炎症反应及氧化应激在蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛中作用研究进展

王那仁朝格吐，张曙光，武 彦

1.内蒙古通辽市医院医患办，内蒙古 通辽 028000；2.内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特 010059；3.内蒙古医科大学附属医院病理科，内蒙古 呼和浩特 010059

·综 述·

炎症反应及氧化应激在蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛中作用研究进展

王那仁朝格吐1，2，张曙光2，武 彦3

1.内蒙古通辽市医院医患办，内蒙古 通辽 028000；2.内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特 010059；3.内蒙古医科大学附属医院病理科，内蒙古 呼和浩特 010059

蛛网膜下腔出血(SAH)是指某些疾病引起的脑血管破裂，血液流至蛛网膜下腔出现的一组症状，是一种高发病率高死亡率的脑血管疾病。脑血管痉挛(CVS)是指颈内动脉或椎基底动脉系统的斑块使脑血管腔狭窄并使血液出现涡流，当涡流加速时，刺激血管壁致血管痉挛而出现短暂性脑缺血发作，旋涡减速时症状消失，是蛛网膜下腔出血一个潜在的致命性并发症。文献表明，炎症反应和氧化应激在CVS的过程中发挥着至关重要的作用，本文就其在SAH后CVS中的研究进展作一综述，以期为临床干预治疗措施提供理论依据。

蛛网膜下腔出血；脑血管痉挛；炎症反应；氧化应激；发病机制

蛛网膜下腔出血(Aneurismal subarachnoid hemorrhage，SAH) 是指由多种原因导致的脑血管破裂，血液流至颅内或椎基底内的蛛网膜下腔引起的临床综合征，是一种高发病率和高病死率的脑血管疾病[1]。起病可分为自发性和外伤性两类，其中自发性蛛网膜下腔出血占70%，主要病因有颅内动脉瘤、头(脊髓)血管畸形、高血压动脉硬化、烟雾病、血液病、颅内肿瘤卒中等[2]。据报道[3-5]，SAH的发病率约为每年1/万人，其中有11%的患者在接受治疗前死亡，40%的患者在入院4周内死亡，近50%的幸存患者认知功能无法恢复，占脑血管总发病率的12%～20%。脑血管痉挛(cerebral vasospasm，CVS)可造成脑缺血或脑损伤，是SAH常见的致命性并发症，在出血后的3 d出现，6～7 d达到高峰[6]，20%～40%的患者因此死亡或形成永久的功能障碍[7]。其发病机制迄今尚未完全明确。但已有研究表明CVS挛数小时后炎症反应即被启动[8]，炎症反应是造成CVS后早期脑组织损伤的重要病理生理过程，而在后期则发挥着内源性的修复作用。本文主要就炎症反应在SAH后CVS中的研究进展作一综述，以期为临床干预治疗措施提供理论依据。

1 SAH后的CVS

CVS是指颈内动脉或椎基底动脉系统的斑块使脑血管腔狭窄并使血液出现涡流，当涡流加速时，刺激血管壁致血管痉挛而出现短暂性脑缺血发作，旋涡减速时症状消失。其作为SAH的一个潜在致命性并发症已得到重视[1]。血管造影发现，SAH后70%的患者会出现CVS，且多在SAH后的第3天出现，高峰日在SAH后第6～8天，并可持续2～3周[4]。

据文献报道，CVS的发生机制主要可以概括为以下几个方面：涡流血液对血管壁的机械性刺激；包裹血块压迫血管引起的血管壁结构破坏；各种血管活性物质，如5-羟色胺、儿茶酚胺、血红蛋白及花生四烯酸代谢产物等的缩血管作用；颅内压增高时过量脱水治疗而又未及时补充血容量；以及血管壁的炎症和免疫反应等因素[9-11]。其发生机制复杂，但已有研究发现，前期的炎症级联反应在其中发挥着重要作用。研究表明，细胞因子、细胞黏附分子和白细胞可参与CVS的发生，早期临床研究已试图通过抑制炎症级联反应的各个环节来减轻CVS[12]。此外，内皮素受体激活、一氧化氮抑制、血栓素受体的修饰以及许多细胞信号的级联反应被认为在这一病理过程中发挥了不可或缺的作用[13]。

