腦微出血發生機制的研究進展

雍雯，郭霞，吳麗娥

(1.內蒙古科技大學包頭醫學院，內蒙古 包頭014040;2.內蒙古科技大學包頭醫學院第一附屬醫院神經內科，內蒙古 包頭014010)

腦小血管病是指各種病因導致的腦小血管(直徑在30 ～800 μm 的小動脈、小靜脈及毛細血管)受損的病理、臨床和影像綜合征，其神經影像學常表現為腦微出血(cerebral microbleeds，CMBs)、腦白質病變、可能為血管起源的腔隙、新發小的皮質下梗死和血管周圍間隙［1］。CMBs 是腦小血管病的重要影像學表現之一，是血液通過損害嚴重的血管壁漏出或滲出導致以微量出血為主要特征的一種腦實質的亞臨床損害，在順磁敏感的序列(如T2 加權梯度回聲)或磁敏感加權序列圖像上，CMBs 表現為小的低信號病變，通常位于皮質-皮質下交界處、大腦半球的深部灰質和白質以及腦干和小腦［2］。研究顯示，健康人群中CMBs 的患病率為5%，缺血性腦卒中的患病率為22.9%～43.6%，出血性腦卒中的發病率為51.8%～82.5%，混合性腦卒中的發病率為41.2%～70.2%［3］，CMBs 的發生率與高齡、高血壓、低膽固醇、胱抑素C、腦淀粉樣血管病等危險因素呈正相關［4］。雖然CMBs 無明顯的臨床癥狀，但隨著微出血病灶數目的增多，可能進一步影響患者的生活質量和自理能力，導致認知功能下降、出血性卒中、溶栓后出血轉化、抗血栓藥物治療后的出血性卒中以及出血性并發癥等不良后果［5］。CMBs 的發生機制目前尚未完全明確，可能與血腦屏障受損、內皮細胞功能障礙、新生血管形成、基因多態性等相關［6］。現就CMBs 發生機制的研究進展予以綜述。

1 血腦屏障受損與CMBs

血腦屏障是保護腦組織免受潛在有害成分破壞的特殊物理和功能結構。它的基本結構和功能單位是神經血管單元，包括血管內皮細胞、周細胞、星形膠質細胞、免疫細胞及小神經膠質細胞、神經元;此外，細胞基質和基質層也是將腦和循環系統分開的動態保護機制的一部分［7］。

Schreiber 等［8］使用自發性高血壓腦卒中大鼠模型進行縱向研究，觀察CMBs 早期的組織改變，認為血腦屏障通透性增加是CMBs 的啟動環節。有學者向小鼠的大腦皮質中顯微注射血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)以破壞內皮跨膜緊密連接蛋白的分布與表達，使血腦屏障的功能喪失、細胞旁通透性增加，出現腦組織水腫、出血和白細胞浸潤等改變［7］。Fisher 等［9］通過免疫組織化學方法研究了12 例平均年齡79.3 歲無臨床卒中史者死后的大腦標本，結果發現，致密鐵沉積存在于周細胞中，且在卒中發生后周細胞突破基底膜避免了組織的缺血損傷，表明周細胞在組織受到損傷后被激活，導致周細胞-緊密連接破壞，引起微血管通透性增加。另外，在阿爾茨海默病發病機制中，活化的小膠質細胞和血管周圍巨噬細胞參與了血腦屏障的破壞［10］，這可能與巨噬細胞和小膠質細胞產生喹諾酸(一種神經毒素)導致血腦屏障向大分子開放有關，此外，緊密連接蛋白與晚期糖基化終末產物介導的β 淀粉樣蛋白的結合，也可能是血腦屏障受損的原因。

在多種因素作用下，小血管通過損害內皮細胞、周細胞、細胞基底膜等影響血管神經單元的不同環節和血腦屏障的結構、功能，導致血腦屏障破壞和通透性增加。一方面導致單個紅細胞滲出，出現小血管系統的泄漏，最終增加到血管仍然看起來相當完整但已發生了局部的CMBs;其次，纖維蛋白原、凝血酶的漏出激活了小膠質細胞，促進了血腦屏障的破壞;另一方面血液中微小的蛋白質和脂質成分進入血管壁及周圍腦實質，造成血管壁脂質玻璃樣變性、腦實質神經細胞環境惡化、彌漫性腦組織損傷等，這都進一步加快了CMBs 的進展。可見，血腦屏障破壞和通透性增加作為CMBs 的始動環節在動物實驗和人體標本中均獲得了支持，未來仍需要通過增加樣本量，聯合動物實驗、人體腦脊液學、影像學標本等各方面來探究血腦屏障破壞的早期生物學標志物，為CMBs 提供診斷依據。

