，EBI已成為神經(jīng)領域的研究熱點。本文對影響aSAH 預后的EBI 潛在機制進行綜述，以求為臨床采取相應的干預措施提供一定的理論基礎，改善患者預后并提高生活質量。

1 顱內壓升高和腦微血管功能障礙

隨著顱內動脈瘤突然破裂后血液急速涌入蛛網(wǎng)膜下腔，顱內壓快速升高，而腦血流量（cerebral blood flow，CBF）減少，從而造成腦組織灌注不足，導致一過性腦缺血和潛在死亡。顱內壓升高的主要機制包括腦脊液循環(huán)障礙、腦血容量增加和血管神經(jīng)麻痹等［4］。顱內壓升高是aSAH 發(fā)生后最先出現(xiàn)的生理反應，通常會造成腦灌注壓明顯降低，進而造成腦血液短缺；其次血液形成的血凝塊使腦脊液循環(huán)系統(tǒng)受阻，形成梗阻性腦積水，二者的疊加作用使顱內壓增加，并使其維持在高水平上，致急性全腦缺血的發(fā)生。研究［5］證實水通道蛋白4（aquaporin-4，AQP4）分泌異常與腦水腫有關，主要是由于炎性因子（TNF-α、IL-1β等）促進AQP4 過度的分泌，最終導致EBI。此外，腦微血管系統(tǒng)在腦部血液調控方面處在核心位置而發(fā)揮重要作用，越來越多的證據(jù)表明微血管功能障礙與EBI 有關［6］。研究［7-8］表明在aSAH后24～96 h會出現(xiàn)神經(jīng)血管偶聯(lián)的倒置，激活的神經(jīng)元細胞引起小動脈的血管收縮反應，造成神經(jīng)元能量需求和血流之間不匹配，可能進一步加劇腦損傷。且在aSAH 后可觀察到腦微血管內的結構和細胞變化，如起源于血管壁的微絨毛形成氣泡，從基膜分離并阻塞管腔；基底膜的暴露、觸發(fā)血小板及血細胞引起微血栓和神經(jīng)炎癥形成［7］。顱內壓升高和腦微血管功能障礙在一定程度上影響著aSAH 預后，但目前還無相關干預措施能夠通過降低顱內壓及改善腦微血管功能障礙等來改善患者預后。

2 血-腦屏障（BBB）破壞

大量研究表明，血-腦屏障破壞和神經(jīng)炎癥是導致EBI 的兩種主要病理機制。BBB 破壞可以引起腦血腫，主要是由于在aSAH后血管內皮和血管膠質細胞功能障礙進而破壞血-腦屏障，使得血管內各種物質通過血管壁滲透到腦實質，引起腦積水，從而導致EBI［8］。研究發(fā)現(xiàn)血-腦屏障完整性破壞主要與基質金屬蛋白酶（MMPs）有關，尤其是MMP-9已經(jīng)成為BBB破壞研究的核心，活性氧和促炎因子促使MMP-9分泌增加，且已有研究表明，MMP-9 與EBI 程度有關［9-11］。此外，神經(jīng)膠質細胞在炎癥的刺激下可以分泌糖蛋白（sonic hedgehog，Shh），其在保護血-腦屏障的結構完整性起到重要作用［12］。血-腦屏障破壞及血管通透性增加可導致腦水腫，同步使得潛在有毒血液成分及炎癥細胞滲入腦實質內，加重腦損傷［13］。另外，最新研究［14］發(fā)現(xiàn)a-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體的激活（AMPAR）在aSAH 后血-腦屏障功能紊亂中也起著重要作用，AMPAR 激活是aSAH 后EBI 的一個重要的潛在機制，并提出非選擇性AMPAR 拮抗劑潘生丁可以抑制EBI。此外，有研究發(fā)現(xiàn)解決素D1（RvD1），這是一種脂類介質，具有抗炎和保護神經(jīng)的功能，通過調控A20 和NLRP3 炎癥因子，對aSAH 后炎癥引起的血-腦屏障破壞起到保護作用［15］。因此，對EBI 與BBB 之間機制和信號通路研究，將為治療aSAH提供新的治療策略。

