腦外傷與心血管病的發(fā)病機制

腦外傷與心血管病的發(fā)病機制

感知是指一個人理解和理解事物的心理過程，包括自我和環(huán)境的定義、感知、興趣、學(xué)習(xí)和記憶、思維和語言等。認(rèn)知功能由多個認(rèn)知域組成,包括記憶、計算、時空間定向、結(jié)構(gòu)能力、執(zhí)行能力、語言理解和表達及應(yīng)用等方面。認(rèn)知功能障礙泛指各種原因?qū)е碌牟煌潭鹊恼J(rèn)知功能損害(cog-nitiveimpairments),從輕度認(rèn)知功能損害到癡呆。認(rèn)知功能障礙又稱為認(rèn)知功能衰退、認(rèn)知功能缺損或認(rèn)知殘疾。近年來隨著神經(jīng)及精神科學(xué)的發(fā)展,認(rèn)知功能障礙逐漸成為研究熱點。腦血管病(cerebralvasculardisease)和腦外傷(traumaticbraininjury)是除了阿爾茨海默病(Alzheimerdisease)之外導(dǎo)致認(rèn)知障礙的兩類常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,均可通過損害腦部神經(jīng)組織,引起腦內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能的變化,最終損害認(rèn)知功能,兩者機制雖有相似,但并不完全相同。探索兩者發(fā)病機制上的異同點,對于這兩類疾病所致認(rèn)知障礙的診斷、治療、康復(fù)及預(yù)后判斷都很重要。1認(rèn)知相關(guān)功能分析引起認(rèn)知功能障礙的機制十分復(fù)雜,目前尚不完全清楚。根據(jù)現(xiàn)有的資料,認(rèn)知障礙的形成機制大致分為兩個方面:即認(rèn)知相關(guān)腦組織結(jié)構(gòu)的破壞以及神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的異常。大腦的很多部位都參與認(rèn)知功能的正常表達,例如額葉、顳葉、頂葉、海馬等。很早的時候研究者就發(fā)現(xiàn):右半球損害造成的認(rèn)知障礙更為嚴(yán)重,其中額葉的損害表現(xiàn)得尤為突出,尤其是額葉腹側(cè)和內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的損害。額葉主要與執(zhí)行功能相關(guān),包括抽象能力、概念形成、選擇性記憶和認(rèn)知過程轉(zhuǎn)移能力。海馬區(qū)主要和學(xué)習(xí)及記憶功能密切相關(guān),海馬區(qū)受損將會影響到對新知識的獲得以及對已掌握知識的提取。另外頂葉可能也參與某些認(rèn)知活動。近年來的研究表明,小腦可能也參與認(rèn)知、情感等高級皮質(zhì)功能,但是目前還缺乏肯定的證據(jù)。此外,與認(rèn)知功能有關(guān)的神經(jīng)遞質(zhì)包括:乙酰膽堿、多巴胺、去甲腎上腺素、五羥色胺、γ-氨基丁酸、谷氨酸等。目前認(rèn)為,腦損傷急性期神經(jīng)遞質(zhì)變化對認(rèn)知的影響可能是暫時的,而恢復(fù)期持續(xù)的認(rèn)知障礙則同腦組織永久性損害,以及長期的腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)功能變化相關(guān)。2腦外傷急性期病理生理變化腦外傷和腦血管病雖有各自的損傷機制,但最后都會通過上述路徑導(dǎo)致認(rèn)知功能的損害,其中有些病理機制是相同的。例如,急性缺血性腦血管病時,在缺血部位發(fā)生一系列“缺血級聯(lián)反應(yīng)”,表現(xiàn)為能量代謝障礙→興奮性神經(jīng)遞質(zhì)釋放→自由基反應(yīng)→鈣過量內(nèi)流→細(xì)胞死亡的過程。而在腦外傷急性期同樣可以見到能量代謝障礙、興奮性氨基酸增加、自由基產(chǎn)生及鈣離子內(nèi)流等。