大脑中动脉闭塞侧支循环的重建机制

大脑中动脉闭塞侧支循环的重建机制 脑血管病杂志2007年2月第l5卷第2期肪JCembmvascDis 大脑中动脉闭塞侧支循环的重建机制 荣艳红,周广喜 摘要大脑中动脉闭塞可通过大脑中动脉与大脑后动脉,大脑前动脉之间的软脑膜 吻合建立侧支循 环:文章阐述了软脑膜吻合术的解剖学依据,影像学研究和大脑中动脉闭塞侧支循 环的建立机制和 影响因素. 关键词大脑中动脉闭塞;侧支循环;软脑膜吻合 ?Iechanisms0fRecomtmctionofCollateralCiI?ulationin MidgeCerebralArteryOcclusion Yah.HongRong,Guang.XiZhou InstituteofNeurology,GeneralHospitalofnMedicalUniversity,Eanjin300052,China Al~traetCOllateralcirculationcallbeestablishedbytheleptomeningealanastomosesbetween middlecerebralartery,posteriorcerebralarteryandanteriorcerebralarteryaftermiddlecerebral arteryocclusion(MCA01.qhisarticleelucidatestheanatomicevidenceofleptomeningeal anastomoses.imagingstudyandmechanismsofreconstructionofcollateralcirculationinMCA0 andtheirinfluencingfactors. KeyWl0rdsmiddlecerebralarteryocclusions;collateralcirculation;leDtomeningealanastomoses 按照牛津郡社区卒中研究(OxfordshireCon~aunity StrokeProject,OCSP)分型,完全前循环梗死(total abteriorcirculationinfarct,TACI)和部分前循环梗死 (partialanteriorcirculationinfarct,PACI)占全部脑梗 死患者的5l%,其主要原因是大脑中动脉(middle cerebralery,MCA)近端或远端闭塞.由于MCA 处于Willis环之外,不能借此建立有效的侧支循环, 因此致残率和病死率都很高.然而,大量的临床资 料明,MCA闭塞的临床现有很大的差异性,少数 患者临床症状很轻,预后较好,梗死灶体积相对较小. 这部分患者如何恢复脑梗死区血供或者通过什么途 径建立有效的侧支循环,已成为人们关注的焦点.近 年来,脑血管解剖学和病理生理学研究发现,MCA闭 塞可通过软脑膜吻合(1eptomeningealanastomoses, LMA)与大脑后动脉(posteriorcerebralartery,PCA) 和大脑前动脉(anteriorcerebralartery,ACA)之间建 立侧支循环,从而部分代偿缺血区的血液供应. MCA侧支循环的研究为缺血性卒中的治疗提出了 作者单位:300052天津医科大学总医院神经病学研究所 ? l29? ? 综述? 新的思路. 1LMA的解剖学依据 LMA是指联系2个供应不同区域的主要脑血 管,即ACA与MCA,MCA与PCA,ACA与PCA以及 双侧ACA之间分支的软脑膜动脉.1684年,Willis 首先发现了LMA的存在.1874年,Heubner对LMA 进行了详细的阐述.他向ACA,MCA或PCA中的 , 根血管注射某种物质以确定其供血区域,却意外 发现在缺乏Willis环的整个脑血管树也充满了这种 物质,从而确定了LMA的存在和代偿能力,并指出 其直径达到lInrn.VanderEecken和Adams?首先 描述了LMA的解剖学基础,发现LMA的数目和直 径存在个体差异,在同一个体的左右侧半球之间也 有所不同. 1.1ACA与MCA之间的吻合 ACA边缘支的额后内支在中央前沟与MCA的 中央前支,ACA的中央旁支在中央沟与MCA的中 央支,ACA的楔前支在中央后沟与MCA的顶前支 之间存在端一端吻合的软脑膜动脉. ? 