自發性蛛網膜下腔出血(SAH)往往起病急、病情進展快，是極為凶險的神經外科急症。約85%的SAH是由動脈瘤破裂出血引起，即動脈瘤性蛛網膜下腔出血(aneurysmsubarachnoidhemorrhage，aSAH)。

        aSAH作為一種出血性卒中，雖然年發病率低，但病死率高。aSAH院前病死率為15%，發病30d內病死率高達30%，幸存者大多會遺留神經功能缺損及心理認知問題。隨著神經顯微技術及神經介入技術的發展，目前絕大多數動脈瘤可通過開顱夾閉或血管內介入栓塞的方式徹底閉塞，從而有效避免再次破裂。但即使手術成功處理了動脈瘤，仍有20%的患者死於aSAH相關並發症。

        早期腦損傷(earlybraininjury，EBI)是aSAH的病理生理過程中影響預後的關鍵因素。目前，臨床症狀結合放射性檢查尚無法對EBI進行預判。因此，尋找具有治療意義和良好預後的EBI生物標誌物是必要的。生腱蛋白-C、骨橋蛋白、半乳糖凝集素3(galectin-3，Gal-3)和骨膜蛋白等基質蛋白能提高早期診斷EBI的能力，識別相關通路及可幹預的靶點，進而有助於aSAH靶標藥物的開發。筆者就EBI的概念、機製及相關生物標誌物在aSAH中的應用進行綜述，以期為aSAH的診斷和治療提供新的思路和方向。

1.EBI概念及機製

        EBI強調aSAH發生72h內的腦損傷，包括因血流衝擊及局部血腫直接壓迫腦組織所導致的原發腦損傷及繼發缺血性腦損傷，其病理生理機製包括機械性損傷、全腦低灌注所致的缺血性損傷、血-腦屏障破壞、全腦水腫、離子穩態失衡等。

        當動脈瘤破裂出血時，顱內壓在短時間內急劇升高，導致腦灌注壓迅速降低，從而引起腦血流減少甚至近乎停滯，全腦處於缺血狀態，腦血管自動調節功能受損，腦組織細胞代謝出現異常並進一步導致細胞凋亡及壞死。

        有研究結果表明，在aSAH急性期(aSAH發生的72h內)，腦灌注壓的降低程度與海馬區及基底部皮質神經細胞的變性呈線性相關，即腦灌注壓的降低是EBI的誘發因素。

2.EBI生物標誌物

        EBI病理機製複雜，涉及麵廣，如何診斷及評估是臨床研究的重點。客觀的生物學標誌物可協助臨床診斷和評估。理想的EBI生物標誌物不僅應參與EBI的病理機製，還應與後期的遲發腦血管痙攣(cerebralvasospasm，CVS)有關，可以作為治療的靶點，能夠在急性期通過外周血檢測。不僅要具有代表性，還要有特異性。與EBI具有特殊相關性的生物標誌物主要包括生腱蛋白-C、骨橋蛋白、S100B、血管生成素(angiopoietin，Ang)、骨膜蛋白、Gal-3等。

        2.1生腱蛋白-C

        生腱蛋白-C是分子量為220～400kDa大分子單體，其通過二硫鍵連接成六聚體。aSAH後1～3d，血漿內生腱蛋白-C的大剪接體含量[(143.2±16.8)μg/L]顯著高於顱內動脈瘤未破裂患者[(39.2±3.5)μg/L]，但與CVS無明顯關聯;aSAH後4～6d，血漿生腱蛋白-C水平達到峰值(均>200μg/L)，且此時發生CVS的患者體內生腱蛋白-C水平明顯高於非CVS患者(P<0.05)。該研究結果還表明，血漿生腱蛋白-C峰值出現的平均時間早於經顱多普勒發現CVS2.4d，早於遲發性腦缺血發生3.6d。

        腦脊液中生腱蛋白-C水平也能在aSAH發生後很快達到峰值，其不僅與患者的世界神經外科聯盟(worldfederationofneurosurgicalsocieties，WFNS)分級中SAH分級呈正相關(r=0.43，P=0.02)，而且還可作為預測CVS(OR=4.352，95%CI：1.095～17.301，P=0.037)及預後(OR=1.070，95%CI：1.032～1.109，P<0.01)的指標，這些結果均表明，生腱蛋白-C有一定的EBI預測價值。而阻斷生腱蛋白-C可以阻斷細胞內絲裂原活化蛋白激酶的活化，抑製細胞凋亡並減輕血-腦屏障的破壞。