無論原發(fā)病為血管病變或外傷性損害,這些病理生理變化最終可導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的死亡,破壞大腦的組織結(jié)構(gòu),可發(fā)生于皮質(zhì)(如海馬、顳葉、額葉等)或者影響到腦內(nèi)的白質(zhì)纖維,阻礙信號傳遞,進而導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙。目前的研究資料表明,神經(jīng)遞質(zhì)除了參與腦損傷急性期的損害過程,恢復(fù)期的功能失常也對認(rèn)知功能產(chǎn)生影響,其中主要包括多巴胺系統(tǒng)、乙酰膽堿、五羥色胺[12—13]及谷氨酸[14—15]等。3腦外傷和腦病引起的認(rèn)知障礙的不同機制腦外傷和腦血管病所致認(rèn)知障礙的機制不盡相同,其差異具體表現(xiàn)為以下幾個方面:3.1導(dǎo)致血管炎癥及血管性認(rèn)知障礙的因素腦外傷患者病前大部分可能為健康青年人,而血管性認(rèn)知損害患者則多為老年人,并可能存在神經(jīng)系統(tǒng)疾病或其他的危險因素,因而導(dǎo)致兩類疾病患者群的認(rèn)知功能基礎(chǔ)狀態(tài)存在差異。根據(jù)一些研究資料,在老年人中發(fā)生動脈粥樣硬化、類淀粉樣蛋白沉積等更為多見,這些變化可以引起血管炎癥及氧化反應(yīng),導(dǎo)致腦血管疾病以及血管性認(rèn)知障礙。另外,老年人多合并高血壓、糖尿病等慢性病,而這些疾病也是導(dǎo)致血管性認(rèn)知障礙的因素。腦血管功能失調(diào)及血腦屏障作用的降低使得腦內(nèi)微環(huán)境發(fā)生改變,從而使大腦認(rèn)知相關(guān)結(jié)構(gòu)(皮質(zhì)、皮質(zhì)下白質(zhì)、海馬等)更容易受到缺血缺氧的損害而導(dǎo)致認(rèn)知障礙。3.2腦外傷患者認(rèn)知障礙發(fā)生情況3.2.1物理因素:腦外傷主要的原因是由于外力的作用下使腦組織進行突然的加速和減速運動,而造成腦組織同周圍結(jié)構(gòu)的碰撞,或者由于慣性差異,導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)的撕裂。在急性損害時,這種機械損害可能對腦組織產(chǎn)生加速或減速、旋轉(zhuǎn)、對沖等機械力學(xué)作用。因此,TBI患者除了外傷局部的損害外,上述機械因素還會導(dǎo)致全腦的炎癥性反應(yīng),更容易影響到皮質(zhì)及皮質(zhì)下聯(lián)系纖維的功能。相比大部分腦血管疾病患者的腦部損害(蛛網(wǎng)膜下腔出血除外),TBI對腦組織的損害具有更為“泛化”的特點,這一特點可能是導(dǎo)致腦外傷患者認(rèn)知障礙更加突出的主要原因?；铙w和體外研究發(fā)現(xiàn),大腦皮質(zhì)較紋狀體對炎癥損害反應(yīng)更為敏感。相對于腦血管疾病,認(rèn)知障礙在腦外傷住院患者中也更為普遍;即使是影像學(xué)上無任何改變的腦外傷,也會造成對全腦的影響而發(fā)生認(rèn)知障礙,而中重度腦外傷患者幾乎都會伴有認(rèn)知障礙。單獨發(fā)生在非認(rèn)知相關(guān)區(qū)域程度較輕的腦血管事件對認(rèn)知功能可能不造成任何影響。3.2.2彌漫性軸索損傷:彌漫性軸索損傷為TBI特有的一種病理過程,存在于75%的中重度TBI患者中。TBI所致的彌漫性軸索損傷是在特殊的生物力學(xué)機制作用下(目前主要認(rèn)為是瞬間旋轉(zhuǎn)作用以及彌漫施力所產(chǎn)生的腦內(nèi)剪應(yīng)力所致),腦內(nèi)發(fā)生的以神經(jīng)軸索腫脹、斷裂、軸縮球形成為特征的一系列病理生理變化。這種損害在急性期可能導(dǎo)致死亡或者意識障礙,但更為重要的是它可能啟動長期的軸索變性過程,這種變化通常是隱匿的、進展性的,并且研究發(fā)現(xiàn)可能在TBI后多年仍然存在,影響腦內(nèi)聯(lián)系纖維的完整性和神經(jīng)遞質(zhì)的正常傳遞[23—24],從而損害認(rèn)知功能。