130?卤血笪杂志2007年2月第15卷第2期砌 JCerebrov~cDis,February2007.Vol15.No.2 ACA边缘支的额内,前,中间支在额上沟与 MCA的眶额上支,ACA的楔前支在顶内沟与MCA 的顶后支之间存在枝状吻合的软脑膜动脉. ACA的眼眶支与MCA眼眶嘴支,ACA的额极 支与MCA眶额支之间存在横向或间接吻合的软脑 膜动脉. 1.2MCA与PCA之间的吻合 MCA的颞支与PCA的颞支,MCA的角回支或 颢后支在顶枕沟上部或顶内沟下部与PCA的顶枕 支之间存在端一端吻合的软脑膜动脉. 1.3ACA与PCA之间的吻合 ACA的楔前支或胼周后支在楔前回后部顶枕 沟边缘水平与PCA的顶枕支之间存在端一端或枝 状吻合的软脑膜动脉. 1.4双侧ACA之间的吻合 双侧ACA的胼周动脉的中央部分,边缘动脉的 后部,来源于胼周动脉中部或一侧加入另一侧中央 旁支的边缘动脉后部的楔前支之间存在软脑膜动脉 吻合支. Lazorthes等还发现了许多其他吻合,如在枕叶 水平,MCA的角回动脉,ACA的顶下动脉,PCA的枕 动脉这3支动脉之间存在软脑膜吻合.近年来,许 多解剖学和血管造影研究均证实了LMA的存 在: 2LMA的影像学研究 虽然解剖学研究肯定了LMA具有代偿功能的 结构基础,但早期的一些影像学研究却对此存在异 议:随着近年来影像学研究的深人发展,愈来愈肯 定了LMA具有代偿功能.通过侧支循环的建 立,可以使MCA供血区梗死体积缩小,改善患者的 预后: 2.1数字减影血管造影(digit~subtraction锄ogr栅, DSA) Roberts等分析了MCA闭塞患者的DSA结 果,将侧支循环情况分为3级:无,部分,完整.结果 表明,与无或仅有部分侧支循环的患者相比,有完整 侧支循环供应缺血半球的患者基线国立卫生研究院 卒中量表(NationalHealthInstitutesStrokeScale, NHISS)评分较低,基线CT梗死灶较小,皮质受累更 少(P<0.05).Kim等,将42例MCA闭塞患者的 基线DSA侧支循环结果按15个解剖部位进行评 分:0=无侧支循环流向缺血部位(缺乏任何毛细血 管充盈),1=缺血部位周边存在侧支循环,2=经侧 支循环完全供应缺血部位,3=正常正向血流.结果 表明,侧支循环评分能够准确地预测梗死灶的范围 和部位,基线侧支循环评分与7,10d时CI"扫描显 示的梗死体积呈中度相关(r=0.61,P=0.0001), 与患者溶栓治疗后随访NHISS评分也具有显着相 关性(r=0.36,0.49,P<0.05). 2.2CT血管造影(computedtomographyangiography, CI'A) CTA闭塞动脉的逆行充盈可以预测侧支循环. Zhu等对连续38例MCA主干和(或)ICA闭塞患 者发病后12h内进行CI'A以评价侧支循环情况,并 同时进行灌注加权成像(perfusion-weightedirna~ng, PWI)和弥散加权成像(diffusion-weightedimaging, DWI).MCA闭塞的远端部分供血与正常侧相同或 更好时认为存在侧支循环,否则无侧支循环.结果 表明,23例患者有侧支循环,无侧支循环的患者 DWI异常体积(146mL比40mL,P<0.0001),平 均通过时间(meantransittime,MTr)(287mL比 189mL,P<0.05),脑血容量(128mL比51mL, P<0.0I)和脑血流量(233mL比140mL,P< 0.05)较有侧支循环者显着增加.有或无侧支循环 的患者之间DWI/MTI"不匹配体积无明显差异,但有 侧支循环者不匹配百分比显着较高. 2.3磁共振血管造影(nmg~ticresol'k~/lce锄og呷hy, MRA) 在急性前循环梗死时,MRA显示病变同侧PCA 显影时间通常较对侧延长,称之为同侧PCA优势 (dominantipsilateralPCDIPCA).为了确定DIPCA 的发生率和预测因素,Lee等分析了164例急性 前循环梗死患者的放射学和临床特征.