炎癥在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂中作用的研究進(jìn)展

王介南， 朱悅琦

非創(chuàng)傷性蛛網(wǎng)膜下腔出血患者中近85%是由顱內(nèi)動(dòng)脈瘤（intracranial aneurysm， IA）破裂引起，其導(dǎo)致的死亡率超過(guò)了25%［1-2］。 IA 在破裂前可無(wú)任何癥狀， 研究顯示無(wú)癥狀的IA 患者是已破裂IA患者數(shù)量的10 倍，更需要引起臨床重視［3］。 IA 的病理特征在于由血管內(nèi)皮功能障礙、內(nèi)膜增生、細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的破壞和炎性反應(yīng)引起動(dòng)脈壁完整性的喪失［4］。 炎癥在這其中具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用［5］，多個(gè)研究表明，炎性反應(yīng)在對(duì)動(dòng)脈壁完整性的破壞中起重要作用［6-8］。炎性細(xì)胞浸潤(rùn)在動(dòng)脈瘤不同階段的是一個(gè)持續(xù)發(fā)展的過(guò)程［9］。炎性反應(yīng)相關(guān)過(guò)程，如基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase， MMP）破壞彈性纖維、 人單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemoat-tractant protein-1，MCP-1）和轉(zhuǎn)錄因子Ets-1（E26 transformation-specific-1） 蛋白誘發(fā)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，和巨噬細(xì)胞致平滑肌細(xì)胞（SMC）缺失并釋放MMP 等，均在引起IA 破裂中扮演了重要角色。可以發(fā)現(xiàn)，引發(fā)炎癥的細(xì)胞和因子之間有間接或直接的聯(lián)系，并通過(guò)相關(guān)的蛋白通路和基因調(diào)控影響著IA的破裂。

IA 破裂是一個(gè)多因素導(dǎo)致的結(jié)果，而炎癥可直接引起IA 壁退化并導(dǎo)致IA 增大， 是最終增加IA破裂風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［9］。 IA 瘤壁在炎性作用下持續(xù)再塑形失代償而不能抵抗血流動(dòng)力學(xué)的應(yīng)力時(shí)，便會(huì)引起破裂［4，10］。 現(xiàn)階段能夠預(yù)防IA 進(jìn)展和破裂的藥物療法仍在研究中，這些研究大多是基于炎癥在IA 中的作用通路。 炎癥與IA 破裂機(jī)制及其抗炎治療的相關(guān)研究將為IA 的臨床預(yù)防和治療提供新的選擇， 同時(shí)對(duì)于改善IA 破裂后的臨床預(yù)后具有積極作用。 本文就炎癥與IA 破裂關(guān)系，及其可能的抗炎治療降低IA 破裂風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜述。

1 炎性細(xì)胞因子與IA 的破裂

在動(dòng)脈瘤早期，如高動(dòng)脈剪切應(yīng)力引起的血管內(nèi)皮損傷導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙，包括血管內(nèi)分泌功能紊亂、抗血栓形成作用降低、調(diào)節(jié)血管張力受限等。血管內(nèi)皮功能障礙促使內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量減少并使部分SMC 暴露于血液中從而激活了轉(zhuǎn)錄因子Ets-1 的表達(dá)。 Ets-1 可介導(dǎo)IA 瘤壁中MCP-1 的表達(dá)并招募更多的巨噬細(xì)胞從而促進(jìn)IA 的進(jìn)展［7］。巨噬細(xì)胞又可直接促進(jìn)其他炎性細(xì)胞因子的釋放，包括MMP、TNF-α、IL-1β 等［11］。已有研究表明，人主動(dòng)脈瘤中的IL-1β 蛋白水平比正常主動(dòng)脈高約20倍，其可增加MCP-1 的產(chǎn)生并加劇炎性反應(yīng)以促進(jìn)主動(dòng)脈瘤的進(jìn)展［12］，但I(xiàn)L-1β 在IA 中的具體作用有待進(jìn)一步研究。 炎性細(xì)胞因子活躍在IA 的各個(gè)階段，在破裂時(shí)作用尤為突出。

