血清生物标志物与脑小血管病关系研究进展

钟曦，王伊龙

脑小血管病（cerebral small vessel disease，CSVD）常用于描述由于脑穿支小动脉、毛细血管、小静脉损伤及由此导致的脑实质损伤引起的临床表现、神经影像学和神经病理学临床综合征[1]。2013年，神经退化研究中心国际工作组发表的血管变化的神经影像学报告标准（STandards for ReportIng Vascular changes on nEuroimaging，STRIVE）中，CSVD的影像学标志分为新发的皮质下小梗死（recent small subcortical infarct）、脑白质高信号（white matter hyperintensity，WMH）、假定血管源性的腔隙（lacune of presumed vascular origin）、微出血（cerebral microbleed，CMB）及血管周围间隙（perivascular space，PVS）[2]。CSVD是导致老年认知功能下降、情感障碍、步态异常等症状的主要原因，已受到国内外研究者的重视。目前，CSVD发生的机制尚不明确，弥漫的血管内皮损伤是目前比较公认的导致CSVD发生发展的主要病理机制之一，而炎症与血管内皮损伤密切相关[3]。已有研究显示血管内皮细胞功能如凝血、血管再生等生物标志物及炎性标志物水平的改变可能与WMH、腔隙、CMB等的发生发展有关，另外炎症与CSVD关系也可能受到人种、遗传等因素的影响。本文旨在阐明CSVD各影像学标志与血管内皮功能标志物、炎性标志物关系研究的进展，以期对CSVD的早期诊断及治疗有所帮助。

1 血管内皮相关因子与脑小血管病

1．1 凝血纤溶标志物与脑小血管病 健康的血管内皮细胞表面具有抗凝和抗血栓作用，通过分泌多种重要的调节凝血和血小板功能的因子达到抗凝与促凝平衡，当血管损伤或暴露于某些细胞因子或促炎刺激物时，可使此平衡向促凝/血栓形成转变，因此血液中凝血和纤溶相关标志物常可提示血管内皮是否激活[4]。2010年，Iris L．H Knottnerus等[5]评估腔隙性脑梗死患者血液中组织型纤溶酶原激活物（tissue plasminogen activator，tPA）、纤溶酶原激活物抑制剂-1（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）等标志物水平是否与WMH相关，结果提示伴有WMH的腔隙性脑梗死患者较孤立腔隙性脑梗死患者血tPA水平高（0．79 IU/mLvs0．44 IU/mL，P=0．02）、PAI-1抗原水平低（27．5 ng/mLvs44．0 ng/mL，P=0．02）。PAI-1水平低可能与tPA诱导的组织损伤有关，但tPA和PAI-1参与介导神经元损伤的确切机制目前不详，该实验结果表明，纤维蛋白溶解系统中这些成分之间的平衡变化可能促进WMH的发展。

D-二聚体含量增高提示血管内血栓形成与继发纤溶的出现，是机体处于高凝状态的标志，可提示血管内皮损伤。近年一项对11 415例研究对象进行长达平均18年随访的前瞻性研究指出，基线D-二聚体水平虽增加心源性卒中的发病风险，但并不增加腔隙性脑梗死的风险[6]。在急性缺血性卒中人群中，D-二聚体与CMB无明显相关性[7]。但在感染艾滋病毒的人群中发现，D-二聚体与WMH总负荷正相关（β=0．044，P=0．02）[8]。综上所述，关于D-二聚体水平与CSVD的关系，目前仍不明确。

血管性血友病因子（von Willebrand factor，vWF）主要来源为血管内皮细胞，vWF的缺乏可能导致血管内皮完整性受损并增加血脑屏障（blood brain barrier，BBB）的通透性。早期有研究指出vWF越高，WMH越严重（OR1．28，95%CI1．07～1．53）[9]。但是近期在急性卒中人群[10]及社区人群中[11]并未发现vWF与WMH、腔隙有显著相关性，但这些研究样本量均偏小。甚至有研究结果显示低水平的vWF与基底节区血管周围间隙（perivascular space，PVS）计数增加有关（r=-0．025，P=0．032）[12]。因此，vWF与CSVD的关系及相关的机制仍需要更深入的探讨研究。

