蛛網膜下腔出血后腦血管痙攣與抗膽堿藥

唐 艷 劉 進 (四川大學華西醫院麻醉與危重病教研室，四川 成都 610041)

蛛網膜下腔出血(SAH)是神經外科較為常見的一種腦血管意外，發病后28 d內病死率平均36.8%，導致其轉歸不良的一個重要因素是SAH后發生的腦血管痙攣(CVS)〔1〕，SAH后的CVS被認為是有研究前景的熱點〔2〕。抗膽堿藥阻斷腺體的分泌、平滑肌的收縮，但其其實該類藥物經我國學者研究發現，其作用眾多、應用廣泛，我國就首先用此類藥成功治愈小兒中毒性菌痢并發的休克，該類藥物曾被建議稱為“莨菪類藥”而非“抗膽堿藥”。莨菪類藥還可改善微血管痙攣，早已用于治療SAH后發生CVS的病人，但對M受體無選擇性、不能透過血腦屏障等限制學者對其進一步的探索，而新一代抗膽堿藥的出現避免了這些缺陷，可能在SAH治療上會有更好的前景。本文將結合CVS病因和此類藥物部分作用機制作一簡單綜述。

1 CVS和氧化應激損傷

1.1 SAH后的氧化應激 CVS病因牽涉眾多〔3〕，但氧自由基介導的氧化應激反應在SAH后CVS和神經元損傷中都發揮了重要的作用。蛛網膜下腔間隙內血凝塊中紅細胞破裂，釋放的氧合血紅蛋白發生自身氧化成高鐵血紅蛋白，可產生超氧陰離子，被認為是SAH后氧化應激反應導致CVS初始及主要成因之一;血凝塊的大小及清除時間的早晚明顯與SAH后CVS的嚴重程度密切相關，作者認為這可能是由于氧自由基產生的減少，緩解了病情的進展。當局部氧自由基累積，和腦組織發生脂質過氧化反應，改變了神經元細胞膜的流動性和通透性，超微結構上的損害，進一步引起腦損傷;此外，氧合血紅蛋白的降解產物高鐵血紅素本身也能發生反應轉變成內源性的過氧化產物。而腦細胞的高氧代謝率及富含不飽和脂肪酸使上述過程更易發生。同時腦組織內的抗氧化保護系統在SAH后受到影響，SAH病人中，自由基清除劑SOD在腦神經元合成減少及抗氧化反應的增加，使腦脊液中SOD活性明顯降低，血清中的脂質過氧化產物丙二醛增高。

1.2 抗氧化物質治療CVS SAH后CVS與氧化應激反應的相關性研究很明顯，使得研究者指出使用抗氧化性的物質作為針對SAH后的CVS及腦損傷是一個可能的藥物治療措施〔4〕。許多具有抗氧化及清除脂質過氧化產物特性的物質，經大量文獻報道，在動物性研究或臨床中有明確的效果。必需氨基酸中的組氨酸利用其清除單態氧的作用，可明顯減輕實驗組CVS的程度〔5〕。兼有抗氧化特性和神經保護作用的藥物替拉扎特，已進入了多項臨床試驗，盡管不能減少病死率但仍能改善癥狀性CVS的產生〔6〕。另外，直接腦池內注射SOD也能有效地減少血管內皮損傷和預防CVS〔7〕。用SOD過度表達的轉基因鼠證實，其SAH后CVS程度明顯比對照組非轉基因鼠輕，肯定了SOD在預防CVS中的保護效應，并更加印證了·O－2在CVS中致痙作用〔8〕。

