無(wú)癥狀腦微出血研究進(jìn)展

張燦,張紅艷,劉文燦,葉斌

腦小血管病(cerebral small vessel disease,CSVD)是多種原因引發(fā)的顱內(nèi)小血管病理改變的一系列臨床、病理及影像學(xué)綜合征,包括腦微出血(cerebral microbleeds,CMBs)、腔隙性梗死(lacunar infarction,LI)、白質(zhì)病變(white matter lesions,WMLs)、血管周?chē)g隙擴(kuò)大(enlarged perivascular spaces,EPVS)及腦萎縮等[1]。CMBs作為腦小血管病的影像學(xué)標(biāo)志之一,是指腦內(nèi)小血管破裂或滲漏,形成以腦組織含鐵血黃素沉積為主要特征的亞臨床損害,患者生命體征往往無(wú)明顯改變,其臨床表現(xiàn)具有一定隱匿性[2]。CMBs在頭部MRI T2加權(quán)梯度回波序列(gradient echo,GRE)或磁敏感加權(quán)成像 (sensitivity weighted imaging,SWI)表現(xiàn)為圓形或圓形樣低信號(hào)病變,直徑范圍為2 ～10 mm[3]。相關(guān)研究[4-9]證實(shí),CMBs有引起認(rèn)知功能障礙、情感障礙、步態(tài)障礙和增加缺血性中風(fēng)、腦內(nèi)出血的風(fēng)險(xiǎn)。本文就CMBs的流行病學(xué)特點(diǎn)、影像學(xué)特征及寬脈壓在CMBs腦微出血中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 CMBs概念及流行病學(xué)特點(diǎn)

CMBs是指腦內(nèi)小血管破裂或滲漏,形成以腦組織含鐵血黃素沉積為主要特征的亞臨床損害[2]。因研究對(duì)象或疾病不同,CMBs患病率差異很大,一般人群為 3%～27%,有血管危險(xiǎn)因素或血管疾病的患者為 6%～80%,認(rèn)知障礙患者為 16%～45%[10]。一項(xiàng)基于中國(guó)社區(qū)無(wú)卒中人群的研究[11]發(fā)現(xiàn),55～64歲人群CMBs患病率為7.5%,75歲以上人群CMBs患病率為19.3%,說(shuō)明CMBs患病率隨年齡增長(zhǎng)而升高。

CMBs患病率因空間分布而異,一項(xiàng)基于8 159例健康社區(qū)人群的研究[12]發(fā)現(xiàn),572名CMBs患者中439例(76.7%)有腦葉CMB,103例(18.0%)有深部CMBs,83例(14.5%)有幕下CMBs。另外,與西方人相比,東方人發(fā)生深部/幕下或混合腦微出血的幾率更高[13]。

2 CMBs影像學(xué)特征

由于各種原因致小血管受損后,血細(xì)胞不斷通過(guò)受損血管外滲,巨噬細(xì)胞吞噬形成含鐵血黃素,在小血管周?chē)e聚[14]。臨床實(shí)踐中,由于CT掃描儀的電離輻射效應(yīng),常規(guī)CT對(duì)于CMBs的診斷價(jià)值有限。隨著新MRI成像技術(shù)的廣泛使用,CMBs的檢出率越來(lái)越高。由于含鐵血紅素是一種順磁性物質(zhì)[15], SWI對(duì)其具有高度靈敏性,相較于梯度回波T2加權(quán)成像,SWI序列提高了腦微出血的檢出率[3]。因此,SWI在腦出血的診斷中得到了廣泛應(yīng)用,在此序列中,CMBs病變以圓形、圓點(diǎn)等低信號(hào)顯示,最大直徑一般小于10 mm[16]。不同SWI參數(shù)可能直接影響CMBs的檢出水平,包括空間分辨率、序列參數(shù)、磁場(chǎng)強(qiáng)度、脈沖序列、圖像后處理技術(shù)等,利用更高的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)改善對(duì)比度和信噪比,可進(jìn)一步提高CMBs的檢出靈敏度[17-18]。與傳統(tǒng)的T2加權(quán)梯度回波序列相比,雖然SWI提高了CMBs的檢出率,但由于缺乏對(duì)CMBs相關(guān)腦標(biāo)本組織學(xué)結(jié)果與SWI相關(guān)性的研究,SWI的腦微出血檢出率是否與腦標(biāo)本組織學(xué)結(jié)果一致尚不清楚。

