蛛网膜下腔出血后继发性脑血管痉挛的研究进展

脑的被膜由硬脑膜、脑蛛网膜和软脑膜构成， 蛛网膜和软脊膜之间的间隙称之为蛛网膜下腔， 蛛网膜下腔出血( subarachnoid hemorrhage， SAH) 是指脑底部或脑表面的病变血管破裂， 血液直接流入蛛网膜下腔引起的一种临床综合征， 其病理改变主要由流入蛛网膜下腔的血液引起。SAH 约占所有脑卒中患者的 5%， SAH 发病后的即刻死亡率是 10% ～15%。尽管患者得到了医疗救助， 但是仍然有 25%的患者在发病后两周内死亡， 且有 20% ～ 30% 的幸存者伴有严重的终身残疾， 是最致命的出血性脑卒中。

SAH 经过治疗的幸存者中， 30% ～ 70% 会经历脑血管痉挛( cerebral vasospasm， CVS) ， CVS 是 SAH后发病率和死亡率最高的并发症之一， CVS 主要通过中断流向大脑重要部位的血液来发挥作用， 且Willis 环动脉血管收缩将导致 SAH 后继发性脑缺血。临床上， CVS 是一种发生在 SAH 之后数天的综合征， CVS 通常发生在 SAH 后 3 ～ 12 d， 平均持续两周， 且与最初的 SAH 相关的神经系统退行性病变有关， 也被称为症状性血管痉挛。有研究报道， CVS 的发展与蛛网膜下腔血凝块的厚度有关， 这表明该过程是从血液和血液分解产物释放到蛛网膜下腔开始的。病理上， CVS 患者表现为内皮损伤、血管平滑肌细胞收缩增加、末梢血管内的微血凝块( 血栓)
形成， 以及炎症的变化。因此， 有效地预测、预防和治疗 CVS 将显著提高 SAH 后患者的生存率及生活质量。然而， CVS 机制至今为止仍不明确， 导致目前诊断和治疗效果不佳甚至无效。

1． 脑血管痉挛的机制

1. 1 脑血管痉挛和一氧化氮途径: SAH 后， 大脑细胞外一氧化氮( nitric oxide， NO) 代谢分子浓度逐渐减少， 而 NO 依赖性血管扩张机制在这一环境中仍然存在， 因此， SAH 后急性血管收缩可能是 NO 的利用受限导致的。SAH 释放的血液通过对 NO 的消耗导致血管收缩， 脑脊液( cerebrospinal fluid， CSF) 中NO 代谢分子浓度可能与出血量有关。

SAH 急性期， 脑血流( cerebral blood flow， CBF)自动调节的下限值显著转移， 与此同时， 血管内皮一氧化氮合酶( endothelial nitric oxide synthase， eNOS)mＲNA 表达明显增加， 并且脑血管中超氧阴离子生成亦增加。SAH 动物模型的小动脉显示， 内皮细胞功能紊乱导致血管扩张的减弱， 这与内皮依赖扩张有关， 并加重了内皮素-1( endothelin-1， ET-1) 引起的收缩。因此， 皮质小动脉内皮细胞功能紊乱可能是微血管痉挛的基础。

eNOS 通路被认为是脑血管痉挛发展的主要病理生理机制。NO 是由脑血管内皮细胞上的 eNOS催化产生的， 扩散到相邻的平滑肌细胞， 刺激可溶性
鸟苷酸环化酶( soluble guanylyl cyclase， sGC) ， 导致环磷鸟嘌呤核苷 ( cyclic guanosinc monophosphate，cGMP) 产生， cGMP 激活了细胞内 Ca2+ 通道， 将游离Ca2+输送到细胞内， 使平滑肌细胞舒张。Vatter 等指出， 脑血管通过内皮细胞-NO-cGMP-依赖性通路缓解延迟性脑血管痉挛。大鼠 SAH 模型结果提示，通过免疫组织化学检测大鼠基底动脉 eNOS 和 sGC表达， 检测血管舒张因子硝酸钠、乙酰胆碱和 cGMP发现， 内皮细胞-NO-cGMP-依赖性通路可以从大脑血管形态学和功能上缓解血管痉挛。

