脑出血后神经炎症的研究进展

张 瑛，周德生

脑出血(intracerebral hemorrhage, ICH)是指原发性非外伤性脑实质内出血，占所有中风类型的15%～20%，病死率高达50%[1]。大部分幸存患者都遗留有与出血位置相关的神经功能残疾，严重影响患者的生活质量，增加社会和家庭的经济和医疗负担[2]。ICH后的脑损伤包括原发性损伤和继发性损伤。原发性损伤是由于血管破裂后血液渗入脑实质内或血肿扩大引起邻近组织压迫或分离的机械性损伤[3]；而继发性损伤是在出血后，由于脑实质内的血液及溶血产物释放的有害物质可通过激活炎症反应、细胞性毒性和兴奋性毒性，促使神经元和神经细胞在退行性改变、炎症和生化级联的相互作用下引起脑组织损伤和细胞死亡[4-5]。神经炎症是ICH后急性期脑实质内血液及血肿周围发生的炎症级联反应，在ICH后几分钟内即可发生，并可持续数天至数周，包括小胶质细胞和T淋巴细胞等免疫细胞的激活，外周血循环白细胞、中性粒细胞和单核细胞渗入中枢神经系统(central nervous system, CNS)，以及血液及溶血过程中产生的凝血酶、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)、亚铁离子和补体等有害物质[6-7]。ICH后神经炎症的作用机制根据其发生时间不同，可产生不同效应。在ICH早期，神经炎症可加重脑水肿，使神经功能恶化，但在ICH后期，神经炎症具有促进组织修复和神经功能恢复的重要作用[6]。因此，本文将阐释ICH后具有双向调节神经炎症作用的小胶质细胞、淋巴细胞、凝血酶、MMP-9，并对能够调控神经炎症治疗ICH的药物(米诺环素、芬戈莫德和他汀类)进行综述，希望能为ICH后神经炎症的治疗方向提供新方法和新思路，减少ICH的病死率和致残率，改善ICH患者的预后。

1 神经炎症的双向调节

神经炎症在ICH后早期会导致神经功能恶化，增加病死率；但在ICH后期，神经炎症具有促进脑组织修复和神经功能恢复的重要作用。ICH后具有双向调控神经炎症作用的主要是小胶质细胞、淋巴细胞、凝血酶和MMP-9。

1.1小胶质细胞 小胶质细胞占据CNS胶质细胞的5%～10%，是CNS固有的主动免疫防御的第一关和主要形式[8]。在生理状态下，小胶质细胞呈分支样形态，其短小突起，能够监测周围微环境；但在脑损伤后，它们能迅速被激活，变成吞噬细胞形态(阿米巴样)，具有产生炎症细胞因子和吞噬功能的作用[9]。目前学术界普遍将其划分为两种表型，即加速细胞和组织功能死亡的M1型(促炎型)，和促进细胞和组织功能恢复，发挥神经保护作用的M2型(调节型)。临床研究[10]显示，在ICH发生后30小时内的外周血清样本和颅内血肿样本中均可发现这两种表型的小胶质细胞，并且发现血肿中M1小胶质细胞减少，以及血清和血肿中M2小胶质细胞水平升高，是ICH患者90天良好预后的独立预测因素。因此，小胶质细胞表型变化是调控ICH后神经炎症的重要手段。

1.1.1 M1小胶质细胞 M1小胶质细胞在ICH后几分钟内即可被激活，24小时达到高峰，尽管在7天内有缓慢下降趋势，但仍维持在高水平，此后快速下降，至21天恢复至基线水平[7]。ICH后可导致神经元损伤，神经元损伤释放的损伤相关分子模式以及血液和溶血反应所释放的凝血酶、MMP-9、亚铁离子和血红蛋白等有害物质，均能激活M1小胶质细胞，产生细胞因子、趋化因子和活性氧/活性氮，促进ICH后早期神经炎症的发生、发展，加重组织损伤[11]。Teng等[12]研究发现，在小鼠ICH模型中，Toll样受体4(toll-like receptor 4, TLR4)和其介导的经典炎症通路核因子Kappa B(nuclear factor κappa B， NF-κB)可激活M1小胶质细胞，促进炎性细胞因子白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子(TNF)-α、IL-1β释放，诱发并加重神经炎症，加剧脑水肿和神经功能恶化。有临床研究[13]显示，ICH患者在入院时外周血清样本中TLR4表达水平与3个月预后不良和CT显示更大的残余空腔体积有明显关联。另一项临床研究[14]获取55位ICH患者的血肿样本，发现NF-κB在所有患者的胶质细胞中高表达，而且表达水平与6个月功能预后不良呈正相关[14]。由此可见，激活M1小胶质细胞可通过多条路径诱发并加重ICH后早期神经炎症，并且神经炎症产生的炎性产物也可激活M1小胶质细胞，形成恶性循环，加重ICH后继发性脑损伤。因此，ICH后早期减少M1小胶质细胞产生，减轻神经炎症，可能降低ICH后早期病死率，并有利于后期神经功能恢复。