2 炎症反应与CVS

炎症反应是生物学组织对外源性刺激产生的生理性反应。其有利方面在于修复损伤的组织、机体。但过度的炎症反应不仅可以对组织或机体产生严重危害，甚至可以导致组织或机体的死亡。近期研究表明，SAH患者血液中的白细胞增多，全身炎症反应的特定指标均明显升高，炎症反应作为其中一种机制参与了SAH后的CVS的致病过程。Zhou等[14]发现，SAH可以使血液中NF-κB增加，其介导的促炎症反应会导致CVS的进一步发展，而且会使SAH后第5天血液中的IL -1β 、细胞间黏附分子-1和血管细胞黏附分子-1的浓度增加。动物实验表明[15]，SAH后CVS的发生以及对患者的伤害程度与IL-1β、IL-6、TL-8和TNF-α等炎症因子的浓度明显相关，且脑损伤后若脑室中炎症因子的浓度增加，即证实存在损伤。炎症反应主要通过以下途径来参与CVS。

2.1 CVS与TLR9信号通路 Toll样受体(Toll-like receptors，TLR)是一类与天然免疫相关的模式识别受体(PRR)，作为先天免疫系统的重要组成部分，在病原体入侵机体的早期，通过识别病原微生物及其细胞壁均含有的类脂结构，激活信号通路，释放IL-1、TNF-α、IL-6等炎症因子，介导宿主相关细胞因子的分泌和天然免疫应答的产生，参与机体的炎症反应[16]，在机体抵御感染中发挥着极为重要的作用。目前研究表明，Toll样受体9(TLR9)作为TLRs家族的重要成员，通过与特异性的配体相结合，激活先天免疫系统，参与CVS和脑缺血引发的炎症反应[17]。Leifer等[18]通过对大鼠侧脑室注射CpG-DNA /TLR9，观察到脑室周围轴突损伤，室管膜破裂以及海马周围胶质细胞活化，提示TLR9信号通路会诱发神经系统炎症反应，并进一步造成脑损害。近年来，有学者提出将TLR9作为一个新的预处理靶点，即通过启动经典NF-κB依赖前炎性因子途径增加血清中TNF-α水平来对抗SAH引发的CVS[19]。TLR9特异性配体CpG-ODN可以作为一种潜在的预处理刺激并且产生SAH损害的保护作用。CpG-ODN能够使脑缺血性损害减少60%，并呈现出剂量-时间相关性。在脑缺血性损伤中，无论造血细胞还是非造血细胞TNF mRNA 的表达都需要TLR9识别，且TNF mRNA表达的水平与神经保护作用呈一定的相关性。对于TNF-α剔除的大鼠，CpG-ODN预处理则不产生SAH的保护作用。由此说明，TLR9信号通路能够通过预处理作用于中枢神经系统从而产生神经保护作用，这一结果与许多体外实验一致。

2.2 CVS与一氧化氮途径 内皮型一氧化氮(nitric oxide，NO)在CVS发生的病理生理机制中发挥着重要作用。 NO由内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase ，eNOS)在脑血管内皮细胞产生，扩散到平滑肌细胞进入生物膜，起到促进血管动态平衡的作用。它能够抑制血管平滑肌的收缩，阻止血小板聚集并防止白细胞内皮细胞黏附，同时参与免疫防御、神经传递、血管生成等过程。NO的下游鸟苷酸环化酶可以提高cGMP的水平，cGMP可激活细胞内Ca2+通道，运输Ca2+进入细胞内。Vatter等[20]通过对不同层次的NO途径进行干扰，发现通过NO-cGMP途径可延缓CVS的发生。即通过NO-cGMP 途径来延缓CVS的发生是可行的。Osuka等[21]通过建立大鼠SAH的模型发现，随着蛋白激酶K(AMPK)激活的AMP的上调，eNOS在出血早期也被显著激活。AMPK-eNOS信号通路在调控中轻度CVS的血流量时至关重要。它可通过调节血流量使血管发生异常而引发CVS。据报道[17]，作为干预治疗手段之一，17b-雌二醇-苯甲酸甲酯(E2)可激活雌激素受体从而抑制eNOS表达，最终抑制CVS的发生。同样的实验室结果显示，E2可通过NF-κB信号通路来抑制iNOS表达的增加，同样起到抑制CVS发生的作用。可见，NO途径在抑制SAH后CVS的发生时至关重要。