        Fujimoto等的研究表明，敲除生腱蛋白-C，不僅可以降低基質金屬蛋白酶9和閉鎖連接蛋白1的表達，還能抑製SAH後腦毛細血管內皮細胞中絲裂原活化蛋白激酶的激活，從而減輕SAH後的神經損傷、腦水腫形成以及血-腦屏障的破壞。

        同時，該研究將敲除生腱蛋白-C小鼠腦室內注射生腱蛋白-C建立外源性生腱蛋白-C模型，外源性生腱蛋白-C能消除小鼠因敲除生腱蛋白-C所產生的神經保護作用。上述研究結果表明，生腱蛋白-C可能是SAH後腦水腫和血-腦屏障破壞的重要中介和分子靶點。生腱蛋白-C不僅與腦水腫等的形成有關，還與炎性反應激活關係密切。

        Fujimoto等在研究中建立生腱蛋白-C敲除小鼠SAH模型，敲除生腱蛋白-C的SAH小鼠蛛網膜下腔炎性細胞浸潤明顯減少，白細胞介素6水平明顯降低。有實驗研究發現，誘導血管壁內生腱蛋白-C的表達可導致CVS的產生，aSAH後急性期生腱蛋白-C通過激活Toll樣受體4形成正反饋而上調自身表達並導致CVS的產生，進一步導致遲發性腦缺血。

        沉默生腱蛋白-C基因可通過激活磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B-核因子κB信號通路緩解神經細胞凋亡和神經炎性反應，生腱蛋白-C誘導的神經炎性反應可能是改善SAH後預後的新靶點。

        2.2骨橋蛋白

        骨橋蛋白由星形膠質細胞、毛細血管內皮細胞、腦動脈平滑肌細胞在EBI恢複期及CVS發生時分泌產生，主要作用是減輕血-腦屏障破壞、細胞凋亡及CVS。臨床上，aSAH後1～3d患者血漿骨橋蛋白水平顯著高於同期健康體檢者[(912.0±383.4)pmol/L比(467.2±205.8)pmol/L，P=0.001]，並於第4～6天達到峰值[(978.1±467.3)pmol/L]，隨後下降。

        有研究表明，aSAH後1～3d，血漿高水平的骨橋蛋白能反映EBI的嚴重程度並預測EBI的發生。SAH後90d使用改良Rankin量表(mRS)對預後進行評估，mRS0～2分為預後良好，mRS3～6分為預後不良。

        預後不良患者在aSAH後第1天至第12天血漿骨橋蛋白水平均顯著高於預後良好者，受試者工作特征曲線分析結果顯示，截斷值為915.9pmol/L，第10～12天的骨橋蛋白水平最具預測價值(敏感度0.694，特異度0.845，受試者工作特征曲線下麵積為0.815)，Logistic回歸分析結果顯示，aSAH患者第1～3天血漿骨橋蛋白≥955.1pmol/L是預後不良的獨立預測因素(OR=10.336，95%CI：2.563～56.077，P<0.01)。

        Wu等研究發現，患者SAH後24、72h，腦動脈血管平滑肌表型轉化標誌物α平滑肌肌動蛋白顯著降低，胚胎平滑肌肌球蛋白重鏈顯著升高。而重組骨橋蛋白通過介導整合素受體-整合素激酶-Rac1通路來阻止α平滑肌肌動蛋白和胚胎平滑肌肌球蛋白重鏈的改變，增加腦動脈橫截麵積和管腔直徑，降低腦含水量和腦腫脹，改善腦動脈壁厚度，從而改善神經功能。與此同時，3h鼻內應用重組骨橋蛋白也能減少aSAH後神經功能缺損。