1.1.2 M2小胶质细胞 M2小胶质细胞是具有对抗神经炎症、促进细胞吞噬坏死碎片、释放营养因子和组织再生的调节型小胶质细胞[15]。M2小胶质细胞在ICH后1天开始表达，逐步上升至14天达到高峰，然后快速下降至21天恢复至基线水平[7]。抗炎细胞因子可激活M2小胶质细胞，通过促进血肿清除、组织修复，发挥神经保护作用；也可通过下调炎症因子水平，抑制M1小胶质细胞活性，最终减轻ICH后继发性脑损伤，促进神经功能恢复[16]。过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptors-gamma， PPARγ)具有调节小胶质细胞表型的作用，可促进小胶质细胞转变成M2抗炎型[17]。激活PPARγ能够上调小胶质细胞中CD36的表达，加快血肿吸收速度，减轻血肿周围炎症和氧化应激反应，促进ICH小鼠神经功能恢复[18]。PPARγ还可以通过抑制NF-κB或激活核因子E2相关因子(Nrf)通路，减轻ICH后炎症损伤[19]。ICH后予以微创血肿清除术的同时，还可以进行PPARγ激动剂罗西格列酮灌注治疗，结果[20]显示，联合治疗组在降低血脑屏障(blood brain barrier, BBB)通透性，减轻ICH后继发性脑损伤，改善神经功能方面有明显优势。因此，在ICH后早期促进小胶质细胞向M2型转变，直接或间接抑制M1小胶质细胞，减轻ICH后早期神经炎症的有害效应，可促进血肿吸收和组织修复，最终改善神经功能。

1.2淋巴细胞 淋巴细胞参与ICH后神经炎症的过程主要集中在两组功能相反的淋巴细胞即辅助性T细胞(Th)1和Th2以及Th17和调节性T细胞(regulatory, Treg)。Th1可能通过分泌促炎细胞因子(IL-2、IL-12和TNF-α)，增加血管通透性，诱导神经元凋亡；相反，Th2可能通过分泌抗炎细胞因子(IL-4、IL-10和IL-13)，直接或间接抑制Th1活化[21]。在另外一组功能相反的淋巴细胞中，Th17分泌的细胞因子与IL-17受体在内皮细胞上结合，可破坏BBB，Th17和其他的炎性细胞渗入CNS，并在病灶部位聚集，加重局部炎症损伤[22]。Treg是ICH后具有抗炎功能的淋巴细胞，激活或抑制Treg，可调节小胶质细胞表型向M2或M1型转变，发挥减轻或加重小鼠ICH后炎症损伤的效应[23]。小胶质细胞和Th淋巴细胞之间存在着交互作用，两者可通过细胞因子调节彼此的表型和分化。M1小胶质细胞产生的促炎细胞因子TNF-α和IL-6能诱导Th1和Th17分化；反之，Th1分泌干扰素(IFN)-γ、Th17分泌IL-17，均能激活M1小胶质细胞，加重炎症损伤[24]。同理，M2小胶质细胞分泌的抗炎细胞因子IL-4、IL-10和转化生长因子(TGF)-β，可加速Th2和Treg分化，减轻炎症损伤，并促进组织修复[25]；Treg反之也能调节小胶质细胞表型，通过抑制M1小胶质细胞激活和促进M2小胶质细胞活化，减轻ICH后早期的炎症损伤[26-27]。因此，通过调节淋巴细胞分化，使其减轻ICH后早期神经炎症损伤，可直接或间接促进ICH后功能恢复。

1.3凝血酶和MMP-9

凝血酶是ICH后进入脑实质内的血液和溶血反应所释放的有害物质，参与调节ICH后的神经炎症病理过程[11]。凝血酶是一种丝氨酸蛋白酶，可将纤维蛋白原转化为纤维蛋白，后者参与血块形成过程。ICH后脑实质内立即产生凝血酶[28]。它在ICH中的角色是一把双刃剑，一方面，低浓度的凝血酶具有神经保护作用，可以减少神经元死亡和防止血肿进一步扩大；另一方面，凝血酶能够诱导小胶质细胞激活，加重ICH后早期神经炎症，使用凝血酶抑制剂可减少ICH后小胶质细胞活化，减轻脑损伤和神经元死亡[29-30]。凝血酶受体(PAR)-1在小鼠ICH模型的神经元和小胶质细胞中表达，基因敲除PAR-1与野生型小鼠相比，可明显减少M1小胶质细胞激活，降低促炎性细胞因子(TNF-α、IL-1β)水平，而且并不影响M2小胶质细胞表达，最终可减少脑水肿和神经元死亡[31]。

