腦出血神經保護的治療進展

王運良 曾志磊 婁季宇

1）解放軍第148中心醫院神經內科 淄博 255300 2）鄭州大學第二附屬醫院神經內科 鄭州 450014

腦出血（ICH）是一種發病率和病死率較高的卒中類型，盡管醫學技術和外科手術不斷進展，ICH仍是致死性和難以治愈的疾病。目前的治療選擇僅限于支持性和康復治療證實能改善ICH預后。此外，預防血腫擴大、血腫清除和維持最佳腦灌注壓等措施在隨機臨床試驗中尚未有確切證據證實其臨床益處，因此迫切需要有效治療ICH的新方法。最近研究的熱點是ICH后血腫部位和血腫周圍區域（PFZ）繼發性腦損傷的機制。越來越多的證據提示ICH的繼發作用涉及血腦屏障（BBB）破壞、腦水腫、炎癥細胞浸潤、細胞壞死和凋亡，對ICH后的臨床過程和功能結果有重要的促進作用［1］。通過對ICH病理生理機制的了解，增加人們對神經保護措施的興趣，目的是通過減少ICH引起的繼發性病理過程而改善預后。

神經保護有不同的策略，ICH后啟動調節特異的細胞和分子通路，許多神經保護制劑證實能減少細胞死亡、減小血腫和水腫體積及改善預后。本文對ICH引起繼發性腦損傷的病理生理機制進行綜述，同時對炎性產物、炎癥級聯反應和促凋亡通路的神經保護假說提出自己的觀點。

1 ICH引起繼發性腦損傷的機制

ICH引起腦損傷的制劑源于臨床試驗，ICH的早期損傷來自血腫擴展的機械壓迫。在最初4h內，物理破壞和周圍神經元及膠質細胞伸展引起神經遞質過度釋放，鈣內流和線粒體功能障礙，嚴重時引起細胞中毒性水腫和細胞死亡。在隨后幾天內，血腫分解釋放破壞性物質如凝血酶和二價鐵，導致氧自由基、基質金屬蛋白酶（MMPs）、補體蛋白和炎癥標志物活化，這些下游分子增加BBB通透性，吸附炎癥細胞、啟動凋亡途徑，最終加重腦水腫和神經元死亡［2］。

腦水腫是ICH病理生理學的重要組成部分，腦出血后很快發生，明顯增加血腫周圍體積、加重質量效應、使臨近結構缺血和梗死。雖然腦水腫與神經功能缺損有關，但對ICH后臨床結果仍有爭議。ICH后的腦水腫主要是血管源性水腫且發生在PHZ，ICH后立即發生腦水腫，5～6d達高峰，持續2周。水腫形成發生在3個階段：急性期（ICH最初幾小時內）：靜水壓和血塊回縮以及來自血塊的血清進入PHZ；亞急性期（ICH 2d內）：激活凝血級聯系統釋放凝血酶促進腦水腫發生。后期：主要發生紅細胞裂解和血紅蛋白（Hb）毒性。ICH后8～12h，凝血酶、MMPs、補體蛋白和溶血副產物引起BBB破壞也對腦水腫形成有一定影響［3］。

細胞尤其是神經元的破壞和死亡，是ICH引起繼發性損害的另一主要終點事件。ICH后某些互聯分子和細胞通路導致神經元進一步損害、壞死或凋亡。凝血酶主要促進腦水腫形成或BBB破壞，在早期腦損傷中發揮作用。Hb及其降解產物如紅細胞裂解后釋放的血紅素，直接介導神經元毒性和死亡。炎癥浸潤細胞，如巨噬細胞和中性粒細胞，通過細胞因子產物，趨化因子和活性氧等聚集在損傷部位，激活小膠質和星型膠質細胞也參與炎癥損傷。補體級聯活化進一步加重炎癥反應，促使紅細胞裂解釋放Hb相關分子，并通過形成膜攻擊復合物引起細胞死亡。盡管有危害作用，但炎癥和補體通路在血腫吸收、細胞碎片清除和發病后恢復方面也起一定作用［4］。

