罗银香，张雪竹

1 天津中医药大学第一附属医院针灸科，天津 300380；2 国家中医针灸临床医学研究中心；3 天津中医药大学研究生院

血管性痴呆（VaD）是由多种脑血管疾病和（或）血管危险因素引起的大脑异质性疾病，主要表现为记忆、注意、执行力及语言等高级认知功能障碍［1］。在老年人痴呆类型中占20%，仅次于阿尔茨海默症［1］。VaD的患病风险随年龄增长而增加，每5.3年增加一倍［2］。随着我国人口老龄化趋势愈加明显，加之脑血管疾病发病率居高不下，导致VaD 的发病人数也相应增长，严重威胁老年人的身心健康及生活质量。由于VaD 发病隐匿，病因复杂，进展迅速，尚缺乏特效药物，治疗手段比较局限，了解其发病机制有助于该病的治疗。慢性脑低灌注又称慢性脑供血不足、慢性脑缺血等，常见于中老年人，是多种原因引起的长期脑血管结构性病变、循环障碍、血流动力学改变，导致大脑整体或前后循环供血区局部性血供减少，脑血流量（CBF）低于脑组织生理需求量，而处于失代偿状态［CBF＜25～45 mL/（100 g·min）］，不能维持正常脑组织代谢能量需要，引发的慢性脑功能障碍综合征［3］。通常在失代偿3个月以后，VaD患者会出现神经功能障碍，如头晕、头痛、全身乏力、情绪改变、睡眠障碍和认知障碍等，以上症状可呈波动性发展，但神经系统检查无局灶性症状和体征。慢性脑低灌注是一个漫长、进行性过程，并在多种脑血管疾病的发生、发展中发挥重要作用。据研究［4］报道，慢性脑低灌注是血管性认知障碍（VCI）所有亚型的共同特征，并且一直持续存在于早期血管性认知障碍（VCI）至晚期VaD 全程。有研究［5］指出，VaD患者CBF减少比同年龄段阿尔茨海默症患者更广泛，且大脑所有部位的CBF 有所减少。因此认为，慢性脑低灌注环境下脑缺血、缺氧或许是VaD的发病原因。近年研究初步证实，慢性脑低灌注可通过血脑屏障破坏、神经炎症、氧化应激、兴奋性毒性、神经血管解耦联、脱髓鞘和髓鞘再生失败等机制导致VaD 发生［1］，现将上述研究进展作一综述，为VaD的发病机制探讨提供参考。

1 慢性脑低灌注通过破坏血脑屏障致VaD

血脑屏障是一种多细胞血管结构，指脑毛细血管壁和神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障，以及脉络丛形成的血浆与脑脊液之间的屏障，它将中枢神经系统与外周血液循环分开，控制分子和离子的通过，同时根据神经元的需要输送物质，从而调节脑实质内的微环境，保护大脑免受毒素和病原体的侵害，是维持大脑环境稳定的重要结构。慢性脑低灌注可以通过毛细血管内皮紧密连接缺失、转胞吞作用增强、细胞外基质（ECM）的降解、周细胞丢失、血管周围空间增加来促进血脑屏障分解。慢性脑低灌注引起的所有这些病理变化随后都会导致血脑屏障损伤，并有助于某些物质（大部分是有害的）通过血脑屏障直接进入脑实质，造成不可逆损伤。低灌注导致的血脑屏障功能障碍可能是白质病变（WML）发展和认知能力下降的早期特征，并可能在VaD发生中发挥直接致病作用。

1.1 毛细血管内皮细胞紧密连接缺失致血脑屏障破坏 血脑屏障由内皮细胞、周细胞、星形胶质细胞终足和基底膜组成。内皮细胞是血脑屏障的主要组成部分，内皮细胞通过紧密连接（TJ）、黏附连接（AJ）和间隙连接（GJ）蛋白相互连接。Claudin-5、ZO-1 和occludin 是TJ 复合物中最重要的蛋白质，这些蛋白质的突变和丢失会使紧密连接打开，导致血脑屏障破坏。此外，内皮细胞低效率的转胞吞作用被破坏，也会导致血脑屏障损伤，使多种循环大分子如免疫球蛋白和白蛋白外渗到脑实质中，最终导致大脑结构和功能损伤。在慢性脑低灌注大鼠模型中，由于CBF 突然严重下降，在术后1 天检测到胼胝体旁正中区域的血脑屏障破坏［6］。RAJEEV 等［7］在低灌注大鼠模型BCAS 术后可观察到血脑屏障细微的结构变化，包括紧密连接蛋白Claudin-5、occludin 和ZO-1表达显著降低，表明紧密连接受到破坏。

