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

天津醫科大學總醫院，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國家，每年由于各種原因導致的腦出血患者超過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生和發展是影響患者療效和預后的關鍵因素。二次腦損傷包括血腫周圍水腫的形成及神經細胞的缺失、變性或死亡，而血腫周圍水腫是二次腦損傷發生的關鍵因素。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，發生在出血之后的24～48 h，此階段主要是炎癥反應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，其所誘導的神經毒性等血液成分同時能造成神經損傷。血腫周圍水腫與腦出血患者的生存預后緊密相關，現就腦出血后血腫周圍水腫的發病機制綜述如下。

1 血管源性因素

腦出血發病后2 h 能夠在MRI 上發現血腫周圍的水腫信號，表現為MRI 彌散及加權圖像上血腫周圍的表觀彌散系數增加。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］在豬的腦實質內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內分別注入肝素化的凝血酶和凝血酶，結果顯示，腦實質內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論的合理性。SCHNEIDER 等［4］報道，與自發性腦出血患者相比，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。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激及炎癥介質的釋放，同樣加速了水腫的形成［6-7］。

2 炎癥反應

炎癥反應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。動物實驗發現，在腦出血大鼠模型中，腦出血1 h 后血腫周圍可出現炎癥反應，表現為中性粒細胞、巨噬細胞的浸潤及小膠質細胞的激活，浸潤的白細胞和激活的小膠質細胞通過釋放細胞毒性介質進而導致繼發性腦損傷。研究同時發現，多形核中性白細胞在腦出血后最先入侵神經系統，其在腦出血后4～5 h 便可出現，第3天達高峰，并通過釋放間質金屬蛋白酶（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細胞及巨噬細胞造成進一步腦損傷。激活的小膠質細胞或巨噬細胞在腦出血1 h后可出現在損傷的組織周圍，正常情況下，激活的小膠質細胞的主要作用是清除血腫，但過量的小膠質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、環氧酶Ⅱ及血紅素氧合酶，進而導致繼發性腦損傷［9-10］。

凝血酶及Toll 樣受體4（TLR4）信號通路也能誘導小膠質細胞激活。TLRs 在連接天然免疫和獲得性免疫中發揮橋梁作用。在腦出血發病后6 h 到1周的時間里，TLR4在小膠質細胞及一些神經細胞均可表達，活化的TLR4 通過介導小膠質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、小膠質細胞及白細胞的浸潤明顯增多，且小膠質細胞在72 h 達到高峰，1 周后開始下降，21 d 回到基礎水平［11-12］。此外，星形膠質細胞也能通過表達的MMPs 與激活的小膠質細胞一起發揮破壞作用。因此，控制小膠質細胞與星形膠質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 凝血級聯反應及凝血酶生成

凝血級聯反應在早期血腫周圍腦水腫形成中同樣發揮重要作用，而凝血酶是凝血級聯反應的必備成分，其是由凝血酶原產生的一種絲氨酸蛋白酶，能在出血后迅速產生，幾乎與血塊回縮同步，凝血酶參與血腫周圍水腫形成已經得到充分的實驗支持［3-4］。在凝血級聯反應過程中，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域，通過破壞血腦屏障及誘導炎癥反應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）結合并使其激活，能夠誘導內皮細胞收縮，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 酪氨酸蛋白激酶發生磷酸化而使其激活，誘導腦微血管內皮細胞（BMVEC）及管周星形膠質細胞受損，造成血腦屏障破壞，水腫形成［14］。近年研究還發現，凝血酶也能釋放NO、TNF-α、IL-12 及IL-6，并激活小膠質細胞及絲裂原活化蛋白激酶（MAPK），促進炎癥反應，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展。動物實驗表明，在腦實質內注入完整的紅細胞3 d 后才會在血腫周圍出現明顯的水腫，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，血腫周圍便可出現鐵沉積，7 d 后達到高峰，且可持續存在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過氧化反應，產生大量自由基，破壞毛細血管內皮細胞，進而破壞血腦屏障，引起腦水腫［18］。

近年研究發現，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。AQP4 在維護腦組織穩態及水平衡中發揮重要作用，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，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 激活小膠質細胞，同樣也能通過TLR4 的髓樣分化因子或β 干擾素TIR 結構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，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，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。研究發現，補體誘導血腫周圍水腫形成和膜攻擊復合物有關，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激反應［24］。而應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的最嚴重的腦損傷之一，與腦出血后神經功能的下降密切相關。血管源性因素、炎癥反應、凝血級聯反應、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、神經保護、低溫治療已經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、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用于臨床，但已經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用于臨床，使腦血管病患者獲益。