1.1 MMP 與IA 破裂

MMP 是一種可以降解細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白水解酶［13］，在動(dòng)脈瘤中可以檢測(cè)到MMP 的表達(dá)增加［14］。MMP-2 和MMP-9 的基因表達(dá)在破裂動(dòng)脈瘤中明顯高于未破裂的動(dòng)脈瘤［15］。

金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMP）被認(rèn)為是MMP在組織中的關(guān)鍵抑制因子。 在人類IA 中可以檢測(cè)到豐富的TIMP 表達(dá)。 TIMP-1，TIMP-2 和TIMP-3的表達(dá)在破裂動(dòng)脈瘤中高于未破裂動(dòng)脈瘤［16］。在近期 研 究 中，Kimura 等［17］在 研 究25 例 主 動(dòng) 脈 夾 層 患者時(shí)，發(fā)現(xiàn)TIMP-3， TIMP-4 的表達(dá)降低。 這可能與miR-21-5p 的表達(dá)增加抑制了TIMP-3 的表達(dá)，最終導(dǎo)致MMP-TIMP 平衡失調(diào)，并引起主動(dòng)脈夾層的破裂。綜上，動(dòng)脈瘤破裂與MMP-2、MMP-9、TIMP 的表達(dá)密切相關(guān)， 而MMPs 和TIMP 之間的失衡可能在破裂中起重要作用［18-19］。

脂多糖（LPS）是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的一部分，已有研究表明LPS 可促進(jìn)IA 破裂［20］。 其作用途徑可能通過(guò)刺激Toll 樣受體4（Toll-likereceptor 4，TLR4）激活核因子κB（NF-κB）家族的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)［21］。LPS/TLR4/NF-κB 信號(hào)通路參與了免疫相關(guān)細(xì)胞因子TNF-α 的表達(dá)［22］。TNF-α 和IL-1β 等促炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)MMP 的前體（proMMP）變?yōu)镸MP。 最終，MMP 通過(guò)LPS/TLR4/NF-κB 信號(hào)通路被激活以降解ECM 和緊密連接蛋白［23］，導(dǎo)致IA 壁脆性增加（如圖1）。

圖1 LPS/TLR4/NF-κB 信號(hào)通路激活MMP

研究發(fā)現(xiàn)炎性因子如MMP-9 可以降解彈性蛋白，而彈性蛋白是IEL 的蛋白質(zhì)成分［19］。 Chatzizisis等［24］發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞的減少，炎性細(xì)胞的積聚和MMP的活性增加可導(dǎo)致IEL 的嚴(yán)重破壞。 在15 個(gè)人類破裂IA 樣本的檢測(cè)中，也沒(méi)有觀察到IEL［25］。 MMP活性增加導(dǎo)致IEL 的減少，而做為血管壁彈性結(jié)構(gòu)的IEL 的喪失增加了IA 的破裂風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 TNF-α 與IA 破裂

TNF-α 可通過(guò)引起內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，血小板聚集以及血管SMC 功能和增殖的改變以介導(dǎo)血管功能障礙。TNF-α 在動(dòng)脈瘤的形成和破裂中均起到了關(guān)鍵作用［26］，且TNF-α 與IA 破裂風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)［6］。 巨噬細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α 可提高細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的活化［27］，使IA 的管壁變薄。 而TNF-α 是IA 中關(guān)鍵的炎性反應(yīng)因子， 可通過(guò)介導(dǎo)內(nèi)皮損傷、SMC 表型轉(zhuǎn)變、細(xì)胞趨化因子的激活、基質(zhì)重塑基因的上調(diào)、自由基的產(chǎn)生導(dǎo)致氧化應(yīng)激，并最終引起細(xì)胞凋亡［28］。

2 炎性細(xì)胞與IA 的破裂

多宗研究已經(jīng)證實(shí)，IA 中的炎性細(xì)胞主要是巨噬細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞［7］，和少量B 淋巴細(xì)胞，其浸潤(rùn)的程度被認(rèn)為與IA 破裂有關(guān)［29］。 T 細(xì)胞是人體細(xì)胞免疫的關(guān)鍵。 Frosen 等［29］學(xué)者證明在破裂的IA 壁中浸潤(rùn)的T 細(xì)胞數(shù)量要大于未破裂的IA。 在Miyata 等［30］的研究中，雖然在IA 壁中檢測(cè)到T 細(xì)胞，但相對(duì)于巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥和管壁退行性改變導(dǎo)致IA而言，T 細(xì)胞的作用較弱。 故T 細(xì)胞在IA 發(fā)病機(jī)理中的作用還有待闡明。