1.2 转胞吞作用增强致血脑屏障破坏 二十二碳六烯酸（DHA）是一种必需的omega-3 脂肪酸，通过脂质转运蛋白（Mfsd2a）转运到大脑中，Mfsd2a 转运脂质的能力也是其维持低转胞吞作用调节血脑屏障功能的关键机制，缺乏Mfsd2a 的小鼠会由于转胞吞作用上调而出现血脑屏障渗漏，这表明MFSD2a 具有转运脂质和维持血脑屏障完整性的双重功能。然而，慢性脑低灌注大鼠模型海马中Mfsd2a 表达水平显著降低，这使转胞吞作用增强，导致血脑屏障损伤［8］。

1.3 ECM 的降解致血脑屏障破坏 基质金属蛋白酶（MMPs）通过降解ECM 成分，如Ⅳ型胶原、纤连蛋白等，从而破坏血脑屏障完整性。RAJEEV 等［7-8］发现，慢性脑低灌注可以上调大脑皮质中MMP2 及其上游激活剂MT1-MMP 的表达水平。LENGLET 等［9］发现，MMP2、MMP3 和MMP9 参与了脑缺血后的血脑屏障损伤和神经元死亡。

1.4 周细胞丢失致血脑屏障破坏 周细胞位于内皮细胞和基底膜之间，与血管周围空间构成血脑屏障，周细胞在维持血脑屏障完整性、帮助血管生成和微血管稳定性中发挥重要作用。血小板衍生生长因子受体-β（PDGFR-β）是一种周细胞标记物，在血脑屏障完整性中发挥重要作用。LEE 等［10］发现，在慢性脑低灌注模型中，PDGFR-β 表达显著降低，血管周围的周细胞减少，从而导致血脑屏障通透性增加。此外，周细胞还通过维持内皮细胞低效率的转胞吞作用和连续的紧密连接来参与血脑屏障稳态的调节。慢性脑低灌注诱导的周细胞丢失会增加内皮转胞吞作用，最终导致血脑屏障损伤［11］。在慢性脑低灌注下，周细胞可以从血管周围空间脱离，导致血管通透性增加，各种大分子物质进入脑，引发神经元损伤［11］。慢性脑低灌注诱导的周细胞丢失还可以减少紧密连接蛋白的表达，例如occludin、claudin5 和

ZO-1［12］。

此外，血脑屏障还参与白细胞向中枢神经系统浸润。细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）在此过程中发挥了重要作用。当慢性CBF 不足时，神经炎症反应导致大量细胞因子和趋化因子的表达，进一步促进ICAM-1 和VCAM-1 的表达，它们促进活化的中性粒细胞和单核细胞与内皮细胞黏附聚集，减少CBF，并从外通过受损的血脑屏障直接进入脑实质，释放如促炎细胞因子、趋化因子、氧/氮自由基等神经毒性物质，从而加重VaD［13］。

2 慢性脑低灌注激活神经炎症反应致VaD

神经炎症是由先天免疫所在的中枢神经系统中的神经胶质细胞（主要是小胶质细胞和星形胶质细胞）介导的免疫级联反应。炎症反应可由缺氧、缺血和感染等各种破坏性事件引发。在慢性脑低灌注致VaD 动物模型中，脑缺血缺氧可诱发神经炎症—免疫级联反应，导致WML和神经元丢失，出现学习、记忆功能障碍，加速神经退行疾病发生发展，提示神经炎症可能是VaD 的重要致病因素［14］。此外，慢性脑低灌注时，VaD患者的脑血流量持续减少，大脑处于缺血缺氧的微环境，过度激活神经炎症，使神经元损伤甚至死亡，破坏神经功能，诱发或加重VaD。在此过程中，免疫细胞被激活，炎症介质和炎症通路活化并大量表达。神经炎症一方面会诱发神经元功能障碍甚至死亡，导致认知功能障碍；另一方面，会持续损害血管系统，诱发更严重的血管病理改变和功能障碍，最终导致更严重的认知功能障碍甚至痴呆［15］。

