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目的:高血压脑出血是神经系统的多发病,有较高的病残率和病死率。脑出血后血肿本身的占位效应以及血肿成份的毒性作用可以使血肿周围一定区域内的脑组织发生继发性病理损害,成为影响患者预后的重要因素。MMPs是一类能够降解几乎所有分子的蛋白酶家族,而TIMPs是天然的MMPs特异性抑制剂。正常脑组织中,MMPs与TIMPs之间保持动态平衡；病理条件下,两者平衡失调是导致血管源性脑水肿和继发性脑损害的关键。
有研究发现脑出血后存在细胞凋亡现象,细胞凋亡在脑出血后神经损伤中起重要作用。而Caspase(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶)是一类天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白酶,通过对蛋白激酶、核酸酶及细胞骨架的裂解,Caspase可激活特定信号系统,产生核皱缩、DNA片段形成等凋亡现象,最终控制着凋亡的发生和发展。有研究发现Caspase-3的基因表达在mRNA水平和Caspase-3蛋白水平变化趋势一致,且与脑出血后细胞凋亡的趋势一致,认为Caspase-3参与了脑出血后的细胞凋亡,是脑出血后细胞凋亡的信号转导途径之一。但所有上述研究结果还只停留在体外培养细胞或动物实验模型上,仅Qureshi等人报道了12例脑出血患者病例,在其血肿周围脑组织中检测到凋亡细胞的存在,但他们未进行MMP-9的检测和的测定,因此没能阐明凋亡的发生是否与Caspase-3及MMP-9表达有关。
本研究通过收集临床手术治疗的高血压脑出血患者的病理标本,研究脑出血后血肿周围脑组织MMP-9表达及细胞凋亡的病理变化,以及MMP-9与出血后水肿及细胞凋亡的关系,以期能对脑出血后继发的病理变化有进一步的了解,为脑出血的药物及手术治疗提供依据。
方法:取25例不同时段脑出血患者血肿灶周围脑组织标本作为实验组,5例血肿远隔部位正常脑组织标本作为对照组。根据脑出血时间实验组标本分为:超早期组(<6小时)；早期组(6.12小时)；延期组(>12小时)。临床病例脑组织标本在手术中经皮层“造瘘”清除血肿时,将手术入路通道中邻近血肿约0.5cm范围内的脑组织保存下来,做为病例组标本。将部分超早期手术组患者皮层“造瘘”起始处,即远隔血肿部位脑组织保留下来,做为对照组标本。所有标本均行TUNEL染色,MMP-9、TIMP-1、Caspase-3免疫组化染色及出血后水肿体积测定。依据患者发病后头颅CT及治疗后复查的CT影像,以多田公式测算血肿量及脑水肿量。对统计资料进行卡方检验、方差分析和线性相关分析,检验结果以P<0.01为差异显著。
结果:本研究共收集临床脑组织标本25例,其中超早期组,10例；早期组,8例；延期组,7例。对照组均来自超早期手术组,共5例。对照组中各视野未见或偶见TUNEL阳性细胞。而病例组三个不同手术时段的凋亡阳性细胞数均高于对照组(P<0.01),超早期可见TUNEL阳性细胞表达,早期组明显增多并达到高峰；延期组则有所下降,但仍高于超早期组。对照组各视野极少见MMP-9阳性细胞；超早期已可见大量MMP-9阳性细胞；早期组显著增多,延期组较早期组明显增多。经方差分析SNK-q检验,各组间MMP-9阳性细胞计数均存在显著性差异(P<0.01)。与MMP-9表达相似,对照组各视野极少见TIMP-1阳性细胞；超早期已可见大量TIMP-1阳性细胞；早期组显著增多,延期组较早期组增多更为明显,各组间TIMP-1阳性细胞计数均存在显著性差异(P<0.01)。病例组三个不同手术时段的水肿体积经方差分析SNK-q检验,无显著性差异(P>0.01)。对MMP-9阳性细胞计数与TIMP-1阳性细胞计数及水肿体积进行相关性分析,结果表明MMP-9与TIMP-1具有显著的正相关性,MMP-9与水肿无显著的相关性。对MMP-9阳性细胞计数、Caspase-3阳性细胞计数与TUNEL阳性细胞计数进行多元线性回归分析,结果表明凋亡细胞与MMP-9及Caspase-3之间存在线性回归关系(F=6.198,P<0.01)。并且通过标准化回归系数分析说明Caspase-3对凋亡细胞表达的意义更大。
结论:MMP-9在正常脑组织中的表达是微量的或不表达,而在高血压性脑出血后脑组织中的表达则显著升高。TIMP-1表达时相变化与MMP-9基本一致,MMP-9表达增高程度显著高于TIMP-1,表明脑出血后血肿半暗区脑组织中MMP-9与TIMP-1之间的平衡出现了失调。凋亡机制参与了脑出血后血肿周围早期神经细胞损伤的过程,出血后细胞凋亡是多因素触发和介导的。