血管老化与慢性硬膜下血肿的研究进展

王 凯，王 欢，范小璇，杨永锋，马思田，赵晓平

血管老化是指随着年龄增加，血管结构和功能发生的退行性改变[1]。在细胞学主要表现为血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)和血管内皮细胞(vascular endothelial cells，ECs)形态学改变；在组织学主要表现为血管内皮和中层结构及功能的改变，具体表现为胶原增加，弹性纤维减少、断裂，血管钙化和动脉硬化，弹性动脉壁增厚，血管顺应性降低，血液流速和流量异常等[2]。血管老化在人体衰老过程中具有重要作用，其发生后心脑血管疾病的发生率也明显增加[3]，近年来，随着老龄化的加剧，血管老化导致的心脑血管疾病已经成为老年人发病和死亡的首要原因[4]。最新临床证据指出血管老化可能在慢性硬膜下血肿(chronic subdural hematoma，CSDH)发生及复发过程中起着至关重要的作用[5]，但目前尚未有可靠的证据证实。本研究结合血管老化的研究和CSDH的发病机制，分析血管老化与CSDH的关系，以期为防治CSDH发生及复发提供新的诊疗思路。

1 血管老化的发生机制

研究表明，随着年龄的增加，机体会发生一系列变化，如炎症反应、氧化应激、内皮功能障碍、自噬减退及端粒改变等[3]，这些变化会使机体的稳态失衡，血管损伤并难以修复，从而使血管进入老化状态。

1.1 炎症反应与血管老化 炎症反应参与血管老化的整个过程，研究发现，炎性细胞因子、趋化因子及黏附分子的表达在机体衰老进程中被上调，血浆中白介素-6(IL-6)、白介素-18(IL-18)、C反应蛋白(CRP)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎性标志物的浓度也持续升高[6]。炎性信号血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)在介导炎症反应及加速血管老化的过程中具有重要作用，它可诱导TNF-α和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)等炎性信号增加，并激活凋亡因子-3/凋亡因子-9(Caspase-3/Caspase -9)引起DNA断裂，从而导致ECs凋亡[6]。此外，衰老的VSMCs自身可分泌大量的白介素-1β(IL-1β)、IL-6、白介素-8(IL-8)、MCP-1及TNF-α等促炎因子，同时，经AngⅡ诱导的新增殖分化的年轻VSMCs也可分泌大量的促炎因子，这些促炎因子可导致VSMCs损伤，从而加速VSMCs的衰老和凋亡[7]。最后，核因子κB(NF-κB)可以通过调节炎症相关性基因的转录表达介导炎症反应，AngⅡ可诱导NF-κB的激活并促进活性氧(ROS)的产生，从而激活p53、p21等目的基因调节VSMCs及ECs的凋亡和增殖，最终加速血管衰老[8]。

1.2 氧化应激与血管老化 氧化应激与机体慢性炎症反应密不可分，炎症反应可导致机体内有害的ROS含量升高[9]，ROS的产生与分解之间不平衡时机体内蓄积的自由基会通过修饰或干涉细胞蛋白质、脂质和DNA引起细胞大分子的氧化损伤从而发生氧化应激反应[10]，而氧化应激发生可通过缺氧诱导因子1α(HIF-1α)和血管内皮生长因子(VEGF)/血管内皮生长因子受体-2(VEGFR-2)信号传导促进血管内皮屏障损伤，从而加速血管老化进程[11-14]。与此同时，ROS异常增加可促进炎症介质的分泌使机体持续处于慢性炎症状态，这一过程导致了“炎症反应-氧化应激”的恶性循环，进而反复损伤血管内皮加速血管老化进程。