2.1 免疫细胞激活神经炎症反应 中枢神经系统损伤会触发涉及神经胶质细胞、神经元和非神经细胞的协同多细胞反应。免疫细胞在这些反应中发挥着关键作用，它们协同工作确保及时清除侵入大脑的病原体或内源性异常蛋白和细胞，以维持大脑的免疫稳态。

在慢性脑低灌注下，中枢神经系统受到缺血、缺氧等刺激后，小胶质细胞会迅速激活［16］。激活的小胶质细胞可转化为两种表型，即正常激活的促炎性M1表型和选择性激活的抗炎性M2表型。多项动物研究［16-17］发现，慢性低灌注时，VaD 模型大鼠小胶质细胞的极化态从M2 型转变为M1 型，伴随着M1 型标记物表达增加和M2 型标记物减少，提示小胶质细胞向促炎表型转化，释放大量促炎因子，诱导神经炎症，这将加剧白质损伤，对认知功能产生破坏性影响。

星形胶质细胞是中枢神经系统炎症反应的关键调节因子，还积极参与细胞信号转导过程，并分泌神经营养因子来调节突触发育、神经元分化与存活，为神经元提供能量代谢物。使用高同型半胱氨酸血症（HHcy）模型模拟VaD 病理研究［18］发现，HHcy 导致星形胶质细胞终足破坏，对钾稳态和神经血管耦合产生重大影响，造成神经炎症、血脑屏障破坏和认知障碍。

少突胶质细胞是中枢神经系统中由少突胶质细胞祖细胞（OPC）产生的有髓鞘细胞。少突胶质细胞形成绝缘的髓鞘围绕轴突，有助于电信号的传导，同时维持和保护神经元的功能。研究［19］表明，慢性脑低灌注引起的脑白质损伤会介导OPCs分化障碍，导致少突胶质细胞数量减少，神经元脱髓鞘，从而损害认知功能。少突胶质细胞还会释放抑制性蛋白Nogo-A 和MMP-9，阻止神经元重塑，并在白质内引发有害级联反应，导致血脑屏障损伤，进而出现认知功能损害［20］。

2.2 炎症介质与炎症通路激活神经炎症反应 一些炎症介质已被证明在慢性脑低灌注下的神经炎症反应中发挥关键作用。在慢性脑低灌注大鼠模型中，小胶质细胞在造模术后迅速激活，释放白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等多种促炎细胞因子，导致炎症反应加剧，对认知功能产生破坏性影响［21］。此外，在VaD 患者的脑脊液中还检测到MMPs 水平升高［22］。慢性脑低灌注期间MMP-2 的增加有助于血管生成，但也会引起血脑屏障破坏；MMP-9 上调会导致血管损伤和脱髓鞘，影响认知水平［23］。

在VaD 中多种炎症通路激活，共同参与神经炎症病理损伤及认知障碍的发生发展。随着胶质细胞的激活，炎症细胞因子的分泌迅速增加，Toll 样受体4（TLR4）/骨髓分化因子88（MyD88）的信号转导通路被激活，其下游凋亡信号p38/促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）也被激活，诱导下游炎症—免疫级联反应发生，加剧神经炎症，造成白质和海马损伤，最终导致认知功能障碍［23-24］。

3 慢性脑低灌注引起氧化应激反应致VaD

大脑与其他器官相比，其代谢率高、多不饱和脂质含量高、内源性抗氧化活性和保护机制水平较低，因此更容易受到氧化损伤。越来越多的研究表明，氧化应激在VaD 患者和模型动物的发病机制中起着至关重要的作用，并被认为是认知障碍发生的主要原因。在慢性脑低灌注模型中可观察到ROS 水平升高、NO 生物利用度降低和内皮功能障碍。慢性脑低灌注引起的氧化应激可能会损害内皮功能，加速神经血管功能障碍，从而加剧炎症和血脑屏障损伤，最终导致白质损害和认知障碍。

