脑水肿的病理生理机制进展课件

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（ enzymatic brain-blood barrier）。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，MgCa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。 7NO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(AT-)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-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(34d)达高 峰，持续37天（23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