巨噬細(xì)胞是滲透IA 病變的主要炎性細(xì)胞，它的積聚可進(jìn)一步放大和介導(dǎo)炎癥［31］。 NF-κB 在巨噬細(xì)胞中被激活并誘導(dǎo)MCP-1 和血管細(xì)胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1， VCAM-1）的表達(dá)［32］。MCP-1 和VCAM-1 都是參與單核細(xì)胞調(diào)控的刺激成分，可進(jìn)一步募集巨噬細(xì)胞，導(dǎo)致其浸潤(rùn)到IA 壁的數(shù)量不斷增加， 在IA 破裂時(shí)浸潤(rùn)的程度更為突出［29，33］。 Hosaka 等［34］發(fā)現(xiàn)小鼠IA 模型破裂比例增大時(shí)，巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)明顯增多。 他們認(rèn)為巨噬細(xì)胞和動(dòng)脈瘤破裂還存在一定數(shù)量依賴的關(guān)系。Korkmaz 等［35］通過(guò)顯微手術(shù)方式切除6 個(gè)未破裂和6 個(gè)破裂的人類IA 標(biāo)本，研究后發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞在破裂的IA 中增加明顯， 其浸潤(rùn)到動(dòng)脈瘤壁導(dǎo)致SMC的缺失并釋放MMP 導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的降解， 最終誘導(dǎo)IA 的破裂。

研究發(fā)現(xiàn)，IA 破裂與血管壁細(xì)胞數(shù)量減少有關(guān)［7］。SMC 作為顱內(nèi)動(dòng)脈重要的組成細(xì)胞，在生理?xiàng)l件下，可通過(guò)舒張和收縮調(diào)節(jié)血管的張力。 IA 壁退化過(guò)程中，很重要一部分是細(xì)胞缺失，尤其是SMC的缺失。 內(nèi)皮細(xì)胞和SMC 的缺失被Frosen 等［29］認(rèn)為是動(dòng)脈瘤破裂的標(biāo)志。這可能是因?yàn)镾MC 合成的細(xì)胞外基質(zhì)保持了IA 壁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 在正常的大腦動(dòng)脈壁中，SMC 主要是收縮表型［36］，能夠精細(xì)調(diào)節(jié)血流量。 然而，在IA 中，部分SMC 經(jīng)歷了從收縮表型向合成表型的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變［37］。 這些轉(zhuǎn)變導(dǎo)致SMC 合成的細(xì)胞外基質(zhì)減少且細(xì)胞代謝時(shí)間延長(zhǎng)，從而導(dǎo)致IA 壁易破裂性增加。

此外，F(xiàn)rosen 等［29］發(fā)現(xiàn)IA 中SMC 排列規(guī)則時(shí)，動(dòng)脈壁穩(wěn)定性好，破裂風(fēng)險(xiǎn)降低；而當(dāng)SMC 排列散亂時(shí)，動(dòng)脈壁穩(wěn)定降低，破裂風(fēng)險(xiǎn)增高。SMC 的排列散亂可能與巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)引起SMC 數(shù)量減少有關(guān)，而SMC 數(shù)量減少又可導(dǎo)致IA 壁的纖維化。 纖維化通常繼發(fā)于炎性細(xì)胞侵襲，被認(rèn)為是慢性炎性反應(yīng)的終點(diǎn)階段［38］。 纖維化主要病理改變?yōu)槠鞴俳M織內(nèi)纖維結(jié)締組織增多，實(shí)質(zhì)細(xì)胞減少。 破裂的IA 壁常表現(xiàn)為嚴(yán)重或完全的纖維化。 故巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)引起SMC 數(shù)量減少， 進(jìn)一步引起IA 壁穩(wěn)定性降低及纖維化最終導(dǎo)致IA 的破裂。 綜上，炎性因子募集炎性細(xì)胞，炎性細(xì)胞又放大了炎性反應(yīng)，這種級(jí)聯(lián)式的反應(yīng)促進(jìn)了IA 的增長(zhǎng)并引起破裂。

