炎症反应在脑出血后继发脑损伤的研究进展

李慕华，陈康，罗琨祥，张焕威，黄常坚▲

(1.右江民族医学院研究生学院，广西百色 533000；2.右江民族医学院附属医院神经外科，广西百色 533000；3.广西梧州市人民医院神经外科，广西梧州 543000)

脑出血(intracerebral hemorrhage，ICH)是一种严重的中风类型，有着高死亡率及高致残率的特点，现有的治疗收益并不理想。在过去20年间，通过临床模型或体外实验，已经对ICH后脑损伤有着比较清楚的认识，其中炎症反应对脑损伤和损伤后的修复具有重要作用。ICH引起的炎症反应涉及多种炎性细胞的激活、炎性因子的释放。我们总结ICH后继发性脑损伤中各种细胞、促炎及抗炎因子的作用和功能，描述ICH后炎症反应致特殊细胞死亡对继发性脑损伤的影响，讨论ICH致病机制以及可能存在的治疗策略和方向。

1 ICH流行病学

ICH是一种脑血管破裂后血液进入脑组织的神经系统综合征，主要继发于高血压病和其他血管疾病。它是脑卒中的第二大常见形式，发生率占脑卒中的10%～20%[1]。ICH的病死率从7天的35%到1年的59%，而幸存者的致残率高达60%[2]。导致ICH的原因有很多，其中最常见的原因为高血压，而且我国高血压群体庞大，但接受有效降压治疗占比不高。近年有研究表明，中国ICH发病率为18.8%～47.8%[3]，远高于发达国家的发病率8%～15%[4]，造成这种差距可能是由于欧美国家高血压病得到有效控制。

2 ICH脑损伤机制

ICH发生后会发生两种脑损伤，分别是原发性损伤以及继发性损伤。其中，原发性损伤是由于血液迅速聚集在脑实质，对脑组织造成压迫以及机械占位效应造成的。而继发性损伤是ICH期间血肿沉积在脑中溶解并释放其内容物至脑实质，其中内容物包括血红蛋白、血红素、游离铁等。这些内容物可以激活白细胞、外周免疫细胞和炎性因子并导致自由基的产生，而它们共同作用导致脑水肿和细胞死亡[5]，同时也一定程度能够导致血脑屏障(blood-brain barrier，BBB)被破坏而引起血肿周围水肿(perihematomal brain edema，PHE)[6]。

继发性脑损伤与炎症反应关系十分复杂，但主要由炎性细胞及因子参与，细胞成分包括白细胞、小胶质细胞以及星形胶质细胞等[2]。炎性因子主要分为促炎因子及抗炎因子，促炎因子如白细胞介素27(interleukin，IL-27)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)及IL-1等，可以促进炎症反应，增加脑损伤。而抗炎因子如IL-4、IL-27等，发挥抗炎作用保护脑组织。

3 ICH后炎性细胞作用

3.1 中性粒细胞中性粒细胞在ICH早期就能够渗透到中枢神经系统(central nervous system，CNS)，它能够透过不完整的BBB而到达血肿周围。通过观察ICH模型发现，在发生ICH后4小时内就可以观察到血肿周围的浸润性中性粒细胞，而3天左右就能够达到最高峰。浸润的中性粒细胞可以释放各种炎性因子，如基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)、TNF和诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)等，并诱导神经元死亡[5]。中性粒细胞在ICH环境中能以脱颗粒的形式释放乳铁蛋白(lactotransferrin，LTF)至细胞外，LTF是一种对螯合铁具有极高亲和力的单链糖蛋白，可以紧密结合三价铁离子。因此，它可以通过与红细胞分解所释放的铁进行结合，从而阻断其毒性作用[7]。所以，临床治疗上使用LTF来减轻ICH诱导的脑水肿和神经组织损伤，从而对脑组织起到保护作用。

