脑出血后血肿周围水肿形成机制的研究进展

范敬争，姜玉艳

天津医科大学总医院，天津300052

脑出血是急性脑血管病中最严重的一种，是目前中老年人主要致死性疾病之一。我国是脑出血的高发国家，每年由于各种原因导致的脑出血患者超过150万，且呈逐年增高的趋势［1］。临床上单纯解决脑出血的占位效应不能明显改善脑出血患者的预后，因此，脑出血后二次脑损伤的产生和发展是影响患者疗效和预后的关键因素。二次脑损伤包括血肿周围水肿的形成及神经细胞的缺失、变性或死亡，而血肿周围水肿是二次脑损伤发生的关键因素。动物实验表明，血肿周围水肿量起初增长很轻微，2 h 后开始增多，3～4 d 达到高峰，随后水肿缓慢下降，直到出血后7 d 仍然存在［2］。脑出血后血肿周围水肿的演变分为三个阶段：第一阶段，发生在出血最初几小时，这个过程包括血块回缩、静水压下降导致血浆渗出到血肿周围形成血管源性水肿，其同时造成血肿周围的脑血流量轻微下降，进而引起血块周围暂时性缺血；第二阶段，发生在出血之后的24～48 h，此阶段主要是炎症反应及凝血酶激活引起的细胞毒性水肿，其直接造成血脑屏障破坏、脑组织代谢活性降低及随后的脑血流量下降；第三阶段，发生在出血3 d后，此阶段主要是红细胞溶解破坏和血红蛋白毒性引起的延迟期水肿，其所诱导的神经毒性等血液成分同时能造成神经损伤。血肿周围水肿与脑出血患者的生存预后紧密相关，现就脑出血后血肿周围水肿的发病机制综述如下。

1 血管源性因素

脑出血发病后2 h 能够在MRI 上发现血肿周围的水肿信号，表现为MRI 弥散及加权图像上血肿周围的表观弥散系数增加。研究表明，在脑出血早期阶段，血肿周围水肿的形成主要是血管源性因素引起的，主要包括血块的形成及回缩、血肿周围静水压的下降及血浆蛋白的外渗。

HAQUE 等［3］在猪的脑实质内注入肝素化的自体血作为实验组，对照组注入自体血，1 h 后对照组血肿周围水肿量较实验组明显增加且存在时间更长。研究者采用同样方法在大鼠脑实质内分别注入肝素化的凝血酶和凝血酶，结果显示，脑实质内注入肝素化凝血酶的大鼠血肿周围水肿量明显较少。因此认为，血块的形成及回缩对血肿周围脑水肿的产生及进展具有重要作用。

而基于临床的实践也进一步证实了上述结论的合理性。SCHNEIDER 等［4］报道，与自发性脑出血患者相比，溶栓导致的脑出血患者血肿周围水肿量更低，其原因为这些患者很少伴随血块的回缩。而随着血块回缩，血肿周围的静水压逐渐下降，血肿内血浆成分渗出，导致血肿周围胶体渗透压上升，是血肿周围水肿形成的重要因素。在脑出血发病后1 h 便可在血肿周围检测到血浆蛋白，而此时血脑屏障尚未破坏［5］。因此，在脑出血超急性期，血浆蛋白促进血肿周围水肿的形成与血脑屏障的破坏无关。与此同时，血肿本身的破坏作用导致的血肿周围组织代谢水平下降、脑血流量降低、细胞死亡以及血浆蛋白诱导的氧化应激及炎症介质的释放，同样加速了水肿的形成［6-7］。

2 炎症反应

炎症反应能引起细胞水肿及血脑屏障的破坏，进而引起血肿周围水肿。动物实验发现，在脑出血大鼠模型中，脑出血1 h 后血肿周围可出现炎症反应，表现为中性粒细胞、巨噬细胞的浸润及小胶质细胞的激活，浸润的白细胞和激活的小胶质细胞通过释放细胞毒性介质进而导致继发性脑损伤。研究同时发现，多形核中性白细胞在脑出血后最先入侵神经系统，其在脑出血后4～5 h 便可出现，第3天达高峰，并通过释放间质金属蛋白酶（MMPs）、活性氧自由基、肿瘤坏死因子α 等细胞因子直接对大脑产生细胞毒性［8］。然而，浸润的白细胞在出血的脑组织中仅存在2 h，但其能通过刺激小胶质细胞及巨噬细胞造成进一步脑损伤。激活的小胶质细胞或巨噬细胞在脑出血1 h后可出现在损伤的组织周围，正常情况下，激活的小胶质细胞的主要作用是清除血肿，但过量的小胶质细胞激活后可表达并释放多种毒性因子，包括细胞因子（IL-1β 等）、趋化因子、蛋白酶、ROS、前列腺素、环氧酶Ⅱ及血红素氧合酶，进而导致继发性脑损伤［9-10］。

凝血酶及Toll 样受体4（TLR4）信号通路也能诱导小胶质细胞激活。TLRs 在连接天然免疫和获得性免疫中发挥桥梁作用。在脑出血发病后6 h 到1周的时间里，TLR4在小胶质细胞及一些神经细胞均可表达，活化的TLR4 通过介导小胶质细胞的自噬功能能够激活核因子κB（NF-κB），进而促进炎症因子释放。动物实验显示，相比TLR4 缺失的小鼠，TLR4正常表达的小鼠血肿周围的中性粒细胞、单核细胞、小胶质细胞及白细胞的浸润明显增多，且小胶质细胞在72 h 达到高峰，1 周后开始下降，21 d 回到基础水平［11-12］。此外，星形胶质细胞也能通过表达的MMPs 与激活的小胶质细胞一起发挥破坏作用。因此，控制小胶质细胞与星形胶质细胞之间的相互作用，可能成为减少脑出血诱导的脑损伤的潜在治疗途径。