结果表明, 27例(16.5%)患者出现DIPCA,与同侧前循环不存 在狭窄一闭塞性病变的患者相比,存在狭窄一闭塞 性病变者出现DIPCA的频率显着增高(2.4%比 30.5%,P<0.001);多变量分析提示,同侧前循环 动脉病变的严重程度与DIPCA之间存在显着相关 性(P=0.039).Lee等认为,DIPCA可能反映了经 同侧PCA的软脑膜侧支血流的增加,其发生可能依 赖于狭窄的前循环. 2.4经颅多普勒(transcranailDoppler,TCD) TCD可间接评价MCA的侧支循环情况,表现 国堕笪病理志!—年2月第15卷第2期CerebrovoscDis,February2007.Vol15.No.2 为同侧PCA或ACA高流速,低搏动性改变:病变侧 ACA>对侧MCA或病变侧PCA>对侧MCA,搏动 指数<1.2. 急性MCA闭塞时可出现血流转向(flowdiversion, FD),后者被认为代表着向闭塞MCA供血区的侧支血 流.为了探讨FD能够减轻卒中严重程度或导致转 归改善,Kim等对47例MCAM1段闭塞患者进 行了回顾性分析.这些患者在发病后3h内接受静 脉组织型纤溶酶原激活剂(tissue—typeplasminogen activator,tPA)溶栓治疗,83%的患者出现FD,FD阴 性组和FD阳性组基线NIHSS评分分别为15.5和 18分,血管完全再通率分别为25%和25.6%,无显 着差异.在35例MCA持续闭塞的患者中,静脉团 注tPA90min后FD阳性组平均NIHSS评分降低 22%,而FD阴性组仅降低0,52%(P=0,017);溶 栓i台疗后24h,FD阳性组平均NIHSS评分降低29%, 而FD阴性组增加25%(P:0.01).因此作者认为, 对于溶栓治疗后存在持续MCA闭塞的患者,FD与更 早和更好的神经功能转归有关;FD对持续性血管闭 塞的脑组织有保护作用.为了判断TCD显示的侧支 循环是否能代表血管造影显示的软脑膜动脉,Kim 等对53例急性MCA闭塞患者进行了分析.其中 45%的患者经TCD发现存在侧支循环,39.6%的患 者经血管造影证实软脑膜动脉开放,qVI)的敏感性为 81%,特异性为78.8%,阳性预测值为70.8%,阴性 预测值为86.7%,因此认为TCD可以提供MCA闭塞 患者软脑膜动脉是否开放的可靠证据. 李轶等选择经DSA确诊的单侧MCA狭窄或 闭塞患者,计算TCD测得的患侧ACA(dACA)与对侧 MCA(nMCA)的峰值流速(Vp)比值以及双侧PCA的 流速比值,结果表明狭窄率和V/Vn是预测MCA 病变后ACA参与代偿的2个独立相关因素. 3侧支循环建立的发生机制和影响因素 许多动物实验和临床研究表明,MCA闭塞后 LMA具有代偿能力.从生理学和物理学角度来看, LMA是血流方向为双向的动脉,其血流方向根据其 联系的两个区域的血流动力学功能和代谢需要而改 变:影响血流方向最重要的因素是动脉末端压力 差.代偿能力与液压阻力成反比.当动脉闭塞时,供 血区域压力下降,由于闭塞动脉周围的动脉压力高, 在闭塞动脉和正常动脉之间产生压力差,压力梯度 引起血流经LMA由正常动脉流向闭塞动脉供血区 ? 131? 域.除LMA的数目和直径可影响其代偿能力外,以 下一些因素也能影响LMA的代偿能力. 3.1全身血压 临床研究和动物实验证实,压力梯度的大小和 血流量受全身血压的影响.Symon等观察猴通 过LMA建立的侧支循环发现,全身血压在很大程度 上影响缺血区血流的维持.由此得出结论:全身血 压显着影响LMA的代偿能力,缺血事件发生后,血 压升高和血压下降患者的预后不同. 3.2代偿时间 血管闭塞可以由狭窄逐渐形成也可以突然发 生.慢性闭塞时LMA有足够时间发挥代偿能力,而 急性闭塞时LMA不能迅速发生代偿反应.因此,慢 性闭塞时的侧支循环代偿能力优于急性闭塞.这一 假设已被其他脑血管病所证实.烟雾病是一种慢性 进展性疾病,允许LMA侧支循环充分建立(数目和 直径的增加),从而发挥更好的代偿能力.通过建 立烟雾病小血管重塑模型发现,如果缺血时间延长, 可建立更有效的侧支循环代偿.因此,急性动脉闭 塞往往不能使LMA及时建立有效的代偿途径,是梗 死范围大,临床症状重的主要原因. 3.3年龄 一 些学者强调,患者年龄是影响LMA代偿能力 的重要因素.动脉粥样硬化导致软脑膜动脉和大动 脉弹性下降是一种不利因素.老年患者的循环功能 状态差,代偿能力低,临床医生在治疗老年脑血管病 患者时必须考虑到这一点.