1.3 抗膽堿藥的抗氧化作用 自由基是反應性極高的氧中間體，第二代的抗膽堿藥654-2，是我國自主改進結構后合成的，有很強的拮抗活性氧簇作用，是一個具有高度抗氧化能力、清除脂質過氧化物的物質〔9〕。其抗氧化的特性在氧自由基介導并參與誘發的不同組織器官、不同疾病損傷中均能發揮保護作用:該類藥可以改善氧自由基誘導的心肌功能收縮不全;通過膜穩定作用保護氧自由基誘導的肺上皮細胞損傷，增強SOD活性;減少脂質化產物的產生，減少羥自由基的生成。新一代的抗膽堿藥鹽酸戊乙奎醚(PHC)，商品名長托寧，也同樣具有這種特性，還能通過血腦屏障，用PHC預處理(0.45 mg/kg，造模前1 h腹腔注射)感染性休克大鼠，能明顯增加動物4 d后的生存率和減輕臟器損傷，作用機制就與中和脂質過氧化反應和增加SOD清除自由基的活性明顯相關〔10〕;PHC預處理(再灌注損傷前30 min腹腔注射PHC 2 mg/kg)同樣可以修復雙下肢I/R后心肌抗氧化機制的障礙，減輕心臟應激反應保護心臟，與模型組相比增加了大鼠24 h生存率2.5倍〔11〕。

可見，由于抗膽堿藥物有明確的抗氧化性質，其治療的SAH后的CVS的前景也是有研究的理論依據的。

2 CVS和血管的自身調節

2.1 SAH后腦血管自身調節紊亂 顱內血管通過內皮源性血管收縮因子(EDCF)和內皮源性血管舒張因子(EDRF)自身調節功能，維持正常的張力穩定，SAH后這樣的舒縮功能受內環境的改變而失衡。內皮素(ET)是具有強烈血管收縮作用的一種EDCF，作用持久，和一氧化氮合酶存在于整個基底動脈(BA)的血管壁，BA是常用的CVS實驗研究時的目標動脈;一氧化氮(NO)則是重要的一種EDRF的信號分子，由動脈內皮細胞合成分泌產生，通過激活鳥苷酸環化酶使細胞內環磷酸鳥苷(cGMP)濃度增加，維持血管舒張。

SAH后在血紅蛋白等刺激下ET的表達會大量增加，通過促Ca2+內流引起CVS〔12〕;此時 ET轉換酶阻斷劑能改善 CVS及預防血管壁的病理損傷。ET受體阻斷劑已做了臨床病人Ⅱ期實驗，經循證醫學系統評價顯示可以減輕SAH后的CVS和遲發性腦損傷〔13〕;SAH后釋放的血紅蛋白與NO間高度黏滯，類似NO的清除劑使NO減少;同時內皮型和神經型一氧化氮合酶(eNOS及nNOS)的表達下調，腦脊液中內源性的eNOS抑制劑非對稱性二甲基精氨酸(ADMA)在膽紅素氧化物碎片刺激下升高，使NO的合成減少〔14〕。有研究顯示，SAH合并CVS發生后基底動脈內NO濃度明顯降低〔15〕。NO總量減少后其擴血管拮抗CVS的作用減弱，用NO供體亞硝酸鈉持續輸注7 d，即可使治療組的CVS發生率比對照組明顯減少(8%vs 47%)，亦沒有造成低血壓的副作用〔16〕。但是另外一種誘導型NOS(iNOS)在SAH后由于炎癥細胞因子刺激可過度產生，NO又可在氧化過程中可以使羥自由基增多、氧化應激反應增強而使CVS易發生。

2.2 抗膽堿藥在血管調節中的作用 人工合成的抗膽堿藥通過阻斷乙酰膽堿可以間接抑制兒茶酚胺的釋放，抑制α及M型生理效應，解除血管平滑肌痙攣。早先在離體及在體實驗中，654-2可減少基底動脈內皮細胞內Ca2+、Na+蓄積，使cGMP含量增高，保護內皮細胞并促進EDRF釋放引起血管擴張，可有效改善SAH后CVS〔17〕。PHC可促進eNOS活性，催化L-精氨酸生成NO;能減少急性肺損傷患者血清ET-1的生成和釋放，通過降低血管損傷標志物vWF水平而保護血管內皮的完整〔18〕;在盲腸結扎穿孔法(CLP)誘導的小鼠腹腔感染膿毒癥，PHC預處理可使肺組織中的iNOS mRNA的表達明顯降低，合成的促炎性NO減少和活性降低，氧化產物生成也減少，對肺有保護作用〔19〕。SAH后不僅有CVS發生，也有腦細胞水腫、腦血管結構的破壞，而預先給予中高劑量的PHC能有效減輕血管周圍水腫，減少神經元損傷，保護腦組織形態學結構〔20〕。于是，我國很早就嘗試臨床上輸注及鞘內注射654-2，用以治療SAH后的CVS，并取得滿意的效果，但由于半衰期短，增快了心率，且不能透過血腦屏障等原因，可能沒有能在這方面長期應用。上述抗膽堿藥物對血管調節的作用，推測在CVS時也能發揮作用從而緩解痙攣的腦血管。