2 治療目標與策略

2.1 抑制血腫降解產物

2.1.1 凝血酶抑制劑：凝血酶是一種絲氨酸蛋白酶，是ICH后快速產生的主要凝血蛋白，是早期終止出血和防止血腫擴展的關鍵物質。低濃度時，凝血酶可能通過上調熱休克蛋白和鐵處理蛋白發揮神經保護作用，但高濃度時，如ICH時凝血酶引起炎癥細胞浸潤、BBB破壞、腦水腫形成和神經元死亡［5］。

水蛭素和α－N－萘磺酰－甘氨酰－D－A－氨基苯－丙氨酰－哌啶（NAPAP），作為凝血酶的抑制劑能明顯減輕ICH大鼠的腦水腫。最近研究發現，另一凝血酶抑制劑阿加曲班，在ICH后3h直接注射能明顯減少動物模型的水腫體積，甚至在發作后6h內全身應用大劑量阿加曲班也能明顯減輕腦水腫，這些資料提示凝血酶抑制劑可提供有效的神經保護作用。

2.1.2 Hb、血紅素和鐵毒性的預防：Hb和其他裂解產物進入腦實質引起明顯的腦水腫、腦損傷和神經功能缺損，尤其Hb是一種與細胞氧化損傷、壞死和凋亡有關的強力的神經毒素。最近研究發現，結合珠蛋白（Hp）作為神經保護劑能減輕ICH病人Hb引起的有害影響。Hp是一種急性期血漿蛋白，與Hb形成穩定的復合物，中和細胞因子、Hb及其產物的促氧化特性。腦內Hp的表達形式與ICH后細胞毒性損害、腦水腫和組織損傷的發生密切相關，而且PHZ部位Hp自然上調能明顯減輕嚙齒類模型的腦損傷，類似的結果也在全身應用萊菔硫烷使局部Hp濃度增高得到證實。因此，Hp及其上調物質，如萊菔硫烷對減輕ICH后Hb介導的腦損傷有望提供神經保護作用［6］。

血紅素在血紅素氧化酶（HO）作用下發生降解釋放鐵，在ICH后腦組織達較高濃度，ICH當天發生即發生鐵積聚，未來幾周達高峰。鐵對正常腦功能有重要作用，但鐵超載可獨立引起腦水腫、加重凝血酶引起的水腫效應，并加重氧化應激和興奮毒性引起的神經元損害。最近研究發現，HO作為血紅素破壞的限速酶，有潛在的神經保護作用。HO有HO－1和HO－2兩種異構形式，各自位于神經元和小膠質細胞，正常腦組織主要表達HO－2。目前對HO在ICH中的作用存在爭議，雖然有報道提示 HO－1有神經保護作用，但HO－1過表達與ICH引起的腦損害有關，HO－1缺失明顯減少炎癥細胞浸潤、巨噬細胞活化和氧化DNA損傷。研究提示HO－2可能在ICH后降解血紅素或轉化為一氧化碳及膽紅素發揮神經保護作用，但其他報道提示去除HO－2能減輕Hb引起的神經毒性。已證實非特異性HO抑制劑錫中吡喀紫質能減輕腦損傷，提示兩種異構形式對ICH后都有明顯的惡化作用。

鐵螯合劑去鐵胺能減少羥自由基的生成，激活補體轉錄因子和減輕Hb有關的神經毒性。去鐵胺也能通過調節水孔通道蛋白－4的表達減少細胞毒性水腫的形成。ICH模型全身應用去鐵胺能減輕氧化損傷嚴重性和腦水腫，改善神經功能。應用去鐵胺治療的ICH病人有全身氧化應激減少的證據。目前，去鐵胺作為神經保護劑正用于ICH病人的多中心、劑量調查、安全和可行性研究的Ⅰ期臨床試驗［7］。

2.1.3 NF－E2相關因子2上調（Nrf2）：Nrf2是由氧化應激激活的氧化敏感性轉錄因子，通過誘導抗氧化基因，包括Hp減輕Hb和自由基介導的毒性。Nrf2敲除小鼠的神經元較對照組動物更易受氧化應激損害，Nrf2轉染恢復活性氧中間體（ROI）抵抗。因此，基因敲除小鼠ICH后比對照組表現更多的血腫周圍DNA損傷、凋亡和神經缺損。應用上游誘導劑萊菔硫烷上調Nrf2的大鼠，能減少中性粒細胞遷移、增加ROI解毒酶活性、減少ICH后炎癥反應和氧化損傷。