3.1 ROS 水平升高引起氧化应激反应 缺氧会导致大脑微血管内皮细胞中活性氧（ROS）和活性氮的产生增加，而导致氧化应激。脉管系统中氧化应激的三个主要来源是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶、线粒体和环氧合酶（COX）。NADPH 氧化酶家族（特别包括NOX1、NOX2 和NOX4 氧化酶）被认为是慢性脑血管疾病中大脑及循环中ROS 的主要来源。其中NOX1 被认为是海马中ROS 生成的最主要介质，并且在慢性脑低灌注诱导的氧化应激中发挥关键作用，慢性脑低灌注会增加神经元中NOX1 的表达，诱导海马神经元死亡并导致认知障碍［25］。此外，NOX的亚基p67phox 在慢性脑低灌注大鼠中也上调，这加剧了氧化损伤［26］。局灶性脑缺血后，小鼠脑动脉中超氧化物的产生和NOX2 的表达也有所增加［27］。GUSTAW-ROTHENBERG 等［28］也发现，VaD患者的脂质过氧化标志物丙二醛的水平与对照组相比升高，甚至高于AD 患者的水平，这表明VaD患者的氧化应激水平升高。内皮细胞内含有丰富的线粒体，被NADPH 氧化酶激活以产生ROS；COX 在慢性脑低灌注时可以通过促炎症反应增加内皮细胞中ROS 的产生［29］。血管紧张素Ⅱ是NADPH 氧化酶调节的超氧化物产生和内皮功能障碍的重要诱导剂，且被证明也与认知障碍和痴呆的发生有关［30］。

3.2 NO 生物利用度降低引起氧化应激反应 NO是血管舒张剂，调节大脑中的Ca2+水平，从而保护神经元免受兴奋性毒性损伤，并且对保存和维持学习、记忆功能至关重要。慢性脑低灌注期间，内皮细胞中ROS 的增加，导致NO 信号传导受损、NO 生物利用度降低。NO与超氧化物反应形成过氧亚硝酸盐，导致广泛的氧化应激、内皮功能障碍和血脑屏障损伤，最终影响认知功能［27，29］。

4 慢性脑低灌注诱发中枢神经系统兴奋性毒性致VaD

在VaD 发生时，缺血、缺氧会影响三磷酸腺苷（ATP）的产生，能量失衡状态损害了依赖ATP 的钠钾泵的功能，而钠钾泵对于维持神经元的静息膜电位至关重要。由此，神经元自发地去极化并向突触间隙释放兴奋性神经递质谷氨酸，但突触间隙中其他有缺陷的离子泵未能回收谷氨酸而导致其过量积累，导致持续的去极化和对邻近神经元的过度刺激，这种因能量不平衡而过度激活谷氨酸受体（即NMDA 和AMPA 受体），而导致神经元功能紊乱和死亡的现象被称为兴奋性毒性［31］。

据报道，慢性脑低灌注诱导细胞能量失衡，从而导致中枢神经系统出现兴奋性毒性状态，改变小胶质细胞功能，严重妨碍其对抗炎症和大脑组织修复的能力，并可能导致VaD 等慢性中枢神经系统疾病的发生［32］。慢性脑低灌注期间血脑屏障处谷氨酸受体持续激活可能会促进Ca2+向内皮细胞质的移动增加，使胞质Ca2+水平异常增高，从而导致代谢紊乱、线粒体功能障碍、蛋白酶和磷脂酶激活以及活性氧化物质（ROS）的产生，这些共同导致细胞膜损伤和血管细胞死亡，使血脑屏障完整性受破坏，影响认知功能。

5 慢性脑低灌注通过使神经血管解耦联致VaD

神经血管单元（NVU）由神经元、神经胶质细胞和微血管组成，对大脑的发育和功能维持起着至关重要作用。NVU 中的神经胶质细胞包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞，它们在营养和代谢上相互依赖，保证了大脑正常的生理过程，任何类型的细胞受到损害都会破坏神经血管耦合，并对其他细胞产生有害影响［1］。

