脑出血后损伤对神经退行性变影响的研究现状

于子涵，吴 鹤

(哈尔滨医科大学附属第一医院病理科，哈尔滨150001)

脑出血是一种脑实质内血管破裂所引起的疾病，占全部脑卒中的10%～15%[1]。与脑缺血和蛛网膜下腔出血相比，脑出血具有较高的病死率和致残率。大部分脑出血患者后期伴有不同程度的功能障碍，如偏瘫、失语、意识障碍，甚至痴呆，严重影响患者的生活质量。有研究报道,缺血性脑卒中导致痴呆的发生率约为30%，而出血性脑卒中导致痴呆的发生率约为27%[2]。脑出血后，75%的患者出现不同程度的运动、感觉、语言以及其他高级神经功能缺陷[3]。脑出血患者恢复期后多伴有不同程度的神经退行性病变表现，如记忆力减退、定向力障碍、时间空间错乱，甚至人格、情感以及行为改变等，但其病理机制始终无法明确。既往研究表明，脑出血导致的脑损伤除血肿和潜在的血肿扩张等原发性脑损伤外，还包括继发性脑损伤如血管损伤、氧化应激损伤、代谢障碍等，这些损伤都是导致神经退行性疾病的主要原因[3]。虽然目前对脑出血后脑损伤的机制进行了大量研究，但脑出血患者的临床预后仍未得到明显改善。

神经退行性疾病是一种随着时间推移和生命进程加速的生理性衰老，也是一种渐进的，伴随胞外蛋白沉积和胞内物质与细胞形态学变化的程序性疾病，体内的细胞和器官出现退变，自噬或凋亡是其发生病理变化的本质[4-5]。脑出血后导致的神经退行性变以痴呆为主要临床表现，其中阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是导致痴呆的主要原因，也是美国第6大死亡原因，目前在美国有520万人受此影响，预计到2050年这一数字将增加两倍[6-7]。关于神经退行性疾病具体的病理生理变化和发病机制至今仍在探索中，研究脑出血后神经退行性变的作用机制，对于脑出血患者的治疗以及预后有重要的临床意义和社会价值。现就脑出血后的损伤对神经退行性病变的影响进行阐述。

1 脑出血后物质代谢对神经退行性病变的影响

载脂蛋白E4(apolipoprotein E4，ApoE4)是一种具有多态性的载脂蛋白，最初是在正常人的极低密度脂蛋白中发现的，后来人们又在人体的乳糜微粒及乳糜微粒残基中发现了ApoE4的存在[8]。ApoE的同一基因位点上三个不同等位基因ApoE2、ApoE3和ApoE4在不同条件下选择性表达，分别对应 ApoE2蛋白、ApoE3蛋白和ApoE4蛋白，其作用于胆固醇和三酰甘油代谢过程的中心环节。在中枢神经系统中，ApoE可通过多种途径影响认知功能，包括神经发生、线粒体代谢、tau蛋白磷酸化、β-淀粉样蛋白沉淀聚集和代谢等[9]。研究发现，在3个等位基因中，ApoE4突变是AD最大的遗传因素之一，ApoE4蛋白和β-淀粉样蛋白沉淀与神经纤维缠结有关[10]。ApoE4携带者患AD的风险更高，第一次发病年龄更低。携带ApoE3双等位基因的人，85岁时患AD的风险约为10%，但是携带ApoE4双等位基因的人患病风险高达65%[11]。脑出血后，ApoE4代谢稳态被破坏，促炎细胞因子和基质金属蛋白酶-9的水平升高，导致血脑屏障紧密连接和基膜降解，进一步使蛋白质和血脑屏障破坏，引发继发性神经元功能障碍和退行性改变[12]。Huang和Mucke[10]提出了一种关于ApoE4蛋白水解的病理假说：一般情况下，ApoE蛋白是由大脑中的星形胶质细胞表达的，但是在压力或受损的情况下，受损的神经元也会激活ApoE的表达促进其修复。ApoE4蛋白较ApoE3蛋白更不稳定，更易被水解成具有神经毒性的蛋白碎片，ApoE4片段进入胞质，引起tau蛋白病变和线粒体损伤，进一步导致神经元变性。

