胡国良 江凌玲 杨营营 王婷婷 田雨 韩尚容 陈昀 邱宝山 周梦圆 胡琨 冯硕

 

编者按：告别2021，迎接2022，在过去的一年中我们与广大脑血管病领域的专家学者共同学习进步，收获满满。总结是为了更好的出发，因此，此篇特邀首都医科大学附属北京天坛医院王伊龙教授团队针对脑小血管病（CSVD）的微循环、临床前干预、神经血管网络等研究进展进行回顾。

 

COVID-19和微循环障碍

 

1. COVID-19患者大脑中的微血管损伤

 

新冠肺炎席卷全球已达2年之久，感染病患无数。在这2年期间，与COVID-19相关的研究也层出不穷。早在2020年已有研究报道新冠病毒可对脑血管产生损伤。在一项尸检研究中，研究者首先对18例患者进行了常规的脑组织病理学检查。14名患者患有慢性病，包括糖尿病和高血压，11名患者被发现死亡或突然意外死亡。在16名有病史的患者中，1名患者有精神错乱，5名患者有轻度呼吸道症状，4名患者有急性呼吸窘迫综合征，2名患者有肺栓塞，3名患者症状不明。

 

对这些标本进行核磁共振检查、荧光显微镜以及组化染色，核磁共振可观察到微出血和血管周围间隙扩大等表现；荧光显微镜可观察到脑内微血管损伤以及纤维蛋白原渗漏，伴有内皮细胞基底膜变薄；组化染色可看到血管周围激活的小胶质细胞、巨噬细胞浸润和肥大的星形胶质细胞，血管周围间隙和与内皮细胞相邻的管腔中发现CD3+和CD8+T细胞。认为患者可出现微血管损伤。然而研究者在病灶周围使用多种检测方法均不能检出COVID-19病毒的存在。随后在1名患者重复实验也同样发现脑和嗅球有多灶性微血管损伤，但同样没有检测到病毒感染的证据。新冠病毒相关的微血管损伤究竟是直接还是间接导致，仍需要进一步研究证实。

 

新冠病毒会损害脑部小血管，引起神经症状。一项由德国、法国和西班牙科学家进行的研究发现并阐明了潜在的血管病理机制。在COVID-19感染的个体和动物模型的脑中，研究者发现空基底膜管的数量增加，即所谓的线状血管，代表丢失的毛细血管残留物。

 

有证据表明，COVID-19的主要蛋白酶Mpro可剪切核因子κB（NF-κB）的重要调节因子NEMO。消融NEMO后，Mpro可诱导人脑内皮细胞死亡，并在小鼠体内形成线状血管，从而证明Mpro可引起脑内皮细胞的感染和核转录因子NEMO的裂解，从而导致小鼠脑内皮细胞的死亡和线状血管的形成。随后发现受体相互作用蛋白激酶（RIPK）3的缺失，是调节细胞死亡的媒介，删除RIPK可阻断由于NEMO消融而导致的血管稀疏和血脑屏障的破坏。该研究提示RIPK是治疗新冠肺炎神经病理的一个潜在治疗靶点。

 

2. SARS-CoV-2穿过血脑屏障，伴有基底膜破坏，但紧密连接未改变

 

COVID-19病毒具有侵入人类和模型动物大脑的能力。中国医学科学院实验动物研究所秦川团队探索了病毒是否能够以及如何跨越血脑屏障的机制。在感染K18-hACE2转基因小鼠的血管壁和血管周围间隙以及脑微血管内皮细胞（BMECs）中偶尔检测到COVID-19病毒RNA，且感染血管的通透性增加，并且在感染的仓鼠中进行Evans蓝染色也发现了血脑屏障的不完整性。在感染的动物中，紧密连接蛋白Claudin-5、ZO-1、Occludin的表达及超微结构没有变化，但基底膜却被破坏。随后利用由原代BMECs和星形胶质细胞组成的体外血脑屏障模型，发现COVID-19病毒可感染并通过BMECs，结果与体内实验一致，感染后MMP9表达增加，IV型胶原表达减少，而紧密连接蛋白无明显变化。另外，SARS-CoV-2感染后出现了包括血管炎、胶质细胞活化和炎症因子上调在内的炎症反应。

