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脑水肿的病理生理机制进展神经科梅元武胡波一、分类1.血管源性脑水肿（细胞外水肿）由于血脑屏障碍受损，毛细血管通透性增加，血浆蛋白和水份外溢，使细胞外液增加。早期病灶局部皮质损害为血管充血、出血、血栓形成。中期脑白质明显水肿，细胞外间隙扩大明显，水肿液成份接近血浆电解质及蛋白成份、脑水肿扩散、最后由于离子和各种水肿因子的作用，细胞肿胀，细胞膜和细胞器功能障碍细胞死亡。2细胞毒性脑水肿(细胞内水肿）由于脑缺血缺O2、Na+、K+、CL-、泵的能量ATP很快耗竭,细胞内Na+、Ca2+、CL-、水潴留，细胞内渗透压高于细胞外液而细胞肿胀，称细胞毒性脑水肿。水肿液浓度成份与血浆中显著不同。多见于早期脑缺血O2。3．渗透性脑水肿当低血钠和水中毒时血浆内水分由于渗透压低而进入脑细胞内，形成脑水肿，以白质内更明显。此时细胞处间隙不扩大。血脑屏障完整。4．间质性脑水肿主要见于脑室周围的白质，常与脑积水伴发故称脑积水性水肿。其水肿的程度脑室压高低相关。5．流体静力压性脑水肿任何因素引起脑毛细血管动一静脉端的静力压增高，都会导致压力平衡紊乱,引起流体静力压性脑水肿，如高血压脑病时脑水肿。二、脑水肿的发生机制1．能量代谢学说：任何原因导致脑缺血缺O2时，细胞在无O2酵解情况下，ATP产生↓。原储存的ATP很快耗尽，细胞膜泵功能障碍，从而诱发一系列的代谢异常。2．血脑屏障学说：血脑屏障的主要结构是脑内毛细血管的内皮细胞层。它与其它器官的毛细血管不同之处是内皮细胞之间紧密连接而几乎不存在微孔。而且脑微血管都被星形细胞之终足包缠。正常情况下，屏障对疏水性脂溶性物质能自由通过，而亲水性如小分子的离子通透性很差。近来发现脑微血管还存在一些能参与神经递质、调质及多肽代谢的酶，在脑水肿时至少有10种以上的酶活性升高、抑制这些酶能使屏障的通透性↓。因此，提出了血—脑酶屏障学说（enzymaticbrain-bloodbarrier）。这种化学屏障与局部脑微循环有关。由于屏障破坏，蛋白漏出，细胞外水肿形成，脑微循环障碍形成一个恶性循环。此时因水肿液富含蛋白，吸收缓慢。脑水肿时间长，对高渗脱水剂难以奏效。尤其是白质区水肿甚至还可加重。3．自由基学说：1972年Demopoulos提出自由基是脑水肿的重要机制之一，并认为无论何种脑水肿均由细胞膜的过氧化所致。自由基形成于血脑屏障开放的第二阶段，提示脑血管内皮细胞的继发性损害。自由基加重了屏障的破坏，其反应还可因脑出血，血液中的Fe2+、Cu2+等催化作用使脂质过氧化反应加重。4．离子学说：在能量代谢障碍同时，由于PH值↓H+、K+、大量排除细胞外，Na+、CL-进入细胞内伴随水的进入而细胞急骤肿胀。这便是细胞毒性水肿的重要机制，在细胞毒性作用下Ca2+通道开放，大量Ca2+内流,Mg2+外流，Mg—Ca泵失活,线粒体、内质网的Ca2+释放→Ca2+超载，线粒体肿胀，氧化磷酸化过程中断→细胞死亡。可见Ca2+超载催化了脑水肿继发性脑损害的一系列病理生理过程。5．生物膜分子结构紊乱学说：生物膜是细胞和细胞器外膜的总称，如核、线粒体、内质网、溶酶体等内膜系统。具有重要的稳态，能量转换、物质转运、信息传递作用。