陸正齊,宋康宇
我國目前正在邁入老年化時代,與老年相關(guān)的腦小血管?。╟erebral small vessel disease,CSVD)越來越多。約80%的65歲以上老年人和幾乎所有的90歲以上老年人都會受其影響[1],并且25%的卒中和45%的癡呆病例是由CSVD造成的[2]。除了年齡增長以外,CSVD常見的危險因素還包括高血壓、糖尿病、吸煙等。隨著現(xiàn)代影像學(xué)檢查(尤其是MRI)的發(fā)展,可檢測到腦白質(zhì)高信號(white matter hyperintensities,WMH)、腔隙性腦梗死、腦微出血(cerebral microbleeds,CMB)、血管周圍間隙擴大(enlarged perivascular spaces,EPVS)等大腦內(nèi)部的細微改變,對于CSVD的關(guān)注也越來越多。本文將首先從危險因素、發(fā)病機制、病理特點、影像學(xué)分別對深穿支動脈?。╠eep perforating arteriopathy,DPA)和腦淀粉樣血管?。╟erebral amyloid angiopathy,CAA)進行綜述,再討論其重疊率和可能存在的交互作用,為深入探索CSVD提供新的思路。本文描述的增齡相關(guān)性腦小血管病譜系(spectrum of age-related cerebral small vessel diseases,ArCSVDS)包括以下三種:DPA、CAA及DPA合并CAA。
年齡、血管危險因素、遺傳因素[如載脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)基因型]均參與了ArCSVDS的發(fā)病。其中DPA的危險因素包括高血壓(>140/90 mm Hg)、高同型半胱氨酸血癥、吸煙、糖尿病、阻塞性睡眠呼吸暫停、慢性腎病及皮質(zhì)下分支動脈粥樣硬化性疾病等[3]。CAA分散發(fā)性和遺傳性,前者的危險因素主要是高齡和高血壓,這兩者能影響血漿β淀粉樣蛋白(β-amyloid,Aβ)的清除;后者的危險因素主要是ApoE基因。遺傳性CAA患者的發(fā)病年齡早于散發(fā)性患者。
由于年齡和高血壓等血管危險因素的作用,引起腦小血管壁增厚、管腔狹窄和閉塞,腦血流(cerebral blood flow,CBF)自我調(diào)節(jié)障礙、CBF減少和低灌注,血腦屏障(blood brain barrier,BBB)破壞是DPA的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。
Aβ由細胞(如神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細胞)跨膜淀粉樣前體蛋白的酶切產(chǎn)生??扇苄訟β通過酶降解、周細胞內(nèi)化、BBB轉(zhuǎn)運、細胞間液沿血管細胞基底膜的流動或淋巴系統(tǒng)膠質(zhì)水通道排至顱外淋巴系統(tǒng)清除。上述從大腦中消除Aβ的機制依賴于大腦微血管的完整性,不論是CAA還是DPA,其微血管的完整性都會隨著年齡的增長而逐漸被破壞,因此,這可能是這兩種疾病之間的共同特性[4]。
血管內(nèi)皮細胞清除Aβ必須通過特殊的轉(zhuǎn)運體,例如低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(low density lipoprotein receptor related protein,LRP)、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體。周細胞相關(guān)的Aβ清除似乎更依賴于LRP1和ApoE的相互作用[5]。血漿Aβ也可通過可溶性轉(zhuǎn)運蛋白,如可溶性糖基化終末產(chǎn)物特異性受體(soluble receptor for advanced glycation end products,sRAGE)進入細胞間質(zhì)。而可溶性LRP與循環(huán)中的Aβ結(jié)合,阻止自由Aβ進入大腦[4,6]。此外基底膜相關(guān)Aβ引流的動力與動脈脈搏波的定向運動有關(guān)[7-8]。