Osuka 等 发现， 在大鼠单次注血模型中， SAH发病初期， 基底动脉中 eNOS 明显被激活， 并伴有AMP 活 化 蛋 白 激 酶 α ( AMP -activated protein kinase， AMPKα) 上调， 在轻度血管痉挛中， AMPKα-eNOS 信号通路在调节脑血流中发挥着重要的作用。

据报道， 在大鼠二次注血模型中， 17β-雌二醇苯甲酯作为干预治疗措施， 通过激活雌激素受体亚型 a( estrogen receptor a， EＲa) ， 缓解血管痉挛并保持eNOS 表达。

1. 2 血管痉挛和内皮素途径: 内皮素在 SAH 后脑血管痉挛的发展中起着重要的作用。ET-1 是 1988年被 Yanagisawa 和同事从培养的猪内皮细胞中分离出来的一种强效的血管收缩剂， SAH 患者脑脊液中内皮素水平升高。ET-1 有两个特定的受体， ET( A) 和 ET( B) ， 血管平滑肌细胞上 ET( A) 受体的活
化导致血管收缩， 而表达于血管内皮细胞上的 ET( B1) 受体亚型， 调节内皮细胞的血管舒张效应， ET( B2) 受体亚型位于平滑肌细胞， 引起血管收缩， 但在 SAH 后， ET( B) 受体亚型的表达和功能尚不清楚。Vatter 等在大鼠二次注血模型中发现， 免疫组织化学染色后 ET( B) 受体表达不变， 并观察到在延迟性脑血管痉挛的发展过程中， ET( B) 受体只在内皮细胞中表达; 此外， 他们还发现， 角蝰毒素 6c( agkistrodon toxin 6C， S6c) 、ET( B) 受体激动剂， 在静息张力下并没有引起基底动脉段血管收缩， 但是SAH 后， S6c 激活 ET( B) 受体会导致假手术组大鼠体内的血管舒张， 且 随 时 间 增 加 而 降 低。相反，Ansar 等指出， 在大鼠单次注血模型中， SAH 后 48h， 脑血管平滑肌细胞中 ET( B) 受体上调( 基因水平和蛋白水平) 。研究结果的差异可能与 SAH 模型和ET( B) 受体测量时间点( 第 3 和第 5 天与 48 h 比较) 的差异有关。因此， 有必要进行相关的进一步研究。

溶血产物三磷酸腺苷 ( adenosine triphosphate，ATP) ， 通过激活 G 蛋白耦联 P2 受体， 进而激活丝裂原活化蛋白激酶( mitogen-activated protein kinase，MAPK) ， 导致平滑肌收缩。脑出血后产生并释放ET， ET 通过激活 G 蛋白耦联 ET 受体引起血管收缩。G 蛋白亚家族包括: Gq /11， Gi /o， Gs 和 G412/13，都能激活 MAPK 级联反应， 这些受体激活后刺激磷脂 酶 C ( phospholipase C， PLC ) 、二 酰 基 甘 油( diacylglycerol， DAG) 和三磷酸肌醇( inositol 1， 4，5-triphosphate， IP3) 的形成。Ca2+ 通过肌球蛋白轻链的磷酸化诱导平滑肌收缩， 蛋白激酶 C ( protein kinase C， PKC) 通过磷酸化收缩蛋白( 如钙调蛋白)调节平滑肌的收缩。然而， DAG 也能刺激 PKC， 激活 Ca2+ 依赖的富含脯氨酸酪氨酸激酶( proline-rich
tyrosine kinase 2， Pyk2) 通路或直接激活 Ｒaf-1 通路。IP3 从细胞钙池内释放 Ca2+， Ca2+可能刺激酪氨酸激酶( 如 Pyk2) ， 激活的酪氨酸激酶可以磷酸化Src( 或通过 Shc 和 Grb2 / SOS 级联反应激活 Ｒas) 或者直接激活 Ｒas， Ｒas 激活了 Ｒaf-1( 原癌基因产物) ，依 次 激 活 了 MAPK /细 胞 外 调 节 蛋 白 激 酶( extracellular regulated protein kinases， EＲK ) 和MAPK 级联反应( 图 1) 。