3.2 小胶质细胞ICH后，机体血肿清除包括红细胞降解以及小胶质细胞、巨噬细胞吞噬。其中，小胶质细胞是ICH最早参与病理过程的免疫细胞[8]。它的活化经历包括增大、增厚过程、促炎蛋白的上调和细胞行为变化[9]，在此期间可能表现出不同的极化状态，从神经毒性到保护性表型，有M1和M2两种形态。其中，M1型为促炎小胶质细胞，可分泌TNF-α、ROS、IL-1、MMP、血红素加氧酶(heme oxygenase，HO)等物质，进一步破坏BBB的完整性，从而导致神经炎症和脑水肿[10]。而M2抗炎小胶质细胞被认为是修复神经损伤的关键细胞[11]，可促进少突胶质细胞的增殖和分化，释放抗炎因子以及产生各种生长因子、营养因子，对于神经血管再生有着重要作用，同时可以吞噬释放到脑实质中的血液成分并清除细胞碎片[12]。近年有研究表明，MitoQ药物通过抑制NLRP3，促进铁处理后小胶质细胞从 M1型向M2型转变，可以显著促进血肿吸收，减少ICH后继发神经损伤[13]。因此，MitoQ可作为治疗ICH的潜在方法。

3.3 星形胶质细胞星形胶质细胞是大脑中最大、最复杂的神经胶质细胞，参与各种生理过程并维持各种生理平衡。星形胶质细胞能够通过Toll样受体(Toll-like receptors，TLR)构建促炎性环境[14]，增加中性粒细胞的浸润，从而导致继发性脑损伤；同时产生大量趋化因子，增加MMP-9活性，损害BBB，进一步增强炎症反应[15]；也能够通过TLR4/MyD88信号传导途径产生铁调素，加重ICH后的脑铁积累、脑氧化损伤和认知障碍。有研究表明星形胶质细胞可以介导IL-15表达加剧出血性脑损伤，主要表现在影响小胶质细胞偏向ICH后的促炎表型，同时也表现在CD86、IL-1β和TNF-α的升高[16]。除此之外，星形胶质细胞也能在ICH后起保护作用，表现在皮质和基底神经节中的星形胶质细胞分泌铜蓝蛋白，将亚铁氧化从而减少脑损伤[17]。近年发现，星形胶质细胞上表达的水通道AQP4在ICH后表达水平降低，会导致BBB微环境破坏、渗漏增加，从而使ICH早期就产生PHE，在小鼠实验中用ROS清除剂处理可恢复体内和体外AQP4的表达，并恢复BBB的完整性，显著减少PHE体积[6]。因此，ROS清除剂可以作为ICH药物研究方向。

4 ICH后促炎因子的作用

4.1 IL-17IL-17是一种在免疫和炎症疾病中均表达的促炎因子[18]，其家族具有从IL-17A到IL-17F的多种亚型，但主要的是IL-17A。IL-17A已在多种细胞中被发现，其中包括Th17细胞、γδt细胞和一些非淋巴细胞[19]。研究发现，ICH后第四天，γδt淋巴细胞和IL-17水平达到峰值，故而推测大脑中的IL-17主要由γδt细胞产生[20]。其中，IL-17A调节中性粒细胞的生成，并使其聚集到炎症区域，促使CXC趋化因子的生成，并调节粒细胞集落刺激因子(G-CSF)的表达，从而导致BBB被破坏和脑损伤[21]，同时通过自噬基因ATG5和ATG7诱导小胶质细胞自噬，促进炎症反应，加剧脑损伤[22]。有实验证据表明，将IL-17A抑制剂用于ICH小鼠可降低促炎性因子(如TNF-α和IL-1β)的水平，并改善神经功能[23]。由此，IL-17A抑制剂可能对于改善ICH后脑损伤有潜在的治疗意义。