目前,CMBs在不同解剖部位的分布通常采用CMBs解剖學(xué)評(píng)分量表評(píng)估,如深部或幕下CMBs,分布在基底節(jié)區(qū)、內(nèi)囊區(qū)、小腦和腦干;腦葉CMBs,分布在額葉、頂葉、顳葉和枕葉;混合CMBs,較為彌散,分布在深部或幕下、腦葉。計(jì)算全腦CMBs的總數(shù),對(duì)CMBs的嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)：0級(jí),無(wú)CMBs; 1級(jí),1～5個(gè)CMBs; 2級(jí),6～15個(gè)CMBs; 3級(jí),CMBs>15個(gè)。一般情況下,CMBs>15被認(rèn)為是嚴(yán)重CMBs。通過(guò)以上評(píng)估辦法,臨床醫(yī)師可更具體地了解CMBs的分布和數(shù)量,制定進(jìn)一步的治療計(jì)劃。未來(lái)需要建立更全面的CMBs評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的診療需求。

所有順磁性物質(zhì)都能引起磁敏偽影,臨床上微出血病灶需區(qū)分兩種主要類(lèi)型的病變：富含血液和血液降解產(chǎn)物的病變和沒(méi)有血液成分的病變,比如微小血管切面、微動(dòng)脈瘤及小動(dòng)脈假性鈣化等。建議更多學(xué)者通過(guò)CT、MRA等檢查手段獲取更多信息,從病變的大小、形狀、解剖位置等方面進(jìn)行綜合分析判斷。

3 寬脈壓在CMBs中的作用機(jī)制

脈壓(pulse pressure,PP)定義為收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP)之差,代表心動(dòng)周期中的最大和最小循環(huán)壓。正常脈壓約為40 mmHg,超過(guò)60 mmHg臨床認(rèn)為為寬脈壓[19]。近些年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),寬脈壓參與調(diào)控動(dòng)脈硬化、內(nèi)皮細(xì)胞損傷及血腦屏障(blood brain barrier,BBB)完整性受損等病理生理過(guò)程,進(jìn)而促進(jìn)微血管結(jié)構(gòu)損傷,引起血管壁破裂,最終導(dǎo)致腦微出血。

3.1 寬脈壓與血管內(nèi)皮細(xì)胞 血管內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)覆蓋于血管內(nèi)表面,是血液與血管壁之間的通透性屏障,隨著血壓升高,內(nèi)皮細(xì)胞不斷受到機(jī)械循環(huán)拉伸(CS)作用。在高血壓中,寬脈壓升高可導(dǎo)致CS病理性增加[20]。病理性循環(huán)拉伸可直接刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,也通過(guò)抑制磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[21]。神經(jīng)酰胺作為激活凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)的第二信使,由質(zhì)膜鞘磷脂水解產(chǎn)生,病理水平的循環(huán)拉伸誘導(dǎo)神經(jīng)酰胺及其代謝物產(chǎn)生,參與內(nèi)皮細(xì)胞凋亡;磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是一類(lèi)脂質(zhì)激酶,PI3K及其下游靶激酶Akt參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、存活、增殖和代謝。在內(nèi)皮細(xì)胞中,生理水平的循環(huán)拉伸可引起PI3K / Akt快速活化,抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡;相反,病理水平的循環(huán)拉伸可導(dǎo)致Akt介導(dǎo)的糖原合酶激酶-3β(GSK-3β)更早磷酸化,抑制PI3K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,從而刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。

決定內(nèi)皮細(xì)胞功能的另一個(gè)關(guān)鍵性因素是一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)之間的平衡。血管壁中ROS的主要來(lái)源是NAD(P)H氧化酶復(fù)合物,NO主要來(lái)源是NO合酶-3。生理情況下,循環(huán)拉伸分別刺激血管壁NAD(P)H氧化酶、NO合酶-3,內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生等量的ROS和NO。病理性CS通過(guò)增加生成ROS的酶NADPH氧化酶的表達(dá)來(lái)刺激活性氧的產(chǎn)生,破壞ROS和NO之間平衡,且活性氧的產(chǎn)生增加可限制內(nèi)皮細(xì)胞NO可用性,導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙;病理性循環(huán)拉伸還通過(guò)NAD(P)H亞基p22phox途徑降低內(nèi)皮細(xì)胞活力指數(shù),降低內(nèi)皮細(xì)胞存活率[22]。

