腦出血后血腫周圍水腫形成機制的研究進展

范敬爭，姜玉艷

天津醫(yī)科大學總醫(yī)院，天津300052

腦出血是急性腦血管病中最嚴重的一種，是目前中老年人主要致死性疾病之一。我國是腦出血的高發(fā)國家，每年由于各種原因?qū)е碌哪X出血患者超過150萬，且呈逐年增高的趨勢［1］。臨床上單純解決腦出血的占位效應(yīng)不能明顯改善腦出血患者的預后，因此，腦出血后二次腦損傷的產(chǎn)生和發(fā)展是影響患者療效和預后的關(guān)鍵因素。二次腦損傷包括血腫周圍水腫的形成及神經(jīng)細胞的缺失、變性或死亡，而血腫周圍水腫是二次腦損傷發(fā)生的關(guān)鍵因素。動物實驗表明，血腫周圍水腫量起初增長很輕微，2 h 后開始增多，3～4 d 達到高峰，隨后水腫緩慢下降，直到出血后7 d 仍然存在［2］。腦出血后血腫周圍水腫的演變分為三個階段：第一階段，發(fā)生在出血最初幾小時，這個過程包括血塊回縮、靜水壓下降導致血漿滲出到血腫周圍形成血管源性水腫，其同時造成血腫周圍的腦血流量輕微下降，進而引起血塊周圍暫時性缺血；第二階段，發(fā)生在出血之后的24～48 h，此階段主要是炎癥反應(yīng)及凝血酶激活引起的細胞毒性水腫，其直接造成血腦屏障破壞、腦組織代謝活性降低及隨后的腦血流量下降；第三階段，發(fā)生在出血3 d后，此階段主要是紅細胞溶解破壞和血紅蛋白毒性引起的延遲期水腫，其所誘導的神經(jīng)毒性等血液成分同時能造成神經(jīng)損傷。血腫周圍水腫與腦出血患者的生存預后緊密相關(guān)，現(xiàn)就腦出血后血腫周圍水腫的發(fā)病機制綜述如下。

1 血管源性因素

腦出血發(fā)病后2 h 能夠在MRI 上發(fā)現(xiàn)血腫周圍的水腫信號，表現(xiàn)為MRI 彌散及加權(quán)圖像上血腫周圍的表觀彌散系數(shù)增加。研究表明，在腦出血早期階段，血腫周圍水腫的形成主要是血管源性因素引起的，主要包括血塊的形成及回縮、血腫周圍靜水壓的下降及血漿蛋白的外滲。

HAQUE 等［3］在豬的腦實質(zhì)內(nèi)注入肝素化的自體血作為實驗組，對照組注入自體血，1 h 后對照組血腫周圍水腫量較實驗組明顯增加且存在時間更長。研究者采用同樣方法在大鼠腦實質(zhì)內(nèi)分別注入肝素化的凝血酶和凝血酶，結(jié)果顯示，腦實質(zhì)內(nèi)注入肝素化凝血酶的大鼠血腫周圍水腫量明顯較少。因此認為，血塊的形成及回縮對血腫周圍腦水腫的產(chǎn)生及進展具有重要作用。

而基于臨床的實踐也進一步證實了上述結(jié)論的合理性。SCHNEIDER 等［4］報道，與自發(fā)性腦出血患者相比，溶栓導致的腦出血患者血腫周圍水腫量更低，其原因為這些患者很少伴隨血塊的回縮。而隨著血塊回縮，血腫周圍的靜水壓逐漸下降，血腫內(nèi)血漿成分滲出，導致血腫周圍膠體滲透壓上升，是血腫周圍水腫形成的重要因素。在腦出血發(fā)病后1 h 便可在血腫周圍檢測到血漿蛋白，而此時血腦屏障尚未破壞［5］。因此，在腦出血超急性期，血漿蛋白促進血腫周圍水腫的形成與血腦屏障的破壞無關(guān)。與此同時，血腫本身的破壞作用導致的血腫周圍組織代謝水平下降、腦血流量降低、細胞死亡以及血漿蛋白誘導的氧化應(yīng)激及炎癥介質(zhì)的釋放，同樣加速了水腫的形成［6-7］。