3 CVS后炎癥反應

3.1 CVS和炎性因子 SAH后觸發了包括細胞免疫和組織免疫的特異性免疫反應，腦脊液中炎性細胞因子明顯增多，且可作為早期預測動脈瘤破裂后是否會發生癥狀性CVS的因素;形態學還可以觀察到中性粒細胞在痙攣血管壁中浸潤，說明CVS也有炎癥反應的參與。而且炎性細胞因子通過腦脊液血循環到全身，引起SAH后其他腦外的臟器系統的多個臟器的炎性病理損害表現〔21〕。而介導炎性細胞因子到達炎癥位點(如:腦血管內皮細胞)發揮了重要作用的細胞間黏附分子-1(ICAM-1)、細胞間黏附分子-2(ICAM-2)、血管細胞黏附分子(VCAM-1)及選擇素類等在SAH損傷中的腦組織表達升高并和CVS發生有高相關性〔22〕。若用單克隆抗黏附分子的抗體，便能緩解了CVS的程度，同樣一些具有能拮抗白細胞聚集、拮抗細胞黏附分子與靶細胞結合的臨床藥物，同樣能起到上述的效果。另一種在炎性反應起始時調控許多細胞因子合成的物質——核轉錄因子κB(NF-κB)，發現其在SAH后的血管壁活化、表達增加并啟動靶基因結合因子，同時促進了一系列其他的炎癥因子IL-1β、TNF-α、ICAM-1、IL-6 的基因表達也增加，編碼相應的炎性產物后造成后續損傷〔23〕。這些都說明SAH后CVS和啟動的炎癥效應不僅是對損傷做出的應答，而是超出了常度，導致了SAH后進一步惡化及其他致病因素出現。

3.2 抗膽堿藥的抗炎作用 抗膽堿藥治療感染性休克，其機制曾認為是改善、活躍并解除微循環的平滑肌痙攣，但后來又發現對正常及休克狀態下均無明顯且持久的擴張微循環的作用。當夾閉了供血動脈的炎性組織器官，藥物只應用于局部也能減輕炎性組織的損傷。推測抗膽堿藥的抗休克作用，其實是一個綜合效應，如穩定生物膜和溶酶體、抗氧自由基等，更重要的是對抗各種炎性因子對細胞等的損傷，后續大量的研究驗證了這種推測。

用654-2能抑制巨噬細胞過度活化，降低血清中的炎性細胞因子IL-6、TNF-α含量，可減輕對肺的損傷，對于抗炎性細胞因子IL-10無影響;新型抗膽堿藥PHC比654-2更能降低血清中細胞因子 TNF-α、IL-1β、L-6水平及抑制 NF-κB的活化和表達，阻斷了大量炎癥介質的失控性釋放，減輕LPS誘導的肺損傷和肝臟的缺血再灌注損傷，這種抑制TNF-α可能是依賴于前列腺素E2而介導的〔24，25〕;用藥物預處理培養的腦微血管內皮細胞或實驗動物，能減少缺氧-復氧細胞后或組織ICAM-1的表達，減少局部白細胞浸潤〔26〕;TNF-α是一種先于全身炎癥反應之前早期產生的炎癥介質，能刺激繼發的細胞因子如促炎癥介質IL-6和抗炎癥介質IL-10的產生，還在后續的炎性反應發揮重要的作用，所以是炎癥反應中的核心物質之一，抗膽堿藥對它的作用間接地反映了對整個炎癥反應能部分得到抑制。當然，上述的這些炎性細胞因子畢竟是一種判斷結果的中間指標，病死率才能作為金標準來判定干預措施的最終效應。用PHC處理過的感染性休克大鼠，4 d后病死率由模型組的60%可降至治療組的10%〔10〕;50 mg/kg的654-2治療毒性休克毒素(TSST-1)誘導的中毒性大鼠，5 d后的病死率由60%降至0%，這些結論更加肯定了抗膽堿藥物的抗炎性作用。還有文獻報道〔27〕，654-2阻止 TSST-1刺激外周血單核細胞產生的TNF-α、IL-2、IFN-γ 基因轉錄，對 IL-10 影響甚小，但這樣的抗炎效應可能僅限于特定的抗膽堿藥，在阿托品和東莨菪堿就沒有出現此種效應。抗膽堿藥物強大的抗炎作用，使我們有理由相信在SAH后激發的炎癥反應中能起到緩沖作用從而緩解痙攣的血管。