主管学习、记忆等认知功能的海马中的γ-氨基丁酸神经元对ApoE4蛋白片段的毒性特别敏感，所以AD患者首先表现为认知障碍[13]。ApoE4与正常的ApoE3在结构上只相差一个氨基酸。ApoE3蛋白的第112位上是一个半胱氨酸，而ApoE4蛋白的第112位上是一个精氨酸，这直接导致蛋白在进行三维折叠时产生了不同的离子键，关键的结构域变得不一样。结构决定功能，所以有学者认为，利用一个化学分子“干扰”蛋白结构，可能有希望将ApoE4的结构和功能恢复到ApoE3[10]。有研究认为，ApoE4是冠心病发病的风险因素，且冠心病的发病可增加AD的发病率，因而猜测，ApoE4与冠心病和AD的发生有关，但具体机制尚不明确[10]。携带ApoE4的患者，血清胆固醇水平更高。流行病学调查显示，高胆固醇血症可加速冠状动脉粥样硬化，加速中枢神经系统损伤，破坏血脑屏障，使脑内 β-淀粉样蛋白沉淀和Tau蛋白沉积增多[14-15]。因此，评估ApoE基因型可以作为早期预防、识别以及治疗认知功能障碍的关键部分，可能影响脑出血后介导的神经退行性变[16]。

2 脑出血后血管损伤对神经退行性变的影响

目前人们普遍认为脑血管损伤与认知障碍相关[17]。研究表明，脑出血患者血管β-淀粉样蛋白积累恶化和血管损伤通路激活可引起明显的痴呆症状和认知障碍[18]。de Roos等[19]认为，血管因素可能是导致认知功能障碍的重要影响因素。此外，炎症、高脂血症、动脉粥样硬化、代谢综合征等可能是通过诱导血管改变以及激活大脑中小胶质细胞影响大脑的结构和认知功能，从而导致神经退行性变的发生。作为导致认知下降和痴呆的潜在机制,血管损伤可能为神经退行性变的预防和治疗提供一个新的靶点。Ji等[20]发现，血管神经单元在血液中的生物标志物对检测与治疗AD和早期认知功能障碍具有重要作用。在家族性AD小鼠模型中，胆碱能神经元前体细胞和突触相关蛋白是连接血管和神经元的重要中间媒介，其可能是针对家族性AD治疗的新的靶点[20]。

虽然有大量证据支持血管功能障碍在神经退行性疾病中具有重要作用，但针对血管系统进行神经退行性疾病治疗的研究还很少。血脑屏障的破坏是导致痴呆发展的重要原因。活化蛋白C可通过依赖于Rac1的稳定表达来支持血脑屏障内皮细胞骨架，抑制促炎细胞因子表达和基质金属蛋白酶-9的活化，并抑制细胞凋亡。Sladojevic等[21]发现，血脑屏障在脑出血后的恢复和重建是不完全的，这将增加痴呆的发生风险。血脑屏障破坏过程中紧密连接的形态学发生改变，claudin-1存在于脑出血后紧密连接复合体中，阻碍了脑出血后紧密连接复合物的恢复，因而采用claudin-1肽靶向治疗可改善内皮屏障的通透性，从而促进脑卒中后神经功能的恢复[21]。外泌体作为细胞间通讯的一种媒介，具有潜在的临床应用价值。大脑内皮细胞、星形胶质细胞、周细胞、小胶质细胞以及神经元都是血管神经单元的组成部分，均能释放和吸收外泌体。此外，外泌体可穿过血脑屏障，在病理状态下能够与大脑进行沟通。因此，外泌体可作为一种靶向治疗血管损伤后神经退行性病变的载体[22]。

Prabhakar等[23]认为，血浆miR-409-3p、miR-502-3p、miR-486-5p以及miR-451a可作为诊断血管性痴呆的生物标志物。Chen等[24]发现，miR-195可能参与诱导树突变性和神经元死亡。miR-195可通过调节β-分泌酶和淀粉样前体蛋白的表达，激活细胞周期素依赖蛋白激酶5/p25和tau磷酸化预防痴呆[25]。神经细胞和血管细胞形成一个功能完整的覆盖网络，统称为神经血管单元，对于调节AD、帕金森病等神经退行性疾病具有重要作用，血管内皮细胞生长因子在介导神经元存活、维持血管稳态、促进血管生成中起关键作用。Zou等[26]的研究表明，胱天蛋白酶抑制剂通过调节神经血管单元分泌的血管内皮生长因子的水平，促进PC12细胞的存活和血管生成，因而可通过调节半胱氨酸蛋白酶抑制剂介导的神经血管通路，开发一种新的治疗血管损伤的方法。