2 炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)能引起細胞水腫及血腦屏障的破壞，進而引起血腫周圍水腫。動物實驗發(fā)現(xiàn)，在腦出血大鼠模型中，腦出血1 h 后血腫周圍可出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為中性粒細胞、巨噬細胞的浸潤及小膠質(zhì)細胞的激活，浸潤的白細胞和激活的小膠質(zhì)細胞通過釋放細胞毒性介質(zhì)進而導致繼發(fā)性腦損傷。研究同時發(fā)現(xiàn)，多形核中性白細胞在腦出血后最先入侵神經(jīng)系統(tǒng)，其在腦出血后4～5 h 便可出現(xiàn)，第3天達高峰，并通過釋放間質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）、活性氧自由基、腫瘤壞死因子α 等細胞因子直接對大腦產(chǎn)生細胞毒性［8］。然而，浸潤的白細胞在出血的腦組織中僅存在2 h，但其能通過刺激小膠質(zhì)細胞及巨噬細胞造成進一步腦損傷。激活的小膠質(zhì)細胞或巨噬細胞在腦出血1 h后可出現(xiàn)在損傷的組織周圍，正常情況下，激活的小膠質(zhì)細胞的主要作用是清除血腫，但過量的小膠質(zhì)細胞激活后可表達并釋放多種毒性因子，包括細胞因子（IL-1β 等）、趨化因子、蛋白酶、ROS、前列腺素、環(huán)氧酶Ⅱ及血紅素氧合酶，進而導致繼發(fā)性腦損傷［9-10］。

凝血酶及Toll 樣受體4（TLR4）信號通路也能誘導小膠質(zhì)細胞激活。TLRs 在連接天然免疫和獲得性免疫中發(fā)揮橋梁作用。在腦出血發(fā)病后6 h 到1周的時間里，TLR4在小膠質(zhì)細胞及一些神經(jīng)細胞均可表達，活化的TLR4 通過介導小膠質(zhì)細胞的自噬功能能夠激活核因子κB（NF-κB），進而促進炎癥因子釋放。動物實驗顯示，相比TLR4 缺失的小鼠，TLR4正常表達的小鼠血腫周圍的中性粒細胞、單核細胞、小膠質(zhì)細胞及白細胞的浸潤明顯增多，且小膠質(zhì)細胞在72 h 達到高峰，1 周后開始下降，21 d 回到基礎(chǔ)水平［11-12］。此外，星形膠質(zhì)細胞也能通過表達的MMPs 與激活的小膠質(zhì)細胞一起發(fā)揮破壞作用。因此，控制小膠質(zhì)細胞與星形膠質(zhì)細胞之間的相互作用，可能成為減少腦出血誘導的腦損傷的潛在治療途徑。

3 凝血級聯(lián)反應(yīng)及凝血酶生成

凝血級聯(lián)反應(yīng)在早期血腫周圍腦水腫形成中同樣發(fā)揮重要作用，而凝血酶是凝血級聯(lián)反應(yīng)的必備成分，其是由凝血酶原產(chǎn)生的一種絲氨酸蛋白酶，能在出血后迅速產(chǎn)生，幾乎與血塊回縮同步，凝血酶參與血腫周圍水腫形成已經(jīng)得到充分的實驗支持［3-4］。在凝血級聯(lián)反應(yīng)過程中，隨著血塊形成會保留一些凝血酶，其可以緩慢釋放到出血周圍的區(qū)域，通過破壞血腦屏障及誘導炎癥反應(yīng)促進血腫周圍水腫形成。

研究顯示，凝血酶通過與其蛋白酶激活受體（PARs）結(jié)合并使其激活，能夠誘導內(nèi)皮細胞收縮，細胞間緊密連接開放并促進MMP-2表達。MMPs是一種含Zn2+的蛋白水解酶類，其可以降解基膜，其中MMP-2 能夠降解膠原蛋白Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ及層粘連蛋白、纖連蛋白，且這些蛋白是構(gòu)成毛細血管基底膜的主要成分，而血腦屏障正是由毛細血管組成，因此，MMP-2 的激活能夠誘導毛細血管基底膜降解，進而導致血腦屏障破壞，水腫形成［13］。同樣，凝血酶也能通過PARs 誘導Src 酪氨酸蛋白激酶發(fā)生磷酸化而使其激活，誘導腦微血管內(nèi)皮細胞（BMVEC）及管周星形膠質(zhì)細胞受損，造成血腦屏障破壞，水腫形成［14］。近年研究還發(fā)現(xiàn)，凝血酶也能釋放NO、TNF-α、IL-12 及IL-6，并激活小膠質(zhì)細胞及絲裂原活化蛋白激酶（MAPK），促進炎癥反應(yīng)，誘導腦出血后血腫周圍水腫形成，進而造成腦損傷［15］。