 

该研究通过多种动物模型以及体内、体外实验，证明了COVID-19病毒可直接通过脑微血管内皮细胞入脑，通过MMP9介导的基底膜破坏而穿过血脑屏障，阐述了病毒跨越血脑屏障的机制。

 

神经血管网络研究进展

 

1.脑毛细血管周细胞对血流产生重大但缓慢的影响

 

大脑中大部分血管由错综复杂的毛细血管网络组成，毛细血管周细胞是毛细血管网络中最主要的壁细胞形式。毛细血管周细胞与血管平滑肌细胞具有共同的胚胎学特征和类似的解剖学位置（均在血管基底膜上）。因此，自从发现周细胞以来，许多研究者认为周细胞能在毛细血管水平上调节血流，但这一假设一直存在争议。争议的焦点主要集中在两方面，一是毛细血管周细胞中表达的收缩性蛋白α-SMA水平较低甚至无法检测，这与上游动脉的壁细胞不同；另一方面由于毛细血管的血流动力受上游动脉的影响很大，目前的手段很难辨别毛细血管周细胞自主控制血流的能力。

 

早期体外实验证明，大脑中毛细血管周细胞可在电刺激、神经递质和缺血的作用下改变毛细血管的直径。但在体内研究的结果却各不相同，一些研究结果支持脑内周细胞对毛细血管血流的调节，而另外一些研究则得出相反的结果。2021年2月18日，美国南卡罗莱纳医科大学神经科学系、斯坦福大学神经病学与神经科学系、西雅图儿童研究所发育生物学与再生医学中心等研究团队携手在《Nature Neuroscience》发表了毛细血管周细胞调控脑内血流的研究成果，文章题为“Brain capillary pericytes exert a substantial but slow influence on blood flow”，该研究利用双光子显微镜对大脑皮层毛细血管周细胞周围微血管进行成像，并结合光遗传学技术来操纵毛细血管周细胞的活动，揭示大脑毛细血管周细胞调节毛细血管血流以及控制颅内供血的作用机制。

 

2.血脑屏障对周细胞丢失反应的单细胞分析

 

周细胞是毛细血管壁细胞，在发育和组织修复过程中起稳定新生血管的作用。在中枢神经系统中，周细胞维持着血脑屏障的稳定，也参与毛细血管的收缩与扩张。然而，内皮细胞对周细胞缺乏反应的分子细节仍不清楚。2021年2月19日，乌普萨拉大学的免疫系和病理系研究团队在《Circulation Research》杂志发表“Single-Cell Analysis of Blood-Brain Barrier Response to Pericyte Loss”研究。

 

该研究通过单细胞测序分析（scRNAseq）对周细胞缺陷Pdgfb^ret/ret小鼠内皮细胞进行测序分析，揭示周细胞缺失对脑内皮细胞的转录、形态和功能的影响。研究发现周细胞缺失环境下的内皮细胞保留了血脑屏障特异性基因表达谱。然而，这些内皮细胞也获得一部分向静脉移位的分子表型，同时伴有许多生长因子和调节蛋白的改变。同时，Pdgfb^ret/ret组的内皮细胞表现出明显的转化和血管新生能力。提示周细胞在内皮动静脉分带、血管生成与稳定血脑屏障功能中的重要作用。该研究也发现了ANGPT2有助于血脑屏障的稳定。

 

CSVD的治疗干预进展-临床前干预

 

1.坎地沙坦可预防伴有皮质下梗死和白质脑病模型的常染色体隐性遗传性动脉病的进展

 

CSVD是小动脉病变病，可引起痴呆和步态障碍。大脑常染色体隐性动脉病伴皮质下梗死和白质脑病（CARASIL）是一种遗传性CSVD，由HTRA1丝氨酸蛋白酶活性缺失引起。在CARASIL中，动脉病变引起内膜增厚、平滑肌细胞（SMC）变性、弹性层裂和血管舒张。其分子机制涉及作为HTRA1底物的基质蛋白的异常累积或转化生长因子β（TGF-β）信号的异常。此研究发现HTRA1-KO小鼠表现出CARASIL相关动脉病变的特征：内膜增厚、异常弹性层和血管舒张。

