基于氧化應激與顱內動脈瘤相關性的抗氧化治療研究進展

何愛瀟綜述，吳世政，樊青俐審校

顱內動脈瘤(intracranial aneurysm，IA)破裂引起的蛛網膜下腔出血是一種嚴重危害人類健康的疾病。目前未破裂顱內動脈瘤(unruptured intracranial aneurysm，UIA)的治療策略包括影像學隨訪和外科手術或者血管內介入治療[1]，尚無可降低顱內動脈瘤及繼發蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)風險的藥物治療[2]。顱內動脈瘤的形成和發展與氧化應激、炎癥、血流動力學失調、細胞外基質變性等病理因素相關[3]。氧化應激可以被定義為由于活性氧的產生和/或清除減少而引起的組織損傷，而活性氧是主要的炎癥介質。氧化應激與炎癥的相互作用是內皮功能障礙和動脈損傷的重要機制[4]。氧化應激是心腦血管生物學和疾病的基礎，是一個快速發展的研究課題。越來越多的關于各種抗氧化劑和一些能夠減少氧化應激的藥理學制劑的研究已經進行，以期通過減少活性氧的生成和氧化應激來改善心腦血管疾病。

1 氧化應激與顱內動脈瘤的關系

與其他器官相比，大腦特別容易受到氧化應激的影響[5]。正常生理過程中存在活性氧(ROS)和/或活性氮(RNS)與抗氧化防御機制的平衡[6]。然而，當活性氧生成超過內源性抗氧化能力時，氧化應激就會出現。如果不加以抑制，活性氧的產生和氧化應激會介導組織和細胞損傷，從而導致炎癥和更多氧化應激的惡性循環[7]。大量的證據表明炎癥是動脈瘤發病的關鍵因素。炎癥反應的各個方面，包括白細胞、補體、免疫球蛋白、細胞因子和其他體液介質均在顱內動脈瘤的發病機制中發揮了重要作用[8]。而氧化應激在炎癥級聯反應促進顱內動脈瘤形成和破裂的過程中似乎起著中心作用。

血管內皮功能障礙是動脈瘤形成的早期階段，隨后是血管平滑肌細胞(VSMC)表型調節、細胞外基質重構、細胞死亡和血管壁變性，最終導致動脈瘤的形成和破裂[9]。而內皮功能障礙、免疫細胞與血管壁的結合、VSMC的增殖和遷移都涉及活性氧的產生[10]。過量的活性氧會引起血管細胞損傷、炎癥細胞聚集、脂質過氧化、金屬蛋白酶的激活和細胞外基質的沉積，共同導致血管重建[11]。對血管系統中氧化應激調節因素的全面綜述超出了本文的范圍，讀者可以詳閱上述關于這個方面的文章[10，11]。本文將主要介紹氧化應激參與顱內動脈瘤的發病機制以及抗氧化劑和一些能夠減少氧化應激的藥理學制劑。

2 氧化應激參與顱內動脈瘤的發病機制

2.1 顱內動脈瘤中氧化應激增加 目前主要有以下兩個研究方向證明顱內動脈瘤中氧化應激增加，免疫組化和基因表達分析。一氧化氮合酶(NOS)是自由基的重要來源之一。Seimetz等研究表示誘導性型NOS(iNOS)與NO的細胞毒性作用有關，它可以催化產生大量的NO促進氧化應激[12]。Fukuda等采用免疫組化的方法研究了人和大鼠腦動脈瘤中iNOS的分布，結果顯示在人和大鼠動脈瘤口部觀察到iNOS免疫染色，而在正常動脈中未發現iNOS免疫染色[13]。Aoki等于2008年使用激光捕獲顯微解剖技術和DNA微陣列分析，檢測了實驗性大鼠腦動脈瘤模型中內膜的基因表達譜。結果顯示腦動脈瘤內膜中基因表達增加的基因參與了與活性氧有關的通路[14]。Kurki等于2011年使用寡核苷酸微陣列分析了人腦動脈瘤的基因表達模式。結果顯示腦動脈瘤破裂患者中有686個基因顯著上調，上調的途徑包括氧化應激[15]。這些數據均為顱內動脈瘤中氧化應激增加的證據提供了支持。

2.2 氧化應激參與顱內動脈瘤發病機制 眾所周知，顱內動脈瘤發生的危險因素包括吸煙、高血壓、女性、酗酒等[16]。吸煙是顱內動脈瘤形成的獨立危險因素，但其分子機制尚不清楚。Starke等的研究顯示香煙煙霧暴露(CSE)啟動了氧化應激誘導的VSMC表型調控和顱內動脈瘤的形成與破裂[17]。女性是顱內動脈瘤形成的不可改變的危險因素。與同年齡段的男性相比，絕經后的女性更容易患上動脈瘤破裂性蛛網膜下腔出血(aSAH)。Ramesh等研究發現這種性別差異源于絕經后血管保護激素雌二醇水平的降低。而雌二醇的保護作用主要通過降低氧化應激、上調抗氧化酶的表達來維持血管的完整性[18]。這些分子水平的改變均提示氧化應激可能參與了顱內動脈瘤的發病機制。