2 內皮細胞功能障礙與CMBs

內皮是覆蓋血管內表面的單層細胞，內皮細胞是血腦屏障中血管神經單元的重要組成部分，分泌血管穩態的多種調節因子，控制血漿成分的滲透性并影響血管成分的黏附和聚集［11］。在自發性高血壓腦卒中大鼠模型中發現，腎小管損傷、腎小球硬化的各個階段與高血壓退行性小動脈壁改變相對應，更與同一大鼠的腦小血管病分期密切相關［5］，由此可知，CMBs 可能存在系統性內皮功能障礙。另外，其他幾項關于內皮細胞的研究也表明，這種系統性的內皮功能障礙同樣存在于腎臟、皮膚、舌下微血管組織［12］。

內皮細胞受損及功能障礙導致CMBs 患者的腦血管結構和功能改變可能主要源于以下幾個方面。血管內皮細胞受損、肌細胞衰竭導致血腦屏障、小血管結構破壞。當內皮細胞受損時血腦屏障的功能喪失、細胞旁通透性增加，出現腦組織水腫、出血和白細胞浸潤等改變。澳大利亞的一項研究表明，內皮完整性降低與腦白質病變嚴重程度增加獨立相關;而且與正常白質相比，腦白質病變區內皮和血腦屏障完整性顯著降低［13］。內皮細胞結構的破壞致使內皮功能激活能力受損，而內皮細胞分泌的各種因子對調節血管穩態至關重要，這一病理改變主要體現在不同來源的內皮細胞標志物的研究中。例如，有研究使用Logistic 回歸分析了涉及15 個生物標志物的橫斷面研究顯示，在CMBs 患者中循環腫瘤壞死因子受體2、髓過氧化物酶水平顯著升高，骨保護素、細胞間黏附因子、脂蛋白相關磷脂酶A2亦存在不同程度的升高［14］，表明內皮細胞功能衰竭可能是CMBs 的發生機制之一。此外，動物模型中也發現，腫瘤壞死因子、髓過氧化物酶同樣可導致血管通透性增加和血腦屏障功能障礙［15］，這也與之前提到的假設相符合。另有研究報道，高敏C 反應蛋白、白細胞介素-6、白細胞介素-18 也可能與CMBs 獨立相關，這可能是因為在腦缺血時引起的神經炎性因子釋放激活了膠質細胞、巨噬細胞，釋放蛋白酶和自由基，進而對細胞外基質和血管神經單元產生永久性損害［4］。

CMBs 相關的內皮細胞標志物理論上可能對阻止CMBs 的病情進展提供了新的治療策略，但血液樣本中所測得的數據反映了系統內皮功能，并不一定與大腦內皮水平的變化相對應。因此，內皮循環生物標志物的研究需要與其他腦內皮功能特異性指標嚴格相關。

3 新生血管形成與CMBs

新生血管形成是指從已有的血管中形成新的毛細血管網的過程，受VEGF、腫瘤壞死因子等多種細胞因子和機械因素調控，在胚胎發育、側支循環形成、改善低灌注中有重要作用［16］。慢性缺血在與年齡相關和血管危險因素相關的CMBs 患者中起著關鍵作用，長期低灌注致腦血管開放三級側支循環即新生血管生成，而新生血管早期血管內皮細胞穩定性差，結構功能不完整，脆性大、管壁通透性增加，易發生出血，即紅細胞、纖維蛋白和血小板的混合物溢出，可能是CMBs 的重要原因［17］。

新生血管通透性增加可能與以下多種機制有關。低氧狀態下代償形成新生血管，一氧化氮合酶催化產生一氧化氮導致血管舒張，內皮細胞間隙擴大，血漿成分滲出［18］。血管VEGF 導致血管通透性增加。一項針對急性缺血性腦卒中患者的橫斷面研究顯示，血清VEGF 增高是CMBs 的獨立危險因素，且與CMBs 嚴重程度相關［19］;Janelidze 等［20］發現，在帕金森患者腦脊液中血管生成的生物標志物(如VEGF 等)增多，且與血腦屏障功能障礙、CMBs 有關。新生血管成熟的標志是基底膜的形成，主要通過內皮細胞對周細胞的募集實現，這需要血管生長因子和相關信號通路的共同作用。腦組織缺血缺氧后神經膠質細胞和腦內皮細胞大量表達VEGF，促使內皮細胞遷移，增強了血管新生效應，而單純的VEGF 可以誘導血管新生，但與其他因子不協調無法成功募集周細胞，導致了新生血管不成熟［21］。基質金屬蛋白酶增強新生血管的不穩定性。大鼠腦缺血再灌注的研究表明，基質金屬蛋白酶通過降解基底膜、溶解細胞外基質，使腦毛細血管在卒中后易于破裂和出血轉化，增加CMBs 發生率［22］。新生血管形成的另一種潛在機制可能是通過微RNA(microRNAs，miRNAs)，它們在體外調節內皮細胞行為，包括增殖、遷移和形成毛細血管網絡。已有研究發現，miR-126、miR-210、miR-424 等具有促進新生血管形成的作用［23］，其中血管內皮細胞特異性miR-126 在調節血管新生過程中有顯著作用［24］。已有研究證明，miR-126 能促進VEGF 內皮細胞的增殖及血管生成作用［25-26］;miR-126 還可以直接調控炎性因子(如血管細胞黏附分子1)的相關表達，從而加速白細胞在微血管中的浸潤，加劇微血管炎性損傷，抑制微血管損傷修復，繼而破壞管壁的完整性［27］。

