脑微出血发生机制的研究进展

雍雯，郭霞，吴丽娥

(1.内蒙古科技大学包头医学院，内蒙古 包头014040;2.内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院神经内科，内蒙古 包头014010)

脑小血管病是指各种病因导致的脑小血管(直径在30 ～800 μm 的小动脉、小静脉及毛细血管)受损的病理、临床和影像综合征，其神经影像学常表现为脑微出血(cerebral microbleeds，CMBs)、脑白质病变、可能为血管起源的腔隙、新发小的皮质下梗死和血管周围间隙［1］。CMBs 是脑小血管病的重要影像学表现之一，是血液通过损害严重的血管壁漏出或渗出导致以微量出血为主要特征的一种脑实质的亚临床损害，在顺磁敏感的序列(如T2 加权梯度回声)或磁敏感加权序列图像上，CMBs 表现为小的低信号病变，通常位于皮质-皮质下交界处、大脑半球的深部灰质和白质以及脑干和小脑［2］。研究显示，健康人群中CMBs 的患病率为5%，缺血性脑卒中的患病率为22.9%～43.6%，出血性脑卒中的发病率为51.8%～82.5%，混合性脑卒中的发病率为41.2%～70.2%［3］，CMBs 的发生率与高龄、高血压、低胆固醇、胱抑素C、脑淀粉样血管病等危险因素呈正相关［4］。虽然CMBs 无明显的临床症状，但随着微出血病灶数目的增多，可能进一步影响患者的生活质量和自理能力，导致认知功能下降、出血性卒中、溶栓后出血转化、抗血栓药物治疗后的出血性卒中以及出血性并发症等不良后果［5］。CMBs 的发生机制目前尚未完全明确，可能与血脑屏障受损、内皮细胞功能障碍、新生血管形成、基因多态性等相关［6］。现就CMBs 发生机制的研究进展予以综述。

1 血脑屏障受损与CMBs

血脑屏障是保护脑组织免受潜在有害成分破坏的特殊物理和功能结构。它的基本结构和功能单位是神经血管单元，包括血管内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞、免疫细胞及小神经胶质细胞、神经元;此外，细胞基质和基质层也是将脑和循环系统分开的动态保护机制的一部分［7］。

Schreiber 等［8］使用自发性高血压脑卒中大鼠模型进行纵向研究，观察CMBs 早期的组织改变，认为血脑屏障通透性增加是CMBs 的启动环节。有学者向小鼠的大脑皮质中显微注射血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)以破坏内皮跨膜紧密连接蛋白的分布与表达，使血脑屏障的功能丧失、细胞旁通透性增加，出现脑组织水肿、出血和白细胞浸润等改变［7］。Fisher 等［9］通过免疫组织化学方法研究了12 例平均年龄79.3 岁无临床卒中史者死后的大脑标本，结果发现，致密铁沉积存在于周细胞中，且在卒中发生后周细胞突破基底膜避免了组织的缺血损伤，表明周细胞在组织受到损伤后被激活，导致周细胞-紧密连接破坏，引起微血管通透性增加。另外，在阿尔茨海默病发病机制中，活化的小胶质细胞和血管周围巨噬细胞参与了血脑屏障的破坏［10］，这可能与巨噬细胞和小胶质细胞产生喹诺酸(一种神经毒素)导致血脑屏障向大分子开放有关，此外，紧密连接蛋白与晚期糖基化终末产物介导的β 淀粉样蛋白的结合，也可能是血脑屏障受损的原因。

在多种因素作用下，小血管通过损害内皮细胞、周细胞、细胞基底膜等影响血管神经单元的不同环节和血脑屏障的结构、功能，导致血脑屏障破坏和通透性增加。一方面导致单个红细胞渗出，出现小血管系统的泄漏，最终增加到血管仍然看起来相当完整但已发生了局部的CMBs;其次，纤维蛋白原、凝血酶的漏出激活了小胶质细胞，促进了血脑屏障的破坏;另一方面血液中微小的蛋白质和脂质成分进入血管壁及周围脑实质，造成血管壁脂质玻璃样变性、脑实质神经细胞环境恶化、弥漫性脑组织损伤等，这都进一步加快了CMBs 的进展。可见，血脑屏障破坏和通透性增加作为CMBs 的始动环节在动物实验和人体标本中均获得了支持，未来仍需要通过增加样本量，联合动物实验、人体脑脊液学、影像学标本等各方面来探究血脑屏障破坏的早期生物学标志物，为CMBs 提供诊断依据。