3 其他炎癥因素與IA 的破裂

3.1 基因調(diào)控

Kurki 等［39］的 研 究 中，破 裂 的 囊 狀I(lǐng)A 壁 中 有686 個(gè)基因上調(diào)，740 個(gè)基因下調(diào)。 上調(diào)的基因調(diào)控的生物過(guò)程包括對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的響應(yīng)、白細(xì)胞的遷移、 氧化應(yīng)激反應(yīng)、 血管重塑和細(xì)胞外基質(zhì)降解。miRNA 是一類由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度約為22 個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA 分子， 它們參與轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)調(diào)控。 Chen 等［40］研究認(rèn)為miRNA 在囊狀I(lǐng)A 破裂中可能起關(guān)鍵作用。 與此同時(shí)，Jiang 等［41］研究了14 例破裂IA 病例，發(fā)現(xiàn)18 種miRNA 的表達(dá)顯著下調(diào)，且這些miRNA 都在SMC 中高度表達(dá)。隨后，Sun 等［42］研 究 顯 示IA 患 者 的 血 清miR-29 b 水平顯著低于正常受試者， 且破裂組的miR-29 b 水平低于未破裂組。 miR-29b 能抑制NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)的負(fù)調(diào)節(jié)因子TNFAIP3 的表達(dá)［43］。IA 中的miR-29 b減少，可能使NF-κB 信號(hào)通路表達(dá)增加。 NF-κB 表達(dá)可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化使SMC 數(shù)量減少，從而促進(jìn)IA 破裂。

此 外，Xin 等［44］利 用 小 鼠 模 型 還 發(fā) 現(xiàn)miR-143和miR-145 可通過(guò)一系列調(diào)節(jié)來(lái)阻斷SMC 表型轉(zhuǎn)換。 正常小鼠主動(dòng)脈富含miR-143 和miR-145。 在缺乏miR-143 和miR-145 的小鼠中，SMC 對(duì)血管內(nèi)皮損傷沒(méi)有形成新內(nèi)膜。 綜上，miRNA 參與IA 的破裂， 且miRNA 的變化對(duì)IA 的破裂也有預(yù)警作用［42］。近年更多的關(guān)于動(dòng)脈瘤的基因研究也為IA 的基因靶向治療提供了理論依據(jù)［45］。

3.2 骨橋蛋白（osteopontin， OPN）

OPN 廣泛分布于多種組織和細(xì)胞中，能夠參與瘢痕組織的修復(fù)及自身代謝等。OPN 可由多種炎性細(xì)胞產(chǎn)生，并被證實(shí)可以上調(diào)MMP-2 和MMP-9 的活性［46］。OPN 的表達(dá)被認(rèn)為可在血管炎癥中起關(guān)鍵作用［47］。 在兔囊狀動(dòng)脈瘤模型中，OPN 的表達(dá)在高長(zhǎng)寬比的動(dòng)脈瘤中更常見(jiàn)［46］，而高長(zhǎng)寬比的動(dòng)脈瘤形狀在臨床中更容易破裂。

3.3 髓過(guò)氧化物酶（myeloperoxidase， MPO）

在Gounis 等［48］的研究中，中性粒細(xì)胞中富含的MPO 和IA 的破裂也存在一定關(guān)系，這可能和MPO介導(dǎo)的持續(xù)炎癥相關(guān)。 Ollikainen 等［49］學(xué)者利用36個(gè)人類動(dòng)脈瘤標(biāo)本分析MPO 與IA 的關(guān)系， 發(fā)現(xiàn)MPO 在破裂的IA 中廣泛表達(dá)。 MPO 來(lái)源于嗜中性粒細(xì)胞，并導(dǎo)致SMC 的缺失，認(rèn)為MPO 是IA 破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