NVU 中的内皮细胞具有促进神经母细胞沿血管迁移的能力，并分泌丰富的脑源性神经营养因子（BDNF），以促进少突胶质细胞和神经元的增殖和存活。原肌球蛋白受体激酶B（TrkB）是BDNF的内源性受体，BDNF/TrkB 信号传导能促进皮质祖细胞分化为神经元，是突触可塑性和神经元存活的重要神经营养信号。WANG 等［33］观察到VaD大鼠造模术后BDNF/TrkB 的表达水平显著降低，表明慢性脑低灌注损害了内皮细胞对神经元的营养支持。此外，慢性脑低灌注还通过损害实质小动脉的基线张力来明显影响NVU 的功能完整性，其中腺苷1 受体（A1R）起着重要作用［34］。在突触后膜中，A1R 被激活，打开钾通道并增加K+的流出，导致膜超极化，从而降低兴奋性并保护神经元［35］。KIM 等［34］发现，在慢性脑低灌注小鼠模型中的A1R 在造模术后14 d 内显著下降，且证明A1R 介导的血管收缩减少是实质小动脉基线张力降低的潜在机制，表明腺苷信号传导的改变可能会损害血管对慢性缺血的适应性反应。水通道蛋白4（AQP4）是一种负责跨膜运输水分子的蛋白，主要在星形胶质细胞终足上表达，对维持脑内水稳态起重要作用。

星形胶质细胞终足在细胞钙信号传导和释放多种血管活性物质介导神经血管耦合方面发挥关键作用。此外，AQP4 还通过消除各种损伤引起的水肿，以维持渗透压平衡。HUANG 等［36］发现，慢性脑低灌注大鼠造模术后3 d AQP4 表达显著增加，脑水肿加重、血脑屏障通透性增加，推测AQP4 通过介导血脑屏障损伤在慢性脑低灌注下白质病变中发挥关键作用。BACK 等［37］发现，慢性脑低灌注大鼠造模术后，AQP4 被错误地从脉管系统定位到实质，引发广泛的营养解偶联和渗透压失衡，最终破坏CBF 调节，减弱大脑灌注，加剧脑缺氧，导致各种病理反应的发生。

在长期低灌注下，CBF 减少导致大脑能量供应紊乱，NVU 之间的细胞信号转导和营养耦合发生异常，导致血管损伤，并诱发血管危险因素，进而引起神经元损伤、神经胶质细胞异常活化和增殖、血管通透性改变和内皮损伤等，这些将导致NVU 功能的整体损害。NVU 受损会引起一系列级联反应，如血脑屏障损伤、氧化应激和神经炎症，最终诱导VaD形成［1］。

6 慢性脑低灌注通过使白质脱髓鞘和髓鞘再生失败致VaD

白质由许多被髓鞘包围的神经纤维束组成。髓鞘充当轴突的电绝缘体，负责神经冲动快速跳跃传递，并保护神经纤维免受损伤。髓鞘的丧失对白质束有重要影响。一项神经病理学检查显示，与年龄匹配的对照组相比，白质中的髓鞘密度在各种形式的痴呆患者中表现出显著衰减，尤其是VaD［38］。慢性脑低灌注和血脑屏障破坏引起的大脑氧化应激和炎症环境的后果之一是脱髓鞘。髓鞘可以提高轴突的传导速度，并通过将轴突膜的去极化限制在富含Na+通道的Ranvier 节点来减少能量消耗。脱髓鞘会使轴突电位传递减慢引起脑功能障碍，还会导致轴突代谢和结构支持的丧失，从而导致轴突损伤和神经元损伤。少突胶质细胞是中枢神经系统发育中髓鞘形成的基础，对于损伤后的髓鞘再生至关重要。然而，少突胶质细胞对缺氧非常敏感。YANG 等［39］发现，慢性脑低灌注大鼠造模术后缺氧诱导因子1α（HIF-1α）的表达增加，而HIF-1α 会损害OPC 生成少突胶质细胞［40］。REIMER 等［24］报道，在慢性脑低灌注模型造模术后3 d 可以同时观察到OPC 和成熟少突胶质细胞减少，导致髓鞘丧失，使轴突失去营养支持并增加了轴突的脆弱性。此外，脱髓鞘使轴突暴露于缺氧白质的各种有害细胞因子和自由基中，这破坏了轴突能量产生，导致Na+/K+ATP 酶失效，由此产生的细胞内Na+累积逆转了Na+/Ca2+交换器，导致细胞内Ca2+累积［41］。胞质Ca2+水平异常引发的代谢紊乱、能量失衡等系列病理过程将影响血脑屏障的完整性，加剧白质损伤。

