他汀类药物在蛛网膜下腔出血中的神经保护作用
作者：陈军辉王玉海
文章来源：国际脑血管病杂志,,23(07)
摘要蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhage,SAH)是一种常见的脑血管病，其残疾率和病死率均较高。业已证实，早期脑损伤(earlybraininjury,EBI)和脑血管痉挛(cerebralvasospasm,CVS)是导致SAH后神经功能障碍和死亡的主要病理生理学机制。导致CVS和EBI的因素很多，包括一氧化氮、内皮素、氧合血红蛋白和促炎细胞因子等。大量动物实验和临床研究证实，他汀类药物具有神经保护作用。文章对他汀类药物在SAH中的神经保护作用及其机制进行了综述。自发性蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhage,SAH)是一种常见的脑血管病，占所有卒中类型的5%，其发病率为9/10万，其中75%由颅内动脉瘤破裂所致，致残率和病死率均很高[1,2,3]。业已证实，早期脑损伤(earlybraininjury,EBI)和脑血管痉挛(cerebralvasospasm,CVS)是导致SAH后神经功能障碍和死亡的主要病理生理学机制[4,5]。
SAH后，一氧化氮(nitricoxide,NO)、内皮素(endothelin,ET)、氧合血红蛋白(oxyhemoglobin,OxyHb)和促炎性细胞因子等造成内源性血管收缩因子增加，导致血管痉挛、狭窄甚至缺血性脑损伤，是发生EBI和CVS的重要因素。目前，对EBI和CVS造成的神经功能障碍治疗效果欠佳。
近年来的研究显示，他汀类药物不仅具有降血脂作用，而且还具有抗炎、抗氧化和调节血管内皮细胞等作用，可通过维持血脑屏障(blood-brainbarrier,BBB)完整性和缓解CVS来减轻SAH后早期脑水肿和EBI[6,7]。不过，由于他汀类药物治疗SAH的药理学机制不甚明确以及缺乏多中心大样本双盲随机对照试验证据，限制了其临床应用。现就他汀类药物对SAH的保护机制做一综述。
1 抗炎作用炎症反应是机体对应激做出防御的重要机制，在SAH后脑损伤中发挥着重要作用[8]。SAH发病后，局部白细胞、神经胶质细胞和神经元以及血管内皮细胞释放大量细胞因子，如白细胞介素(interleukin,IL)-1、IL-6、肿瘤坏死因子-α(tumornecrosisfactor-α，TNF-α)、基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMP)-9、淋巴细胞功能相关抗原-1(lymphocytefunctionassociatedantigen-1,LFA-1)、细胞间黏附因子-1(intercellularadhesionmolecule-1,ICAM-1)等。
正是这些促炎性细胞因子的上调和补体系统的激活造成了继发性脑损伤、CVS以及对脑组织的直接损伤作用[9,10,11]。研究显示，阿托伐他汀可明显下调ICAM-1、LFA-1、IL-6、E-选择素和TNF-α等促炎性细胞因子的表达。他汀类药物可直接与LFA-1和整合素插入区的结合位点结合，通过变构效应抑制LFA-1和ICAM-1的相互作用，从而抑制细胞的浸润、黏附和炎症效应。
Liao[12]认为，阿托伐他汀的抗炎作用可能与其对炎症反应通路中信号分子的抑制作用有关。此外，他汀类药物的抗炎机制还可能与其对MMPs活性的抑制作用有关，通过降低血清MMP-2和MMP-9含量、维持BBB稳定性，从而减轻炎症反应造成的脑水肿和细胞毒性作用，改善SAH患者的预后[13,14,15]。
2 抗血管痉挛作用正常机体内的血管内皮功能由内源性舒张因子和内源性收缩因子共同调节，二者在生理状态下处于平衡状态。SAH发病后，应激反应导致稳态失衡，血管内皮细胞发生功能障碍，过多分泌缩血管物质(如ET-1和血栓素A2)，并抑制舒血管因子(如NO和前列环素)活性，进而造成血管收缩和继发性脑损伤[16]。SAH后血肿或脑脊液中的红细胞会释放OxyHb，后者可自动氧化并释放超氧自由基，然后通过直接激活血管平滑肌中的蛋白激酶而使血管收缩[17]。
另外，超氧自由基也可激活多种缩血管物质而引起CVS。NO是由血管内皮细胞在一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOS)作用下分泌释放的强效舒血管物质，可调节血管平滑肌的凋亡、增殖以及细胞外基质的代谢。SAH发病后，血肿以及混合在脑脊液中的红细胞大量释放的自由基和超氧化物极易与NO结合，大量消耗NO而造成血管收缩。