4 紅細胞溶解

在血腫周圍腦水腫的形成過程中，紅細胞的溶解破壞導致了水腫的進一步發(fā)展。動物實驗表明，在腦實質(zhì)內(nèi)注入完整的紅細胞3 d 后才會在血腫周圍出現(xiàn)明顯的水腫，表明紅細胞只有溶解后才能引起腦水腫，且這種水腫往往是遲發(fā)的［16］。紅細胞溶解后能釋放血紅蛋白及亞鐵血紅素，而亞鐵血紅素能夠在血紅素氧合酶的作用下產(chǎn)生膽綠素、一氧化碳及鐵離子。GARTON 等［17］報道，在腦出血1 d 后，血腫周圍便可出現(xiàn)鐵沉積，7 d 后達到高峰，且可持續(xù)存在2 周時間，而血腫周圍的水腫也存在于這段時間。表明鐵離子參與了血腫周圍腦水腫的形成過程。紅細胞溶解后釋放的鐵離子能夠誘導脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量自由基，破壞毛細血管內(nèi)皮細胞，進而破壞血腦屏障，引起腦水腫［18］。

近年研究發(fā)現(xiàn)，腦出血后血腫周圍水腫的形成與水通道蛋白4（AQP4）密切相關(guān)。AQP4 在維護腦組織穩(wěn)態(tài)及水平衡中發(fā)揮重要作用，腦出血6 h 后，血腫周圍便可檢測到AQP4 表達，3～7 d 達到高峰，且血腫周圍水腫量隨著AQP4 表達水平的變化而改變。更為重要的是，AQP4 的表達受鐵離子濃度的影響［19-20］。臨床研究證實，鐵過載與腦出血后血腫周圍水腫量密切相關(guān)，并且預示著預后較差及死亡風險增加［21］。

除了鐵離子，亞鐵血紅素及血紅蛋白本身同樣能加速水腫形成，亞鐵血紅素能夠通過TLR4 激活小膠質(zhì)細胞，同樣也能通過TLR4 的髓樣分化因子或β 干擾素TIR 結(jié)構(gòu)域銜接蛋白途徑激活NF-κB，促進細胞因子的表達及炎癥損傷［22］。同樣，血紅蛋白也能通過TLR2/TLR4 引起炎癥反應(yīng)，最終促進血腫周圍水腫形成［23］。

5 補體成分

在正常情況下，補體不會透過血腦屏障進入腦實質(zhì)，但在腦出血后，由于血漿的外滲及血腦屏障的破壞使其能夠進入腦實質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，補體誘導血腫周圍水腫形成和膜攻擊復合物有關(guān)，其可引起細胞膜孔的形成進而導致細胞的溶解，同時也能誘導細胞因子的釋放及氧化應(yīng)激反應(yīng)［24］。而應(yīng)用了補體抑制劑后血腫周圍的水腫減少，則進一步驗證了補體參與了腦出血后血腫周圍水腫形成的過程［25］。

血腫周圍腦水腫是腦出血后繼發(fā)的最嚴重的腦損傷之一，與腦出血后神經(jīng)功能的下降密切相關(guān)。血管源性因素、炎癥反應(yīng)、凝血級聯(lián)反應(yīng)、紅細胞的溶解、補體成分等是腦出血后血腫周圍水腫形成的重要原因。脫水、止血、神經(jīng)保護、低溫治療已經(jīng)在臨床上顯示了良好的臨床療效。目前，致力于控制炎癥反應(yīng)、抑制凝血酶活化、減輕紅細胞的溶解的許多新型制劑雖然尚未應(yīng)用于臨床，但已經(jīng)在動物實驗研究中取得了一定效果。未來，隨著更加深入的病理機制的研究及更多隨機對照試驗的開展，相信會有更多的制劑應(yīng)用于臨床，使腦血管病患者獲益。