2.2 抑制炎癥通路

2.2.1 環氧化酶抑制劑：環氧化酶（COX）是通過花生四烯酸代謝形成前列腺素的關鍵酶，有3種異構體，COX－2是中樞神經系統內的主要異構體，位于星型膠質細胞、神經元和小膠質細胞。炎癥狀態下高度誘導和促進神經元死亡。ICH時COX使前列腺素、前列環素和血栓素產物上調，后者反過來加重血腫和PHZ部位的炎癥反應。研究證實，選擇性COX－2抑制劑塞來昔布以劑量依賴方式減輕ICH大鼠炎癥和腦水腫，因此，塞來昔布與非競爭性NMDA受體拮抗劑美金剛合用，對改善ICH大鼠的功能恢復有協同作用［8］。

2.2.2 抑制基質金屬蛋白酶活性：MMPs是鋅離子依賴性肽鏈內切酶家族，在細胞外基質的降解和重塑中起重要作用。這種調節酶能影響細胞功能、參與多種疾病狀態的炎癥反應。ICH后由于血腫源性產物如等離子體、凝血酶和ROI活化使MMPs明顯上調，凝血酶與MMP－9引起細胞外基質整合素分解而加重神經毒性，導致人類及小鼠胚胎神經元死亡。GM－6001通過抑制 MMP9，減輕ICH小鼠中性粒細胞浸潤、氧化應激、神經變性和腦水腫。自由基清除劑依達拉奉能降低ROI引起的MMP上調。抗炎熱休克蛋白誘導劑明顯降低嚙齒類ICH模型MMP－9表達濃度和腦水腫。而且，四環素類抗生素米諾環素也能降低細胞培養中MMP－2、MMP9濃度，減輕MMP引起的微血管通透性改變、BBB破壞、炎癥細胞浸潤以及鐵介導的神經毒性［9］。

2.2.3 抑制炎癥細胞活化：ICH在缺血條件下激活內源性小膠質細胞，產生白介素－1β和腫瘤壞死因子α（TNF－α），促進血腫和PHZ部位的炎癥反應。他福新（tuftsin）是小膠質細胞抑制劑，減少炎癥細胞因子釋放和減輕腦水腫。米諾環素也能抑制小膠質細胞并調節它們在ICH時的活性［10］。

中性粒細胞也參與ICH后腦組織的炎癥損傷，ICH后炎性黏附分子上調使中性粒細胞浸潤到血腫和PHZ部位增多。CD18使中性粒細胞與內皮細胞相互作用，去除后導致實驗性ICH后腦水腫減輕。選擇性腺苷A2A受體激動劑CGS21680能激活中性粒細胞A2A受體，阻止白細胞與內皮細胞粘附，也能減少中性粒細胞脫顆粒和ROI釋放。

2.2.4 TNF－α調節：TNF－α是一種致炎細胞因子，對ICH引起腦損傷的病理生理中有明顯影響。TNF－α通過細胞外谷氨酸干擾星型膠質細胞清除而引起繼發性腦損傷、加重興奮毒性、激活小膠質細胞、誘導炎癥細胞因子ROI的NKκB產物。研究證實TNF－α濃度與ICH后腦損傷程度直接相關。腺苷受體激動劑是產生TNF－α的潛在抑制劑，CGS21680能減少ICH后TNF－α產生和中性粒細胞浸潤，但半衰期短和脫敏快，目前正在探索其他上游靶點，雌激素是其中之一，能明顯增加A2A受體表達。另一制劑ORF4－PE是TNF－α特異性反義寡核苷酸，ICH后腦內使用能減少細胞死亡和減少神經行為學缺損［11］。

2.2.5 AT1受體阻滯：血管緊張素Ⅱ是明顯收縮血管的激素，影響神經疾病時的炎癥反應。血管緊張素Ⅱ也參與一氧化碳合酶（NOS）的上調，尤其是內皮細胞的NOS（eNOS），NOS的血管舒張作用對ICH后維持腦血流和保護神經元抗氧化應激及興奮毒性相當重要。