酪氨酸蛋白激酶(Src)是一種與膜相關(guān)的酪氨酸激酶,CS激活離子通道導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高,從而刺激Src活性,引起靶細(xì)胞蛋白酪氨酸磷酸化,參與細(xì)胞骨架重排和局灶性黏連。不同水平CS產(chǎn)生的內(nèi)皮微粒(EMPs)在靶細(xì)胞的酪氨酸蛋白激酶(Src)激活中發(fā)揮著不同的作用,病理性CS刺激ECs釋放的EMPs降低了其酪氨酸蛋白激酶(Src)的激活,進(jìn)而可能導(dǎo)致ECs重塑功能障礙[23]。

Rho GTP酶是Ras超家族成員,最主要的成員有Rho, Rac和Cdc42,與內(nèi)皮細(xì)胞屏障功能密切相關(guān)。Rac信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞屏障有關(guān),其啟動(dòng)膜褶皺,板足延伸,形成新的粘附-基質(zhì)和細(xì)胞-細(xì)胞粘附,而Rho與其作用相反。Rho和Rac介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)之間的平衡在血管內(nèi)皮屏障調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。暴露于CS的內(nèi)皮細(xì)胞的研究表明,不同水平CS對(duì)Rac和Rho活性有著不同的調(diào)節(jié)作用,病理水平范圍內(nèi)的CS不僅可激活內(nèi)皮中的Rho,還可降低基礎(chǔ)Rac活性,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)皮屏障破壞。

血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是腦血管結(jié)構(gòu)和功能改變的主要決定因素之一[24]。Schreiber等[25]研究發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)皮損傷會(huì)引起多部位血腦屏障(blood brain barrier,BBB)滲漏,從而造成血管壁損傷,最終引起腦微出血。Winder等[26]研究發(fā)現(xiàn),由于較低的一氧化氮生物利用度和較大的氧化應(yīng)激,暴露于寬脈壓會(huì)損害腦血管內(nèi)皮依賴(lài)性擴(kuò)張功能。在橫主動(dòng)脈縮窄誘導(dǎo)的寬PP小鼠研究中[27]發(fā)現(xiàn),脈壓增加可引起腦血管內(nèi)皮細(xì)胞的病理性CS,促進(jìn)內(nèi)皮功能障礙和血腦屏障通透性的破壞。后續(xù)的研究[28]發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)皮細(xì)胞功能損傷引起血腦屏障破壞可能是CMBs發(fā)生和進(jìn)展的始動(dòng)因素。綜上所述,寬脈壓可能通過(guò)誘導(dǎo)微血管內(nèi)皮功能障礙和BBB破壞而參與CMBs發(fā)生和進(jìn)展。

3.2 寬脈壓與動(dòng)脈粥樣硬化 動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是一種慢性炎癥性疾病,由不同類(lèi)型的細(xì)胞包括內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)、平滑肌細(xì)胞(SMCs)及巨噬細(xì)胞間的復(fù)雜相互作用引起[29],其特征是在動(dòng)脈壁中形成富含脂質(zhì)的斑塊。大部分作為斑塊出現(xiàn)的細(xì)胞來(lái)自于從血管介質(zhì)分化出來(lái)的血管平滑肌細(xì)胞。寬脈壓通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)、血管平滑肌細(xì)胞參與動(dòng)脈粥樣硬化,進(jìn)而導(dǎo)致CMBs的發(fā)生。