1. 3 脑血管痉挛和缺氧诱导因子-1: 缺氧诱导因子-1( hypoxia inducible factor-1， HIF-1) 是一种转录因子， 是缺氧和氧化应激病理生理反应过程中的一个关键分子。HIF-1 调节 40 多种基因， 包括血管内皮 生 长 因 子 ( vascular endothelial growth factor，VEGF) 、促红细胞生成素、BCL-2/腺病毒 E1B 19 kD相关蛋白 3 ( Bcl-2/adenovirus E1B 19kD-interactingprotein 3， BNIP 3) 、葡萄糖转运体-1。

以往的实验数据显示， HIF-1 同时激活促生存和促凋亡通路， 在中枢神经系统疾病———缺血性脑卒中和脑出血中起到双重作用。在大鼠二次注血模型中， SAH 后第 7天 HIF-1 蛋白表达升高， 给予 HIF-1 激动剂去铁胺( deferoxamine， DFO) 后， SAH 后第 4 天 HIF-1 蛋白表达升高， 且在第 7 天 HIF-1 蛋白的表达和活性均增加， 并降低了基底动脉的血管痉挛。然而， Yan等在大鼠颈内动脉刺破模型中发现， HIF-1 蛋白的表达和活性在 SAH 后 24 h 显著增加， 而 SAH 后1 h 给 予 HIF-1 抑 制 剂 2-甲 基 雌 二 醇 ( 2-methxyestradiol， 2ME2) ， 能够改善脑血管痉挛和神经功能缺损。HIF-1 在 SAH 后早期激活可能是有害的， 而在 SAH 晚期激活则发挥着神经保护的作用。

1. 4 脑血管痉挛和炎症: 大量证据表明， 促炎症级联反应在 SAH 后脑血管痉挛的发展和维持中起着关键的作用。在单次注血模型中发现， SAH 发病后给予辛伐他汀， 可以缓解 SAH 后 72 h 内的血管痉挛， 并能减少血管内粒细胞的迁移 。另有文献报道， 在二次注血 SAH 模型中， SAH 后第 5 天， 能够诱导增加核因子 kappa B( nuclear factor-kappa B， NF-κB) DNA 结合活性， 升高肿瘤坏死因子 α ( tumor necrosis factor α， TNF-α ) 、白 细 胞 介 素-1β( interleukin-1β， IL-1β) 、细胞间黏附分子-1 和血管细胞黏附分子-1 mＲNA 水平。给予 NF-κB 抑制剂， 吡 咯 烷 二 硫 代 氨 基 甲 酸 ( pyrrolidine dithiocarbamate， PDTC) ， 能够反转上述 SAH 诱导效应， 并减轻 SAH 后血管痉挛。兔单次注血 SAH 后给予 Caspase 抑制剂， N-苄氧羰基-Val -荧光素-氟甲基酮 ( Z-VAD-fluoromethylketone， Z-VAD-FMK) ， 在SAH 后第 2 天， 脑血管痉挛得到缓解， 与释放到脑脊液中 IL-1β 的减少及浸润到蛛网膜下腔中巨噬细胞内的 Caspase-1 和 IL-1β 的水平有关 。

单 核 细 胞 趋 化 蛋 白-1 ( monocyte chemotacticprotein， MCP-1) ， 是一种强有力的吸引巨噬细胞的趋化因子。Lu 等在大鼠二次注血模型中发现，MCP-1 的 mＲNA 和蛋白质水平随脑血管痉挛( 第 5天达到高峰) 的发展而增加， 这表明 MCP-1 拮抗剂可能有助于防止 SAH 引起的血管痉挛。

1. 5 脑血管痉挛和氧化应激: 脑脊液中超氧阴离子水平的升高与脑血管痉挛的发展成正比。SAH动物模型中已经证实， 抑制自由基生成酶或清除自由基可以缓解脑血管痉挛。Karaoglan 等利用大鼠单次注血模型证明， 对称二苯代乙烯多酚白藜芦醇、酪氨酸激酶抑制剂可以缓解 SAH 诱导的脑血管痉挛， 这种保护作用与脑和血清中脂质过氧化物水平的降低， 以及超氧化物歧化酶表达的增加有关。