年龄对血管调节和 LMA的具体影响目前尚不清楚. 3.4血管扩张因素 脑血管闭塞后软脑膜血管会发生扩张.腺苷是 一 种血管扩张因子,应用微量腺苷即可使软脑膜血 管扩张.用含K的溶液灌注脑表面,也可使软脑 膜血管扩张.前列环素的主要作用是防止血小板聚 集和拮抗血栓素,从而使血管扩张.临床上血管扩 张药和改善微循环药物的应用(如丁咯地尔等)能 明显改善脑血管闭塞患者的预后,间接证实血管扩 张因素可促进LMA的代偿功能. 3.5血管新生相关的生长因子 在缺血缺氧刺激下,与诱导血管形成有关的血 管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor, VEGF),转化生长因子一13(tramforminggro~hfactor一13, ? l32?国际脑血管病杂志2007年2月第J5卷第2期 JCerebrov~cDis.February2007,VolJ5.No.2 TGF—B),血管生成素(锄.nANG)等多种生长因 子表达上调,引起血管新生,侧支循环建立.但这一过 程需数日才能完成.廖维靖等检测MCA缺血对脑 表面血管密度的影响发现,大鼠MCA缺血再灌注3d 后缺血侧半球出现显着的血管扩张和大量的新生细小 血管.Wei等的研究表明,缺血后动脉的侧支生长 和新生血管有助于缺血组织血供的恢复,促进功能恢 复.另外,补充外源性血管生成因子可使缺血脑区血 管数量增加,并可减轻缺血性损害. 3.5.1Vl: VEGF又称血管通透因子,是一组特异性作用 于内皮细胞,促进内皮细胞有丝分裂的同源多肽二 聚体.另外,VEGF还具有增加血管通透性的作用. 应用MRI,三维激光扫描共聚焦显微镜和神经功能 测试等方法,Zhang等一在一种局灶性脑缺血大鼠 模型中检测了重组人VEGF对血管发生,神经功能 转归和血脑屏障渗漏的影响.结果表明,缺血后晚 期(48h)应用重组人VEGF能显着增加缺血半暗带 的血管生成并明显促进神经功能恢复;而缺血后早 期(1h)给予用重组人VEGF则会显着增加血脑屏 障渗漏,出血性转化和缺血性损伤. 3.5.2TGF一8 TGF一8是一大类调节细胞生长和分化的多功能 细胞因子,在正常脑神经细胞表达很少,但在缺血缺 氧等刺激时表达明显上调,具有促血管生成的作用. 3.5.3o ANG是最近发现的一种血管生长因子,其促血 管新生活性比VEGF更强.ANG由l23个氨基酸组 成,相对分子质量为l4400,是核糖核酸酶超家族的 一 员.除具有核糖核酸酶活性外,ANG还具有促血 管生成活性.ANG由肝脏,外周血细胞,内皮细胞, 成纤维细胞和肿瘤细胞产生,正常人血中可检测到 ANG. 郭淮莲等"的研究发现,局灶性脑缺血6h后 缺血脑区ANG蛋白表达已明显升高,缺血24h内 ANG蛋白的表达水平随脑缺血时间的延长而进一 步升高,提示缺血可诱导ANG蛋白表达.大量研究 证实,ANG可诱导血管生成,因此脑缺血后缺血脑 区ANG蛋白表达升高应有助于缺血区新生血管形 成.如能在脑缺血后尽早补充ANG,有可能促进缺 血脑组织的功能恢复. 4结语 MCA闭塞后侧支循环的建立有利于改善缺血区 供血,影像学检测和临床研究也证实了这一观点.缺 血区与正常区之间的压力差,全身血压,血流动力学 等因素能够不同程度地影响侧支循环,一些药物和生 长因子能够促进侧支循环开放和血管新生,有关生长 因子基因治疗的"分子搭桥"技术有望成为改善脑供 血的新途径.侧支循环是对缺血组织的重要代偿,我 们应更好发挥促进侧支循环的有利因素,抑制其不利 因素,从而挽救缺血组织和改善患者预后. 参考文献 lVnnderEecken}?Ad~nsRD.qhe~automyandfmctiomlsi留fic,~ce ofthenmnr~eal~'terial~mstomosesofthehlrmnh面n.JNeuropathol Ex0Neurol,1953,12:132—157. 2EeckenH.Anastomosesbetweentheleptomeningealarteriesofthe brain.TheirMorphological,PathologicalandClinicalSigniflcanee. 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