1.3 内皮功能障碍与血管老化

1.3.1 高糖状态 高糖状态导致的氧化应激、炎症反应、脂代谢紊乱及糖基化的终末产物(AGEs)在血管老化发生过程中起着重要作用，AGEs受体(RAGE)系统参与糖尿病血管老化过程，糖尿病病人体内AGEs增加长期蓄积后与RAGE相互作用导致局部及全身炎症反应和氧化应激，损伤ECs导致血管硬度增加进而形成动脉粥样硬化[15]，此外高糖能降低血管保护因子一氧化氮(NO)的水平，导致ECs发生应激性早衰，进而导致ECs功能紊乱加速血管老化[16]。此外研究还发现蛋白激酶C信号通路参与高糖诱导的血管老化，高糖还可以通过骨形成蛋白-2(BMP-2)/Msx2-Wnt信号通路加速血管钙化[17]。在糖尿病治疗过程中外界胰岛素的干预可以通过细胞外信号调节激酶(ERK1/2)/破骨细胞分化因子(RANKL)途径加速VSMCs细胞成骨分化及钙化，从而加速血管老化[18]。

1.3.2 基质金属蛋白酶(MMPs)高表达 基质金属蛋白酶的高表达参与动脉粥样硬化的形成，加速血管老化进程[19]。有研究表明，当体内MMP-2、MMP-8及MMP-9的浓度升高时，动脉血管壁组织的修复和重塑功能均明显下降，管壁瘢痕形成速度将大幅度提高，从而促使动脉粥样硬化的形成[20]。其中MMP-9还能降解粥样斑块表面纤维帽中的结缔组织和胶原纤维，导致斑块破裂，破裂后的斑块能释放大量的组织因子，激活血小板和凝血系统，导致血栓再次形成并机化，从而导致动脉粥样硬化损害的恶性循环，此外MMP-9还能诱导VSMCs发生凋亡，从而加速血管老化[21]。

1.4 自噬与血管老化 机体自噬功能下调将加速血管老化进程[22]，自噬是一种细胞内部的处理机制，有助于维持体内平衡。基础水平的自噬可以通过促进受损蛋白和细胞器的破坏来保护组织免受氧化应激和炎症，相反，自噬不足会导致受损蛋白的积累并进一步促进氧化应激和炎症反应。有研究发现，长寿的调节剂Atg5的过表达导致自噬的诱导和小鼠寿命的延长[23]。在血管系统中，自噬与多种生理和病理生理过程有关，包括血管生成、内皮中旁分泌反应、血管壁钙化和动脉粥样硬化等[24]。在自噬缺陷的Atg3敲低的ECs中内皮型一氧化氮合酶(eNOS)被激活而NO生成减少，这与氧化应激和炎症的增加相关[25]，而氧化应激和炎症的增加可以加速血管老化的进程。

1.5 端粒与血管老化 端粒通过细胞衰老参与血管老化过程，细胞衰老主要表现为端粒酶活性下降和端粒功能异常。随着年龄的增长，端粒的缩短、损伤，端粒酶的活性下降会导致VSMCs和ECs衰老及功能障碍进而形成血管老化[26]，当机体发生氧化应激反应时，端粒会因损伤而缩短加速细胞衰老和血管老化[27]。

2 CSDH的发生机制

CSDH常发生于颅脑外伤3周以后，表现为蛛网膜与硬脑膜之间发生血液集聚形成慢性占位性病变。既往认为外伤是CSDH形成的主要原因，但近年来研究发现约50%病人否认外伤史，临床数据统计发现高龄、长期口服抗凝药物、心脑血管基础病变及慢性炎症反应是CSDH发生及复发的危险因素[28-29]。既往研究认为CSDH发病与桥静脉牵拉断裂出血、血管通透性增高和局部纤溶亢进有关，最新研究发现，高龄导致的慢性炎性衰老、血管老化及血管基础性病变可能是CSDH发生及复发的重要机制[29-30]。老年人血管顺应性降低，其弹性变差，脆性增加，脑血流量减少和氧代谢障碍容易造成血管的损伤，这是局部炎症反应、不成熟血管形成及血管通透性增高的基础[31]；外伤等原因导致硬膜下腔局部血液聚集，VEGF和炎性细胞因子大量分泌聚集，导致血肿壁上不成熟血管大量增生、ECs受损、血管通透性增高，从而导致血肿壁周围血管渗漏，血肿逐渐增大[32]。