4 藥物在IA 破裂中的作用

4.1 抗炎藥

4.1.1 阿司匹林Hasan 等［50-51］學(xué)者的研究表明阿司匹林可能在IA 的進(jìn)展和破裂中起保護(hù)作用。 他們利用巨噬細(xì)胞作為炎癥替代標(biāo)記物， 發(fā)現(xiàn)了每日服用阿司匹林的IA 患者3 個(gè)月后可以減輕IA 炎癥的影像學(xué)證據(jù)。當(dāng)然，上述基礎(chǔ)疾病較多病例，其破裂風(fēng)險(xiǎn)降低也可能部分歸咎于其他高危因素（如血壓）的嚴(yán)格控制。 已知阿司匹林抑制MMP-2 和MMP-9［52］、COX-2 的表達(dá)［53］以及SMC 中的TNF-α的釋放， 并降低NF-κB 活性來(lái)抑制炎性細(xì)胞黏附。Li 等［54］也 通 過(guò)Sprague-Dawley 大 鼠 實(shí) 驗(yàn) 得 出 了 阿司匹林通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)而減緩動(dòng)脈瘤的進(jìn)展， 從而得出阿司匹林可能在IA 破裂中起保護(hù)作用。

4.1.2 多西環(huán)素 多西環(huán)素是一種抗微生物藥物，它在體外和體內(nèi)對(duì)MMP 活性抑制效果顯著［55］。 在Nuki 等［56］的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)多西環(huán)素處理小鼠的IA發(fā)病率降低，在Makino 等［57］學(xué)者的實(shí)驗(yàn)中，在動(dòng)脈瘤發(fā)率病一定的情況下， 經(jīng)過(guò)多西環(huán)素處理小鼠的IA 破裂概率下降。 雖然多西環(huán)素直接應(yīng)用于人體預(yù)防或治療IA 還存在諸多問(wèn)題， 但通過(guò)抑制MMP 活化來(lái)降低IA 的破裂的風(fēng)險(xiǎn)是頗具前景的治療途徑。

4.2 炎性因子抑制劑

4.2.1 前列腺素E 受體2（EP2）拮抗劑 EP2 信號(hào)傳導(dǎo)參與內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的NF-κB 活化［31］。在IA 壁中的SMC 中可以檢測(cè)到EP2 的表達(dá)［58］。Aoki 等［31］發(fā)現(xiàn)EP2 可在IA 壁的全層被檢測(cè)到；使用EP2 拮抗劑對(duì)患有IA 的大鼠進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)以及IA 的形成和進(jìn)展都受到了抑制。

4.2.2 TNF-α 抑制劑 有證據(jù)支持TNF-α 在腦IA發(fā)病機(jī)制中的促進(jìn)作用， 而不僅僅是IA 形成和破裂的炎癥后副產(chǎn)物。Yokoi 等［59］的實(shí)驗(yàn)中，給予TNF-α抑制劑的大鼠血管中膜厚度顯著增加并且動(dòng)脈瘤大小減小。 TNF-α 抑制劑可抑制MMP-9 和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase， iNOS）的表達(dá)。 TNF-α 抑制劑的使用顯著延緩大鼠動(dòng)脈瘤的進(jìn)展。 Starke 等學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)也得出了相似的結(jié)論，TNF-α 抑制劑可有效預(yù)防動(dòng)脈瘤進(jìn)展和破裂［26］。TNF-α 抑制劑的安全有效性及劑量和起效時(shí)間仍需進(jìn)一步研究［28］。

圖2 炎癥在IA 破裂中作用的模式圖

綜上所述，與炎癥相關(guān)的因子和炎性細(xì)胞彼此的級(jí)聯(lián)式放大作用， 導(dǎo)致了動(dòng)脈瘤管壁的逐步退化，并最終引起破裂（如圖2）。 MMP 促使細(xì)胞外基質(zhì)降解，巨噬細(xì)胞和TNF-α 介導(dǎo)的動(dòng)脈壁炎性反應(yīng)等都在IA 破裂中發(fā)揮了重要作用。 作為無(wú)創(chuàng)藥物療法難以干預(yù)的疾病，IA 的破裂伴隨的不可預(yù)測(cè)的災(zāi)難性后果，仍然是全球醫(yī)學(xué)面臨的挑戰(zhàn)。 因此，更好地了解IA 破裂中炎癥過(guò)程的相關(guān)機(jī)制和信號(hào)通路可能有助于建立有效的藥物療法， 以預(yù)防IA 破裂和導(dǎo)致的蛛網(wǎng)膜下腔出血。 每一個(gè)炎性因子都可能在破裂過(guò)程中產(chǎn)生影響，它們對(duì)動(dòng)脈瘤的作用的比重也是一個(gè)有意義的話題。 這些炎性因子的研究將為IA 患者預(yù)防和治療提供一種新的方式。