1．2 血脑屏障损伤标志物与脑小血管病 当炎症等因素导致血管内皮损伤时，BBB通透性增加，血液中黏附分子增多。选择素、血管细胞黏附分子（vascular cell adhesion molecule，VCAM）、细胞间黏附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM）均属于黏附分子，这些分子水平增高反映血管内皮功能障碍。近年日本一项研究对2型糖尿病患者随访6年，评估脑室周围、皮层下WMH变化与黏附分子的关系，在校正相关混杂因素后，基线可溶性细胞间黏附分子1（soluble intercellular adhesion molecule 1，sICAM-1）水平每增加1个标准差，6年后脑室旁WMH进展的相对风险增加2．17倍（95%CI1．29～3．62）[13]。在卒中人群中，sICAM-1与WMH正相关（β=0．21，P=0．016）、sVCAM-1与WMH、腔隙、CSVD总负荷等均正相关[10]。此外还有研究指出VCAM-1水平越高，WMH负荷越严重、脑白质微观结构受损越严重[14]。以上研究为CSVD的发病机制始于血管内皮损伤的观点提供了依据。Rob P．W．Rouhl等[15]在原发性高血压和腔隙性脑梗死非急性期的患者人群中探讨了黏附分子水平与CSVD的关系，发现可溶性E-选择素水平越高，CMB的数量越多（β=0．155，P=0．045）。可溶性E-选择素的唯一来源即血管内皮细胞，故该研究也强有力地证实了血管内皮参与CSVD的发生发展过程。

有研究提示基质金属蛋白酶（matri x metalloproteinases，MMP）-9水平升高与BBB的破坏正相关[16]。MMP的激活，特别是MMP-9的激活可能通过BBB基底膜的蛋白水解从而导致BBB的破坏。在一项前瞻性研究中发现，MMP-9与WMH体积增加正相关[17]。Framingham后代研究也指出MMP-9是较大负荷WMH的独立危险因素（OR2．09，95%CI1．00～4．37，P=0．049）[18]。另外在急性腔隙性脑梗死患者中，合并CMB较未合并CMB的患者MMP-9水平显著升高（P＜0．001）[19]。综上所述，MMP-9与WMH、CMB等均有一定的联系，但是现有的研究大多数为横断面研究，故MMP-9与CSVD的关系仍需更大样本量、更高质量的研究进行进一步证实。

1．3 血管内皮修复标志物与脑小血管病 脑小血管的修复主要由血管生长因子介导，其中血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）最具有代表性。Mekala R．Raman等[20]研究了血清VEGF、血管生成因子2（angiopoietin 2，Ang2）、可溶性酪氨酸激酶与免疫球蛋白样和EGF样结构域2（soluble tyrosine kinase with immunoglobulin-like and EGF-like domains 2，sTie2）及肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）浓度与CSVD的关系，结果提示sTie2水平越高，WMH总负荷越严重（β=0．08，P=0．001），总脑容量越小（β=-0．08，P=0．002）。但该研究没有发现VEGF水平与CSVD有明显相关性。但另一研究发现，在阿尔茨海默病患者中，伴有CMB组患者VEGF水平高于无CMB组（336．72±15．18 pg/mLvs192．37±11．34 pg/m L）。在校正其他混杂因素后V EGF水平每增加10 pg/mLCMB的风险增加2．37倍（95%CI1．53～4．02，P=0．004）[21]。这与最近在急性卒中患者中展开的一项研究结论一致，该研究也指出伴有CMB的患者VEGF水平显著增高（P=0．003）[21]。

血管内皮细胞主要有4大功能：参与血管稳态调节、调节抗凝与纤溶系统、参与炎症反应及血管的修复与再生。血管内皮功能及损伤相关标志物水平的改变直接提示血管内皮受损，是目前最直接且最简便的检测方式。血管内皮的修复涉及多种内皮细胞如循环内皮祖细胞、循环祖细胞和循环内皮细胞等，目前可通过检测不同内皮细胞水平来评估血管内皮功能的新方法，但是该新技术尚缺少相应的评价标准及更优的细胞提取技术，仍有待完善和验证。