3 細胞凋亡

細胞凋亡在aSAH 后EBI 中同樣扮演著重要作用，并與神經(jīng)功能的恢復程度存在密切關系［16］。細胞凋亡是一種程序化的、不可逆的自我損傷過程，其中神經(jīng)元細胞的凋亡被公認為是EBI 發(fā)展過程中的重要一步，通過抑制神經(jīng)元細胞的凋亡可以起到神經(jīng)保護的作用［8］。最近研究發(fā)現(xiàn)，EBI可能與鐵性下垂有關，而鐵性下垂是指一種鐵依賴的程序性細胞死亡形式，主要形態(tài)是線粒體縮窄、線粒體膜密度增加、線粒體外膜損傷，其潛在機制可能是通過抑制脂質過氧化來起到神經(jīng)保護作用［17］。此外，平衡核苷轉運體1（NBT1）通過減少aSAH 后NLRP3 炎癥小體表達的NLRP3 和Caspase-1，促使促炎因子IL-1β水平降低，減輕神經(jīng)元變性和凋亡，從而改善患者短期神經(jīng)功能。CHEN等［18］研究表明NBTI也許能通過ENT1/NLRP3/Bcl2 信號通路在動物SAH 后EBI 中發(fā)揮神經(jīng)保護作用。DAI 等［19］研究發(fā)現(xiàn)，肝X 受體（LXR）激動劑T0901317 可改善aSAH 后的短期和長期神經(jīng)功能缺損，部分可通過LXRs/IRF-1/PUMA/Drp1 信號通路減輕aSAH 后EBI 的神經(jīng)細胞凋亡。通過對細胞凋亡病理機制研究，將進一步尋找到新的治療靶點。

4 自噬

自噬是真核細胞自身的一種具有神經(jīng)系統(tǒng)保護特點的降解途徑，主要通過清除構型錯誤的蛋白質以及老化、功用失調和受損的細胞器等來保持細胞功能正常運轉。動物實驗發(fā)現(xiàn)小鼠大腦缺血缺氧可致神經(jīng)元細胞出現(xiàn)損傷，引起自噬現(xiàn)象，同時自噬的激活可能發(fā)揮保護神經(jīng)元和緩解大腦缺血的作用［20］。自噬在神經(jīng)系統(tǒng)保護領域方面起到重要作用，表現(xiàn)為降低細胞壞死、減輕腦腫脹程度，明顯改善血-腦屏障功能和神經(jīng)系統(tǒng)功能等［21-22］。實驗觀察到線粒體功能障礙可能會促進aSAH 后未成熟自噬小體的大量產(chǎn)生，這些未成熟的自噬小體和功能障礙的線粒體形成協(xié)同作用，促進細胞凋亡。此外，成纖維細胞生長因子-2（FGF-2）可以通過激活P13K/AKT通路來抑制自噬水平，從而起到神經(jīng)保護作用，減輕aSAH后EBI的嚴重程度［23］。自噬是維持內穩(wěn)態(tài)的重要生理過程，但是在某些特殊環(huán)境影響下，自噬則會促進細胞凋亡，說明自噬有雙重作用，反應適度可以促進細胞生存，相反過量或者過少可能促進細胞死亡。因此，更需要對自噬在aSAH后EBI中的具體機制進行研究探索。