4 總結和展望

前述內容只是部分闡述了SAH后的CVS病因，并結合抗膽堿藥物的藥理特性，認為可能會對這些致病因素有阻抑作用從而緩解痙攣的腦血管。SAH后期出現的腦損傷不能單純認為主要由前期繼發的CVS引起，而是多種病理因素共同導致，如局部微循環的障礙、血腦屏障的破壞、神經細胞凋亡等等。同時，抗膽堿藥物的藥理特性也不僅是限于上述，還有待發掘和拓展，如針對鈣超載引起的細胞破壞、對某些凋亡相關基因的影響等。目前，有學者指出具有綜合作用性質的藥物在SAH的治療中具有可行性的應用前景〔28〕，據此，我們推測我國擁有獨立自主知識產權的Ⅰ類新藥PHC，在彌補了654-2的不足基礎上，將來可能會探討出更多的作用機制，而這些機制能針對SAH后的各種致病因素，對運用在SAH的綜合治療上，將有助于下一步的研究。

1 Van Gijn J，Kerr RS，Rinkel GJ.Subarachnoid haemorrhage〔J〕.Lancet，2007;369(9558):306-18.

2 Crowley RW，Medel R，Kassell NF，el al.New insights into the causes and therapy of cerebral vasospasm following subarachnoid hemorrhage〔J〕.Drug Discov Today，2008;13(526):2254-60.

3 Jeon H，Ai J，Sabri M，et al.Neurological and neurobehavioral assessment of experimental subarachnoid hemorrhage〔J〕.BMC Neurosci，2009;8(10):103-31.

4 Gaetani P，Lombardi D.Brain damage following subarachnoid hemorrhage:the imbalance between anti-oxidant systems and lipid peroxidative processes〔J〕.J Neurosurg Sci，1992;36(1):1-10.

5 Fadel MM，Foley PL，Kassell NF.Histidine attenuates cerebral vasospasm in a rabbit model of subarachnoid hemorrhage〔J〕.Surgical Neurology，1995;43(1):52-7.

6 Jang YG，Ilodigwe D，Macdonald RL.Metaanalysis of Tirilazad Mesylate in Patients with Aneurysmal Subarachnoid Hemorrhage〔J〕.Neurocrit Care，2009;10(1):141-7.

7 Shishido T，Suzuki R，Qian L，et al.The role of superoxide anions in the pathogenesis of cerebral vasospasm〔J〕.Stroke，1994;25:864-8.

8 McGirt MJ，Parra A，Sheng H，et al.Attenuation of cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage in mice overexpressing extracellular superoxide dismutase〔J〕.Stroke，2002;33(9):2317-23.

9 Jay M，Poupko，Steven I，et al.The pharmacological properties of anisodamine〔J〕.J Appl Toxicol，2007;27(2):116-21.

10 Zhan J，Wang Y，Wang C，et al.Protective effects of penehyclidine hydrochloride on septic mice and its mechanism〔J〕.Shock，2007;28(6):723-7.

11 ZHANG Xiong-fei，PAN Dao-bo.Effect of penehyclidine hydrochloride oil oxidative stress response of myocardium induced by ischemia-reperfusion of both lower limbs of rat〔J〕.J Chin Res，2010;27(2):274-8.