2 内皮细胞功能障碍与CMBs

内皮是覆盖血管内表面的单层细胞，内皮细胞是血脑屏障中血管神经单元的重要组成部分，分泌血管稳态的多种调节因子，控制血浆成分的渗透性并影响血管成分的黏附和聚集［11］。在自发性高血压脑卒中大鼠模型中发现，肾小管损伤、肾小球硬化的各个阶段与高血压退行性小动脉壁改变相对应，更与同一大鼠的脑小血管病分期密切相关［5］，由此可知，CMBs 可能存在系统性内皮功能障碍。另外，其他几项关于内皮细胞的研究也表明，这种系统性的内皮功能障碍同样存在于肾脏、皮肤、舌下微血管组织［12］。

内皮细胞受损及功能障碍导致CMBs 患者的脑血管结构和功能改变可能主要源于以下几个方面。血管内皮细胞受损、肌细胞衰竭导致血脑屏障、小血管结构破坏。当内皮细胞受损时血脑屏障的功能丧失、细胞旁通透性增加，出现脑组织水肿、出血和白细胞浸润等改变。澳大利亚的一项研究表明，内皮完整性降低与脑白质病变严重程度增加独立相关;而且与正常白质相比，脑白质病变区内皮和血脑屏障完整性显著降低［13］。内皮细胞结构的破坏致使内皮功能激活能力受损，而内皮细胞分泌的各种因子对调节血管稳态至关重要，这一病理改变主要体现在不同来源的内皮细胞标志物的研究中。例如，有研究使用Logistic 回归分析了涉及15 个生物标志物的横断面研究显示，在CMBs 患者中循环肿瘤坏死因子受体2、髓过氧化物酶水平显著升高，骨保护素、细胞间黏附因子、脂蛋白相关磷脂酶A2亦存在不同程度的升高［14］，表明内皮细胞功能衰竭可能是CMBs 的发生机制之一。此外，动物模型中也发现，肿瘤坏死因子、髓过氧化物酶同样可导致血管通透性增加和血脑屏障功能障碍［15］，这也与之前提到的假设相符合。另有研究报道，高敏C 反应蛋白、白细胞介素-6、白细胞介素-18 也可能与CMBs 独立相关，这可能是因为在脑缺血时引起的神经炎性因子释放激活了胶质细胞、巨噬细胞，释放蛋白酶和自由基，进而对细胞外基质和血管神经单元产生永久性损害［4］。

CMBs 相关的内皮细胞标志物理论上可能对阻止CMBs 的病情进展提供了新的治疗策略，但血液样本中所测得的数据反映了系统内皮功能，并不一定与大脑内皮水平的变化相对应。因此，内皮循环生物标志物的研究需要与其他脑内皮功能特异性指标严格相关。

3 新生血管形成与CMBs

新生血管形成是指从已有的血管中形成新的毛细血管网的过程，受VEGF、肿瘤坏死因子等多种细胞因子和机械因素调控，在胚胎发育、侧支循环形成、改善低灌注中有重要作用［16］。慢性缺血在与年龄相关和血管危险因素相关的CMBs 患者中起着关键作用，长期低灌注致脑血管开放三级侧支循环即新生血管生成，而新生血管早期血管内皮细胞稳定性差，结构功能不完整，脆性大、管壁通透性增加，易发生出血，即红细胞、纤维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与以下多种机制有关。低氧状态下代偿形成新生血管，一氧化氮合酶催化产生一氧化氮导致血管舒张，内皮细胞间隙扩大，血浆成分渗出［18］。血管VEGF 导致血管通透性增加。一项针对急性缺血性脑卒中患者的横断面研究显示，血清VEGF 增高是CMBs 的独立危险因素，且与CMBs 严重程度相关［19］;Janelidze 等［20］发现，在帕金森患者脑脊液中血管生成的生物标志物(如VEGF 等)增多，且与血脑屏障功能障碍、CMBs 有关。新生血管成熟的标志是基底膜的形成，主要通过内皮细胞对周细胞的募集实现，这需要血管生长因子和相关信号通路的共同作用。脑组织缺血缺氧后神经胶质细胞和脑内皮细胞大量表达VEGF，促使内皮细胞迁移，增强了血管新生效应，而单纯的VEGF 可以诱导血管新生，但与其他因子不协调无法成功募集周细胞，导致了新生血管不成熟［21］。基质金属蛋白酶增强新生血管的不稳定性。大鼠脑缺血再灌注的研究表明，基质金属蛋白酶通过降解基底膜、溶解细胞外基质，使脑毛细血管在卒中后易于破裂和出血转化，增加CMBs 发生率［22］。新生血管形成的另一种潜在机制可能是通过微RNA(microRNAs，miRNAs)，它们在体外调节内皮细胞行为，包括增殖、迁移和形成毛细血管网络。已有研究发现，miR-126、miR-210、miR-424 等具有促进新生血管形成的作用［23］，其中血管内皮细胞特异性miR-126 在调节血管新生过程中有显著作用［24］。已有研究证明，miR-126 能促进VEGF 内皮细胞的增殖及血管生成作用［25-26］;miR-126 还可以直接调控炎性因子(如血管细胞黏附分子1)的相关表达，从而加速白细胞在微血管中的浸润，加剧微血管炎性损伤，抑制微血管损伤修复，继而破坏管壁的完整性［27］。