2.3 CVS与内皮素途径 内皮素 (endothelin，ET)在SAH后CVS的发展中起着重要作用。ET-1是一种有效的血管收缩物质，在体内主要通过两种受体起作用，分别为ET(A)和ET(B)。研究发现，SAH后患者脑脊液中ET水平显著升高，这就可能促进CVS的发生。内皮素ET(A)受体可激活血管平滑肌细胞产生血管收缩，而ET(B1)受体亚型在血管内皮细胞表达介导血管舒张。ET(B2)受体亚型存在于平滑肌细胞并产生血管收缩，但是在发生SAH后ET(B)受体亚型的表达和作用则不为人所知。科研人员发现，在大鼠脑出血模型中，迟发性CVS发生时，ET(B)受体只在血管内皮细胞中表达并且表达水平未发生改变；使用ET(B)受体激动剂(S6C)并没有引起基底动脉的血管收缩[22]。Ansar等[23]发现，在大鼠脑出血模型中，SAH后48 h ET(B)受体在脑血管平滑肌细胞中的表达上调。Schubert等[24]发现，在大鼠脑出血模型中使用内皮素受体拮抗剂，ET(B)受体不会因灌注不足而影响脑灌注压，但会阻止持续脑血流量的减少。可见，在发生SAH后内皮素对CVS的影响也是很复杂的。

2.4 CVS与缺氧诱导因子- 1 缺氧诱导因子- 1(Hypoxia inducible factor-1，HIF -1)是一种转录因子，参与多种生物过程，如能量代谢、血管生成、红细胞生成、细胞存活和细胞凋亡[25]。 HIF-1是病理生理反应中的关键分子，与缺氧和氧化应激调节过程中的40多个基因相关，包括血管内皮生长因子(VEGF)、促红细胞生成素、BNIP3和葡萄糖转运蛋白-1。HIF-1可通过促生存和亲死亡途径在缺血性脑卒中和脑出血中起到双重作用。同样，在大鼠脑出血模型中SAH后第7天，HIF-1蛋白表达上调。应用HIF-1激动剂(DFO)对大鼠AH模型进行干预，结果HIF-1蛋白于第4天表达增加，且于7 d后减弱了基底动脉的CVS[26]。然而Yan等[27]报道，在大鼠单丝置管模型中，SAH 发生24 h后HIF-1蛋白的表达和活化均显著增加。在SAH发生1 h后给予HIF-1抑制剂(2ME2)可以减弱CVS和神经功能障碍。据推测，在SAH时HIF-1也能发挥促生存和亲死亡的双重作用。在SAH后的早期阶段，HIF-1的激活可能是有害，而在以后的阶段HIF-1的激活则可能有神经保护作用。然而，SAH后HIF-1下游级联反应对机体利弊作用仍需要进一步研究。