MMP-9在CNS中主要来源于小胶质细胞、星形细胞和内皮细胞，它在ICH后炎症损伤和组织修复过程中均扮演重要角色。在ICH后早期，MMP-9能裂解细胞外基质和神经细胞，增加BBB的通透性，加重炎症损伤；抑制MMP-9水平，能减轻脑水肿、小胶质细胞活化、中性粒细胞渗入和神经元死亡，最终改善运动和感觉功能[32]。有临床研究[33]显示，在ICH患者的血肿样本中，MMP-9在ICH后1天的表达就明显升高，第4天达到高峰，其水平与血肿体积和神经功能预后不良呈正相关，与格拉斯哥昏迷评分呈负相关。然而，在ICH恢复期，MMPs可通过调节血管重塑和髓鞘再生等方式促进组织修复[34]。Lei等[35]在大鼠ICH造模后第7天和第10天使用小干扰RNA(siRNA)沉默MMP-9表达，发现其可减少促进组织修复功能的血管内皮生长因子和神经生长因子的表达水平，阻碍神经功能恢复。

由于凝血酶和MMP-9对ICH后神经炎症的影响因其浓度和时间的不同产生了截然相反的效应，所以在通过调节凝血酶和MMP-9来调控ICH后神经炎症时应注意时间和浓度的把控，使其最终能够达到减轻ICH后神经功能缺损，促进神经功能康复的有利效应。

调控ICH后神经炎症可利用小胶质细胞、淋巴细胞、凝血酶和MMP-9的双向调控作用，以及小胶质细胞与淋巴细胞、凝血酶和MMP-9的交叉调节作用。但必须引起注意的是，由于ICH后神经炎症在不同时间段产生了相反的效应，因此，抑制神经炎症级联反应引起的继发性脑损伤的治疗手段，应该局限于ICH后的早期阶段。

2 调控神经炎症的治疗方式

根据ICH后原发性损伤和继发性损伤的病理生理机制，在内科保守治疗中，关于ICH后早期通过调节小胶质细胞表型、调控神经炎症的药物治疗，一直是临床研究的热点。随着外科微创手术及术后管理技术的不断增强，外科治疗联合内科干预调节神经炎症的治疗方式也在不断创新。

2.1药物治疗

由于小胶质细胞表型不仅自身参与ICH后神经炎症的调节，也通过与其他细胞或物质相互作用调控ICH后神经炎症，因此，调控小胶质细胞表型是调节ICH后神经炎症的重要方向。其中在临床转化研究中取得较多进展，在临床应用较为安全的药物是米诺环素、芬戈莫德和他汀类药物。

米诺环素可抑制M1小胶质细胞活性，并且不影响M2小胶质细胞的抗炎功能[36]。其在治疗很多CNS疾病，如多发性硬化(multiple sclerosis， MS)、肌萎缩侧索硬化、阿尔茨海默病的过程中，发现其可减轻细胞凋亡，减少神经炎症损伤，具有神经保护功能[37]。因此，米诺环素这些效应均可作用于ICH后的病理生理过程。Power等[38]在大鼠ICH模型1小时和12小时后，腹腔注射米诺环素各45 mg/kg，之后剂量减半，每日二次，持续至ICH后7天，然后继续以该剂量每日一次，持续7天，发现其可抑制M1小胶质细胞活性，减轻细胞凋亡，促进大鼠长期行为功能恢复。一项研究专门针对米诺环素的剂量、给药方式和浓度，在小鼠ICH模型中进行测试，发现早期、脑局部注射、高浓度给药产生的治疗效应，明显优于晚期、腹腔注射和低浓度给药[39]。有临床研究证实了米诺环素在ICH治疗中的有效性及安全性。一项纳入16例ICH患者的单中心研究显示，在ICH后24小时静脉注射400 mg米诺环素，后每日口服1次400 mg，没有发现炎性标记物、血肿体积和血肿周围水肿，与对照组有明显差异，但证明该剂量对于人体安全[40]。因此，米诺环素在ICH中的治疗还需进一步探索，如完善给药方式、时间和剂量，可以试图尝试静脉高浓度的短期给药方式，抑制ICH后早期神经炎症。