 

这些小鼠的大脑动脉扩张性减少和大脑皮层的血液流动降低。在增厚的内膜中，包括中心蛋白纤维连接蛋白（hub protein fibronectin， FN）和潜伏TGF-β结合蛋白4（latent TGF-β binding protein 4， LTBP-4）在内的基质体蛋白积累，这些蛋白是HTRA1的底物。坎地沙坦治疗可减轻基质体蛋白积累，使血管扩张和脑血流正常化。此外，坎地沙坦降低了参与细胞外基质网络形成的Fn1、Ltbp-4和Adamtsl2的mRNA表达。结果表明，这些积累的基质体蛋白可能是CARASIL中潜在的治疗动脉疾病的靶点。

 

2.高血压相关CSVD中降压药物对功能性充血的差异恢复

 

由大脑小血管疾病（SVDs）引起的痴呆是一种新流行病，尚无治疗方法。高血压是SVDs的主要危险因素，但高血压如何损害大脑微循环尚不清楚。这项研究发现慢性高血压小鼠模型通过降低毛细血管内皮细胞内向整流钾通道（Kir2.1）的活性，逐渐破坏按需输送血液到大脑代谢活跃区域（功能性充血）。尽管在降低血压方面有相似疗效，但电压依赖性钙通道阻滞剂氨氯地平可防止高血压相关的功能性充血损伤，而血管紧张素II-1型受体阻滞剂氯沙坦则不能。

 

研究者将这种药物类效应归因于氯沙坦诱导的醛固酮突破，这是一种由肾素-血管紧张素通路的药理学中断引发的现象，导致血浆醛固酮水平升高。氯沙坦与醛固酮受体拮抗剂依普利酮联合使用可预防高血压相关功能性充血下降，这一发现支持了这一假设。总之，这些数据表明Kir2.1作为血管性痴呆的一个可能治疗靶点，并表明同时使用盐皮质激素醛固酮受体阻断剂治疗的高血压患者，可能有助于防止晚年认知能力下降。

 

3.化学成分对用于法布里病治疗的α-半乳糖苷酶纳米囊泡的纳米结构和生物活性的影响

 

法布里病是一种罕见的溶酶体储存疾病，其特征是缺乏α-半乳糖苷酶α（GLA），一种溶酶体水解酶。裸GLA酶替代疗法在Fabry患者中存在一些缺点，包括生物分布差、疗效有限和相对较高的免疫原性。克服这些问题的一个有吸引力的策略是使用纳米载体封装酶。RGD多肽功能化的纳米脂质体已成为保护和输送GLA到内皮细胞的良好平台。然而，低的胶体稳定性和有限的酶包封效率可能会阻碍这些纳米制剂的进一步药物开发和临床转化。

 

在此，研究者探讨了阳离子咪唑氯铵（MKC）表面活性剂与RGD纳米囊泡的结合，并比较了两种不同纳米体系的胞体和杂化脂质体。在这两种体系中，MKC引入的表面正电荷促进了酶与纳米囊泡之间的静电相互作用，提高了负载能力和胶体稳定性。而杂化脂质体中低浓度的表面活性剂可稳定GLA酶的活性而不影响其活性。此外，混合脂质体在细胞培养中显示出更好的疗效和良好的体外/体内安全性，为其未来的临床前和临床开发提供保障。

 

抗栓治疗中的CSVD影响研究进展

 

1.NAVIGATE ESUS 的探索性分析对不明来源栓塞性卒中患者的微出血和抗凝作用

 

本研究数据来源于利伐沙班对比阿司匹林预防不明原因栓塞性卒中栓塞复发研究队列，简称NAVIGATE-ESUS，本文对于其微出血亚组进行了探索性分析，其目的一是描述ESUS中微出血的情况，二是探索微出血与抗栓治疗（包括抗血小板和抗凝）效应之间的相互作用。