3 CVS与氧化应激

在脑脊液中的超氧阴离子水平增加与CVS的发生密切相关。已有报道，在SAH动物模型中凡可抑制自由基生成或清除自由基的治疗措施都可以减弱CVS。Karaoglan等[28]发现，在大鼠脑出血模型中通过酪氨酸激酶抑制剂可减少SAH引起的CVS，仅有30%患者会表现出神经功能障碍。这种保护作用与脑和血清中脂质水平的降低有关，并且与超氧化物歧化酶的表达增加有关。此外，自由基可通过增强脂质过氧化、蛋白质氧化和降解以及DNA损伤而损伤神经元和其他主要的神经细胞，并通过启动级联反应和坏死过程而导致内皮损伤和血脑屏障(blood brain barrier，BBB)的破坏。现已证实，抑制氧化应激反应可防止细胞凋亡和血脑屏障的破坏。最近，Ersahin等[29]发现，在大鼠脑出血模型中，使用抗氧化剂黑激素可防止血脑屏障的破坏，减轻脑组织水肿和神经功能障碍的发生，最终减少大脑损伤。Endo等[30]描述了在大鼠模型中通过超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ，SOD)过表达而抑制氧化应激，这样可以减少SAH的发生。

4 结 语

在过去的10年中，关于SAH的研究重点主要是探索CVS的发病机制和早期脑损伤。在CVS过程中，脑内主要血管的NO-cGMP依赖性血管扩张功能受到保护，针对这条途径的治疗策略也是可行的。内皮素不仅在迟发性CVS的发展过程中起了很大作用，而且在SAH后急性脑血管收缩中也发挥了重要作用。拮抗内皮素可用于预防SAH后的急性脑缺血。关于SAH发生后ET(B)受体的作用仍有待进一步研究。HIF-1在SAH中发挥着双重作用。在SAH早期对HIF-1抑制及在后期对其激活都证明可以防止SAH后CVS的发生。对HIF-1下游级联反应的进一步研究是必要的。TLRs作为先天免疫系统的重要组成部分参与介导SAH损伤，其中一个重要作用就是参与炎症反应。已证实，CpG-DNA/TLR9所介导的炎症反应信号通路在心脏、肺脏以及肝脏等组织缺血性损害的病理生理过程中发挥着重要作用。对于TLR9信号通路引起各种炎症细胞因子的释放和变化及其与SAH后CVS的关系，已逐渐成为近年来SAH中炎症反应机制的研究热点。期望对CpG-DNA/TLR9信号通路在SAH后脑损伤炎症反应中作用进行更多的研究，以期为寻求安全高效的SAH后脑损伤临床防治措施提供重要的理论依据。

目前，有针对性的对SAH的病理生理途径进行干预，可以对早期脑损伤和CVS的发生起到一定的抑制作用，但由于SAH发病机制比较复杂，对于SAH后早期脑损伤标志物以及CVS的发生机制还有待进一步研究。

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Research Advances of Inflammation and Oxidative Stress in the Cerebral Vasospasm After Subarachnoid Hemorrhage

WANG Narenchaogetu，ZHANG Shuguang，WU Yan.

Inner Mongolia tongliao city hospital(Tongliao 028000，China)

Subarachnoid hemorrhage (SAH) represents a serious vascular diseases caused by cerebral vascular rupture，accompanied by a group of symptoms caused by blood flow into the subarachnoid space，with a high incidence and mortality.Cerebral vasospasm (CVS) has been considered the potentially fatal complication of SAH.The atherosclerotic plaque in the carotid artery or vertebral basilar artery narrowed the blood vessels and blood flow vortex appears.The vortex acceleration，stimulate blood vessel wall and caused the vasospasm and in turn induced the transient ischemic attack.Domestic and foreign literatures showed that inflammation and oxidative stress plays a crucial role in the process of cerebral vasospasm.The key of this paper is to review the research advances of inflammation in the cerebral vasospasm after subarachnoid hemorrhage，in order to provide a theoretical guidance to clinical intervention measures.

subarachnoid hemorrhage；cerebral vasospasm；inflammatory response；oxidative stress；pathogenic mechanism

王那仁朝格吐，硕士，主要从事法医病理学研究。

武彦，E-mail:wuyan1956@aliyun.com

2095-5561(2014)05-0283-05

R 743.35

A

2014-07-08