2 炎症因子与脑小血管病

2．1 白细胞介素-6/C反应蛋白 白细胞介素-6（interleukin 6，IL-6）是一种在调节免疫和炎症反应中起重要作用的多功能细胞因子，它可以诱导肝脏产生C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）。在诸多炎性标志物与CSVD关系的研究中，CRP的研究最为广泛，且有诸多研究表明CRP及更敏感的超敏CRP（high-sensitivity CRP，hs-CRP）是WMH[22-23]、腔隙性脑梗死[23]、CMB[24]、EPVS[25-26]等的独立危险因素。但是也有不少研究得出不同的结论[27-28]。美国心血管健康队列研究（Cardiovascular Health Study，CHS）分析了3073例白种人和571例黑种人的CRP、IL-6水平与WMH的关系，发现在白种人中CRP是WMH的独立危险因素（OR1．48，95%CI1．17～1．84），但是在黑种人中二者无显著相关性。这提示CRP与CSVD的相关性可能与人种相关[29]。2017年美国的一项研究发现在黑种人中随着CRP水平增高，老年脑室周围脑白质微结构完整性降低（β=-0．1，P=0．011），而在白种人中，仅载脂蛋白E ε4阳性的人CRP水平越高，WMH体积越大[30]。该研究提示炎症与CSVD的关系可能因人种、遗传基础不同而不同。此外，在基于社区人群的鹿特丹扫描研究中（总研究对象1033例）发现，基线时较高的CRP水平显著增加脑室旁WMH[CRP的最高与最低三分位数相比，OR值为3．1（95%CI1．3～7．2）]及皮质下WMH[CRP的最高与最低三分位数相比，OR值为2．5（95%CI1．1～5．6）]发生发展的风险[31]。

在上述提到的CRP与CSVD的研究中，也有诸多关于IL-6与CSVD关系的研究，但是各研究之间结论各异。法国开展的一项社区研究对1841例受试者随访了4年，发现基线高水平IL-6与较大的基线WMH体积正相关（P＜0．01），但高水平IL-6与4年后CSVD进展无明显相关[23]。但也有研究指出IL-6是CSVD进展的独立危险因素（OR7．4，95%CI1．48～37），这些相互矛盾的结果可能是由于研究的样本量、种族、CSVD的评估方法或数据分析策略的差异造成的。

2．2 肿瘤坏死因子-α 肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）通过抑制各种紧密连接蛋白的表达，从而导致BBB的通透性增加。TNF-α可通过细胞膜肿瘤坏死因子受体1（tumor necrosis factor receptor 1，TNFR1）和肿瘤坏死因子受体2（tumor necrosis factor receptor 2，TNFR2）发挥多种调节功能[32]。Framingham研究发现，与无CMB的受试者相比，伴有CMB的受试者血清TNFR2水平更高（OR2．2，95%CI1．1～4．1），这也是首次探索TNF与CMB之间联系的研究[27]。而目前大部分研究未发现TNFR2与WMH[17，27]、腔隙[33]的发生发展有明显相关性。

2．3 脂蛋白相关磷脂酶A 2 脂蛋白相关磷脂酶-A 2（Lipoprotein related phospholipase -A2，Lp-PLA2）被认为是与缺血性卒中和痴呆风险相关的炎性标志物。目前关于Lp-PLA2与CSVD的关系研究相对较少。已有的研究当中，主要认为Lp-PLA2与缺血型CSVD如WMH[34]、腔隙[35]等相关，而与CMB[36]无明显相关性。北曼哈顿研究（Northern Manhattan Study，NOMAS）发现，相比于Lp-PLA2最低四分位，最高四分位水平受试者WMH体积增加1．3倍（β=0．28，P=0．008）[34]。Framingham后代随访研究发现，高水平Lp-PLA2患者的WMH体积更大、无症状腔隙性脑梗死发病率更高[27]。众所周知CMB同样是CSVD的影像学标志，但在社区人群中并没有发现关于Lp-PLA2与全脑/脑叶的CMB存在明确的关联，研究者考虑这个结果不除外是因为样本量小、种族局限等因素造成的结果偏移[27，36]。目前关于Lp-PLA2与CMB关系的研究数量很少，尚需要更多的研究进一步探讨二者的关系。

其他的炎性标志物如新嘌呤，目前也有相关研究。活化的单核/巨噬细胞产生新嘌呤，可以诱导血管内皮的损伤，从而增加黏附分子的产生，有研究证实新嘌呤和EPVS数量正相关（P＜0．001）[15]。

综上所述，炎症在CSVD发生发展过程中起重要作用，其可以通过介导内皮功能障碍、破坏紧密连接蛋白、重塑细胞外基质、激活胶质细胞等参与CSVD发生发展过程。

随着对CSVD的重视，关于CSVD生物标志物的研究越来越多。但是目前无论在社区人群还是卒中人群、无论是横断面研究还是纵向随访研究中，尚未发现能够早期确切预测和诊断CSVD的特异性生物学标志物。目前除了血清生物标志物，关于脑脊液、基因等的研究正在兴起，希望未来能将CSVD的影像学、病理学、血清学标志物及基因遗传学联系起来开展系列研究，以探索与CSVD发生发展密切相关的、更为特异的生物学标志物，为CSVD的早期预测和治疗提供提供帮助。