 

该临床研究队列的基本情况和设计如下：入组标准包括发病6个月到7天的不明原因栓塞性卒中，排除腔隙性梗死、颅内外载体动脉狭窄超过50%、房颤、心房内血栓和其他的确定原因，年龄>50岁。逐层筛选出395例影像学上有脑微出血的患者，其平均年龄69.5岁，男性占61%，白人占51%。

 

多变量回归分析显示，在395例脑微出血患者中，年龄增长，东亚种族，高血压，多流域梗死，慢性脑梗死和隐匿性脑内出血与脑微出血独立相关。

 

与没有脑微出血患者相比，有脑微出血者卒中复发风险升高，且随脑微出血负担的增加而上升，其中脑叶微出血的患者的卒中复发风险增加约2.5倍。新发卒中风险随脑微出血负担增加而上升，其中脑叶微出血的患者新发卒中风险增加也约2.5倍。与没有脑微出血患者相比，有脑微出血者颅内出血的风险增加了4倍，且随脑微出血负担的增加而上升。与没有脑微出血患者相比，有脑微出血者死亡风险增加2倍，但死亡率和脑微出血负担之间无显著关系。

 

上述所有相关性在调整年龄，人种，高血压，慢性脑梗塞，隐匿性脑内出血及治疗分配因素后仍存在，因此作者得出结论：一是微出血与卒中复发风险增加1.5倍、颅内出血风险增加4倍、全因死亡风险增加2倍相关；二是局限于脑叶的微出血与缺血性卒中风险增加2.5倍相关。

 

在不同脑微出血情况的各亚组分析中，利伐沙班组和阿司匹林组之间的疗效均无显著差异，表格中数字为交互作用分析的P值，以第一个数据为例，有脑微出血患者中，利伐沙班组与阿司匹林组的复发风险无显著性差异；同样的结论见于无脑微出血患者中（数据省略），且有无脑微出血和服用抗栓药物之间未观察到明显交互作用（P=0.200）。其余数据的含义同上，因此得出结论：对于各项终点事件，脑微出血和抗栓药物之间没有交互作用；特别提出的是利伐沙班治疗的出血风险在微出血患者和无微出血患者之间相似。

 

2.脑缺血后心房颤动抗凝治疗期间小血管病变和缺血性卒中风险

 

本研究数据来源于缺血性卒中或短暂性脑缺血发作房颤抗凝前瞻性多中心队列研究，简称CROMIS-2。主要入组标准包括：1）非瓣膜性房颤并需口服抗凝剂；2）一月内有缺血性卒中或TIA病史；3）抗凝开始前接受研究方案中的检查（包括T2*-GRE序列核磁）。

 

在6个月、12个月、24个月随访患者，经过筛选除去不合格病及失访病例后，最终纳入1419例患者，平均年龄为75.8岁，42.1%为女性，应用COX比例风险模型校正充血性心力衰竭，高血压，年龄>75，糖尿病，卒中，血管疾病，年龄65~74及女性的得分。

 

随访期间，有CSVD患者的缺血性卒中发生率为每年每100例患者中有2.20例，在无CSVD患者中为0.98例；基底节血管周围间隙大于10的患者缺血性卒中发生率为每年每100例患者中有2.20例，小于10的患者为1.18例；Kaplan-Meier分析显示，随访期间，有CSVD患者发生缺血性卒中的频率高于无CSVD患者，BGPVS大于10个的患者发生缺血性卒中的频率高于0~10个患者。

 

校正前述CHA2DS2-VASc评分因素后，CSVD与随访期间的缺血性卒中仍相关（P=0.046），缺血性卒中复发的风险随SVD评分的增加而增加（P=0.023）。SVD评分标准如下表，基底节区血管周围间隙大于10，存在微出血灶，存在腔隙和中重度白质高信号各占一分。

 

最终作者得出两条主要结论：一是在缺血性卒中或短暂性脑缺血发作后接受抗凝治疗的房颤患者中，CSVD的影像学像标志物与随访期间缺血性卒中风险的增加有关。二是需要在这一人群中改进卒中预防手段。