腦出血后損傷對神經退行性變影響的研究現狀

于子涵，吳 鶴

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院病理科，哈爾濱150001)

腦出血是一種腦實質內血管破裂所引起的疾病，占全部腦卒中的10%～15%[1]。與腦缺血和蛛網膜下腔出血相比，腦出血具有較高的病死率和致殘率。大部分腦出血患者后期伴有不同程度的功能障礙，如偏癱、失語、意識障礙，甚至癡呆，嚴重影響患者的生活質量。有研究報道,缺血性腦卒中導致癡呆的發生率約為30%，而出血性腦卒中導致癡呆的發生率約為27%[2]。腦出血后，75%的患者出現不同程度的運動、感覺、語言以及其他高級神經功能缺陷[3]。腦出血患者恢復期后多伴有不同程度的神經退行性病變表現，如記憶力減退、定向力障礙、時間空間錯亂，甚至人格、情感以及行為改變等，但其病理機制始終無法明確。既往研究表明，腦出血導致的腦損傷除血腫和潛在的血腫擴張等原發性腦損傷外，還包括繼發性腦損傷如血管損傷、氧化應激損傷、代謝障礙等，這些損傷都是導致神經退行性疾病的主要原因[3]。雖然目前對腦出血后腦損傷的機制進行了大量研究，但腦出血患者的臨床預后仍未得到明顯改善。

神經退行性疾病是一種隨著時間推移和生命進程加速的生理性衰老，也是一種漸進的，伴隨胞外蛋白沉積和胞內物質與細胞形態學變化的程序性疾病，體內的細胞和器官出現退變，自噬或凋亡是其發生病理變化的本質[4-5]。腦出血后導致的神經退行性變以癡呆為主要臨床表現，其中阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是導致癡呆的主要原因，也是美國第6大死亡原因，目前在美國有520萬人受此影響，預計到2050年這一數字將增加兩倍[6-7]。關于神經退行性疾病具體的病理生理變化和發病機制至今仍在探索中，研究腦出血后神經退行性變的作用機制，對于腦出血患者的治療以及預后有重要的臨床意義和社會價值?，F就腦出血后的損傷對神經退行性病變的影響進行闡述。

1 腦出血后物質代謝對神經退行性病變的影響

載脂蛋白E4(apolipoprotein E4，ApoE4)是一種具有多態性的載脂蛋白，最初是在正常人的極低密度脂蛋白中發現的，后來人們又在人體的乳糜微粒及乳糜微粒殘基中發現了ApoE4的存在[8]。ApoE的同一基因位點上三個不同等位基因ApoE2、ApoE3和ApoE4在不同條件下選擇性表達，分別對應 ApoE2蛋白、ApoE3蛋白和ApoE4蛋白，其作用于膽固醇和三酰甘油代謝過程的中心環節。在中樞神經系統中，ApoE可通過多種途徑影響認知功能，包括神經發生、線粒體代謝、tau蛋白磷酸化、β-淀粉樣蛋白沉淀聚集和代謝等[9]。研究發現，在3個等位基因中，ApoE4突變是AD最大的遺傳因素之一，ApoE4蛋白和β-淀粉樣蛋白沉淀與神經纖維纏結有關[10]。ApoE4攜帶者患AD的風險更高，第一次發病年齡更低。攜帶ApoE3雙等位基因的人，85歲時患AD的風險約為10%，但是攜帶ApoE4雙等位基因的人患病風險高達65%[11]。腦出血后，ApoE4代謝穩態被破壞，促炎細胞因子和基質金屬蛋白酶-9的水平升高，導致血腦屏障緊密連接和基膜降解，進一步使蛋白質和血腦屏障破壞，引發繼發性神經元功能障礙和退行性改變[12]。Huang和Mucke[10]提出了一種關于ApoE4蛋白水解的病理假說：一般情況下，ApoE蛋白是由大腦中的星形膠質細胞表達的，但是在壓力或受損的情況下，受損的神經元也會激活ApoE的表達促進其修復。ApoE4蛋白較ApoE3蛋白更不穩定，更易被水解成具有神經毒性的蛋白碎片，ApoE4片段進入胞質，引起tau蛋白病變和線粒體損傷，進一步導致神經元變性。