OPC 接收到脱髓鞘信号后开始增殖、迁移并快速渗透到脱髓鞘区域，然后分化为成熟的少突胶质细胞，形成并修复髓鞘。慢性脑低灌注可导致髓鞘修复失败，这可能由于发育后期的OPC 在缺血性白质中存在的慢性缺氧和氧化应激条件下特别容易受到损伤［40］；受损内皮细胞和星形胶质细胞失去营养支持可能会降低OPC 的活力，并导致它们在白质的缺氧环境中死亡［42］；可能与OPC 成熟停滞有关，反应性星形胶质细胞产生的高分子量透明质酸（HMW-HA）被透明质酸酶PH20 降解，其降解产物抑制OPC 成熟［43］。此外，Wnt 信号通路的失调也可能在OPC 发育停滞中发挥作用［44］。白质脱髓鞘和髓鞘再生障碍可能导致认知障碍。

总之，慢性脑低灌注是VaD 中主要的脑血流动力学改变，慢性脑低灌注导致脑组织长时间缺血缺氧，最终诱发VaD 的病理发展，这涉及上述多种发病机制。这些机制之间存在着密切的相互作用。由危险因素引起氧化应激通过激活氧化还原敏感的促炎转录因子引发炎症，炎症又通过增加ROS 产生酶的表达和减弱抗氧化防御来增强氧化应激。炎症和氧化应激引发的内皮功能障碍是导致WML 的早期事件。内皮功能障碍会导致白质中CBF 减少，以及血脑屏障通透性改变。CBF 减少影响ATP 的产生，导致的能量失衡会诱发兴奋性毒性，兴奋性毒性导致内皮细胞持续激活，使细胞死亡和物质不受控制地穿过血脑屏障，引发血脑屏障破坏。反过来，灌注不足和血脑屏障破坏会导致脑组织缺氧，从而加剧炎症反应和氧化应激。缺氧、炎症和氧化应激导致神经血管营养解偶联，进而导致血管细胞和少突胶质细胞的损伤。少突胶质细胞损伤、氧化应激和炎症又导致脱髓鞘，并通过OPC 增殖尝试进行髓鞘再生。由于HMW-HA 降解产物和OPC 发育停滞，髓鞘再生失败，导致这些细胞积聚，分泌MMP-9 并加剧血脑屏障损伤。一旦发生脱髓鞘，裸露轴突的能量需求增加会加剧组织的缺氧应激。上述多种机制间的相互作用导致恶性循环，加剧了脑组织损伤，与VaD 的病理发展密切相关。

VaD 的早期检测和诊断至关重要，当前的研究证据表明，慢性低灌注状态会导致大脑发生各种病理改变和结构变化，对其深入探索有助于揭示VaD 的病理机制。但目前仍存在如下问题亟待解决：首先，慢性脑低灌注动物模型的CBF 检测手段有限，仅限于皮质区域，而白质中的CBF 相对较低，这使得目前的检测手段难以检测到深部白质血流的细微变化及其影响。其次，除了各种慢性脑低灌注方法介导的CBF 下降外，手术本身也可能通过引发血管系统的改变而引起各种相关病理改变，这与灌注不足没有明显关系。因此有必要进一步研究动物模型改进以排除手术带来的干扰。再者，慢性脑低灌注实验以啮齿动物模型为主，然而啮齿动物的白质在其大脑的占比低于人类（50%），仅占极小部分，这些固有缺陷严重阻碍了对白质结构和功能病理变化的进一步研究。因此，开发新的动物模型以缩小与人类VaD 之间的差距，对进一步探索VaD 的病理特征和潜在治疗方法至关重要。