血管緊張素Ⅱ受體亞型AT1阻滯劑替米沙坦，證實能減少ICH大鼠炎癥細胞浸潤和水腫體積，另外，能減少炎癥和促凋亡分子濃度，包括TNF－α、Fas和FasL，上調eNOS表達，減少血腫和水腫體積、中性粒細胞浸潤和細胞凋亡。認為替米沙坦做為過氧化物酶增值激活受體γ的部分激動劑發揮功能，后者主要中和自由基并通過減少轉錄因子NFKB的表達而抑制炎癥級聯反應，由于作用于多種通路，替米沙坦和其他血管緊張素Ⅱ受體亞型AT1阻滯劑有可能成為ICH特別有用的神經保護劑。

2.3 抑制凋亡通路

2.3.1 丙戊酸鈉（VPA）：VPA最近成為ICH神經保護研究的焦點，認為VPA誘導細胞外信號調節激酶／cAMP應答元件結合蛋白通路而增加ICH后抗凋亡基因bcl－2表達，VPA也能增加熱休克蛋白70的表達，下調MMP－9、FasL和其他促炎癥細胞因子，并通過抑制caspase－3活性發揮抗凋亡作用。研究證實，VPA保護大鼠皮層神經元免受谷氨酸誘導的興奮毒性，延長培養的皮層神經元的壽命。而且，VPA能明顯限制血腫擴展、降低ICH后MMP－9濃度上調，增加實驗性ICH 后bcl－2b表達［12］。

2.3.2 抑制c－Jun氨基端激酶（JNK）：JNK是一種應激活化激酶，介導神經損傷時的凋亡。研究認為ICH后通過誘導應激受體，如凋亡信號激酶1和FasL受體，在神經元和小膠質細胞激活JNK。小鼠ICH后3h靜脈應用選擇性JNK抑制劑XG－102，明顯減小水腫和血腫體積，改善神經功能。XG－102也是一種炎癥介質，影響小膠質細胞活化和TNF－α上調，因此，XG－102與其他JNK抑制劑在減少ICH后凋亡和炎癥反應具有神經保護作用［13］。

2.3.3 N甲基 D天門冬氨酸／α氨基－3羥基－5甲基－4異惡唑丙酸拮抗劑：谷氨酸是中樞神經系統內最主要的興奮性神經遞質，病理情況下大量釋放引起細胞功能障礙和凋亡。ICH后損傷部位谷氨酸積聚并與N甲基D天門冬氨酸（NMDA）／α氨基－3羥基－5甲基－4異惡唑丙酸受體結合，導致細胞內鈣大量升高和腺苷5’三磷酸濃度降低，也可發生葡萄糖高代謝，最終引起氧化副產物的產生。目前認為這種毒性是由凝血酶蛋白激活受體誘導Src蛋白磷酸化觸發的，Src蛋白增強突觸小泡和NMDA受體釋放谷氨酸，由此增加神經毒性鈣內流和自由基產生。針對這種通路的分子阻滯顯示能減輕許多上述的凋亡和炎癥作用。Src激酶抑制劑PP1能降低ICH后病理性葡萄糖高代謝和細胞死亡，NMDA拮抗劑美金剛也能減少血腫擴展，應用其功能模擬，證實MK801能減少ICH豬模型的神經毒性、鈣超載和細胞水腫［14］。

2.3.4 表面活性劑泊洛沙姆188：泊洛沙姆188是ICH的一種新的神經保護劑，這種復合物易于修復損傷的神經元膜，由此恢復細胞內成分、保存和恢復細胞功能。泊洛沙姆188保護細胞抵抗興奮毒性損害，可能經插入神經元膜和減少損傷后電生理變化的速度發揮作用。也可作為抗炎藥物，減少巨噬細胞浸潤和脂質過氧化及減小血腫體積［15］。

2.3.5 促紅細胞生成素（EPO）：EPO是一種糖蛋白激素，正常情況下誘導造血干細胞分化為紅細胞。研究提示EPO也是維持細胞功能存活和血管反應的多種分子級聯的重要介質，如START－3和eNOS通路，能預防谷氨酸的興奮毒性、凋亡和炎癥。最近研究發現EPO與阿法達貝泊汀結合，通過JAK－2和Akt依賴機制發揮神經保護和抗凋亡作用［16］。