        自噬作為一種高度動態的細胞成分降解過程，其在SAH後的EBI中通過抗凋亡作用，對神經細胞具有保護作用。Sun等研究發現，重組骨橋蛋白還可以通過上調自噬相關蛋白(自噬相關蛋白Beclin1、自噬基因蛋白5、微管相關蛋白1輕鏈3Ⅰ型與Ⅱ型比值)和凋亡抑製蛋白B淋巴細胞瘤2的表達，抑製促凋亡蛋白(裂解半胱氨酸蛋白酶3、B淋巴細胞瘤2相關X蛋白)，調節自噬-凋亡間的相互作用，從而抑製神經細胞凋亡，減輕EBI。

        Sun等在後續探索性研究中發現，重組骨橋蛋白可以調節激酶1/2的磷酸化水平誘導自噬，從而減輕海馬損傷，改善長期神經行為結果。綜上所述，早期給予重組骨橋蛋白可能是SAH後EBI的預防和治療策略之一。

        2.3S100B蛋白

        S100B蛋白是一種主要表達在星形膠質細胞、少突膠質細胞、神經祖細胞及施萬細胞中的鈣結合蛋白，其在神經細胞中的作用與自身濃度有關。當小鼠腦損傷組織中S100B蛋白濃度較低時，其通過激活磷脂酰肌醇3激酶-絲氨酸-蘇氨酸激酶信號通路發揮抗細胞凋亡作用;當其濃度相對較高時，其通過產生活性氧及神經炎性反應發揮促細胞凋亡作用。

        Kellermann等研究發現，aSAH發生後，血-腦屏障被破壞，大量S100B蛋白被分泌進入血清，導致血清S100B蛋白水平明顯增高，血清S100B蛋白的表達水平越高，細胞損傷程度越嚴重，其中血清初始S100B濃度>7μg/L的患者15d內均死亡。血清S100B蛋白水平對預測EBI的嚴重程度有一定價值，尤其是針對昏迷患者。

        楊波等在研究中發現，aSAH後24h患者血清S100B蛋白水平較同期體檢健康的對照組明顯增高(中位數：28.55pg/L比21.20pg/L，P<0.01);以患者出院時為患者短期預後終點，其中mRS評分3～6分視為預後不良，0～2分為預後良好，單因素分析結果顯示，預後不良患者(37/118)發病初期血漿S100B濃度高於預後良好患者(8/118)，差異具有統計學意義(中位數：47.71pg/L比26.24pg/L，P=0.003)。

        Lai和Rose納入了13項研究對S100B蛋白在aSAH後EBI中的作用價值進行分析，結果顯示，血清S100B蛋白水平升高與CT診斷的遲發性腦梗死和較差的格拉斯格昏迷量表評分相關(P值分別為3.1×10-4、5.5×10-11)，而與影像學檢查顯示的血管痙攣或遲發性缺血性神經功能缺損之間無明顯相關性(P=1.0)。因此，S100B蛋白被認為是神經特異性生物標誌物，能反映中樞神經係統受損的嚴重程度，是aSAH預後不良的潛在靶標。

        Kumagai等發現，分子氫能減少S100B蛋白的表達，保護神經細胞免受活性氧侵害，改善aSAH後EBI程度，但該結論仍需通過進一步大樣本研究證實。

        2.4Ang

        微血管內皮完整性對維持血-腦屏障具有重要意義。Ang作為一種促進血管生成的內皮生長因子蛋白，通過激活內皮連接受體酪氨酸激酶Tie-2磷酸化水平來調節血管穩態。Ang包括Ang-1和Ang-2兩種類型，二者作用相反。Ang-1通過磷脂酰肌醇3激酶-絲氨酸-蘇氨酸激酶信號途徑促進血管平滑肌細胞成活，穩定血管通透性;而Ang-2與Ang-1競爭結合共同受體，促進血管平滑肌細胞壞死及凋亡。

        Ang-1和Ang-2通過平衡彼此的表達來調節微血管通透性。正常生理狀態下，Ang-2水平極低，但當aSAH導致血-腦屏障被破壞後，小鼠大腦皮質、海馬和微血管中Ang-1表達水平降低，Ang-2表達水平迅速增加，Ang-1與Ang-2比值在SAH後6h迅速下降，於SAH後第1天達到最低，其較腫瘤壞死因子α達峰值的時間(SAH後2d)更早，表明Ang-1和Ang-2在SAH後的早期階段起著至關重要的作用。