回顾性研究显示，他汀类药物可明显改善有症状CVS，而且其效果与药物种类和剂量无关[18]。一项临床随机对照试验证实，他汀类药物可明显降低SAH患者的CVS和迟发性脑缺血发生率[4]。动物实验表明，他汀类药物减轻CVS程度和降低CVS发生率的机制可能是通过抑制Rho激酶表达和提高内皮型NOS(endothelialNOS,eNOS)含量实现的[19]。
3 对血管内皮细胞的保护作用血管内皮细胞具有调节血管发生、调节血管舒张能力以及控制纤溶及凝血功能的作用。Budohoski等[7]提出，脑血管自动调节功能障碍可能是除EBI和CVS之外导致SAH后神经功能障碍的重要原因，因此保护血管内皮细胞是神经保护的重要环节。SAH早期(10min)，血肿释放的毒性物质以及机械刺激即可造成血管病理性收缩，在发病72h内就会出现血管内皮细胞凋亡通路的激活[20]。
SAH发病后，OxyHb等刺激因子一方面通过作用于血管平滑肌细胞和血管内皮细胞导致CVS，另一方面通过各种凋亡因子引起血管内皮细胞和平滑肌细胞凋亡[21]。Gao等[6]的研究显示，早期应用阿托伐他汀可明显降低胱天蛋白酶(casepase)-3表达，从而减少血管内皮细胞凋亡、维持BBB稳定性、减轻脑水肿和EBI。eNOS在SAH后血管内皮细胞的保护中起着关键作用[22]。在SAH早期，NO含量急剧下降导致血管内皮功能障碍、血管收缩以及血管腔内血小板聚集而形成微血栓，从而导致EBI[23]。
在SAH动物模型中，出血24h后脑组织中的NO含量明显增高，可能与迟发性神经功能障碍和CVS相关[24]。早期给予阿托伐他汀能通过以下几种途径来提高eNOS含量或活性来增加内源性NO的产量：(1)通过激活PI3K/Akt通路提高eNOS活性[25]；
(2)通过抑制Rho激酶表达来提高eNOS含量[19]；
(3)通过破坏血管内皮细胞膜陷窝蛋白-1完整性来促进NO生成[26]。
此外，小剂量他汀类药物能促进骨髓来源的内皮祖细胞分化和动员，显著提高内皮祖细胞的迁移能力和增加其数量，进而促进缺血和梗死脑组织的血管新生和成熟[27]。因此，他汀类药物可通过保护血管内皮细胞和维持血管自动调节功能来发挥神经保护作用。
4 抗氧化应激氧化应激在EBI中起着重要作用[28]。SAH后产生的自由基主要来源包括：(1)产生自由基的酶增多，如NOS、黄嘌呤氧化酶等[24]；(2)血肿释放的OxyHb[21]；(3)神经细胞线粒体氧化呼吸链发生脱耦联，进而产生大量自由基。氧自由基可通过以下途径造成EBI：(1)消耗内源性抗氧化剂及过氧化氢酶，诱导产生脂质过氧化、蛋白质及核酸的变性等一系列反应，最终导致亚细胞结构解体以及神经元和血管内皮细胞凋亡[21]；(2)导致酶介导的细胞凋亡通路激活[9,18,23]；(3)破坏BBB。他汀类物质可有效对抗氧化应激所产生的脑损伤[29]。
5 抗血小板活性SAH发病后，血小板活性明显增高并诱发血栓形成，聚集的血小板可形成一种无复流现象，导致脑血流灌注不足；此外，血小板还可释放5-羟色胺、MMPs等破坏血管结构和功能的物质，激活机体炎症反应，进而加重脑损伤[9,30]。
据推测，SAH后血小板活性增高和血栓形成的机制可能包括：(1)凋亡的血管内皮细胞释放大量可溶性血栓调节蛋白(solublethrombomodulin,sTM)和vonWillebrand因子(vonWillebrandfactor,vWF)，后者含有血小板与肝素、胶原的结合位点，是血小板黏附到受损血管壁的必要成分，从而为血栓形成起到中介作用[31]；(2)血小板活化因子(platelet-activatingfactor,PAF)表达上调，导致血小板数量增多，进而引起血栓形成。
他汀类药物可通过改善血管内皮细胞功能、降低sTM和vWF等的表达、提高血小板对NO的敏感性以及降低血管内皮细胞与血小板间的相互作用来抑制血栓形成[32]。阿托伐他汀可明显降低PAF合成的限速酶——细胞内磷脂酶A2的表达，从而避免动脉闭塞所致的脑组织损伤[33]。他汀类药物还可通过对阿司匹林介导的蛋白乙酰化以及CD36进行调节，使血小板膜结合蛋白的分布和功能发生变化，从而影响血小板聚集和血栓形成[34,35]。此外，他汀类药物能通过增加组织型纤溶酶原激活剂和抑制组织型纤溶酶原抑制剂-1表达来提高血管壁的纤溶活性。