12 Xie A，Aihara Y，Bouryi VA，et al.Novel mechanism of endothelin-1-induced vasospasm after subarachnoid hemorrhage〔J〕.J Cereb Blood Flow Metab，2007;27(10):1692-701.

13 Kramer A，Fletcher J.Do endothelin-receptor antagonists prevent delayed neurological deficits and poor outcomes after aneurysmal subarachnoid hemorrhage a meta-analysis〔J〕.Stroke，2009;40(10):3403-6.

14 Pluta RM.Dysfunction of nitric oxide synthases as a cause and therapeutic target in delayed cerebral vasospasm after SAH〔J〕.Neurol Res，2006;28(7):730-7.

15 Neuschmelting V，Marbacher S，Fathi AR，et al.Elevated level of endothelin-1 in cerebrospinal fluid and lack of nitric oxide in basilar arterial plasma associated with cerebral vasospasm after subarachnoid haemorrhage in rabbits〔J〕.Acta Neurochir(Wien)，2009;151(7):795-801.

16 Pluta RM，Dejam A，Grimes G，et al.Nitrite infusion to prevent delayed cerebral vasospasm in a primate model of subarachnoid hemorrhage〔J〕.JAMA，2005;293(12):1477-84.

17 ZHAO Ling，LIN Xiaohua，LI Yongbo，et al.The effect of anisodamine on NSE，ET，and CGRP in the treatment of severe diffuse axonal injury〔J〕.Chin J Emerg Med，2006;15(3):209-12.

18 HU Zong-feng，SUN Hai-chen，SHAO Dan-bing，et al.Clinical study on PHC for pulmonary endothelial protection in acute lung injury〔J〕.J Trauma Surg，2009;11(6):524-8.

19 LEI Lirong，Wang Yanlin，JIA Baohui，et al.Effect of penehyclindine hydrochloride on iNOS expression in lung in septic mice〔J〕.Chin J Emerg Med，2006;15(8):735-7.

20 涂真真，高 進，陳 萍.長托寧預先給藥對大鼠感染性腦水腫的影響〔J〕.重慶醫科大學學報，2008;33(8):963-6.

21 Zhou ML，Zhu L，Wang J，et al.The inflammation in the gut after experimental subarachnoid hemorrhage〔J〕.J Surg Res，2007;137(1):103-8.

22 Rothoerl RD，Schebesch KM，Kubitza M，et al.ICAM-1 and VCAM-1 expression following aneurismal subarachniod hemorrhage and their possible role in the pathophysiology of subsequent ischemic deficits〔J〕.Cerebrovasc Dis，2006;22(2-3):143-9.

23 Zhou ML，Shi JX，Hang CH，et al.Potential contribution of nuclear factor-kappaB to cerebral vasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage in rabbits〔J〕.J Cereb Blood Flow Metab，2007;27(9):1583-92.

24 GUO Jian-hua，FAN Hui-min，SUN Zhi-yang，et al.Protective effect of penehyclidine hydrochloride pretreatment on lipopolysaccharide-inducedacute lung injury in rats〔J〕.Chin J Crit Care Med，2007;27(10):909-11.

25 DONG Lan，LI Shu-ren，HAN Shu-jun，et al.Effects of penehyclidine on inflammatory during neo-hepatic phase in patients undergoing orthotopic fiver transplantation〔J〕.Chin J Anesthesiol，2008;28(10):922-4.

26 CHEN Yan，ZHANG Jin-song，QIAO Li，et al.Effect of penehyclidine on the expression of ICAM-1 in rats after lung ischemis-reperfusion〔J〕.Chin J Crit Care Med，2006;26(11):127-8.

27 Nakagawa S，Kushiya K，Taneike I.Specific inhibitory action of anisodamine against a staphylococcal superantigenic toxin，toxic shock syndrome toxin 1(TSST-1)，leading to down-regulation of cytokine production and blocking of TSST-1 toxicity in mice〔J〕.Clin Diagn Lab Immunol，2005;12(3):399-408.

28 Wakade C，King MD，Laird MD，et al.Curcumin attenuates vascular inflammation and cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage in mice〔J〕.Antioxid Redox Signal，2009;11(1):35-45.