3.2.3正常顱壓腦積水:正常顱壓腦積水在腦外傷患者中常見,其機制不清,通過CT掃描診斷的正常顱壓腦積水發(fā)生率占腦外傷患者的30%—86%。由于它能夠?qū)е履X皮質(zhì)及腦室周圍白質(zhì)和灰質(zhì)的萎縮,影響到認(rèn)知功能,因此為導(dǎo)致TBI后認(rèn)知功能長期降低的重要原因之一。3.3血管性認(rèn)知障礙的危險因素3.3.1血栓形成:近期的一些研究資料表明,凝血塊形成和小血管梗死是血管性認(rèn)知障礙的機制之一,高水平的纖維蛋白原、凝血酶原激活抑制因子以及凝血因子Ⅲ能夠增加患血管性認(rèn)知障礙的風(fēng)險。雖然房顫是公認(rèn)的導(dǎo)致大面積栓塞的主要病因,但是也會引起小栓子脫落導(dǎo)致多病灶的腦血管疾病和認(rèn)知障礙,或者加重血管性認(rèn)知障礙患者的癥狀。無癥狀性的腦缺血,通過損害腦內(nèi)的白質(zhì),從而影響認(rèn)知相關(guān)部位的聯(lián)系纖維,最終導(dǎo)致認(rèn)知功能的下降,如果發(fā)生在海馬,則能夠選擇性的引起記憶功能的下降。常染色體顯性遺傳病合并皮下梗死和白質(zhì)腦病(cerebralautosomaldominantarteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalopathy,CADASIL)通過引起皮質(zhì)下的腔隙性梗死等機制損害認(rèn)知功能,亦屬于血管性認(rèn)知損害的一類重要危險因素[32—33],研究發(fā)現(xiàn)CADASIL患者海馬的體積顯著低于正常水平。3.3.2出血:顱內(nèi)出血同認(rèn)知功能損害也有密切的關(guān)系,一項研究表明,自發(fā)性顱內(nèi)出血同腦梗死一樣,能夠引起認(rèn)知損害,并且其幾率大致相同。另外,蛛網(wǎng)膜下腔出血也會對認(rèn)知造成損害。在對90例蛛網(wǎng)膜下腔出血患者發(fā)病后3個月進行的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),73%的患者存在認(rèn)知損害,而遲發(fā)的腦梗死只能解釋其中的31%—38%。蛛網(wǎng)膜下腔出血導(dǎo)致的認(rèn)知功能損害甚至在發(fā)病后5年還很明顯。近年來很多研究者又發(fā)現(xiàn),微量的腦出血[38—39]也會影響到認(rèn)知功能,并且可能導(dǎo)致長期的認(rèn)知功能下降,尤其發(fā)生在額葉和顳葉部位。不伴有微量出血的血管性認(rèn)知障礙,其認(rèn)知功能恢復(fù)的可能性更大。雖然目前機制尚不完全清楚,但有的學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),微量的出血可能影響膽堿能系統(tǒng)的功能從而導(dǎo)致認(rèn)知功能下降,微量出血的這種作用獨立于腦內(nèi)白質(zhì)損害范圍及缺血性卒中兩種因素。3.3.3其他:遺傳因素也可能是血管性認(rèn)知障礙的形成機制之一。攜帶載脂蛋白E(ApoE)3以及4多態(tài)基因的卒中患者易發(fā)生認(rèn)知障礙,如果同時合并高血壓或者糖尿病,其患血管性認(rèn)知障礙的風(fēng)險可能更高,不過目前還沒有確切證據(jù)。日本學(xué)者發(fā)現(xiàn),血管性癡呆患者的超敏C反應(yīng)蛋白以及肺炎衣原體抗體的濃度顯著高于阿爾茨海默病患者,提示炎癥可能在血管性認(rèn)知障礙的形成中扮演著某種角色。另外肥胖及運動過少也是血管性認(rèn)知障礙尤其是中年患病人群的重要危險因素。胰島素抵抗、腹型肥胖、小血管內(nèi)皮病變(例如血腦屏障的血管)以及慢性腎臟疾病都能加速血管性認(rèn)知障礙的形成[18,47—48]?？傊?腦外傷和腦血管疾病所致的結(jié)構(gòu)損害雖然有相似之處,但是腦外傷機械性損害更加突出,