芬戈莫德属于鞘氨醇1-磷酸受体(sphingosine-1-phosphate receptors, S1PRs)调节剂，能调控细胞增殖、凋亡和炎症，其不仅能够抑制小胶质细胞和渗入CNS的促炎性单核细胞，减少促炎性细胞因子的产生，还可以通过信号转导通路促使M2小胶质细胞激活，减轻白质损害[41-43]。在大鼠ICH模型中，芬戈莫德能减少T淋巴细胞渗入CNS，降低炎性细胞因子干扰素(INF)-γ和IL-17含量，维持BBB的完整性，改善大鼠短期和长期功能预后[44-45]。与米诺环素不同的是，芬戈莫德的小型临床实验均取得良好结果。一项临床研究招募23例幕上ICH体积在5～30 mL患者，连续3天口服芬戈莫德0.5 mg，发现其能减轻血肿周围水肿，减少神经功能缺损，有利于患者康复[46]。另一项临床研究[47]结果显示，芬戈莫德治疗组与标准内科治疗组相比，在ICH急性期能明显降低血清MMP-9水平，提升抗炎细胞因子IL-10含量，有利于预防血肿周围水肿进一步扩大，最终促进患者神经功能恢复。因此，S1PRs调节剂在调节ICH后神经炎症方面具有较大的发展空间，值得在今后的临床研究中进一步探索。

他汀类药物是当今世界使用最广泛的调控血脂类药物。由于有大型临床试验的亚组分析[48-49]结果显示，使用他汀类药物可能会增加ICH风险，故限制其在ICH方面的研究。但丹麦一项基于人群的注册研究[50]发现，早期使用他汀类药物可能会降低发生ICH的风险。他汀类药物在CNS具有激活小胶质细胞，抑制MMPs和兴奋性毒性的作用，能产生抗炎和免疫调节疗效[51]。阿托伐他汀在大鼠ICH模型中，可通过减少促炎细胞因子TNF-α表达的同时，提升抗炎细胞因子IL-10和TGF-β1水平，促进神经功能康复[52]。辛伐他汀也发现能在ICH动物模型中促进M2小胶质细胞活性，减少中性粒细胞渗入，从而改善神经功能[53]。一项他汀的ICH临床研究结果[54]显示，接受瑞舒伐他汀治疗的ICH患者，在住院期间的病死率和出院时神经功能评分均优于对照组。由于他汀类药物广泛使用于防治动脉粥样硬化，而且目前有大量研究显示，其可调节小胶质细胞表型，参与调节神经炎症。因此，研究他汀类药物作用于ICH的病理生理过程，具有重要意义。

2.2外科干预联合药物治疗

随着微创、内镜技术及术后管理水平的不断提高，外科手术清除血肿一直是ICH后的研究方向，但均未在改善ICH患者预后方面取得明显进展[55]。也许是因为清除血肿只干预了ICH后的原发性损伤，对继发性损伤的修复作用欠佳。因此，使用微创手术联合药物治疗，调节ICH后神经炎症，可能会减轻脑组织损伤，促进脑组织和神经功能恢复。有研究者在兔ICH模型干预中，使用微创手术摘除血肿后，在血肿内灌注罗格列酮，发现其可能通过增加M2小胶质细胞标记物的表达，降低谷氨酸水平和BBB通透性，改善神经功能[56]。

由此可见，在ICH发生后早期，足量和短期使用药物亦或是外科干预后联合药物治疗，用以调控ICH后神经炎症，可能是未来ICH治疗的方向。

综上所述，ICH的治疗一直是临床的瓶颈，许多实验性研究的有效治疗方式在转化为临床研究过程中均以失败告终，针对这一问题，我们也许可以进一步改善动物试验模型，如可以尝试使用年老且伴有高血压病的动物造模以更好的模拟人类ICH的病理生理过程。神经炎症参与ICH后早期组织损伤和后期组织修复过程，是ICH治疗的重要方向。因此，干预神经炎症时需防止过度抑制神经炎症，而阻碍其在ICH后期发挥的组织修复效应。可以考虑早期、短程、大剂量和静脉给药方式的原则，以最佳效应调控ICH后神经炎症损伤和修复之间的平衡；甚至可以考虑将微创血肿清除术联合静脉亦或是脑内局部给予调控神经炎症的药物治疗，以最小化原发性脑损伤和继发性脑损伤，减轻ICH病死率和致残率，改善ICH患者的预后。