3 血管老化与CSDH

血管老化的发生会使脑血管的顺应性降低，继而导致氧代谢紊乱及局部脑血流量(rCBF)异常等。这些病理性的改变容易造成血管损伤，而老化的血管损伤后修复能力极差，缓慢的修复过程使局部形成慢性低度炎症反应。此外，因血管老化导致ECs损伤，从而使修复的血管通透性增加或形成不成熟血管。而目前研究认为CSDH形成机制也与局部炎症反应、血肿外膜新生不成熟血管形成关系密切[31]。

3.1 炎症反应与CSDH 炎症反应在CSDH形成整个过程中起着至关重要的作用，多项研究认为，CSDH是一种局部炎症反应疾病，IL-6、IL-8、白介素-10(IL-10)及TNF-α等炎性因子广泛存在于CSDH的血肿液和血肿壁上[33]，而血管老化的过程中也会产生大量的IL-6、IL-8及TNF-α等炎性因子[7]。

3.1.1 IL-6与CSDH 研究表明，CSDH病人血肿腔内IL-6含量明显增高。IL-6是淋巴细胞、单核细胞分泌的炎性细胞因子，它能够诱导白细胞、中性粒细胞黏附聚集在硬膜下间隙，引起炎症反应和包膜炎性增生，从而加速血肿形成[34]。此外，IL-6可以扩大血管内皮间隙，增加血管通透性，导致血肿壁周围血管渗漏增加，导致血肿进一步增大[35]。

3.1.2 IL-8与CSDH IL-8是重要的炎性因子，研究证实，IL-8不仅能促进神经组织炎症反应，还可以提高纤溶活性并加速不成熟血管的生长[36]。Kurokawa等[37]发现硬膜下积液中含有大量的IL-8，它能刺激积液周围形成一层包膜，这层包膜在IL-8的作用下产生局部炎症反应，形成大量新生不成熟毛细血管，在炎性因子的刺激下，新生不成熟毛细血管渗出增加，进而导致CSDH形成。

3.1.3 TNF-α与CSDH TNF-α来源于大脑神经胶质细胞及外周循环中的单核巨噬细胞、中性粒细胞，CSDH病人脑脊液及血液中TNF-α水平都会增高。TNF-α是机体炎性反应的关键环节，它能诱导IL-6、IL-8等细胞因子的生成，增加细胞黏附因子的表达及吞噬细胞的活性，促进中性粒细胞活化及脱颗粒，使炎症反应呈级联放大模式，最终形成全身炎症反应[38]。此外，TNF-α可促使血肿外膜形成，导致ECs间隙扩大及血管通透性增加，进而使硬膜下血肿形成并扩大。

3.2 血肿外膜新生不成熟血管形成与CSDH 血肿外膜新生不成熟血管形成在CSDH形成过程中具有重要作用，新生不成熟血管形成受多种生长因子刺激和调控。MMPs、VEGF及AngⅡ在血管新生过程中起着重要作用[39]。此外，机体高糖及氧化应激状态也影响着血管的新生及重建。而血管老化过程中MMPs、VEGF及AngⅡ水平同样会发生变化[6，9]，最新研究还发现，机体高糖状态及氧化应激反应是细胞衰老和血管老化的重要原因[17-18]。

3.2.1 MMPs与CSDH MMPs是一组在降解细胞外基质(ECM)过程中起主要作用的蛋白水解酶家族。MMP-2、MMP-9是来源于MMPs家族的一组蛋白水解酶，有研究表明 MMP-2、MMP-9大量存在于结构功能不全的血管中，在血管新生过程中起着重要作用[39]，而目前国内外研究认为血肿外膜上新生血管的形成及再出血可能在CSDH 的形成及扩大过程中起着重要作用。此外，MMP-9被认为在细胞外基质降解和重塑过程中起着十分重要的作用，它还可以导致ECs的损伤以及中断细胞-基质作用，降解紧密连接蛋白从而使血管壁弱化，增加血管通透性[40]。

