蛛網膜下腔出血后神經炎癥反應的研究進展

王永朋，張彤宇，張廣，徐善才，鄭秉杰，史懷璋

動脈瘤性蛛網膜下腔出血（aneurysmal subarachnoid hemorrhage，aSAH）是一種嚴重的腦血管疾病，占全部卒中的5%，但死亡率卻超過50%；患者常出現諸如偏癱、失語、認知功能障礙、甚至死亡等嚴重的不良預后，其病理生理機制主要表現為早期腦損害和腦血管痙攣（cerebral vasospasm，CV）[1]。既往多認為導致患者預后不良的因素是CV，并在臨床上廣泛應用尼莫地平來治療，然而，患者腦水腫、認知功能障礙等并發癥并未得到明顯改善[2]。目前，臨床對aSAH發生后腦組織的損傷機制仍知之甚少。近期研究表明，神經炎癥反應可能是aSAH導致神經損傷的關鍵因素[3]。研究顯示，在aSAH過程中外周免疫細胞趨化至神經組織并被活化，釋放多種神經炎癥因子[4]。此外，缺血性損害可導致神經元死亡，上調內源性Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）的表達，從而引起廣泛的神經炎癥反應[5]。本文對目前有關aSAH中神經炎癥反應的研究進展做一綜述，旨在探討神經炎癥反應在早期腦損害以及腦血管痙攣、遲發腦缺血等aSAH并發癥中所起的作用及潛在的調節靶點。

1 神經炎癥反應

1.1 神經炎癥反應的發生機制 在動脈瘤急性破裂的過程中，血液進入蛛網膜下腔，紅細胞受到破壞并降解產生大量的血紅蛋白、高鐵血紅蛋白及血紅素。這些降解產物會激活Toll樣受體4（Toll-like receptors，TLR4），誘發炎癥反應導致的神經損傷[6]。血紅素能夠釋放具有氧化還原活性的鐵離子，消耗還原型輔酶Ⅱ、谷胱甘肽等抗氧化劑，同時產生超氧陰離子、羥自由基，從而打破神經組織的氧化和抗氧化的平衡狀態[7]。另外，蛛網膜下腔的血液還能夠激活中樞神經系統內的免疫細胞如小膠質細胞，這些細胞通過上調血管內皮細胞黏附分子的表達，從而誘導炎癥細胞進入蛛網膜下腔。研究顯示，進入蛛網膜下腔的巨噬細胞、中性粒細胞能夠吞噬并清除紅細胞及其降解產物，促進神經損傷的修復[8]。隨著病情的不斷進展，進入亞急性及慢性期，這些進入蛛網膜下腔并吞噬了游離血紅蛋白及血紅素的中性粒細胞、巨噬細胞等外周免疫細胞不能被轉運出去，可改變正常腦脊液成分，會干擾血腦屏障的穩定。同時，免疫細胞的脫顆粒反應會釋放大量的內皮素、氧自由基等炎癥因子，這些因子可引起大范圍的炎癥并導致血管收縮、血管痙攣、腦膜炎及腦炎等一系列并發癥。

1.2 炎癥細胞及炎癥因子的作用 在aSAH產生炎癥反應的過程中，免疫細胞釋放了多種細胞因子參與其過程，它們作用的時間、數量以及作用靶點一直是研究的熱點。研究顯示，aSAH發生后，血清和腦脊液中均可檢測到大量的白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）α等炎癥因子[9]。另外，通過對aSAH大鼠模型的研究發現，蛛網膜下腔出血后腦血管壁上也聚集著大量炎癥因子，多數觀點認為這些炎癥因子和發熱以及腦水腫相關[10]。然而，目前，有關aSAH后的炎癥反應對于機體本身是有益的還是有害的尚無統一結論，可以明確的是炎癥在腦血管痙攣中起著重要的作用。一項研究證實，腦池內注入炎性物質可以不依靠血液的存在而誘發血管痙攣[11]。

