缺血性脑卒中侧支循环影响因素的研究进展

王燕楠，郭兴华

脑卒中是导致全球高死亡率和致残率的主要原因[1]。缺血性脑卒中病人的脑侧支循环与病人最终梗死体积及临床预后密切相关。已有很多指南将侧支循环作为缺血性脑卒中的潜在治疗靶点，对侧支循环形成与发展的影响因素进行了许多研究。颅内侧支循环根据解剖结构可以分为三级：初级侧支循环，即Willis环；二级侧支循环主要包括大脑前动脉、大脑中动脉(MCA)、大脑后动脉远端之间及大脑后动脉和小脑上动脉之间的颅内软脑膜吻合，以及颈外动脉分支和颈内动脉分支之间的吻合；三级侧支循环指新生血管，一般在脑组织缺血数天后才能形成。目前用于评估侧支循环的影像学方法有多种，包括经颅多普勒超声(TCD)、CT血管成像(CTA)、磁共振血管成像(MRA)、数字减影血管造影(DSA)等，各种评估方法各有优缺点，DSA仍是评估侧支循环的“金标准”，但由于其创伤性操作、注射压力的影响、设备使用的限制等，目前临床上更常用的评估方法为CTA。常规单时相CTA(sCTA)及多时相CTA(mCTA)评估侧支循环的准确性略差。而4D-CTA，是一种从CT灌注源图像中导出的能够显示软脑膜动脉充盈的高时间分辨图像的技术，能同时提供全脑灌注图像及血管的动态造影信息，可以综合评价血管状态及脑血流动力学特点，达到类似DSA的效果[2]。

1 侧支循环影响因素

缺血性脑卒中侧支循环的形成和发展与遗传因素、细胞因子、炎症反应、基础疾病等多种因素相关。

1.1 遗传因素 对不同品系小鼠的研究发现，特定品系个体大脑和外周组织中天然侧支循环的丰富度差异很大，Zhang等[3]的研究结果表明，MCA阻塞后新侧支循环形成仅限于具有不良至中等天然侧支的小鼠，缺氧会增加小鼠低氧诱导因子2α(HIF2α)、血管内皮生长因子A(VEGFA)、Rabep2、Tie2和Cxcr4的表达，在缺乏Rabep2的小鼠中，新侧支形成被消除，永久性MCA闭塞可诱导Rabep2依赖性新侧支形成。Kao等[4]用磁共振成像技术及组织学比较两种具有不同Dce1等位基因但在其他方面具有相同遗传背景的同源小鼠品系，结果发现，尽管永久性MCA闭塞1 h后各品系灌注不足的体积相似，但侧支丰富小鼠的梗死灶体积减小了三分之一，灌注得到改善，梗死面积更小。

1.2 基因调控 缺血性脑卒中，基因调控异常被认为是侧支循环建立的主要分子机制。长链非编码RNA(LncRNAs)在缺血脑卒中中的异常表达与内皮细胞的多种生物学功能相关，在缺血性脑卒中的血管生成中发挥重要作用。赵杨等[5]研究发现，老年急性缺血性卒中(AIS)病人血浆LncRNA X染色体失活特异转录本基因表达明显升高，可能有助于建立脑内侧支循环。LncRNA可通过影响mRNA稳定性和表观遗传修饰来调控缺血性脑卒中基因表达[6]，LncRNA可作为一种竞争性内源性RNA使miRNA与靶mRNA的结合被抑制或减少，从而影响缺氧的血管生成[7]。诸多学者进一步研究了miRNA对于侧支循环的影响。Sun等[8]研究表明，miR-15a/16-1通过抑制血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子2(FGF2)及其受体的表达，通过直接结合其mRNA中3个主要非翻译区(3′- UTR)的互补序列，抑制脑卒中后脑血管生成，在其缺失后，脑卒中后的脑血管生成增强。miR-384-5p通过Delta样配体4(DLL4)介导的Notch信号通路促进内皮祖细胞增殖和血管形成[9]。唐蕾等[10]研究结果显示，血清miR-199a相对表达量与侧支循环美国介入和治疗神经放射学学会(ASITN)/介入放射学学会(SIR)分级呈负相关，说明miR-199a表达下调可能影响侧支循环形成，且miR-199a与VEGF呈正相关，提示miR-199a表达缺失可能通过下调VEGF导致侧支循环形成障碍。Hao等[11]研究认为miR-126可能通过增加VEGF和降低Spred-1及PIK3R2表达促进侧支循环的形成。

1.3 细胞因子 侧支循环血管的形成受多种细胞因子的调控。缺氧诱导因子(HIF)是调节缺氧反应基因的重要转录因子，半暗带中的HIF激活可促进血管生成[12]。血小板生长因子(PGF)是VEGF家族的一员，研究表明，较高的PGF浓度与良好的侧支循环状态相关[13]。基质金属蛋白酶(MMP)是一种炎症介质，当机体处于炎症、缺氧、氧化应激等状态时，MMP被激活。Mechtouff等[14]研究发现，低MMP-9和高单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)水平与良好的预处理侧支状态相关。存在于血管系统中且已被证实在几种癌症模型中促进血管生成的半乳糖凝集素-1(Gal-1)可改善脑缺血的恢复，Cheng等[15]探讨了血管重塑是否有助于这种改善作用，结果表明，Gal-1治疗可改善缺血皮质的循环和血管重塑；MMP-9、VEGF和VEGF受体的表达因Gal-1过度表达而上调。有研究分析了大血管闭塞所致急性缺血性脑卒中病人的血浆蛋白质组学特征，并确定与侧支循环状态相关的潜在标志物，发现胰岛素样生长因子2(IGF2)、淋巴管内皮透明质酸受体1(LYVE1)、凝血酶反应蛋白1(THBS1)与侧支循环状态密切相关，IGF2和LYVE1水平升高、THBS1水平降低与侧支循环改善相关[16]。转化生长因子β(TGF-β)是一类能调节细胞生长、分化的细胞因子，王利军等[17]研究显示，急性脑梗死病人侧支循环开放组血清TGF-β1水平较侧支循环未开放组高，TGF-β1具有促进血管新生的作用。多项研究探讨了鞘氨醇-1-磷酸(S1P)及鞘氨醇-1-磷酸受体1(S1P1)与侧支循环的关系。研究显示，与侧支循环不良病人相比，侧支循环良好病人的血浆S1P相对水平较高[18]；S1P1激活促进小鼠软脑膜侧支发育并改善脑卒中预后，S1P1选择性激动剂通过内皮型一氧化氮合酶磷酸化促进软脑膜侧支循环及缺血后血管生成[19]。

