基于氧化应激与颅内动脉瘤相关性的抗氧化治疗研究进展

何爱潇综述，吴世政，樊青俐审校

颅内动脉瘤(intracranial aneurysm，IA)破裂引起的蛛网膜下腔出血是一种严重危害人类健康的疾病。目前未破裂颅内动脉瘤(unruptured intracranial aneurysm，UIA)的治疗策略包括影像学随访和外科手术或者血管内介入治疗[1]，尚无可降低颅内动脉瘤及继发蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)风险的药物治疗[2]。颅内动脉瘤的形成和发展与氧化应激、炎症、血流动力学失调、细胞外基质变性等病理因素相关[3]。氧化应激可以被定义为由于活性氧的产生和/或清除减少而引起的组织损伤，而活性氧是主要的炎症介质。氧化应激与炎症的相互作用是内皮功能障碍和动脉损伤的重要机制[4]。氧化应激是心脑血管生物学和疾病的基础，是一个快速发展的研究课题。越来越多的关于各种抗氧化剂和一些能够减少氧化应激的药理学制剂的研究已经进行，以期通过减少活性氧的生成和氧化应激来改善心脑血管疾病。

1 氧化应激与颅内动脉瘤的关系

与其他器官相比，大脑特别容易受到氧化应激的影响[5]。正常生理过程中存在活性氧(ROS)和/或活性氮(RNS)与抗氧化防御机制的平衡[6]。然而，当活性氧生成超过内源性抗氧化能力时，氧化应激就会出现。如果不加以抑制，活性氧的产生和氧化应激会介导组织和细胞损伤，从而导致炎症和更多氧化应激的恶性循环[7]。大量的证据表明炎症是动脉瘤发病的关键因素。炎症反应的各个方面，包括白细胞、补体、免疫球蛋白、细胞因子和其他体液介质均在颅内动脉瘤的发病机制中发挥了重要作用[8]。而氧化应激在炎症级联反应促进颅内动脉瘤形成和破裂的过程中似乎起着中心作用。

血管内皮功能障碍是动脉瘤形成的早期阶段，随后是血管平滑肌细胞(VSMC)表型调节、细胞外基质重构、细胞死亡和血管壁变性，最终导致动脉瘤的形成和破裂[9]。而内皮功能障碍、免疫细胞与血管壁的结合、VSMC的增殖和迁移都涉及活性氧的产生[10]。过量的活性氧会引起血管细胞损伤、炎症细胞聚集、脂质过氧化、金属蛋白酶的激活和细胞外基质的沉积，共同导致血管重建[11]。对血管系统中氧化应激调节因素的全面综述超出了本文的范围，读者可以详阅上述关于这个方面的文章[10，11]。本文将主要介绍氧化应激参与颅内动脉瘤的发病机制以及抗氧化剂和一些能够减少氧化应激的药理学制剂。

2 氧化应激参与颅内动脉瘤的发病机制

2.1 颅内动脉瘤中氧化应激增加 目前主要有以下两个研究方向证明颅内动脉瘤中氧化应激增加，免疫组化和基因表达分析。一氧化氮合酶(NOS)是自由基的重要来源之一。Seimetz等研究表示诱导性型NOS(iNOS)与NO的细胞毒性作用有关，它可以催化产生大量的NO促进氧化应激[12]。Fukuda等采用免疫组化的方法研究了人和大鼠脑动脉瘤中iNOS的分布，结果显示在人和大鼠动脉瘤口部观察到iNOS免疫染色，而在正常动脉中未发现iNOS免疫染色[13]。Aoki等于2008年使用激光捕获显微解剖技术和DNA微阵列分析，检测了实验性大鼠脑动脉瘤模型中内膜的基因表达谱。结果显示脑动脉瘤内膜中基因表达增加的基因参与了与活性氧有关的通路[14]。Kurki等于2011年使用寡核苷酸微阵列分析了人脑动脉瘤的基因表达模式。结果显示脑动脉瘤破裂患者中有686个基因显著上调，上调的途径包括氧化应激[15]。这些数据均为颅内动脉瘤中氧化应激增加的证据提供了支持。

2.2 氧化应激参与颅内动脉瘤发病机制 众所周知，颅内动脉瘤发生的危险因素包括吸烟、高血压、女性、酗酒等[16]。吸烟是颅内动脉瘤形成的独立危险因素，但其分子机制尚不清楚。Starke等的研究显示香烟烟雾暴露(CSE)启动了氧化应激诱导的VSMC表型调控和颅内动脉瘤的形成与破裂[17]。女性是颅内动脉瘤形成的不可改变的危险因素。与同年龄段的男性相比，绝经后的女性更容易患上动脉瘤破裂性蛛网膜下腔出血(aSAH)。Ramesh等研究发现这种性别差异源于绝经后血管保护激素雌二醇水平的降低。而雌二醇的保护作用主要通过降低氧化应激、上调抗氧化酶的表达来维持血管的完整性[18]。这些分子水平的改变均提示氧化应激可能参与了颅内动脉瘤的发病机制。