Endo 等在大鼠颈内动脉刺破模型中， 使用超氧化物歧化酶( superoxide dismutase， SOD) 过表达转基因大鼠， 证明减少氧化应激能够降低细胞凋
亡; 此外， 这种抗凋亡作用可能是通过蛋白激酶 B( protein kinase B， Akt) /糖原合成激酶 3β( glycogensynthase kinase-3β， GSK-3β) 信号通路。兔二次注血模型中发现， 抗氧化剂美西律可以减少内皮细胞的凋亡， 并能够预防脑血管痉挛 ， 氧化应激的减少使得血管痉挛得到缓解， 并在一定程度上保护了内皮细胞的完整性。

1. 6 脑血管痉挛和凋亡: 细胞凋亡是 SAH 后引起脑血管痉挛的重要病理学原因之一。Zhou 等采用犬 SAH 动物模型发现， 给予 Caspase 抑制剂能够降低内皮细胞的凋亡和血管痉挛。兔二次注血模型中， 重 组 人 红 细 胞 生 成 素 ( recombinant humanerythropoietin， rhEPO) 通过调节 Janus 激酶 2( januskinase 2， JAK2) 信号转导及转录激活因子 3( signaltransducers and activators of transcription 3， STAT3) 信号通路的激活， 抑制内皮细胞的凋亡， 进而缓解了脑血管痉挛。有 研 究 证 实， SAH 后 动 脉 壁 上 的
JAK2 被激活， JAK2 的抑制剂 AG490 通过下调 B 淋巴细 胞 瘤-2 基 因 ( B-cell lymphoma-2， Bcl-2 ) 和Bcl-xL， 加重了内皮细胞的凋亡和脑血管痉挛。

大鼠颈内动脉刺破模型中， 给予 p53 抑制剂 PFT-α，可 以 抑 制 基 底 动 脉 上 Caspase-8、细 胞 色 素 C( cytochrome C， Cyt-C) 、凋亡 诱 导 因 子 ( apoptosis inducing factor， AIF) 和 Caspase-3 进而抑制细胞凋亡， 发挥减轻脑血管痉挛破坏作用。

1. 7 脑血管痉挛和他汀类药物: 前期的实验和临床研究表明， SAH 后给予 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A ( 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A，
HMGCoA) 还原酶抑制剂， 即他汀类药物， 可以改善内皮细胞的功能， 减轻脑血管痉挛。最近， Sugawara等 在大鼠颈内动脉刺破模型中证明， 辛伐他汀能够缓解血管痉挛和改善神经功能预后， 并且， 辛伐他汀的神经保护作用依赖于激活 PI3K /Akt /eNOS 通路。阿 托 伐 他 汀 可 以 通 过 下 调 Caspase-3 和Caspase-8 的表达进而发挥 SAH 后的神经保护作用。在大鼠颈内动脉刺破模型中， 阿托伐他汀预防性给药， 可以减少凋亡细胞的死亡， 防止血脑屏障的破坏， 缓解脑血管痉挛并改善神经系统预后。

1. 8 脑血管痉挛和凝血酶: 凝血酶是一种丝氨酸蛋白酶凝血蛋白， 被证实是 SAH 后脑血管痉挛的发病机制之一。脑脊液中凝血酶的活性与脑血管痉挛的发展和 SAH 的严重程度一致。凝血酶活性抑制剂抗凝血酶Ⅲ， 通过降低基底动脉平滑肌细胞上MAPK 的免疫活性， 缓解脑血管痉挛 。最近证实， 抑 制 蛋 白 酶 激 活 受 体 1 ( proteinase activated receptor 1， PAＲ1) 可以调节凝血酶的血管效应。以上这些数据证明， 抑制凝血酶的作用， 可以改善脑血管痉挛。

2． 脑血管痉挛的预防和治疗

CVS 是颅内动脉管腔节段性或弥漫性狭窄， 其严重程度与蛛网膜下腔出血后血凝块的数量和位置有关。血管内或早期手术固定是动脉瘤性蛛网膜下腔出血治疗的金标准。

2. 1． 脑血管痉挛的介入治疗

2. 1. 1 3H 治疗: 临床上， 一些医生采用系统性的高 血 压、高 血 容 量、血 液 稀 释 ( hypertensive，hypervolemic， hemodilution， triple-therapy， 3H) 疗法预防 CVS， 但对预后的有益影响鲜有报道。3H 疗法并发症约占 26%， 例如， 出血性脑梗死、高血压性脑病、心力衰竭等。因此， 大量文献已经将重点从 3H疗法转移到维持血容量和诱发高血压。CVS 患者中对 3H 治疗无早期反应的应考虑进行紧急血管内处理。