4.2 TNF-αTNF-α是一种具有多种作用的细胞信号转导蛋白，在急性炎症反应中扮演重要角色，可诱导细胞凋亡，在ICH后有着促炎症反应的作用，从而加重脑损伤[24]。有临床数据表明，与健康对照组相比，ICH患者入院时，TNF-α水平较高，ICH三天后TNF-α浓度达到峰值[25]。体外培养实验表明，用氧血红蛋白刺激的小胶质细胞的条件培养基可以诱导神经元坏死，该作用可以被TNF-α抑制剂抑制，这表明活化的小胶质细胞分泌的TNF-α是诱导神经元坏死的重要因素[26]。虽然已证明TNF-α抑制剂可减轻脑水肿、炎症反应和神经系统损害的程度，但不能改变血肿的体积[15]。抑制TNF-α仍有可能是减少ICH继发性损伤的潜在治疗策略。

4.3 IL-1β大脑中的IL-1β主要由小胶质细胞分泌。作为促炎细胞因子，IL-1β被认为是ICH的关键炎症靶标。ICH大鼠血清中的IL-1β与脑水肿程度有关，可能作为ICH后脑水肿进展的指标[27]。另一种促炎因子IL-18是在ICH后，作用于小胶质细胞，通过TLR4/NF-κB途径产生大量IL-1β前体，同时形成膜攻击复合体(membrane attack complex，MAC)激活小胶质细胞中NLRP3炎性小体，进而导致caspase-1的激活，而caspase-1能够促进IL-1β前体的成熟[28]，成熟后的IL-1β与其受体IL-1R结合，参与炎症反应的调节，从而损害BBB并导致脑水肿。研究已经证明IL-1R在体内和体外均参与了血红素诱导的细胞坏死，而且白介素-1受体拮抗剂(IL-1RA)可以通过抑制IL-1R与坏死小体之间的偶联作用来减轻血红素诱导的神经元坏死[29]。IL-1RA作为IL-1受体拮抗剂有希望成为ICH治疗的关键性药物。

5 ICH后抗炎因子的作用

5.1 IL-4小胶质细胞是ICH后的CNS中关键炎性细胞。在ICH后，IL-4可以通过JAK1/STAT6通路[30]，抑制小胶质细胞中M1激活，同时增强M2激活来促进抗炎反应。有实验研究显示，用IL-4治疗的ICH小鼠中，促炎细胞因子(如IL-6、TNF-α)保持在较低水平；相反，用IL-4治疗的ICH小鼠中，抗炎细胞因子的水平相对于正常水平明显升高，即IL-4通过增加抗炎细胞因子并减少促炎细胞因子，以减轻炎症对继发性脑损伤的影响[30]。IL-4还可以靶向的方式影响ICH后的其他免疫细胞，例如浸润的T细胞和中性粒细胞。ICH早期注射IL-4，可抑制M1细胞活化，同时增强M2细胞活化，以促进抗炎反应。因此，在ICH早期给予IL-4可能是改善ICH预后的一种有希望的治疗方法[31]。

5.2 IL-27IL-27是一种异二聚体细胞因子，可在许多类型的细胞中起作用，其中包括T细胞、B细胞以及巨噬细胞，同时具有多种活性，包括限制炎症的独特能力，以及与自身免疫反应相关的免疫介导。IL-27可促进中性粒细胞极化。这些极化的细胞可能带有更多的细胞保护性LTF来缓解氧化应激，螯合ICH沉积的铁，最终减轻神经损伤[32]。除LTF外，IL-27还增强了一种关键的急性期血红蛋白解毒蛋白Hp的表达，Hp可在ICH后保护大脑免受血液毒性方面起着重要作用[33]。故而IL-27和LTF及其相关途径的调节可能是治疗ICH的新的、强有力的靶点。

6 小结与展望

关于ICH的研究仍在不断进行，炎症过程被认为在继发性脑损伤的病理生理学中发挥重要作用。未来可能是ICH后的治疗靶点，特别是免疫调节治疗，其在体外实验及动物模型的临床前研究中对于ICH后的治疗是可行的，然而实验和患者治疗之间是存在差异的，因此给基于药物的应用带来了临床转化的不确定性。进一步探索临床药物在ICH治疗中的应用转化潜力；合理、科学地设计临床试验，选择合适的疗效终点，并严格遵守纳入和排除标准。从动物模型到临床应用，还有很长的路要走。