Delimaris等于2008年報道通過體外銅誘導的脂質氧化動力學來評估動脈瘤性和動脈閉塞性疾病(aneurysmal and arterial occlusive disease，AAOD)患者的氧化性，結果表明氧化應激增加和白蛋白水平降低可能參與了該病的發病機制[19]。Frsen等于2013年報道發現脂質和氧化脂質在顱內動脈瘤壁上的積聚與壁細胞的丟失變性和最終的動脈瘤破裂有關[20]。Chu等于2015年選用酶聯免疫吸附法，驗證了髓過氧化物酶在人腦動脈瘤內增加的假說[21]。上述研究均支持氧化應激可能參與顱內動脈瘤發病機制的假設。但迄今為止還沒有專門針對這一假設在人類身上進行的隨機對照臨床試驗。為了更好的的闡明其作用機制，我們仍需進一步的探索。

3 顱內動脈瘤的抗氧化治療

3.1 天然抗氧化劑 抗氧化劑(antioxidant)能夠中和自由基并阻止體內過多ROS的積累。機體可通過自身的一些機制合成抗氧化劑，也可從外界的食物或補充劑獲取抗氧化劑，兩者均可有效防止ROS所致的氧化損傷[22]。

早在2003年，世界衛生組織建議，用富含抗氧化維生素的蔬菜和水果可以降低慢性疾病的風險[23]。2006年，來自日本的Okamoto等的一項病例對照研究顯示通過盡可能多的攝入抗氧化劑來增強抗氧化防御系統可能是預防SAH的重要措施[24]。該研究中他們使用了豆制品作為抗氧化劑的指標。食物和草藥中發現的天然抗氧化劑也被研究過它們在血管系統中的功能。例如，研究顯示紅酒酚類提取物(RWPs)可以通過激活血管內皮細胞的固有NOS(eNOS)來實現血管保護作用[25]。Minehar等的研究表明綠茶的有效成分兒茶素，具有很強的抗氧化性，飲用綠茶可以改善血管功能[26]。葛根素是葛根植物根和藤蔓中發現的一種異黃酮，被廣泛用作各種疾病的中藥材。Tanaka等研究發現葛根素通過抗氧化機制抑制CaPO4誘導的小鼠腦動脈瘤(cerebral aneurysm，CA)模型中巨噬細胞的活化，進而抑制小鼠CA的形成[27]。這提示葛根素或許是一種新的治療CA的藥物。以上的研究表明或許我們可以通過調整飲食或者使用一些植物提取物作為天然抗氧化劑來增強體內的抗氧化防御系統，但其用法用量還需進一步設計執行良好的臨床對照試驗，從而優化個體化使用劑量。

3.2 抗氧化藥物制劑 Aoki等發現依達拉奉是一種強大的自由基清除劑，通過抑制動脈瘤壁上與炎癥相關的基因表達，有效地抑制了小鼠CA模型的形成[28]。富馬酸二甲酯(DMF)是一種口服富馬酸酯，具有免疫調節特性。Pascale等研究結果證明了DMF在小鼠IA模型中的治療效果，該模型可能通過激活Keap1-Nrf2-ARE系統，從而抑制腦血管中的氧化應激、炎癥和纖維化。這提示DMF可能作為一種藥物療法，用于有IA形成和破裂風險的患者[29]。多西環素是一種廣譜基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)抑制劑，Nuki等發現在小鼠顱內動脈瘤模型中它可以將顱內動脈瘤的發生率從70%降低到10%[30]。基質細胞衍生因子-1(SDF-1)是一種促進血管生成和炎癥的趨化因子，Hoh等研究發現通過靜脈注射SDF-1抗體抑制SDF-1可顯著減少顱內動脈瘤的形成[31]。如上所述，這些作用于動物模型的研究已經確定了一些潛在的針對氧化應激治療人類顱內動脈瘤的藥物。然而，如何將這種動物模型數據轉化為人類，還有待觀察。

3.3 抗氧化酶和其他 有研究表明抗氧化酶對疾病的影響可能為氧化還原相關疾病的治療提供新的選擇，前提是分子機制已知并且可以有針對性地進行治療[32]。Watson等研究表明褪黑激素是一種有效的抗氧化劑和自由基清除劑，它可以保護受損大腦中有助于大腦修復的神經膠質細胞。因此他們設想將褪黑激素傳遞到中樞神經系統的目標區域，可能會減輕一些由自由基引起的氧化應激。不過，該項研究主要集中在中風[33]。此外，鑒于前述吸煙、高血壓、女性等顱內動脈瘤危險因素與氧化應激的相關性，戒煙、控制血壓以及對絕經后婦女行激素替代治療可能成為預防顱內動脈瘤發展或破裂的一個有希望的方法。

綜上所述，上述研究似乎為預防或者治療人類顱內動脈瘤提供了廣闊的前景，但目前還沒有人進行隨機對照臨床試驗來直接評估抗氧化治療的作用。而且，在開展這項研究之前，我們首先需要一項關于驗證氧化應激參與人類顱內動脈瘤發病機制的隨機對照臨床試驗。

4 展望

盡管絕大部分顱內動脈瘤永遠不會發生破裂[34]。但是顱內動脈瘤一旦破裂出血，致殘率和致死率極高，而外科干預存在一定的并發癥發生率，因此我們迫切需要新的治療方法。未來，我們需要深入探討氧化應激與顱內動脈瘤之間的病理生理學機制，了解其在疾病進展過程中的作用。在此基礎上，著重于抗氧化劑在顱內動脈瘤中的作用的測定。這將有助于證實補充抗氧化劑和一些能夠減少氧化應激的藥理學制劑對抑制顱內動脈瘤形成和破裂的潛在益處，并可能有助于改善人類顱內動脈瘤的預后。