2. 1. 2 钙通道阻滞剂: 二氢吡啶类钙离子阻断剂尼莫地平是唯一临床上用于治疗 SAH 后脑血管痉挛的药物。尼莫地平可以在一定程度上逆转血管痉挛， 且已经被证明可以改善 CVS 的预后， 降低 CVS导致的死亡、残疾风险。其他钙离子阻断剂， 尼卡地平和硝苯地平， 在脑内动脉和鞘内通道的使用上取
得了一些成果。

2. 1. 3 动脉内给予罂粟碱: 当 CVS 影响末梢血管段时， 动脉内给予罂粟碱的化学血管成形术可能更有效( 最大剂量是 300 mg /半球) ， 罂粟碱动脉内注射能够扩张远端脑血管和微循环， 但其有效预后并不都是因为罂粟碱引起的， 因为其药效持续时间非常短。

2. 1. 4 球囊成形术: 球囊成形术通常用于 3H 治疗血流动力学没有得到改善的患者， 以及用于突然出现在血管造影术上的神经缺损病灶和局部病灶， 且该病灶的损伤有与其相对应的临床症状。一般来说， 球囊成形术可以达到病变部位， 同时给予钙通道阻滞剂( 尼莫地平或硝苯地平) 和磷酸二酯酶抑制剂( 甲氰吡酮) 等血管扩张剂后， 可以作用于更远的血管。

2. 1. 5 溶栓药: SAH 后由于蛛网膜下腔内的凝血块而产生大量的急性炎症反应， 尽快清除蛛网膜下腔内的血凝块可以改善 SAH 的预后。在灵长类和人类中验证了这一理论， 鞘内给予溶栓药可以降低血管痉挛以及改善 SAH 预后。Amin-Hanjani 等的分析显示， 溶栓治疗可以将风险降低 14. 4%， 但是该结果由于非随机化研究的劣势， 分析结果受到了一定了限制。Kim 等最近研究结果表明， 脑池内溶栓治疗、罂粟碱、磷酸二酯酶抑制剂和强力血管
扩张剂与溶栓性尿激酶相比， 都可以降低血管痉挛发生率。

2. 1. 6 一氧化氮: NO 的耗竭是导致 SAH 后脑血管痉挛的发病机制之一， 大鼠和兔 SAH 动物模型实验中， 通过鞘内控制释放聚合物补充 NO 可以预防
SAH 后的脑血管痉挛， 并且在 SAH 后 24 h、48 h， 通过聚合物给予 NO， 依然能够改善血管痉挛 。几项实验和临床研究显示， 选择性脑内 NO 注射， 心室内 NO 注射， NO 输液可以改善血管痉挛的严重程度或降低血管痉挛的发生率。

有报道称， 有新的血管舒张治疗及试验性药物用于预防及治疗 CVS。这些方法及药物能够通过改善血管内皮功能， 尤其在改善微循环水平上发挥着重要的作用， 且这些是建立在大量实验数据基础上的。最近的几项临床试验研究了他汀类药物、内皮素-1 拮抗剂和硫酸镁的效用， 但是这些都处于实验阶段， 且需要更多的随机试验加以证实。

2. 2 脑血管痉挛的药物治疗

2. 2. 1 皮质类固醇: 皮质类固醇是一种强效的抗炎药， 已经被用在几种 SAH 的人类试验中。在犬动物模型实验中证明， 给予高剂量甲基强的松龙可以
缓解脑血管痉挛( 血管造影) ， 改善动脉壁异常 。Chyatte 等进行的人类临床研究表明， 给予高剂量的甲基强的松龙治疗， 可以改善神经系统的预后，降低死亡率， 延缓脑缺血。

2. 2. 2 免疫抑制剂: 环孢霉素等免疫抑制剂通过抑制 IL-2 的转录， 导致 T 细胞功能紊乱， 并在 SAH实验中取得了成功。环孢素的临床研究结果也各不相同， 环孢素的疗效在严重的 SAH 患者中并不明显， 但对早期 SAH 患者， 环孢素与尼莫地平联合治疗可以改善患者的预后。