综上所述，新生血管的生成是脑组织缺血、缺氧后代偿性普遍存在的特征。新生血管早期结构功能不完整，管壁通透性增加，可能是CMBs 的重要原因。通过新生血管可以评估CMBs 的发病风险及严重程度，同时也可能是CMBs 逆转的核心机制之一;其次临床医师在应用丁苯酞、尤瑞克林、他汀类等改善侧支循环的药物缓解缺血损伤时，也应注重加强新生血管稳定性，增强内皮细胞的屏障作用。

4 基因多态性与CMBs

与CMBs 发生机制相关的基因多态性主要包括与散发性CMBs 相关的基因多态性和与家族性发病相关的基因突变。Poels 等［28］基于一项在3 979 例(平均年龄60.3 岁)受试者中开展的调查发现，在矫正了年龄、性别等相关混杂因素后，载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)ε4 与脑叶出血相关。另外一项针对住院脑卒中患者的研究发现，拥有ApoEε2 或ApoEε4 等位基因，对于脑叶CMBs，调整后的OR 值为1.94，而非脑叶CMBs 的调整OR 值为1.21，表明了不同位置的CMBs 可能与不同遗传因素有关［29］。ApoE 基因位于第19 号染色体长臂13 区2 带，共有3 种等位基因，分别是E2、E3、E4，研究证实，ApoEε4与脑灰质、白质小血管中的纤维状淀粉样蛋白沉积相关，ApoEε2 也有致血管纤维蛋白坏死的作用［30］，这都将进一步加重血管内皮细胞损伤，诱发CMBs。此外，全基因组关联研究也证实，蛋白激酶C 家族成员中的1425G→A(rs2230500)的单核苷酸多态性与脑小血管病显著相关，染色体区域1q22(rs2984613)的单核苷酸多态性同样作用于脑白质病变［31］，可以推断这些也是CMBs 的发生机制，尽管现在仍未被证实。与家族性疾病相关的基因突变包括:由于NOTCH3(neurogenic locus notch homolog protein 3)基因突变所致的伴有皮质下梗死和白质脑病的脑常染色体显性遗传性动脉病、由HTRA1(high temperature factor A-1)基因突变引起的伴有皮质下梗死和白质脑病的脑常染色体隐性遗传性动脉病;NOTCH3 基因和HTRA1 基因主要在成人血管平滑肌细胞中表达，对血管发育、分化和重塑至关重要［32］。近年来也有研究指出，COL4A1(collagen type Ⅳalpha 1)和GLA(galactosidase A)的基因突变也可导致脑小血管病［33］，但尚缺乏可靠样本量支持。

肾脏、眼底、脑深部及幕下脑组织小血管均属于应变血管，有相似的血管调控机制和解剖结构。有研究指出，眼底视网膜微血管病变、肾功能不全蛋白尿的发生与CMBs 有关［34-35］。另有研究发现，色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)rs12150053 和rs12948385 位点的C 基因和A 基因均与糖尿病视网膜病变显著相关［36］。在PEDF 基因启动子区rs12948385 位点的单核苷酸多态性与糖尿病肾病蛋白尿相关性的研究中，结果提示PEDF 基因-358G→A 位点多态性可能与2 型糖尿病患者微量蛋白尿的发生、发展存在相关性［37］。由此推测，PEDF 启动子区单核苷酸多态性可能与脑小血管通透性的改变相关，从而参与CMBs 的发生机制，但目前尚无可靠研究，需要进一步探索。

5 小 结

随着临床检验技术的发展，CMBs 的检出率日益增加，其复杂的发病原因也引起越来越多人的关注。但目前大多临床研究与动物实验均基于脑小血管病与脑卒中的关系，尚缺乏对CMBs 的独立研究。CMBs 复杂的发生机制间可能存在相互交叉、相互作用，通过增加临床研究样本量，联合动物实验、更精确的神经影像学、脑脊液病理学等方法，明确CMBs 的危险因素、发生发展机制是今后的研究方向。进一步探究血脑屏障破坏的早期生物标志物、内皮循环标志物及相关炎性因子、VEGF、miRNAs、PEDF 基因多态性等CMBs 相关标志物，并在疾病早期对其进行检测，在间接了解CMBs 状况的同时对相关因素进行调控，有针对性地尽早干预与治疗，进行疾病一级预防，降低发病率，延缓疾病进展，有望开启一条CMBs 诊治的新途径。