Willis环变异与偏头痛的相关性研究

叶雪 于润坤 崔海霞 赵颖 赵欣春

1 背景

随着神经影像学发展，近年来临床上越来越重视脑血管的评估，脑血管狭窄情况、侧支循环建立情况对脑卒中的诊治及预后有着较高的价值[1-2]。侧支循环根据解剖结构可分为三级，一级侧支为Willis环，二级侧支为眼动脉及软脑膜支，三级侧支为缺血区周围新生血管形成，其中最主要的为一级侧支循环即Willis环。Willis环变异较常见，影响着颅内动脉血流动力学及血液灌注，导致患者出现一系列临床症状，如脑卒中、动脉瘤、头晕、偏头痛等[3-5]。

2 willis 环变异

Willis环是脑内前后循环的一级侧支循环。由前 交 通 动 脉(anterior communicating artery，ACoA)、两侧大脑前动脉(anterior cerebral artery，ACA)起始端、双侧颈内动脉(internal carotid artery，ICA)末端、两侧后交通动脉(posterior communicating artery，PCoA)及双侧大脑后动脉(posterior cerebral artery，PCA)P1段。目前对Willis环的评价方法很多[6]，包括经颅多普勒、头颅核磁血管造影(magnetic resonance anglogaphy，MRA)、CT血管造影(computed tomography anglogaphy，CTA)、数字减影血管造影(digital subtraction anglogaphy，DSA)，临床仍以DSA为金标准。Willis环根据结构完整程度可分为完整型、部分完整型及不完整型，Willis环前部和后部同时存在缺如者称为不完整型，只前部或后部存在缺如称为部分完整型，前后都存在缺如称为不完整型。Willis前循环分为5种类型，即标准均衡型、双ACoA、ACoA缺如、Al发育不良及缺如；Willis后循环则主要分为10种类型，即成熟型(PCoA直径＜P1直径)、过渡型(PCoA直径＝P1直径)、单侧及双侧部分胚胎型PCA(fetal-type posteriorcircle，FTP)(PCoA直径明显＞P1直径)、完全FTP(PCA完全起源于ICA)、双侧PCoA缺如及发育不良、单侧PCoA缺如及发育不良，另外还有一种是PCoA与PCA不相通，同时供应PCA交通后段；最常见的Willis环前循环类型是标准均衡型，而最常见的Willis后循环类型是成熟型和双侧PCoA缺如[7]。Willis环变异广泛，变异包括血管缺如和直径变化。前循环常见血管变异为一侧A1段缺如、发育不良，大多数ACA的A1段供应同侧A2段，若一侧A1段变异，可出现一侧ACA-A1段供应双侧A2段，这也是ACoA处易产生囊性动脉瘤的原因[8]，因为血管变异导致血管分叉处血流动力学改变从而导致血管壁弹力纤维改变。后循环常见血管变异为PCoA一侧或双侧缺如、纤细、FTP等，一项有关PCoA的研究，在170个人类尸体大脑上进行，对脑组织进行细致的解剖以观察PCoA的形态，观察到PCoA的形态学变异为：未发育(3.52%)、发育不全(25.29%)、窗型(0.58%)、持续胚胎型(16.47%)；65.29%的患者存在PCoA 对 称，34.70% 的 患 者 存 在PCoA 不 对称[9]；FTP是PCoA在胚胎时期未退化且伴有同侧P1段发育不良或缺如的PCA，因P1发晕不良导致直径明显小于PCoA直径称为部分型FTP，有研究发现部分性FTP比完全性FTP更易导致后循环缺血[10]。一项对胚胎末期Willis环的研究显示，20个样本中17个存在Willis环变异，前循环10例，后循环1例，前后循环同时存在变异的6例，研究结果表明，Willis环变异自胚胎时期就已经形成[11]。

3 偏头痛的发病机制

偏头痛是临床常见的原发性头痛，传统观念认为的偏头痛是良性疾病，随着一些研究的进展，人们逐渐认识到偏头痛可能会有一些脑结构改变及病理变化[12-13]。

偏头痛的发病机制至今尚不明确，近几年研究比较多的有皮质扩布性抑制学说(CSD)[14]，该学说认为原发性神经功能紊乱为偏头痛的发病机制，有害刺激引起的起源于大脑后部皮质的神经电活动抑制带，导致出现细胞内外离子浓度失衡，包括K+的快速外流，Na+、Ca2+、Cl-以及H+的快速内流，产生内向电流，细胞内Ca2+增加的同时，释放到细胞间隙的K+和谷氨酸的浓度增加，认为它能够激活三叉神经血管系统(TVS)，诱发与头痛发病相关的神经炎性级联反应，进而引发头痛。

研究比较多的还有降钙素基因相关肽(CGRP)[15]，CGRP是血管活性肽类物质，是目前发现的最强的血管扩张剂，多项研究证实其在偏头痛发作时发挥着舒张血管、介导神经源性炎症、调节头痛等作用，垂体腺苷酸环化酶激活肽-38(PACAP-38)在偏头痛中的作用近年来也逐渐受到国内外的重视[16-17]。当受到刺激时，三叉神经节支配的伤害性神经纤维末梢释放PACAP-38，其与脑膜血管上受体节后可引起脑膜血管扩张、神经源性炎症反应，脑膜伤害性感受器将此信号经三叉神经复合体上传至丘脑及皮层，产生头痛。

头痛的可能发病机制仍有待进一步研究，遗传因素、神经源性炎症、5-羟色胺、内皮素、NO、β内啡肽、等也都同样为研究热点[18]，期待更多有关偏头痛的询证医学证据。

4 Willis 环变异与偏头痛关系

早于45年前Pearce和Foster曾做过一项小型研究，首次提出偏头痛和Willis环变异之间存在关联的可能性。近年来有关Willis环变异与脑血管病的研究较多，多项研究表明，Willis环变异的人群脑血管病的发生率明显高于正常人群，Willis环变异为脑血管病的独立危险因素[19]，Willis环变异的人群脑血流动力学改变，而脑缺血会增加大脑皮层扩散性抑制的易感性，这在偏头痛的发生中起着关键作用[20]。Willis环变异还可以使偏头痛诱发的血管紧张性普遍增加，因此Willis环变异可导致偏头痛的进展。在多因素分析研究中发现，不完整的Willis环是偏头痛的独立危险因素[21]。

5 总结

Willis环变异很常见，影响成人大脑及邻近结构的血液供应，影响脑血管舒缩，从而出现一系列神经系统症状。将Willis环变异作为偏头痛危险因素可能有助于对偏头痛患者进行分类，从而最终对治疗策略的选择产生影响。Willis环的变异对偏头痛易感性的机制作用以及Willis环的变异是否与偏头痛脑缺血的风险相关仍有待进一步研究确定。