2. 2. 3 他汀类药物: 他汀类药物是 HMGCoA 抑制剂， 临床应用于降低胆固醇。阿托伐他汀预处理的大鼠可以降低 ET-1 水平进而缓解血管痉挛， 这可能是 SAH 后他汀类药物抗血管痉挛的机制。有研究证明， SAH 之前或之后给予辛伐他汀可以缓解脑血管痉挛和神经学损伤， 其机制可能是上调 eNOS， 减少血管周围粒细胞的迁移 。另一临床观察研究了 80 例 SAH 患者， 在 SAH 后 72 h 口服普伐他汀，血管痉挛发生率降低 32%， 血管痉挛相关神经系统损伤和死亡率分别下降 83%和 75% 。并且， 普伐他汀持续治疗 6 个月后， 依然能够改善神经系统损伤。

2. 2. 4 内皮素受体拮抗剂: 克拉生坦是一种合成的内皮素受体拮抗剂( endothelin receptor antagonist，ETＲA) ， 是一种潜在的治疗蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛的药物。ETＲAs 治疗血管痉挛随机对照试验的 Meta 分析显示， 对 2601 例患者进行的 5 次试验， 通过血管造影发现， ETＲAs 能够降低血管痉挛发病率; 然而， ETＲAs 并没有改善与血管痉挛相关的脑梗死或死亡率。

2. 2. 5 磷酸二酯酶Ⅲ抑制剂: 西洛他唑是一种选择性磷酸二酯酶Ⅲ抑制剂， 用于治疗缺血性外周血管病， 并具有抑制小胶质细胞活性的抗炎特性。在大鼠 SAH 模型中， 口服西洛他唑可以预防血管痉挛， 并在犬 SAH 模型中可减少内皮损伤。

2. 2. 6 Kappa 阿片受体激动剂: Kappa 阿片受体激动剂 沙 门 菌 素 A ( salvinorin A， SA) 可 以 通 过PI3K /Akt /eNOS 通路增加血管内皮细胞上 eNOS 蛋白的表达， 进而增加 NO 的生成， NO 弥散进入内皮细胞的细胞膜， 进入血管平滑肌细胞， 通过 PKG， 抑制了 Ca2+内流， 进而使得血管平滑肌细胞舒张， 发挥其调整血管收缩舒张因子的功能， 进而扩张 SAH 后的脑血管， 达到缓解 SAH 后的 CVS 的目的。

3． 展望

血管痉挛是导致 SAH 后高死亡率和致残率的主要原因之一， 大量出血是导致血管痉挛的最重要因素， 而四分之三的 SAH 后缺血性中风是由于血管痉挛导致的。上述分子途径导致了血管平滑肌细胞的增生和收缩， 进而导致 SAH 后的脑血管痉挛。在 SAH 后脑血管痉挛的治疗策略中: ( 1) 主要的大脑动脉， 通过干扰内皮细胞-NO-cGMP 依赖性通路扩张血管， 似乎是保守可行的; ( 2) 内皮素在急性期血管收缩以及迟发性脑血管痉挛的发展中扮演着重要的角色， SAH 后预防性给予内皮素拮抗剂已被证实可以预防 SAH 后急性期的低灌注， 然而内皮素 B 受体亚型在 SAH 后的作用有待澄清; ( 3) HIF-1
在 SAH 后似乎扮演着双重角色。且已被证实， SAH发生后早期阶段 HIF-1 被抑制， 晚期阶段 HIF-1 被激活， 可以防止 SAH 后的脑血管痉挛， 但进一步对有关 HIF-1 下游级联反应的研究评估很有必要。( 4) 有关的炎症反应和氧化应激可能在 SAH 发生后的病理生理学中发挥双相作用， SAH 急性期， 促炎症反应和自由基可以导致细胞死亡和脑血管痉挛，而在后期则可能与神经血管的重建和神经发生有关。因此， 需要进一步阐明和评估 SAH 后炎症反应和氧化应激的时间进程， 并找到治疗的最佳时间窗。

来源：

神经外科

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