3 討論

ICH神經保護是一新興領域，目前正在探討其有效性、最佳時間和給藥方式，在成為臨床有效治療選擇的道路上仍面臨許多挑戰。

首先，神經保護治療的發展受到對ICH病理生理和繼發性腦損傷機制缺乏了解的限制，盡管研究提示各種分子通路和遺傳表達方式的改變，但對ICH引起損傷的真正機制及這些機制與結果的關系還缺乏了解。因為對腦水腫的臨床意義仍有爭議，嚙齒類研究證實減小水腫體積與功能恢復有明顯關系，但在水腫沒有減輕的情況下也能達到明顯功能恢復，提示絕對的水腫體積不能獨立地預測結果。而相對水腫體積（水腫體積／血腫體積）能獨立預測超急性期（3h）自發性ICH神經功能改善，提示急性期和遲發性腦水腫不同的病理生理特點與結果之間有特定聯系［17］。腦水腫形成是一動態過程，明顯受多種因素的影響，如ICH病因學和發作時間，在解釋實驗結果時應闡述超急性期和遲發性水腫之間的關系，詳細記錄水腫體積的測定時間。另外，應認識到水腫體積不能作為獨立地結果檢查以證實臨床效果。

需要對ICH的病理生理學進一步研究，包括缺血促進水腫形成以及水腫、血腫周圍低代謝、低灌注和細胞死亡之間的相互作用。神經元損傷引起神經結果惡化的機制需要進一步證實。關鍵分子的表達時間及短暫變化仍需進一步探討，對腦出血機制的不斷研究，了解更多特異靶點和有益的調節通路，結合最佳治療時機和介入程度，有利于改善神經保護的治療效果。

其次，ICH引起的腦損傷是由復雜的分子通路引起，需要有多目標的神經保護策略，能夠更好的解釋ICH病理生理學的異質性和最大治療益處。神經保護劑如XG－102和萊菔硫烷能影響不同的分子通路，神經保護劑聯合應用，如塞來昔布與美金剛合用具有協同作用。對多種細胞類型提供保護的藥物也有較多證據，提示ICH后神經元的恢復和存活明顯依賴于周圍神經細胞的狀況［18］。值得注意的是，ICH后觸發的多種病理分子通路在臨床過程的不同時間點可能具有有益作用，如凝血酶的止血和神經保護特性、參與全程血腫吸收、細胞碎片清除及發病后神經發生。因此，應根據個體化方案嚴格調整多靶位藥物和聯合治療。

第三，大多數ICH后神經保護的藥物仍處于試驗研究和臨床驗證階段，因此，迄今的少數臨床試驗還不能驗證明顯的臨床益處。由于試驗和臨床之間的本質不同，ICH神經保護策略從實驗到臨床的轉化面臨巨大挑戰，盡管動物模型證實對ICH治療有效，但最終不能完全代表人類ICH。動物紋狀體自體血注射模型已廣泛使用，但不是自發性或連續出血受到限制。膠原酶注射模型是另一常見的使用方法，但加重膠原引起的炎癥反應和神經毒性［19］。這2種方法的可重復性、結構損傷的部位和程度、神經損害與恢復的特點、以及最佳神經學評估方法也存在不同。兩種模型涉及的麻醉、侵入的解剖入路可改變分子環境和治療反應。在缺乏完全模擬人類ICH情況下，使用最佳ICH模型應進行嚴格、綜合、長期的結果評估。因此，謹慎解釋現有資料，完全了解每一模式的優勢和限制，洞察試驗和臨床ICH之間的真正不同點，對成功的臨床試驗至關重要。最近進行的許多設計完善的試驗，包括ICH病人去鐵胺的劑量和安全性研究，塞來昔布治療顱內出血的作用，吡格列酮對ICH血腫消散的安全性研究等，汲取以前缺血性卒中神經保護試驗的經驗教訓，代表ICH神經保護的重要進展，對實驗設計、結果測定、最佳介入時間及研究標本之間的異質性進行詳細研究，以促進ICH神經保護的臨床轉化。

神經保護策略從試驗到臨床的轉化，有可能成為ICH重要的治療選擇。對ICH后腦損傷病理生理機制的了解，有利于開發和修訂新的神經保護策略。而且，試驗模式的改善和應用將增進試驗結果的臨床轉化，有助于成功的隨機臨床試驗。隨著重癥監護和手術治療、最佳血腫清除不斷完善，神經保護有可能促進多種模式的治療，增加神經元存活和改善ICH后的臨床預后。

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