生理情況下,位于血管介質(zhì)中的VSMCs通過(guò)收縮控制血管的直徑和張力。成熟的VSMCs幾乎不增殖,維持較低的合成活性。它們表現(xiàn)出收縮表型,即平滑肌α肌動(dòng)蛋白和平滑肌肌球蛋白重鏈等平滑肌收縮標(biāo)志物的穩(wěn)定表達(dá)。與心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞等成熟細(xì)胞不同,VSMCs在血管受損或局部環(huán)境改變時(shí)表現(xiàn)出較大的可塑性,即從分化/收縮表型向去分化表型轉(zhuǎn)變。隨著VSMCs的表型轉(zhuǎn)化,細(xì)胞收縮標(biāo)志物的表達(dá)減少,增殖、遷移及基質(zhì)合成能力增強(qiáng)。循環(huán)拉伸可以刺激VSMCs的表型轉(zhuǎn)變[30],從靜態(tài)的“收縮”表型轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ畹摹昂铣伞北硇蚚31],并由中膜向內(nèi)膜遷移和增殖,促使初始動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)作為一組ECM蛋白酶,對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)成分有特殊降解作用,在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用?；罨腗MPs可以誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子合成,加速細(xì)胞外基質(zhì)降解。細(xì)胞外基質(zhì)的改變也促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞突破內(nèi)彈性層向內(nèi)膜遷移,轉(zhuǎn)化為泡沫細(xì)胞,分泌更多的MMPs。病理性CS通過(guò)活化激活蛋白-1 (AP-1)途徑增加MMPs的釋放,并可進(jìn)一步激活MMPs,參與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生和進(jìn)展。除此之外,病理性CS上調(diào)了MMP-1和MMP3,促進(jìn)了微動(dòng)脈瘤的形成;VI型膠原增強(qiáng)了微動(dòng)脈瘤壁對(duì)抗血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)激的能力,而病理性CS可減少I(mǎi)V型和VI型膠原的合成,持續(xù)病理性拉伸引起微動(dòng)脈瘤破裂,進(jìn)而導(dǎo)致CMBs的發(fā)生。

CS本身可誘導(dǎo)多種影響VSMCs增殖生長(zhǎng)因子/細(xì)胞因子的表達(dá)[32-34],如：血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)、血管緊張素II(AngII)及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β),促使動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。在小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型中,采用免疫組化染色法定量測(cè)定TGF-β陽(yáng)性表達(dá),斑塊面積大小與TGF-β表達(dá)存在正性關(guān)聯(lián),隨著斑塊面積的增大,TGF-β表達(dá)逐漸增加。富含絲氨酸/精氨酸剪接因子1(SRSF1)是一種可以穿梭于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)間的SR蛋白,對(duì)mRNA表達(dá)起著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用,其在VSMCs中高表達(dá),通過(guò)調(diào)節(jié)選擇性剪接事件促進(jìn)VSMCs增殖。采用腹主動(dòng)脈縮窄法建立高血壓大鼠模型研究[35]發(fā)現(xiàn),寬脈壓可能通過(guò)富含絲氨酸/精氨酸的剪接因子1(SRSF1)誘導(dǎo)VEGFA選擇性剪接,進(jìn)而誘導(dǎo)VSMCs增殖。laminA/C和emerin是兩種重要的核膜(NE)蛋白,具有機(jī)械反應(yīng)性,參與CS引起的VSMC增殖。與生理水平下CS相比,病理性CS一方面顯著增強(qiáng)VSMCs中自噬蛋白LC3II的表達(dá),另一方面抑制了核包膜蛋白(emerin或?qū)羽みB蛋白A / C)的表達(dá),引起VSMCs增殖顯著增加[36]。以120例老年高血壓患者為研究對(duì)象的臨床研究[37]發(fā)現(xiàn),頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度與24 h內(nèi)寬脈壓呈正相關(guān)。CMBs與腦動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)性研究[38]發(fā)現(xiàn),CMBs與單純顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化負(fù)荷顯著相關(guān),并發(fā)現(xiàn)腦動(dòng)脈粥樣硬化負(fù)荷與CMBs呈正相關(guān),腦動(dòng)脈粥樣硬化負(fù)荷越重,CMBs數(shù)目越多。提示,寬脈壓可能通過(guò)促進(jìn)AS和微動(dòng)脈瘤的發(fā)生進(jìn)展而參與CMBs的形成。