年齡、血管危險因素、遺傳因素均與神經(jīng)血管單元(neurovascular unit,NVU)和小血管壁改變有關(guān),而后兩者又似乎是影響Aβ從腦中消除的關(guān)鍵。首先,年齡本身對Aβ清除途徑的不同方面有幾個不利影響:BBB完整性損傷,內(nèi)皮LRP1表達減少,基底膜相關(guān)的Aβ清除減少[6,9]。其次,Aβ的清除受到血管危險因素的干擾。有研究提示,高胰島素血癥可損害Aβ的酶促降解,糖尿病可抑制Aβ的細胞間液清除途徑,慢性高血壓可能激活有利于腦實質(zhì)Aβ再攝取的晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)[10-12]。
從遺傳角度考慮,ApoE ε4同工酶在介導(dǎo)Aβ消除方面不如ApoE ε3或ApoE ε2。ApoE ε4通過促炎癥特性(導(dǎo)致BBB/NVU損傷)減少了BBB途徑的Aβ清除。ApoE ε4相關(guān)的LRP1降低而RAGE水平升高或通過ApoE ε4陽性相關(guān)的基底膜改變實現(xiàn)[13]。
3.1 深穿支動脈病 DPA主要影響小靜脈、小動脈、微動脈及起源于腦底部的血管、腦橋旁中央動脈[14]。血管內(nèi)皮和BBB破壞是DPA發(fā)生小動脈硬化、纖維素樣壞死、脂質(zhì)透明變性等病理改變的主要起始因素[15]。繼發(fā)于高血壓的病理改變包括玻璃樣變小動脈硬化、增生性小動脈硬化、節(jié)段性動脈紊亂和微動脈瘤。腦供血動脈的病理改變導(dǎo)致CBF降低,加重了繼發(fā)于缺氧、BBB滲漏、炎癥和水腫及少突膠質(zhì)細胞功能障礙所致的NVU功能障礙級聯(lián)反應(yīng)。髓磷脂的丟失和膠質(zhì)增生在MRI上表現(xiàn)為WMH[16-18]。小血管區(qū)域缺血導(dǎo)致小的皮層下梗死。微動脈瘤血液成分的泄漏可導(dǎo)致CMB,微動脈瘤破裂也是高血壓性腦出血的原因之一,主要發(fā)生在皮層下白質(zhì)和深部灰質(zhì)核團。
3.2 腦淀粉樣血管病 CAA的發(fā)病機制與其他類型的CSVD在解剖位置和機制上存在差異。CAA主要影響小到中等的皮質(zhì)和腦膜小動脈和中等大小的動脈。Aβ沉積在這些血管壁和周圍神經(jīng)氈上[14]。CAA患者可出現(xiàn)血管順應(yīng)性消失、腦血管反應(yīng)性降低、皮層CMB風(fēng)險增加、凸面蛛網(wǎng)膜下腔出血(convexity subarachnoid hemorrhage,cSAH)、皮層淺表鐵質(zhì)沉積(cortical superficial siderosis,CSS)、更大范圍的WMH(后部優(yōu)勢)、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)連接改變及皮層萎縮等病理變化和疾病[19]。CAA病理特征根據(jù)Aβ沉積分布的不同可分為1型CAA(毛細血管壁和周圍的神經(jīng)氈)和2型CAA(實質(zhì)和軟腦膜小到中等大小的動脈)。
3.3 深穿支動脈病與腦淀粉樣血管病重疊 雖然目前DPA和CAA常被分開考慮,但往往兩者會有重疊。兩者具有共同的危險因素:年齡、高血壓、Aβ的生成或清除障礙及共同的病理特征——CBF減少導(dǎo)致的小動脈功能損害、以微結(jié)構(gòu)白質(zhì)改變?yōu)樘卣鞯淖罱K腦損傷途徑、全腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)紊亂和神經(jīng)元退行性變[20-21]。
一項尸檢研究發(fā)現(xiàn),病理診斷為CAA的52例患者中有39例(75%)出現(xiàn)與DPA相關(guān)的小動脈硬化[22]。另一項尸檢研究表明,孤立性CAA在腦葉出血中少見(16%),其常與其他小血管病變(81%)同時發(fā)生[23]。還有兩項研究報道顯示19%~23%的病例中表現(xiàn)出DPA和CAA的重疊模式[24-25],其中一例腦葉出血和深部微出血患者的尸檢發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的皮質(zhì)CAA伴隨嚴(yán)重的白質(zhì)動脈硬化[24]。