5 氧化應激反應

氧化應激反應在EBI 形成的進程中同樣占據(jù)重要位置，這可能與aSAH后大量紅細胞裂解的產(chǎn)物有關。在aSAH后血紅素氧化酶快速升高，發(fā)揮作用主要是使血紅素降解為膽綠素、NO及Fe2+，并且一過性的腦缺血、缺氧也能產(chǎn)生Fe2+，二者疊加作用造成大腦細胞中的鐵離子積聚［24］。而急性腦缺血和缺氧會造成細胞內電子傳遞鏈功能障礙，大量超氧負離子從線粒體轉移到細胞內，使Fe2+在超氧負離子以及過氧化氫物等因素下氧化后成為羥基自由基，而羥基自由基是目前研究發(fā)現(xiàn)人體最活潑的自主基，其有著很強的氧化應激損傷功能［25］。研究發(fā)現(xiàn)細胞DNA易受到氧化應激反應的影響，aSAH后會產(chǎn)生大量有毒氧自由基，引起DNA 破壞，從而引起細胞凋亡和血-腦屏障破壞等病理生理變化，最終導致EBI 形成［26］。研究表明，鐵螯合劑（去鐵胺、環(huán)磷酰胺）可通過結合作用減少鐵離子產(chǎn)生，明顯減少羥基自由基的產(chǎn)生和氧化應激所帶來的損傷，從而減輕EBI［27］。研究發(fā)現(xiàn)內質網(wǎng)過度應激會引起鈣釋放和氧化應激，進而引起一系列聯(lián)級反應，導致炎癥和細胞凋亡［28］。并且在內質網(wǎng)過度應激時會誘導小膠質細胞激活和白細胞滲入大腦，引起腦損傷。因此，通過對氧化應激在EBI 形成中機制的研究，有利于改善aSAH后EBI，提高患者生存質量。

6 線粒體功能障礙

在過去的幾十年里，線粒體功能障礙已經(jīng)被公認為是aSAH后EBI的有害因素，并與患者神經(jīng)功能恢復程度密切相關。線粒體主要為細胞功能正常提供能量，在神經(jīng)功能和神經(jīng)細胞方面發(fā)揮著重要作用。研究證實，線粒體功能障礙主要包括ATP供應、細胞內鈣濃度、細胞死亡相關蛋白活性、還原氧化電位和清除自由基的變化都是導致腦損傷的原因［29-30］。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體通過生物發(fā)生使DNA復制增強，調節(jié)氧化磷酸化，促進ATP的生成；相反，線粒體過度分裂打破動態(tài)平衡，導致大量ROS 的產(chǎn)生則會引起細胞凋亡。說明線粒體生物發(fā)生和裂解在維持線粒體功能和內環(huán)境穩(wěn)定方面發(fā)揮積極作用［31］。此外，熱休克蛋白22（hsp22）通過激活TFAM誘導的線粒體生物發(fā)生，以AMPK-PGC1α依賴的方式阻斷DRP1介導的線粒體凋亡，減輕線粒體功能障礙，起到保護神經(jīng)功能作用［28］。因此，迫切需要進一步研究線粒體功能障礙在EBI的發(fā)生機制，尋求通過阻斷線粒體裂解或者功能障礙，減輕aSAH后EBI以改善患者預后。

7 神經(jīng)炎癥

在aSAH 發(fā)生后，滲入蛛網(wǎng)膜下腔中的紅細胞（RBC）裂解釋放出許多能引起炎癥的內源性物質，同時在短暫性腦缺血的雙重作用下，細胞內炎癥路徑被激活并引起炎癥介質大量合成和釋放，最終導致腦水腫［10］。此外，血腦屏障結構損壞致其通透性增強，小膠質細胞和白細胞自由通過并滲入大腦，進一步加重炎癥反應，導致患者出現(xiàn)不可逆的神經(jīng)功能缺陷［32］。Toll 樣受體-4（TLR-4）信號傳遞通路在aSAH后EBI的神經(jīng)炎癥中有獨特作用，TLR4和其他免疫細胞表面識別受體（PRR）激活能引起下游炎癥信號級聯(lián)反應的激活，相反則會抑制炎癥因子釋放［33］。研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)炎癥與小膠質細胞的激活密切相關，aSAH后大量小膠質細胞快速被激活并釋放炎癥因子（TNF-α、IL-1α、IL-C1q），引起神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元死亡［34］。動物模型研究發(fā)現(xiàn)，一些促炎因子包括（IL-1β、IL-6、TNF-α）在aSAH 后腦脊液和血清中短時間內升高，通過觸發(fā)一系列正反饋通路加強腦損傷，最終導致血-腦屏障破壞［35］，此外，小膠質細胞可通過激活神經(jīng)膠質細胞來發(fā)揮促炎作用，使腦損傷程度加重［36］。以上研究結果表明，小膠質細胞、促炎因子等是aSAH后不良預后的重要因素。因此，應深入研究是否可以利用藥物靶點治療或者干預炎癥反應進程，從而減輕EBI，提高患者生存質量。