臨床上較為普遍的共識是炎癥反應程度與血管痙攣的時間成正比。SCHNEIDER等[12]研究證實，消除炎癥細胞可減輕腦血管周圍的細胞死亡，表明炎癥細胞聚集與細胞死亡密切相關。此外，經過高分辨磁共振檢測發現，未破裂動脈瘤壁的強化反應與動脈瘤破裂風險高度相關，而瘤壁的強化提示有炎癥細胞浸潤，經組織學檢測證實強化的動脈瘤壁存在大量的B和T淋巴細胞。因此，炎癥反應可能促進了動脈瘤的破裂[13]。

1.3 蛋白酶的作用 基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一類與aSAH中炎癥反應相關的蛋白酶，其中研究最多的是MMP-9。MMP-9是一種能夠降解緊密連接蛋白的蛋白酶，而緊密連接蛋白正是血腦屏障的重要組成部分。臨床研究顯示，aSAH患者血清和腦脊液中MMP-9的含量較正常者均有顯著升高[14]。與炎癥因子相似，aSAH患者MMP-9在血管壁上的表達較正常者也有所升高，通過下調血管壁MMP-9蛋白表達，能夠增強緊密連接蛋白的表達，從而起到保護血腦屏障的作用，這也許會成為aSAH治療的新靶點[15]。

2 神經炎癥反應與aSAH并發癥

2.1 神經炎癥反應與CV aSAH會導致CV，這是aSAH患者常見的并發癥之一，臨床一般在出血3 d后出現，1周達到高峰，此時，局部腦組織灌注減低，可導致遲發性腦缺血。臨床上，aSAH后由CV導致腦缺血和腦梗死的患者占20%～30%[16]。神經炎癥反應是CV產生的關鍵因素，CV過程中存在如IL-2、IL-6、IL-12及TNF-α等炎癥因子的上調以及中性粒細胞的激活已得到廣泛認識。研究顯示，激活的中性粒細胞可以促進活性氧的形成，而活性氧與血管的損害密切相關[17]。目前，這些中性粒細胞被召集至蛛網膜下腔的機制還有待進一步研究。LOUVEAU等[18]突破性的研究發現了中樞神經系統潛藏的淋巴管并發現中樞淋巴與外周淋巴管存在連接及引流現象，而這或許是外周免疫細胞被募集至蛛網膜下腔的渠道之一。另有臨床研究發現，腦脊液中中性粒細胞所占腦脊液總細胞數的百分比可以作為預測aSAH患者CV發生與否的重要指標：aSAH后超過3 d，腦脊液中性粒細胞百分比＞62%便可以作為CV發生發展的標志[19]。所以，干擾中性粒細胞介導的炎癥反應過程或許可以作為改善CV預后的一種重要治療手段。

通常情況下，aSAH后血紅蛋白降解并釋放含鐵血紅素，含鐵血紅素通過TLR4通路促進神經炎癥反應的發生，TLR4隨后與下游效應蛋白相互作用產生核轉錄因子（nuclear factor kappa beta，NF-κB），從而誘導神經炎癥發應的發生。研究顯示，敲除TLR4基因的小鼠與野生鼠相比，aSAH后其CV發生率顯著下降，給予外源性補充TLR4激動劑7 d后，其產生CV的程度恢復至與野生鼠相近[20]。此外，在aSAH模型中，通過抑制TLR4和NF-κB通路可以下調下游炎癥因子的表達，進而提供神經保護作用[21]。因此，TLR4可能是CV產生過程中的重要因素。另有研究顯示，TLR4可表達于多種神經細胞中，其中小膠質細胞表達較多，在aSAH模型中抑制小膠質細胞可以降低CV反應的程度，這種方法可能會是減輕炎癥反應的一種新的治療手段[20]。