6 减轻早期脑水肿SAH早期脑水肿程度与神经元凋亡和脑损伤密切相关，减轻早期脑水肿有利于降低颅内压和减轻EBI[6,7,30]。SAH后血肿周围早期脑水肿为血管源性水肿，晚期则合并细胞毒性水肿。对于早期脑水肿的机制，目前研究显示可能与MMPs降解血管细胞外基质有关。MMP-2和MMP-9是MMPs家族的重要成员，在SAH早期脑水肿的发生和发展过程中扮演重要角色。早期研究显示，MMP-2在脑出血后表达显著上调，其通过破坏基底膜和血管细胞外基质来破坏BBB而导致脑水肿[13,30]。
SAH发病后，血肿压迫局部脑组织和血管后激活MMP-9，后者降解血管细胞外基质，造成BBB完整性破坏，导致早期血管源性脑水肿[14]。基础研究表明，阿托伐他汀可通过降低MMP-2和MMP-9含量来稳定血管细胞外基质，维护BBB完整性，减轻早期脑水肿[6,13,14,15,30]；匹伐他汀能通过抑制c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminalkinase,JNK)和MMP-9的表达来维持BBB稳定性，从而减轻脑水肿而发挥神经保护作用[36]；他汀类药物可通过抗氧化应激和抑制核因子-κB来降低血管内皮细胞MMP-9的表达，进而减轻早期脑水肿和EBI[37]。
SAH后的脑水肿是一个复杂的病理生理学过程，水分子的跨膜转运可能与脂质双分子层的弥散通透以及特殊的水通道蛋白4(aquaporin4,AQP4)有关。炎症诱导大鼠血管源性脑水肿时，AQP4的转录和翻译水平在脑水肿消退期显著升高[38]。也有研究显示，AQP4过表达在细胞毒性脑水肿模型中会促进脑水肿形成[39]。辛伐他汀可通过显著降低AQP4的表达来减轻脑水肿和发挥神经保护作用[40]。
7 神经修复作用SAH的高病死率和残疾率可能与其造成的EBI和迟发性神经功能障碍有关。最新的研究显示，他汀类药物可能在脑出血或脑外伤后的神经修复中扮演重要角色[41,42,43,44,45]。p连环蛋白/aN连环蛋白是连环蛋白的新成员，也是他汀类药物发挥神经修复和神经保护作用的重要靶点。
实验研究显示，在阿托伐他汀治疗脑缺血后，海马区p连环蛋白/aN连环蛋白含量显著升高[41]。接受他汀类药物喂养的脑损伤小鼠空间学习能力较对照组小鼠明显提高，而且损伤的神经轴突会出现更好的修复[42]。大量基础实验均证实，应用他汀类药物有望促进神经元复苏、减少神经功能缺损和降低迟发性神经功能障碍发生率[43,44,45]。
8 他汀类药物治疗SAH的临床研究进展虽然大量基础实验证实他汀类药物对SAH具有神经保护作用，但其临床疗效仍存在着争议(表1)。年得出阴性结果的辛伐他汀治疗动脉瘤性SAH研究(SimvastatininAneurysmalSubarachnoidHaemorrhage,STASH)[49]被认为是最具有说服力和最可信的临床随机双盲对照试验。不过，辛伐他汀的剂量可能会影响其治疗SAH的效果，大剂量(80mg/d)较小剂量(40mg/d)辛伐他汀效果更显著[52]，而STASH采用的正是小剂量辛伐他汀，这可能是其得出阴性结果的一个重要原因。
另外，临床观察性研究提示，他汀类药物具有降低颅内动脉瘤破裂的风险，但仍然缺乏前瞻性随机对照试验验证[51]。也有临床研究证实，辛伐他汀可缓解SAH后CVS但无法改善患者转归，该结论可能与样本量少有关[46]。目前，他汀类药物在自发性SAH中的临床应用资料仍然较少，虽然有相关临床研究报道，但样本量偏小，想要得出令人信服的结论还需要多中心大样本双盲随机对照试验的结果。
表1
他汀类药物治疗SAH的相关临床试验结果
SAH：蛛网膜下腔出血；S：他汀类药物治疗组；P：安慰剂组；TCD：经颅多普勒；mRS：改良Rankin量表；GCS：格拉斯哥昏迷量表；GOS：格拉斯哥转归量表；mBI：改良Barthel指数；MCA：大脑中动脉；CTA：CT血管造影；DSA：数字减影血管造影
综上所述，他汀类药物具有抗炎、抗氧化应激、抗血管痉挛、保护血管内皮细胞、抗血小板聚集和血栓形成以及神经修复等作用[37]，对SAH后的脑组织和脑血管具有保护作用，但其发挥神经保护作用的具体药理学和分子机制并不明确，有待进一步研究。虽然针对他汀类药物在SAH治疗方面的临床研究已逐步开展，但样本量小、药物和剂量选择单一等问题严重影响了研究结果。而且，对目前临床最常用的阿托伐他汀研究偏少，今后可进一步开展针对不同剂量阿托伐他汀的前瞻性随机对照试验。尽管如此，他汀类药物仍然显著拓展了SAH治疗的新领域，可能在今后SAH的治疗中扮演重要角色[7]。
国际脑血管病杂志,