任何病理因素都可干扰膜的功能、严重者影响膜的结构，尤其是膜磷脂破坏产生自由基及水肿因子，溶酶体膜破坏加重脑水肿。皮质激素治疗脑水肿有效，主要是通过影响膜的功能和结构。6．兴奋性氨基酸的毒性作用：中枢神经系统高浓度的Glu起动Ca2+、Na+通道,大量K+外流,膜持续去极化。因此有人认为Glu是细胞毒性水肿的介质。Glu受体阻滞可减轻脑水肿。7．NO与内皮素：是近年发现的由血管内皮细胞分泌的一种血流调节因子。正常时处于动态平衡，维持着血管舒缩功能，有实验证实二者的浓度与脑水肿成正比。ET的作用主要是加重脑缺血缺氧性损害。NO的作用是双面性的,其毒性作用可增加能耗，激活EAA。8．激素a．糖皮质激素b．前列腺素c．肾素血管紧张素—醛固酮系统（RAAS）研究发现动物脑损伤后，血浆和CSF中血管紧张素Ⅱ(AT-Ⅱ)含量增高与脑组织水含量同步变化,都在损伤后48-72h达高峰。AT-Ⅱ具有刺激饮水,增加摄盐,升高BP，增加加压素、ACTH分泌,这可能是脑水肿形成或损伤后3-7日脑水肿加重，高血压难控制以及多器官功能衰竭的原因。三、几种常见疾病致脑水肿的机制1．脑血管病a.脑出血性疾病：不论是脑实质脑室，还是珠网膜下腔的出血，其脑水肿的程度都重于其它CVD。其发生机制更为复杂。约有半数患者无血肿扩大而病情加重的原因归属于脑水肿，脑室扩大，脑积水等。除血肿本身的占位效应外，尚有周围组织液循环障碍，代谢紊乱如酸中毒、血管运动麻痹、血脑屏障受损以及血液分解产物释放多种生物活性物质加重脑水肿。有人用自体血注入小鼠尾状核，发现同侧基底节区水肿在24h内进行性加重达高峰，直到第5天开始消退。水肿在出血灶周围最严重，对侧皮质及基底节区也有水肿，血肿周围的水肿有血管源性也有细胞毒性，远离病灶是血管源性水肿扩散的结果。脑出血凝血瀑布反应补体活化红细胞溶解凝血块固缩凝血酶形成炎症反应膜攻击复合物血红蛋白血浆蛋白血红蛋白降解产物脑水肿b.脑缺血性疾病：缺血3h镜下可见水肿，缺血6h肉眼可见水肿。24h(3—4d)达高峰，持续3—7天（2—3周)开始消退。早期为细胞内水肿，后由于细胞膜离子泵失活,，缺血缺氧持续，则血脑屏障破坏，而造成血管源性水肿。其机制中强调致水肿因子（前列腺素、白三烯、5-HT、激肽、自由基、血小板激活因子等）,损伤级联反应（兴奋性毒性、梗塞灶周围去极化、炎症及凋亡）,再灌注损伤等。2.颅内感染：CNS感染时，病原及宿主细胞所释放的毒素，某些炎性因子和细胞因子对脑和脑血管的影响，是引起血脑屏障通透性增加，脑水肿和CSF动力学改变的重要病理机制。尤其是细菌感染其内毒素—酯多糖激活磷脂酶A2、环氧化酶、NOS等，直接或间接地破坏血脑屏障，引起感染性脑水肿，包括血管源性、细胞毒性和间质性脑水肿。3．脑肿瘤：肿瘤对脑组织造成异物刺激，其代谢产物使血脑屏障破坏，肿瘤组织所产生的致水肿因子，通过毛细血管内皮细胞裂开的通道进入肿瘤间质引起瘤周水肿。肿瘤细胞分泌血管内皮生长因子/血管通透因子（VEGF/VPE），血小板活化因子（PAF）。类固醇激素及其受体，按旁分泌机制刺激血管内皮细胞增生，增强血管通透性，加之肿瘤新生的毛细血管缺乏完善的血脑屏障导致血浆渗漏。这种水肿属血管源性水肿。糖皮质激素可减少VEGF表达，并能减轻脑水肿。此外肿瘤使脑组织缺氧而致细胞毒性水肿。谢谢!