主管學習、記憶等認知功能的海馬中的γ-氨基丁酸神經元對ApoE4蛋白片段的毒性特別敏感，所以AD患者首先表現為認知障礙[13]。ApoE4與正常的ApoE3在結構上只相差一個氨基酸。ApoE3蛋白的第112位上是一個半胱氨酸，而ApoE4蛋白的第112位上是一個精氨酸，這直接導致蛋白在進行三維折疊時產生了不同的離子鍵，關鍵的結構域變得不一樣。結構決定功能，所以有學者認為，利用一個化學分子“干擾”蛋白結構，可能有希望將ApoE4的結構和功能恢復到ApoE3[10]。有研究認為，ApoE4是冠心病發病的風險因素，且冠心病的發病可增加AD的發病率，因而猜測，ApoE4與冠心病和AD的發生有關，但具體機制尚不明確[10]。攜帶ApoE4的患者，血清膽固醇水平更高。流行病學調查顯示，高膽固醇血癥可加速冠狀動脈粥樣硬化，加速中樞神經系統損傷，破壞血腦屏障，使腦內 β-淀粉樣蛋白沉淀和Tau蛋白沉積增多[14-15]。因此，評估ApoE基因型可以作為早期預防、識別以及治療認知功能障礙的關鍵部分，可能影響腦出血后介導的神經退行性變[16]。

2 腦出血后血管損傷對神經退行性變的影響

目前人們普遍認為腦血管損傷與認知障礙相關[17]。研究表明，腦出血患者血管β-淀粉樣蛋白積累惡化和血管損傷通路激活可引起明顯的癡呆癥狀和認知障礙[18]。de Roos等[19]認為，血管因素可能是導致認知功能障礙的重要影響因素。此外，炎癥、高脂血癥、動脈粥樣硬化、代謝綜合征等可能是通過誘導血管改變以及激活大腦中小膠質細胞影響大腦的結構和認知功能，從而導致神經退行性變的發生。作為導致認知下降和癡呆的潛在機制,血管損傷可能為神經退行性變的預防和治療提供一個新的靶點。Ji等[20]發現，血管神經單元在血液中的生物標志物對檢測與治療AD和早期認知功能障礙具有重要作用。在家族性AD小鼠模型中，膽堿能神經元前體細胞和突觸相關蛋白是連接血管和神經元的重要中間媒介，其可能是針對家族性AD治療的新的靶點[20]。

雖然有大量證據支持血管功能障礙在神經退行性疾病中具有重要作用，但針對血管系統進行神經退行性疾病治療的研究還很少。血腦屏障的破壞是導致癡呆發展的重要原因。活化蛋白C可通過依賴于Rac1的穩定表達來支持血腦屏障內皮細胞骨架，抑制促炎細胞因子表達和基質金屬蛋白酶-9的活化，并抑制細胞凋亡。Sladojevic等[21]發現，血腦屏障在腦出血后的恢復和重建是不完全的，這將增加癡呆的發生風險。血腦屏障破壞過程中緊密連接的形態學發生改變，claudin-1存在于腦出血后緊密連接復合體中，阻礙了腦出血后緊密連接復合物的恢復，因而采用claudin-1肽靶向治療可改善內皮屏障的通透性，從而促進腦卒中后神經功能的恢復[21]。外泌體作為細胞間通訊的一種媒介，具有潛在的臨床應用價值。大腦內皮細胞、星形膠質細胞、周細胞、小膠質細胞以及神經元都是血管神經單元的組成部分，均能釋放和吸收外泌體。此外，外泌體可穿過血腦屏障，在病理狀態下能夠與大腦進行溝通。因此，外泌體可作為一種靶向治療血管損傷后神經退行性病變的載體[22]。

Prabhakar等[23]認為，血漿miR-409-3p、miR-502-3p、miR-486-5p以及miR-451a可作為診斷血管性癡呆的生物標志物。Chen等[24]發現，miR-195可能參與誘導樹突變性和神經元死亡。miR-195可通過調節β-分泌酶和淀粉樣前體蛋白的表達，激活細胞周期素依賴蛋白激酶5/p25和tau磷酸化預防癡呆[25]。神經細胞和血管細胞形成一個功能完整的覆蓋網絡，統稱為神經血管單元，對于調節AD、帕金森病等神經退行性疾病具有重要作用，血管內皮細胞生長因子在介導神經元存活、維持血管穩態、促進血管生成中起關鍵作用。Zou等[26]的研究表明，胱天蛋白酶抑制劑通過調節神經血管單元分泌的血管內皮生長因子的水平，促進PC12細胞的存活和血管生成，因而可通過調節半胱氨酸蛋白酶抑制劑介導的神經血管通路，開發一種新的治療血管損傷的方法。