綜上所述，新生血管的生成是腦組織缺血、缺氧后代償性普遍存在的特征。新生血管早期結構功能不完整，管壁通透性增加，可能是CMBs 的重要原因。通過新生血管可以評估CMBs 的發病風險及嚴重程度，同時也可能是CMBs 逆轉的核心機制之一;其次臨床醫師在應用丁苯酞、尤瑞克林、他汀類等改善側支循環的藥物緩解缺血損傷時，也應注重加強新生血管穩定性，增強內皮細胞的屏障作用。

4 基因多態性與CMBs

與CMBs 發生機制相關的基因多態性主要包括與散發性CMBs 相關的基因多態性和與家族性發病相關的基因突變。Poels 等［28］基于一項在3 979 例(平均年齡60.3 歲)受試者中開展的調查發現，在矯正了年齡、性別等相關混雜因素后，載脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)ε4 與腦葉出血相關。另外一項針對住院腦卒中患者的研究發現，擁有ApoEε2 或ApoEε4 等位基因，對于腦葉CMBs，調整后的OR 值為1.94，而非腦葉CMBs 的調整OR 值為1.21，表明了不同位置的CMBs 可能與不同遺傳因素有關［29］。ApoE 基因位于第19 號染色體長臂13 區2 帶，共有3 種等位基因，分別是E2、E3、E4，研究證實，ApoEε4與腦灰質、白質小血管中的纖維狀淀粉樣蛋白沉積相關，ApoEε2 也有致血管纖維蛋白壞死的作用［30］，這都將進一步加重血管內皮細胞損傷，誘發CMBs。此外，全基因組關聯研究也證實，蛋白激酶C 家族成員中的1425G→A(rs2230500)的單核苷酸多態性與腦小血管病顯著相關，染色體區域1q22(rs2984613)的單核苷酸多態性同樣作用于腦白質病變［31］，可以推斷這些也是CMBs 的發生機制，盡管現在仍未被證實。與家族性疾病相關的基因突變包括:由于NOTCH3(neurogenic locus notch homolog protein 3)基因突變所致的伴有皮質下梗死和白質腦病的腦常染色體顯性遺傳性動脈病、由HTRA1(high temperature factor A-1)基因突變引起的伴有皮質下梗死和白質腦病的腦常染色體隱性遺傳性動脈病;NOTCH3 基因和HTRA1 基因主要在成人血管平滑肌細胞中表達，對血管發育、分化和重塑至關重要［32］。近年來也有研究指出，COL4A1(collagen type Ⅳalpha 1)和GLA(galactosidase A)的基因突變也可導致腦小血管病［33］，但尚缺乏可靠樣本量支持。

腎臟、眼底、腦深部及幕下腦組織小血管均屬于應變血管，有相似的血管調控機制和解剖結構。有研究指出，眼底視網膜微血管病變、腎功能不全蛋白尿的發生與CMBs 有關［34-35］。另有研究發現，色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)rs12150053 和rs12948385 位點的C 基因和A 基因均與糖尿病視網膜病變顯著相關［36］。在PEDF 基因啟動子區rs12948385 位點的單核苷酸多態性與糖尿病腎病蛋白尿相關性的研究中，結果提示PEDF 基因-358G→A 位點多態性可能與2 型糖尿病患者微量蛋白尿的發生、發展存在相關性［37］。由此推測，PEDF 啟動子區單核苷酸多態性可能與腦小血管通透性的改變相關，從而參與CMBs 的發生機制，但目前尚無可靠研究，需要進一步探索。

5 小 結

隨著臨床檢驗技術的發展，CMBs 的檢出率日益增加，其復雜的發病原因也引起越來越多人的關注。但目前大多臨床研究與動物實驗均基于腦小血管病與腦卒中的關系，尚缺乏對CMBs 的獨立研究。CMBs 復雜的發生機制間可能存在相互交叉、相互作用，通過增加臨床研究樣本量，聯合動物實驗、更精確的神經影像學、腦脊液病理學等方法，明確CMBs 的危險因素、發生發展機制是今后的研究方向。進一步探究血腦屏障破壞的早期生物標志物、內皮循環標志物及相關炎性因子、VEGF、miRNAs、PEDF 基因多態性等CMBs 相關標志物，并在疾病早期對其進行檢測，在間接了解CMBs 狀況的同時對相關因素進行調控，有針對性地盡早干預與治療，進行疾病一級預防，降低發病率，延緩疾病進展，有望開啟一條CMBs 診治的新途徑。