2.2 神經炎癥反應與腦脊液循環障礙 腦脊液的循環障礙通常與aSAH后的炎癥相關，然而具體機制尚未明確[22]。既往研究普遍認為中樞神經不存在淋巴系統，腦組織中的代謝廢物是通過彌散方式進入腦脊液而排出。然而，新的研究發現腦實質中的廢物通過動脈的搏動，沿動脈旁流動至腦室中，由于這一過程類似淋巴引流并且依賴星形膠質細胞，被命名為神經膠質-淋巴系統[23]。目前，有關蛛網膜下腔出血后的炎癥能否導致膠質-淋巴系統功能變化的研究正在探討中，這也可能成為治療蛛網膜下腔出血后腦脊液循環障礙的一個新的靶點。

2.3 神經炎癥反應與認知功能障礙 除了腦血管痙攣，持續的認知功能障礙也是aSAH患者常見的并發癥，患者常出現日?；顒又行袨楣δ艿母淖?。一項評估大鼠腦灰質及白質損傷的報告顯示，發生aSAH后，大鼠存在多種神經標志物的改變，其中微管相關蛋白2以及人腦髓鞘堿性蛋白表達降低，而膠質纖維酸性蛋白表達增加[24]。膠質纖維酸性蛋白是一種星形膠質細胞的標志物，在大鼠發生aSAH后增加，誘導反應性膠質細胞增生并聚集形成膠質瘢痕，這些瘢痕通過分隔損傷組織和健康組織，可阻止炎癥反應信號在腦組織中蔓延，在腦損傷急性期起到腦保護的作用[25]。然而，作為對炎癥的應激反應，持續的膠質細胞增生以及瘢痕形成抑制了神經軸突和髓鞘的再生，反而加重了腦灰質及白質的損傷[26]。這也說明對神經膠質細胞慢性增生的研究相較于研究其急性增生可能更有價值。另外，aSAH還可以導致急、慢性感覺和運動功能的損傷。實驗表明，相較于空白對照組，aSAH組的大鼠對無害性機械刺激的敏感性顯著降低，正常的感覺運動功能明顯損害[24]。因此，持續的神經炎癥反應過程可能是導致aSAH急性期及恢復期認知功能損害的重要原因。

3 神經炎癥的影響因素

3.1 基因對神經炎癥反應的影響及調控 研究顯示，9號染色體短臂21位點上CDKN2A基因突變能夠加重動脈瘤破裂引起的神經炎癥反應；IL-6可以加重神經炎癥，影響aSAH患者的預后；載脂蛋白E4及其等位基因與aSAH患者認知功能障礙相關[27]。調控血管緊張素Ⅱ受體1的A1166C基因也與aSAH后預后惡化相關聯，但具體機制尚不明確，而神經炎癥在這些基因的作用過程起著重要作用[28]。

高遷移率族蛋白B1（high mobility group box protein B1，HMGB1）是一種高度保守的核蛋白，廣泛分布于哺乳動物細胞。隨著其晚期促炎作用的發現，HMGB1成為近年來危重醫學研究的熱點之一[28]。在大鼠aSAH模型研究中顯示，HMGB1觸發NF-κB，隨后釋放TNF-α，從而促進神經炎癥，嚴重損害出血部位及其周圍血管的完整性；P2X7受體（P2X7 receptor，P2X7R）是一種在多種細胞均有表達的細胞膜核苷酸受體，可被細胞外一定濃度的三磷腺苷（adenosine-triphosphate，ATP）激活，引起鈣內流，從而參與細胞的增殖、凋亡和細胞因子的釋放等過程[29]。CHEN等[30]研究發現，P2X7R通過IL-1β來促進aSAH后的炎癥反應。另有研究發現，aSAH后磺脲類受體1（sulfonylurea receptor 1，Sur1）的編碼基因和瞬時受體電位通道M4型（transient receptor potential melastatin 4，Trpm4）蛋白的轉錄活性均升高，抑制Sur1-Trpm4的活性能夠減輕神經系統的炎癥反應，改善認知功能障礙[31]。由此可見，神經炎癥反應是受多種基因調控和影響的，這為今后的治療探討提供了更多分子藥理學依據。