        補充外源性Ang-1能減輕SAH相關血-腦屏障滲透性，改善SAH後大鼠的神經功能。因此，檢測血清中Ang-2與Ang-1的比值有助於評估EBI的嚴重程度，維持Ang-1和Ang-2的動態平衡可能是預防SAH患者EBI的潛在治療策略。

        2.5骨膜蛋白

        骨膜蛋白是分子量約為90kDa的糖蛋白，主要表達於靈長類動物的大腦皮質海馬中，能促進成年皮質神經細胞神經突觸的生長以及顆粒神經細胞和背根節神經細胞的發育，顯著增強神經幹細胞缺血缺氧後的增殖與分化。在小鼠SAH模型中，骨膜蛋白在內皮細胞及神經細胞中表達均上升，骨膜蛋白與生腱蛋白-C相互作用介導了血-腦屏障的破壞，導致EBI。

        Liu等在研究中發現，SAH24h後，血管內皮細胞和神經細胞產生了大量骨膜蛋白，其通過誘導生腱蛋白-C、p38蛋白激酶、細胞外信號調節激酶1/2和基質金屬蛋白酶9上調導致血-腦屏障破壞，加劇腦水腫及神經係統損傷。

        盡管目前鮮有骨膜蛋白與aSAH相關的臨床研究，但Dong等在臨床研究中發現，重型腦損傷患者血清中骨膜蛋白濃度較健康對照組明顯升高[246.5(164.5，328.6)μg/L比61.8(37.9，77.9)μg/L，P<0.01]，與格拉斯哥昏迷量表評分呈獨立負相關(t=-6.199，P<0.01);尤其當血清骨膜蛋白濃度高於308.2μg/L時，其預測30d病死率的敏感度為72.4%，特異度為78.2%(受試者工作特征曲線下麵積為0.815，95%CI：0.737～0.878)。綜上，血清骨膜蛋白可能與EBI密切相關。

        2.6Gal-3

        Gal-3是一種半乳糖凝集素，分子量約為30kDa，可以形成五聚體，主要在小膠質細胞、星形膠質細胞和少樹突細胞中表達，是中樞神經係統主要的炎性反應介質。臨床上，aSAH後24h血漿Gal-3水平增高者入院CT檢查多顯示SAH出血量大，且發病後6個月預後不良。

        另有研究表明，aSAH後第1～3天血漿Gal-3水平顯著升高，急性期血漿Gal-3表達水平越高，遲發性腦缺血、腦梗死等神經血管事件的後續進展迅速，發病後90d預後越差;受試者工作特征曲線分析結果顯示，血漿Gal-3水平預測遲發性腦缺血的敏感度達到90.9%;多因素分析結果顯示，血漿Gal-3水平升高是不良預後的獨立危險因素(OR=3.08，95%CI：1.58～6.00，P=0.001)。

        Gal-3在aSAH中的作用機製目前尚不明確，但其由膠質細胞分泌後可以發揮促炎作用，作為Toll樣受體4的配體，可能與生腱蛋白-C結合，進一步活化小膠質細胞釋放促炎因子，最終導致EBI。Nishikawa等建立SAH小鼠模型，進行反向研究後發現，Gal-3抑製劑改性柑橘果膠可以顯著改善SAH小鼠的腦水腫和神經元評分，並減輕SAH後所致的血-腦屏障破壞，機製可能是通過抑製Toll樣受體4結合並激活細胞外信號調節激酶1/2、信號轉導和轉錄激活因子3及基質金屬蛋白酶9來實現。

        綜上，Gal-3可能是SAH後EBI的一個新的治療靶點。EBI的發病機製十分複雜，其生物標誌物與細胞損傷、代謝變化和血管張力等密切相關。目前針對上述生物標誌物的研究主要集中在基礎研究領域，臨床研究相對較少。針對生物標誌物的多中心研究將有助於EBI診斷和治療監測，從而給aSAH患者帶來福音。

        來源：張傑,彭俊.動脈瘤性蛛網膜下腔出血患者早期腦損傷生物標誌物的研究進展[J].中國腦血管病雜誌,2021,18(12):876-880.