3.2.2 AngⅡ、VEGF与CSDH VEGF和AngⅡ是特异性内皮生长因子其中两个家族，在血管的形成、生长和成熟的过程中起着重要作用[41]。VEGF能够激活血肿外膜上的Ras/丝裂原细胞外信号调节激酶(MEK)/细胞外信号调节激酶(ERK)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(AKT)信号传导通路参与血管生成同时增加血管通透性[42-43]，在VEGF高表达情况下机体形成的新生血管多不成熟，因而容易引起反复出血，使CSDH进一步扩大。此外，AngⅡ能增加ECs对VEGF的敏感性，从而促进血肿外膜上新生不成熟血管形成[44-45]。

3.2.3 高糖状态与CSDH 机体高糖状态能够加速血管老化促使CSDH形成，机体高糖状态可以通过p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)[46]、Janus激酶/信号转导与转录激活子(JAK/STAT)[47]、NF-κB[48]等细胞信号通路诱导ECs损伤，使血管通透性改变、脑血流障碍和VSMCs增殖紊乱，导致微血管循环障碍及血管再生紊乱等血管基础病变，从而加速血管老化促使CSDH形成[49]。此外，机体高糖状态还能增加VEGF的表达，当ECs损伤后VEGF能加速侧支循环的建立，但同样受高糖影响，新生血管通透性改变导致血肿膜上的新生血管渗出增加[50]。

3.2.4 氧化应激与CSDH 机体氧化应激反应与CSDH形成并无直接关系，但氧化应激状态会导致血管内皮功能异常，氧化应激产生的ROS能使ECs和VSMCs发生改变，进而影响血管壁细胞的生长和凋亡，当血管壁细胞损伤时血管通透性会发生改变，进而影响CSDH的形成。此外，氧化应激反应会造成细胞DNA的损伤[11]、诱导炎性因子表达引起炎症反应[12]，虽然炎症可以帮助组织修复，但机体持续炎症反应可能导致CSDH外炎性包膜的形成，血肿包膜在炎性因子的刺激下形成不成熟毛细血管再次导致渗出增加，加速血肿扩大，形成恶性循环。

4 小 结

血管老化的本质为ECs和平滑肌细胞在机体炎症反应、氧化应激及线粒体功能障碍等一系列病理变化过程中反复损伤导致血管结构及功能改变，即血管基础性病变，具体表现为局部炎性改变、血管内皮受损、不成熟血管增生及血管通透性增加等。而研究证实局部炎性反应、血肿外膜新生不成熟血管形成及血管通透性改变也是CSDH形成的基础。因此，血管老化与CSDH发生和复发可能存在密切关系，其机制可能为：在血管老化进程中，IL-6、IL-8及TNF-α等炎性因子会被大量分泌释放，使机体局部或全身处于炎症状态。外伤、脑萎缩等原因使桥静脉牵拉、破裂导致硬膜下腔局部血液或积液聚集时，炎性细胞因子将大量分泌聚集，刺激血肿周围形成一层包膜，血肿包膜在炎性因子刺激下形成不成熟血管，这些不成熟血管在炎性状态下大量增生、ECs受损、血管通透性增高，导致血管渗漏，使硬膜下血肿逐渐增大[32]。

基于以上理论研究，缓解机体炎症状态、抑制不成熟血管生成、改善血管基础性病变及抑制血管老化可能成为防治CSDH的重要手段。目前，地塞米松等糖皮质激素在临床的应用一定程度上抑制了CSDH病人的机体炎症反应，阿托伐他汀钙片在抑制不成熟血管生成、改善血管基础性病变方面也取得了一定疗效，此外，中药组方培元化瘀方也证实能抑制血肿外膜中VEGF表达，减少血肿外膜新生不成熟血管生成[51]。但抑制血管老化方面的研究目前仍有所欠缺，该理论应用于临床可能成为防治CSDH发生及复发提供新的诊疗思路。