3T場強掃描MRI序列在診斷DPA和CAA中的應(yīng)用最為廣泛,而目前擁有更高的信噪比、空間分辨率的7T場強MRI可以直接觀測小血管(如豆紋動脈、白質(zhì)動脈、皮層動脈)的管腔和管壁,為更深層次研究和診斷提供線索。目前的影像學(xué)研究認(rèn)為,常見的DPA和CAA出血性影像學(xué)特點包括以下4項:自發(fā)性腦出血(intracerebral haemorrhage,ICH)、CMB、CSS、cSAH。非出血性影像學(xué)特點包括以下4項:血管源性腔隙、新發(fā)的皮質(zhì)下小梗死(recent subcortical small infarct,RSSI)、皮質(zhì)微梗死、血管源性WMH及血管周圍間隙(perivascular spaces,PVS)。
4.1 影像學(xué)的出血性標(biāo)志物
4.1.1 自發(fā)性腦出血 嚴(yán)格意義上講,DPA的ICH與深部(基底節(jié)、內(nèi)囊、丘腦、腦橋)ICH有關(guān);CAA與腦葉或腦葉的皮質(zhì)下ICH有關(guān),主要位于額葉、頂葉和枕葉,偶見小腦皮質(zhì)[23]。然而在DPA中,腦葉也可發(fā)生ICH。DPA合并CAA患者則在皮質(zhì)、基底節(jié)均可發(fā)生ICH。
4.1.2 腦微出血 微血管損傷引起紅細胞外滲在影像學(xué)上的證據(jù)為血管周圍吞噬血清鐵蛋白的巨噬細胞、血清鐵蛋白沉積或完整紅細胞[26]。在DPA中,CMB常見于腦深部灰質(zhì)和白質(zhì)及幕下灰質(zhì)(腦干,小腦深部)[27]。CMB發(fā)生于腦葉(皮質(zhì)-皮質(zhì)下)對于診斷CAA具有高度特異性[28],然而最近的一項分析表明,部分CAA患者中,Aβ陰性的小血管周圍也存在CMB[29]。CMB混合分布則更常見于DPA合并CAA。
4.1.3 腦表面鐵沉積和腦凸面自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血 軟腦膜內(nèi)Aβ沉積導(dǎo)致小血管滲漏可引起大腦凸面CSS或非創(chuàng)傷性cSAH[30]。有研究顯示,伴CSS與無CSS的CAA患者相比,5年內(nèi)癥狀性ICH的風(fēng)險大約高出3倍[31]。
4.2 影像學(xué)的非出血性標(biāo)志物
4.2.1 新發(fā)的皮質(zhì)下小梗死和血管源性腔隙RSSI是由于丘腦穿通小動脈、豆紋動脈或腦橋旁中小動脈的DPA所致,部位多位于基底節(jié)區(qū)[32]。同樣部位的深部腔隙是圓形或卵圓形充滿液體(腦脊液相似信號)的腔隙灶[27]。而皮質(zhì)的微梗死或半卵圓中心的腔隙常見于CAA。
4.2.2 腦白質(zhì)高信號 腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)異常在T2WI和FLAIR加權(quán)像上表現(xiàn)為WMH[33]。BBB功能障礙、相應(yīng)的間質(zhì)液體含量增加,少突膠質(zhì)細胞成熟、髓鞘修復(fù)受損可能是WMH發(fā)病的關(guān)鍵。WMH還與CBF減少和腦血管損傷有關(guān)[34]。DPA的WMH多發(fā)生在深部的基底節(jié)、內(nèi)囊、丘腦及腦橋;CAA的WMH多見于枕部,往往兩側(cè)不對稱[35]。
4.2.3 血管周圍間隙 PVS是沿著穿支小血管的被軟腦膜圍繞的充滿液體的空間,是從腦中排除“廢物”的主要管道。在所有的MRI序列上,PVS的信號強度與腦脊液類似[27]。DPA和CAA的PVS部位分布特點與血管源性腔隙的分布相似。
綜上所述,隨著年齡的增長,在高血壓等血管危險因素和(或)ApoEε4基因的共同作用下,腦小動脈的管壁增厚、管腔變窄、脂質(zhì)透明變性或纖維素樣壞死,既可引起影像學(xué)上看得見的出血改變,如ICH、CMB、CSS及cSAH,又可引起影像學(xué)的缺血改變,如RSSI、腔隙、WMH和PVS,但DPA和CAA的出血或缺血部位有所不同。而且,約1/3以上的患者DPA和CAA可以疊加,應(yīng)該引起臨床高度重視。