3.3 寬脈壓與細(xì)胞間連接 細(xì)胞間連接由各種黏附分子通過(guò)緊密連接與黏附連接的特殊連接方式組成,負(fù)責(zé)連接相鄰內(nèi)皮細(xì)胞、封閉細(xì)胞間隙的膜蛋白復(fù)合物,是維持BBB完整性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一。緊密連接,也稱(chēng)為閉塞帶,有調(diào)節(jié)細(xì)胞旁通透性和細(xì)胞極性的作用。血管的液體滲透性功能與緊密連接有關(guān),液體滲透性較差的血管(即腦內(nèi)血管)往往具有組織良好的緊密連接,而滲漏較大的血管(即毛細(xì)血管后小靜脈)具有組織不良的緊密連接。緊密連接成分包括密封蛋白(claudins)、閉合蛋白 (occludins)、連接黏附分子(junction adhesion molecules ,JAMs)及內(nèi)皮細(xì)胞選擇性黏附分子(endothelial cell selective adhesion molecules ,ESAMs) 。Claudin蛋白家族是維持血腦屏障完整性最重要的分子,其中claudin-5最為關(guān)鍵,缺乏claudin-5的小鼠在出生后10 h內(nèi)死于血腦屏障損傷[39]。國(guó)外研究[40-41]表明,循環(huán)拉伸可下調(diào)claudin‐5在血管內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá),導(dǎo)致緊密連接破壞,增加血管液體滲透性功能,進(jìn)而導(dǎo)致腦微出血。

黏附連接由血管內(nèi)皮(VE)-鈣黏蛋白和多種相關(guān)蛋白組成,有控制內(nèi)皮通透性和穩(wěn)定細(xì)胞-細(xì)胞連接的作用。一般來(lái)講,黏附連接的完整性與磷酸化的VE-鈣黏蛋白間存在負(fù)相關(guān),病理性CS通過(guò)激活Src磷酸化VE-鈣黏蛋白,破壞黏附連接完整性,增加了血管內(nèi)皮通透性,引發(fā)腦微出血。

縫隙連接蛋白(connexin,Cx)是構(gòu)成細(xì)胞間縫隙連接或半通道的跨膜蛋白超家族,Cx不同亞型的表達(dá)具有組織特異性[42],如Cx37、Cx40、Cx43主要表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞,而Cx43、Cx45主要表達(dá)于平滑肌細(xì)胞。Cx與內(nèi)皮細(xì)胞通透性有關(guān),Cx43可通過(guò)增加肌球蛋白輕鏈(myosin light chain,MLC)和Rho激酶-1(Rho kinase,ROCK1)磷酸化表達(dá)上調(diào)微血管通透性。Cx43具有機(jī)械敏感性,病理性CS導(dǎo)致Cx43蛋白水平顯著升高,進(jìn)而增加微血管通透性。另一方面,Cx與動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān),病理性CS上調(diào)Cx43表達(dá)[43],進(jìn)而參與動(dòng)脈粥樣硬化性血管病變發(fā)生發(fā)展。有研究[44-45]探索了 Cx37、Cx40和Cx43在小鼠和人AS斑塊中的空間分布和表達(dá)變化,隨著AS的進(jìn)展,Cx37和Cx40的內(nèi)皮表達(dá)逐漸喪失,而Cx43的表達(dá)逐漸升高。也有研究[46]發(fā)現(xiàn),Cx43與CMBs相關(guān),并影響CMBs解剖分布。綜上,推測(cè)寬脈壓可能通過(guò)破壞細(xì)胞間連接而引起CMBs。

綜上,病理性CS引發(fā)的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、細(xì)胞間連接破壞、血腦屏障損傷,進(jìn)而引起動(dòng)脈粥樣硬化、微動(dòng)脈瘤形成,可能是CMBs的重要原因。通過(guò)24 h動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)可評(píng)估CMBs的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)也可能是早期預(yù)防CMBs的核心機(jī)制之一。然而,關(guān)于病理性CS與CMBs關(guān)系仍需要進(jìn)一步探索。

4 總結(jié)

CMBs發(fā)病率高,是認(rèn)知功能障礙、情感障礙、步態(tài)障礙、缺血性腦卒中、腦出血的常見(jiàn)病因,嚴(yán)重影響中老年人的健康狀況和生活質(zhì)量。CMBs的病因復(fù)雜多樣,發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。明確CMBs危險(xiǎn)因素和發(fā)病機(jī)制是今后研究的重點(diǎn)。寬脈壓與動(dòng)脈硬化、內(nèi)皮細(xì)胞損傷及血腦屏障完整性受損等病理過(guò)程緊密相關(guān)。因此,對(duì)CMBs患者開(kāi)展24 h動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè),可有針對(duì)性地進(jìn)行早期干預(yù)和診治,實(shí)現(xiàn)疾病的一級(jí)預(yù)防,降低發(fā)病率,延緩疾病進(jìn)展。