1.4 信号通路 除了上述多种细胞因子外，有多条信号通路对脑侧支循环进行调控。Yu等[18]推测SphK1-S1P-S1PR信号轴可能在侧支循环中起重要的保护作用，但其具体机制有待进一步研究。Sun等[8]研究证实内皮细胞中miR-15a/16-1簇的基因缺失可通过酪氨酸(Src)信号通路促进缺血性脑卒中后脑血管新生和神经功能恢复。血管生成素1(Ang-1)与急性缺血性脑卒中病人侧支循环形成有关的机制可能也是先激活酪氨酸激酶受体，然后激活丝氨酸激酶，最后诱导其下游信号通路来促进血管的重建[20]。15-脂氧合酶1/15-羟基二十碳四烯酸(15-LOX1/15-HETE)轴在缺血性脑卒中后血管生成和神经功能恢复中亦具有重要作用[21]。Huang等[22]研究表明，可通过基质细胞衍生因子-1a/半胱氨酸-X-半胱氨酸趋化因子受体4(SDF-1a/CXCR4)轴增强内源性神经发生和血管生成来解释血浆SDF-1a水平和循环CD34+CXCR4+细胞与脑卒中严重程度和90 d 改良Rankin量表(MRS)评分相关。Zhou等[23]研究表明，抑制缺血半暗带中的信号素3E及其受体PlexinD1(Sema3E/PlexinD1)信号，增加内皮血管生成能力和周细胞募集，有助于保护老年大鼠功能性新生血管和血脑屏障的完整性。上述部分信号通路之间有所交叉，通路之间是否有相互作用尚不确定，亦需进一步研究。

1.5 后天因素 多项研究表明，年龄、高血压、糖尿病、高同型半胱氨酸、吸烟史、代谢综合征等因素会对缺血性脑卒中病人侧支循环的形成产生影响[24-27]。血压升高，会损伤内皮细胞，造成脂质沉积，继而动脉管壁狭窄，弹性下降，不利于颅内血管侧支循环的建立[24]。廖照亮等[25]研究发现，高血压与侧支形成呈正相关，其主要原因可能是血压升高促进体内内皮素的分泌，从而促进侧支循环的开放。Hong等[26]研究结果也得出相似结论。但另一项研究数据显示，慢性高血压对急性大血管闭塞的急性软脑膜侧支循环有不利影响[27]。同型半胱氨酸代谢过程中，过氧化物及氧自由基增多，破坏内皮细胞的正常形态及结构功能，因此，高同型半胱氨酸不利于侧支循环的代偿[24-25]。

1.6 临床因素 临床工作及研究中通过药物或非药物手段改善病人侧支循环以改善临床预后。静脉溶栓及机械血栓切除术在改善缺血性脑卒中病人侧支循环中应用越来越广泛，但静脉溶栓时间窗较窄，再通率较低，且有禁忌证，机械取栓在设备及技术方面要求高，这在一定程度上限制了其应用。

药物治疗是改善侧支循环的一种重要方法。激肽原酶类的药物，如丁苯酞是目前得到循证医学证据支持的药物，在临床上得到广泛应用。Zhou等[28]研究证明了DI-3-N-丁基苯肽(NBP)治疗通过上调缺血脑内星形胶质细胞音猥因子(SHH)的表达来改善血管生成。SHH进一步促进血管生长因子VEGF和血管生成素-1的表达。除此之外，他汀类药物通过促进动脉生成，增强内皮型一氧化氮合酶介导的血管舒张的潜力而改善侧支循环[29]。另有研究表明，急性缺血性脑卒中病人脑卒中前口服华法林与软脑膜侧支循环不良呈负相关[30]。还有扩容药、升压药等可增加脑血流量，但具体药理机制尚未明确。

此外，其他一些非药物干预措施，如颅内外动脉搭桥术、头向下倾斜(HDT)、体外反搏、远程缺血调节、吸入一氧化氮、输注白蛋白、蝶腭神经节刺激等，部分措施效果不尽如人意，部分尚在动物实验阶段或缺乏可靠的临床证据。因此，在侧支循环的临床影响因素这一领域仍需更多的研究。

2 总结与展望

随着影像技术的发展，对于侧支循环结构及血流动力学等的准确评估已成为可能，也让越来越多的临床医生意识到侧支循环对缺血性脑卒中病人的重要性，因此，对于侧支循环的影响因素做了诸多研究，但尚未找到一个具有高度敏感性与特异性的因素来反映侧支循环的形成与发展，临床上也尚无特定的干预手段增强侧支循环，未来仍需在这些方面进行更多的实验研究及临床实践。影像评估方面，4D-CTA可以为侧支循环影响因素及临床干预疗效的验证提供帮助，但其仍有一定缺点，目前已有研究将其与人工智能相结合，期待在此方面有所突破，可以为病人及临床研究提供更为精确的评估。