8 皮層擴散性去極化

皮層擴散性去極化（cortical spreading depolarizations，CSD）通常指神經(jīng)元和神經(jīng)膠質細胞在大腦皮質出現(xiàn)的一種病理波［37］，已經(jīng)被證實是EBI的重要因素，70%的aSAH患者存在CSD［38］。最近一項研究證明，CSD與aSAH后患者早期出現(xiàn)的局灶性腦損傷有一定關系［39］，并且蛛網(wǎng)膜下腔的血液積聚是誘發(fā)CSD 的充分病理條件，在腦溝血塊的厚度可能與擴散程度和反復性有關。研究證明，彌漫性去極化是aSAH 后血液聚積，大腦皮質相對應的病理生理反應，可能是CSD 引起缺血中心出現(xiàn)細胞內Ca2+和Na2+、細胞外K+增加，血紅蛋白及谷氨酸外溢到細胞間隙，隨后短時間內自發(fā)出現(xiàn)擴散性去極化導致最終的皮層廣泛擴散。此外，CSD還能引起細胞水腫、細胞外液減少等。對CSD 采取相應干預措施，也許能改善aSAH后EBI。

9 討論

在過去幾十年中，影響aSAH 預后的EBI機制的研究重點一直放在腦血管痙攣和遲發(fā)性腦損傷上，既往廣泛認為腦血管痙攣和遲發(fā)性腦損傷才是影響aSAH 患者預后的重要因素，但近年來，腦血管痙攣的干預并不能達到預期的期望。相反，發(fā)現(xiàn)aSAH出現(xiàn)后前72 h 的病理變化對患者預后起到重要作用，隨著越來越多專家將研究方向轉移到這個領域，并將這一時間段的病理事件命名為EBI。但研究證實，EBI的病理機制較為復雜，目前發(fā)現(xiàn)的潛在機制包含顱內壓增高、腦微血管功能障礙、BBB 破壞、神經(jīng)細胞凋亡、自噬、氧化應激反應、線粒體功能障礙、神經(jīng)炎癥、皮層擴散性去極化等，這些研究機制既包括宏觀也包括微觀。通過研究機制發(fā)現(xiàn)EBI 是一種綜合的全面的全腦損傷，目前機制多數(shù)都是臨床前或者動物實驗，且對機制的信號通路也有涉及，但依舊沒有明確的結論。未來應從動物實驗走向臨床實驗，并滲入信號通路的具體路徑，尋求深入解析aSAH后EBI 的產(chǎn)生機制，指導臨床醫(yī)治并采取相應干預方法，改善患者預后。

盡管由于專業(yè)的神經(jīng)危重癥科和神經(jīng)重癥監(jiān)護室的快速發(fā)展，但aSAH后患者的預后依然較差。近年來更多傾向于EBI 才是影響aSAH 預后的重要原因，EBI 已經(jīng)成為神經(jīng)外科領域臨床研究新的前沿?；谀壳癊BI的發(fā)病機制，未來研究應集中于通過對各發(fā)病機制通路或者標志物研究，以達到對aSAH患者預后的早期發(fā)現(xiàn)和干預治療。