Delimaris等于2008年报道通过体外铜诱导的脂质氧化动力学来评估动脉瘤性和动脉闭塞性疾病(aneurysmal and arterial occlusive disease，AAOD)患者的氧化性，结果表明氧化应激增加和白蛋白水平降低可能参与了该病的发病机制[19]。Frsen等于2013年报道发现脂质和氧化脂质在颅内动脉瘤壁上的积聚与壁细胞的丢失变性和最终的动脉瘤破裂有关[20]。Chu等于2015年选用酶联免疫吸附法，验证了髓过氧化物酶在人脑动脉瘤内增加的假说[21]。上述研究均支持氧化应激可能参与颅内动脉瘤发病机制的假设。但迄今为止还没有专门针对这一假设在人类身上进行的随机对照临床试验。为了更好的的阐明其作用机制，我们仍需进一步的探索。

3 颅内动脉瘤的抗氧化治疗

3.1 天然抗氧化剂 抗氧化剂(antioxidant)能够中和自由基并阻止体内过多ROS的积累。机体可通过自身的一些机制合成抗氧化剂，也可从外界的食物或补充剂获取抗氧化剂，两者均可有效防止ROS所致的氧化损伤[22]。

早在2003年，世界卫生组织建议，用富含抗氧化维生素的蔬菜和水果可以降低慢性疾病的风险[23]。2006年，来自日本的Okamoto等的一项病例对照研究显示通过尽可能多的摄入抗氧化剂来增强抗氧化防御系统可能是预防SAH的重要措施[24]。该研究中他们使用了豆制品作为抗氧化剂的指标。食物和草药中发现的天然抗氧化剂也被研究过它们在血管系统中的功能。例如，研究显示红酒酚类提取物(RWPs)可以通过激活血管内皮细胞的固有NOS(eNOS)来实现血管保护作用[25]。Minehar等的研究表明绿茶的有效成分儿茶素，具有很强的抗氧化性，饮用绿茶可以改善血管功能[26]。葛根素是葛根植物根和藤蔓中发现的一种异黄酮，被广泛用作各种疾病的中药材。Tanaka等研究发现葛根素通过抗氧化机制抑制CaPO4诱导的小鼠脑动脉瘤(cerebral aneurysm，CA)模型中巨噬细胞的活化，进而抑制小鼠CA的形成[27]。这提示葛根素或许是一种新的治疗CA的药物。以上的研究表明或许我们可以通过调整饮食或者使用一些植物提取物作为天然抗氧化剂来增强体内的抗氧化防御系统，但其用法用量还需进一步设计执行良好的临床对照试验，从而优化个体化使用剂量。

3.2 抗氧化药物制剂 Aoki等发现依达拉奉是一种强大的自由基清除剂，通过抑制动脉瘤壁上与炎症相关的基因表达，有效地抑制了小鼠CA模型的形成[28]。富马酸二甲酯(DMF)是一种口服富马酸酯，具有免疫调节特性。Pascale等研究结果证明了DMF在小鼠IA模型中的治疗效果，该模型可能通过激活Keap1-Nrf2-ARE系统，从而抑制脑血管中的氧化应激、炎症和纤维化。这提示DMF可能作为一种药物疗法，用于有IA形成和破裂风险的患者[29]。多西环素是一种广谱基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)抑制剂，Nuki等发现在小鼠颅内动脉瘤模型中它可以将颅内动脉瘤的发生率从70%降低到10%[30]。基质细胞衍生因子-1(SDF-1)是一种促进血管生成和炎症的趋化因子，Hoh等研究发现通过静脉注射SDF-1抗体抑制SDF-1可显著减少颅内动脉瘤的形成[31]。如上所述，这些作用于动物模型的研究已经确定了一些潜在的针对氧化应激治疗人类颅内动脉瘤的药物。然而，如何将这种动物模型数据转化为人类，还有待观察。

3.3 抗氧化酶和其他 有研究表明抗氧化酶对疾病的影响可能为氧化还原相关疾病的治疗提供新的选择，前提是分子机制已知并且可以有针对性地进行治疗[32]。Watson等研究表明褪黑激素是一种有效的抗氧化剂和自由基清除剂，它可以保护受损大脑中有助于大脑修复的神经胶质细胞。因此他们设想将褪黑激素传递到中枢神经系统的目标区域，可能会减轻一些由自由基引起的氧化应激。不过，该项研究主要集中在中风[33]。此外，鉴于前述吸烟、高血压、女性等颅内动脉瘤危险因素与氧化应激的相关性，戒烟、控制血压以及对绝经后妇女行激素替代治疗可能成为预防颅内动脉瘤发展或破裂的一个有希望的方法。

综上所述，上述研究似乎为预防或者治疗人类颅内动脉瘤提供了广阔的前景，但目前还没有人进行随机对照临床试验来直接评估抗氧化治疗的作用。而且，在开展这项研究之前，我们首先需要一项关于验证氧化应激参与人类颅内动脉瘤发病机制的随机对照临床试验。

4 展望

尽管绝大部分颅内动脉瘤永远不会发生破裂[34]。但是颅内动脉瘤一旦破裂出血，致残率和致死率极高，而外科干预存在一定的并发症发生率，因此我们迫切需要新的治疗方法。未来，我们需要深入探讨氧化应激与颅内动脉瘤之间的病理生理学机制，了解其在疾病进展过程中的作用。在此基础上，着重于抗氧化剂在颅内动脉瘤中的作用的测定。这将有助于证实补充抗氧化剂和一些能够减少氧化应激的药理学制剂对抑制颅内动脉瘤形成和破裂的潜在益处，并可能有助于改善人类颅内动脉瘤的预后。