3.2 其他疾病對神經炎癥反應的影響 一般情況下，合并有其他疾病的aSAH患者預后更差。研究顯示，合并2型糖尿病會增加aSAH患者心血管風險；高血壓合并aSAH者常伴有硬膜下血腫[32]。最近，研究人員開始尋找這些并發癥和預后之間的聯系機理。心臟和腦組織是通過血管和神經緊密相連的。有研究認為，當腦組織受到動脈瘤性蛛網膜下腔出血損害后，可通過引起副交感神經功能障礙來導致或加重心律失常，并可使心肌釋放炎性細胞因子進入心血管系統，而這些來自受損心肌的炎癥因子與腦組織產生的炎癥因子有協同作用，將持續加重對腦組織的損傷[33]。

4 神經炎癥的治療

神經炎癥反應已被證實與蛛網膜下腔出血造成的損害密切相關，以炎癥反應為調控靶點，或可以改善蛛網膜下腔出血患者預后[33]。例如，IL-1受體拮抗劑已用于臨床靶向研究炎癥，可以降低動脈瘤性蛛網膜下腔出血患者腦脊液中炎性細胞因子水平[34]。目前，TNF-α抑制劑的相關研究也多在進行中。

目前，有關aSAH的臨床前模型研究多側重于理解炎癥反應的信號通路。最近，有研究通過探討抑制炎癥反應來治療蛛網膜下腔出血[22]。MADDAHI等[35]研究發現，在aSAH的動物模型中，抑制絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑可以減少炎癥反應。有關乳腺癌化療藥物-他莫昔芬在脊髓損傷、腦出血、腦缺血、缺氧缺血性腦損傷等有神經保護作用已經得到證實。通過大鼠aSAH模型注射研究發現，他莫昔芬可以減少炎癥反應，并且與對照組相比，他莫昔芬能夠改善空間定向記憶功能障礙[22]。另有研究發現，炎癥反應與Sur1-Trpm4有著重要的關系，這種通道可以被格列本脲抑制；在蛛網膜下腔出血動物模型中證實，應用格列本脲可以減少炎癥反應和減輕行為障礙；格列本脲同時也能夠對中樞神經系統損傷、缺血性卒中有一定的作用[31]。

外周免疫細胞黏附和浸潤是蛛網膜下腔出血另一個常見的繼發效應。在大鼠aSAH模型研究中發現，ljp-1586藥物能夠阻斷血管黏附分子1，降低aSAH后白細胞遷移[36]。因此，ljp-1586能夠改善aSAH后的認知功能障礙。此外，XU等[37]證實，免疫調節劑—芬戈莫可以通過血腦屏障進入中樞神經系統，與神經細胞上的鞘氨醇-1磷酸受體結合，抑制中樞神經系統炎癥；能夠減少aSAH患者白細胞黏附和改善神經系統預后；aSAH后防止外周免疫細胞浸潤到大腦可以減輕神經炎癥反應，繼而改善預后。這些早期的研究表明，SAH后靶向炎癥治療可能是一個可行的治療靶點。

目前，針對aSAH仍缺乏有效的治療藥物，而神經炎癥反應在aSAH病理過程中起到了重要的作用。血紅蛋白在蛛網膜下腔內降解后可誘發劇烈的神經炎癥反應，這一過程不僅可以在腦內募集外周免疫細胞，而且可以激活內源性免疫細胞。多種炎癥因子可通過TLR4、NF-κB等信號通路被激活，從而介導了aSAH后的腦損傷和神經功能障礙。一些動物實驗證實了調節炎癥反應，有利于aSAH的治療，但尚無有效的臨床證據。針對aSAH的神經炎癥反應，探索靶向治療手段，可能為治療aSAH及其諸多并發癥提供巨大的幫助。

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