3 脑出血后氧化应激损伤对神经退行性变的影响作用

氧化应激介导了年龄相关性神经退行性变和神经元功能障碍，并在脑出血后继发性脑损伤中起重要作用。活性氧是细胞代谢和防御系统的一部分，在生理条件下，活性氧与抗氧化系统之间存在平衡，参与调控细胞的生长、分化、增殖以凋亡[27]。脑出血后，活性氧通过损伤细胞结构、诱导细胞死亡、破坏血脑屏障损害中枢神经系统[28]。过量的铁是活性氧形成和造成氧化损伤的关键因素[29]。人们普遍认为衰老是神经退行性疾病的主要危险因素[30]。在衰老过程中，铁在大脑区域中积聚[31]，是导致神经退行性变的主要诱因[32-33]。铁也是在AD患者脑内血管斑块中发现的最多的金属[34]。脑出血后，红细胞破裂，Fe2+大量蓄积，过量的铁通过Fenton反应产生活性氧导致铁死亡[35]。过量的铁还破坏了线粒体的结构，导致线粒体体积缩小、嵴减少或消失、外膜破裂，加重细胞氧化应激和细胞凋亡的发生[36]。在脑出血过程中，由于过量铁蓄积，活性氧产生增多，抗氧化系统与氧化系统的平衡被打破，导致细胞损伤，引起细胞凋亡，破坏血脑屏障，进而对大脑造成损害[28]。同时，线粒体结构的破坏导致更多的活性氧释放，加重了细胞内的一系列损伤，引起继发性脑损伤[37]。

Hu等[38]检测到脑出血后线粒体的功能发生障碍，线粒体的耗氧量明显降低,增加了其他来源的活性氧，加重了脑损伤。Haifeng等[39]认为，脑出血后，线粒体通透性转换孔开放导致线粒体损伤，包括细胞色素C在内的多种蛋白质被释放到细胞质中，这是导致细胞凋亡的重要事件。线粒体电压依赖性阴离子通道的开放、促分裂原活化的蛋白激酶的激活、内质网应激的上调、胱氨酸/谷氨酸反转录酶的抑制参与了铁死亡的诱导。铁螯合剂和脂质过氧化抑制剂可减轻继发性脑损伤。有文献报道，谷胱甘肽过氧化物酶4、热激蛋白-1以及核因子红细胞2相关因子2通过限制活性氧的产生和减少细胞铁的摄取分别起着抑制铁死亡、减轻损伤的作用[40-41]。与此相反，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶和p53分别通过促进活性氧的生成和抑制SLC7A11的表达，调控铁死亡，增强铁对神经系统的损害。Jie等[28]为中和氧化应激，研究了许多细胞内和线粒体靶点，旨在减少或消除脑出血后释放的活性氧，但几乎所有的尝试都失败了，猜测其原因可能有两个：①细胞中的活性氧并不总是有害的,低水平的活性氧是有益的，可通过信号转导适应压力[42]。②活性氧在分子信号转导中发挥作用。最近的研究表明，活性氧的产生在维持细胞代谢和稳态中具有积极作用[42]。活性氧特异性参与反向电子的传输，当泛醇中的电子被转移回呼吸复合体Ⅰ，将烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸时就会产生网织红细胞，网织红细胞对巨噬细胞在细菌感染时的活化、电子传递链能量的供应中具有重要作用,这个过程会产生大量的活性氧。因此，可以考虑通过减少铁的沉积，调控活性氧的生成以及减少线粒体结构的破坏和损伤，从而靶向治疗具有细胞毒性的活性氧所导致的氧化应激损伤和线粒体损伤对脑出血后神经退行性变的继发性损害。

4 小 结

脑出血后的一系列病理变化和代谢损伤，造成严重的神经系统损害，最终导致神经退行性疾病的形成。随着人口老龄化的加重和神经退行性疾病患病人数的增加，神经退行性疾病已引起越来越多人们的重视，但关于脑出血后损伤对神经退行性变的影响的研究还不够深入，具体机制尚不明确。探究脑出血后损伤对神经退行性变的影响以及相对应的靶向治疗策略，从中加以阻断，更好地控制和治疗疾病，减轻患者痛苦，提高患者的认知功能，将是未来需要思考的问题。研究脑出血后神经退行性变的形成机制，对于脑出血后患者的治疗以及生活质量的提高具有重要临床意义和社会应用价值。