3 腦出血后氧化應激損傷對神經退行性變的影響作用

氧化應激介導了年齡相關性神經退行性變和神經元功能障礙，并在腦出血后繼發性腦損傷中起重要作用?；钚匝跏羌毎x和防御系統的一部分，在生理條件下，活性氧與抗氧化系統之間存在平衡，參與調控細胞的生長、分化、增殖以凋亡[27]。腦出血后，活性氧通過損傷細胞結構、誘導細胞死亡、破壞血腦屏障損害中樞神經系統[28]。過量的鐵是活性氧形成和造成氧化損傷的關鍵因素[29]。人們普遍認為衰老是神經退行性疾病的主要危險因素[30]。在衰老過程中，鐵在大腦區域中積聚[31]，是導致神經退行性變的主要誘因[32-33]。鐵也是在AD患者腦內血管斑塊中發現的最多的金屬[34]。腦出血后，紅細胞破裂，Fe2+大量蓄積，過量的鐵通過Fenton反應產生活性氧導致鐵死亡[35]。過量的鐵還破壞了線粒體的結構，導致線粒體體積縮小、嵴減少或消失、外膜破裂，加重細胞氧化應激和細胞凋亡的發生[36]。在腦出血過程中，由于過量鐵蓄積，活性氧產生增多，抗氧化系統與氧化系統的平衡被打破，導致細胞損傷，引起細胞凋亡，破壞血腦屏障，進而對大腦造成損害[28]。同時，線粒體結構的破壞導致更多的活性氧釋放，加重了細胞內的一系列損傷，引起繼發性腦損傷[37]。

Hu等[38]檢測到腦出血后線粒體的功能發生障礙，線粒體的耗氧量明顯降低,增加了其他來源的活性氧，加重了腦損傷。Haifeng等[39]認為，腦出血后，線粒體通透性轉換孔開放導致線粒體損傷，包括細胞色素C在內的多種蛋白質被釋放到細胞質中，這是導致細胞凋亡的重要事件。線粒體電壓依賴性陰離子通道的開放、促分裂原活化的蛋白激酶的激活、內質網應激的上調、胱氨酸/谷氨酸反轉錄酶的抑制參與了鐵死亡的誘導。鐵螯合劑和脂質過氧化抑制劑可減輕繼發性腦損傷。有文獻報道，谷胱甘肽過氧化物酶4、熱激蛋白-1以及核因子紅細胞2相關因子2通過限制活性氧的產生和減少細胞鐵的攝取分別起著抑制鐵死亡、減輕損傷的作用[40-41]。與此相反，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶和p53分別通過促進活性氧的生成和抑制SLC7A11的表達，調控鐵死亡，增強鐵對神經系統的損害。Jie等[28]為中和氧化應激，研究了許多細胞內和線粒體靶點，旨在減少或消除腦出血后釋放的活性氧，但幾乎所有的嘗試都失敗了，猜測其原因可能有兩個：①細胞中的活性氧并不總是有害的,低水平的活性氧是有益的，可通過信號轉導適應壓力[42]。②活性氧在分子信號轉導中發揮作用。最近的研究表明，活性氧的產生在維持細胞代謝和穩態中具有積極作用[42]?；钚匝跆禺愋詤⑴c反向電子的傳輸，當泛醇中的電子被轉移回呼吸復合體Ⅰ，將煙酰胺腺嘌呤二核苷酸還原為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸時就會產生網織紅細胞，網織紅細胞對巨噬細胞在細菌感染時的活化、電子傳遞鏈能量的供應中具有重要作用,這個過程會產生大量的活性氧。因此，可以考慮通過減少鐵的沉積，調控活性氧的生成以及減少線粒體結構的破壞和損傷，從而靶向治療具有細胞毒性的活性氧所導致的氧化應激損傷和線粒體損傷對腦出血后神經退行性變的繼發性損害。

4 小 結

腦出血后的一系列病理變化和代謝損傷，造成嚴重的神經系統損害，最終導致神經退行性疾病的形成。隨著人口老齡化的加重和神經退行性疾病患病人數的增加，神經退行性疾病已引起越來越多人們的重視，但關于腦出血后損傷對神經退行性變的影響的研究還不夠深入，具體機制尚不明確。探究腦出血后損傷對神經退行性變的影響以及相對應的靶向治療策略，從中加以阻斷，更好地控制和治療疾病，減輕患者痛苦，提高患者的認知功能，將是未來需要思考的問題。研究腦出血后神經退行性變的形成機制，對于腦出血后患者的治療以及生活質量的提高具有重要臨床意義和社會應用價值。