3 凝血级联反应及凝血酶生成

凝血级联反应在早期血肿周围脑水肿形成中同样发挥重要作用，而凝血酶是凝血级联反应的必备成分，其是由凝血酶原产生的一种丝氨酸蛋白酶，能在出血后迅速产生，几乎与血块回缩同步，凝血酶参与血肿周围水肿形成已经得到充分的实验支持［3-4］。在凝血级联反应过程中，随着血块形成会保留一些凝血酶，其可以缓慢释放到出血周围的区域，通过破坏血脑屏障及诱导炎症反应促进血肿周围水肿形成。

研究显示，凝血酶通过与其蛋白酶激活受体（PARs）结合并使其激活，能够诱导内皮细胞收缩，细胞间紧密连接开放并促进MMP-2表达。MMPs是一种含Zn2+的蛋白水解酶类，其可以降解基膜，其中MMP-2 能够降解胶原蛋白Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ及层粘连蛋白、纤连蛋白，且这些蛋白是构成毛细血管基底膜的主要成分，而血脑屏障正是由毛细血管组成，因此，MMP-2 的激活能够诱导毛细血管基底膜降解，进而导致血脑屏障破坏，水肿形成［13］。同样，凝血酶也能通过PARs 诱导Src 酪氨酸蛋白激酶发生磷酸化而使其激活，诱导脑微血管内皮细胞（BMVEC）及管周星形胶质细胞受损，造成血脑屏障破坏，水肿形成［14］。近年研究还发现，凝血酶也能释放NO、TNF-α、IL-12 及IL-6，并激活小胶质细胞及丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），促进炎症反应，诱导脑出血后血肿周围水肿形成，进而造成脑损伤［15］。

4 红细胞溶解

在血肿周围脑水肿的形成过程中，红细胞的溶解破坏导致了水肿的进一步发展。动物实验表明，在脑实质内注入完整的红细胞3 d 后才会在血肿周围出现明显的水肿，表明红细胞只有溶解后才能引起脑水肿，且这种水肿往往是迟发的［16］。红细胞溶解后能释放血红蛋白及亚铁血红素，而亚铁血红素能够在血红素氧合酶的作用下产生胆绿素、一氧化碳及铁离子。GARTON 等［17］报道，在脑出血1 d 后，血肿周围便可出现铁沉积，7 d 后达到高峰，且可持续存在2 周时间，而血肿周围的水肿也存在于这段时间。表明铁离子参与了血肿周围脑水肿的形成过程。红细胞溶解后释放的铁离子能够诱导脂质过氧化反应，产生大量自由基，破坏毛细血管内皮细胞，进而破坏血脑屏障，引起脑水肿［18］。

近年研究发现，脑出血后血肿周围水肿的形成与水通道蛋白4（AQP4）密切相关。AQP4 在维护脑组织稳态及水平衡中发挥重要作用，脑出血6 h 后，血肿周围便可检测到AQP4 表达，3～7 d 达到高峰，且血肿周围水肿量随着AQP4 表达水平的变化而改变。更为重要的是，AQP4 的表达受铁离子浓度的影响［19-20］。临床研究证实，铁过载与脑出血后血肿周围水肿量密切相关，并且预示着预后较差及死亡风险增加［21］。

除了铁离子，亚铁血红素及血红蛋白本身同样能加速水肿形成，亚铁血红素能够通过TLR4 激活小胶质细胞，同样也能通过TLR4 的髓样分化因子或β 干扰素TIR 结构域衔接蛋白途径激活NF-κB，促进细胞因子的表达及炎症损伤［22］。同样，血红蛋白也能通过TLR2/TLR4 引起炎症反应，最终促进血肿周围水肿形成［23］。

5 补体成分

在正常情况下，补体不会透过血脑屏障进入脑实质，但在脑出血后，由于血浆的外渗及血脑屏障的破坏使其能够进入脑实质。研究发现，补体诱导血肿周围水肿形成和膜攻击复合物有关，其可引起细胞膜孔的形成进而导致细胞的溶解，同时也能诱导细胞因子的释放及氧化应激反应［24］。而应用了补体抑制剂后血肿周围的水肿减少，则进一步验证了补体参与了脑出血后血肿周围水肿形成的过程［25］。

血肿周围脑水肿是脑出血后继发的最严重的脑损伤之一，与脑出血后神经功能的下降密切相关。血管源性因素、炎症反应、凝血级联反应、红细胞的溶解、补体成分等是脑出血后血肿周围水肿形成的重要原因。脱水、止血、神经保护、低温治疗已经在临床上显示了良好的临床疗效。目前，致力于控制炎症反应、抑制凝血酶活化、减轻红细胞的溶解的许多新型制剂虽然尚未应用于临床，但已经在动物实验研究中取得了一定效果。未来，随着更加深入的病理机制的研究及更多随机对照试验的开展，相信会有更多的制剂应用于临床，使脑血管病患者获益。