彭建华点评 JNI︱浙江大学陈盛/方远坚团队揭示蛛网膜下腔出血患者急性脑水肿及慢性脑积水发生的脑脊液炎症及凝血生物学标志物

学术   2024-10-07 00:02   上海  

【神经科学前沿技术培训系列】详见文末


撰文方远坚

审阅︱陈  盛

点评︱彭建华(西南医科大学附属医院神经外科)

责编︱王思珍


自发性蛛网膜下腔出血Subarachnoid hemorrhageSAH)是一种严重的卒中亚型,减轻其高死亡率和致残率对实现健康中国意义重大。SAH72小时内发生的早期脑损伤是影响患者预后的重要因素,而脑水肿的发生被视为早期脑损伤的主要表现,且与继发性并发症密切相关尽管已有多项研究揭示脑水肿与慢性脑积水的机制,并提示其可能共同源于脑脊液动力学的异常,但其潜在的共同机制仍存在一些研究空白[1]最新动物研究指出类淋巴-脑膜淋巴系统的功能失调是SAH后脑水肿及脑积水发生的重要原因同时,脑脊液炎性细胞因子和凝血因子在类淋巴-脑膜淋巴系统障碍中发挥着重要作用,但目前临床数据对其关联性的验证仍显不足[2, 3]

近日,浙江大学大学医学院附属第二医院神经外科的陈盛方远坚团队在Journal of Neuroinflammation上发表了题目为Cerebrospinal Fluid Markers of Neuroinflammation and Coagulation in Severe Cerebral Edema and Chronic Hydrocephalus After Subarachnoid Hemorrhage: A Prospective Study的文章。该研究揭示了SAH后患者脑脊液中炎症及凝血因子与脑水肿及脑积水严重程度的关系,并确认这些因子与临床预后之间的相关性。同时,研究团队通过动物SAH模型揭示炎症及凝血因子促进类淋巴-脑膜淋巴系统障碍导致脑水肿及脑积水发生。该发现弥补了当前临床研究的不足,将有助于为SAH患者提供更有效的治疗策略,改善预后。


研究团队在先前动物研究的基础上[2],设计了一项前瞻性临床观察研究,来揭示SAH后脑脊液炎症及凝血因子与患者脑水肿及脑积水的关系(相关研究注册在ClinicalTrials.govNCT06009016)根据相关入排标准,研究共纳入了72名自发性动脉瘤性SAH患者,且符合改良Fisher评分3-4级。脑脊液通过腰大池或脑室外引流采集于发病后48小时内,且为动脉瘤介入或夹闭手术前,以排除手术方式对脑脊液的影响。患者的平均年龄为60.3岁,女性占51.4%。在这些患者中,46人接受了动脉瘤夹闭,26人进行了动脉瘤栓塞治疗。


研究发现,3852.8%位患者在基线Subarachnoid Hemorrhage Early Brain Edema ScoreSEBES[4]评分中表现出严重脑水肿(SEBES 3-4),1318.1%位患者发生了慢性脑积水(2周以上,且无脑室梗阻,需要脑室-腹腔分流)。在基线对比上,严重脑水肿的患者在入院时表现出更低的格拉斯哥昏迷评分(GlasgowComa ScaleGcs)及更高的Hunt-Hess分级,室内出血率及较厚血块的发生率更高。此外,这些患者在住院期间和三个月随访时的临床结果普遍较差。相较于无脑积水的患者,发生脑积水的患者脑室内出血率更高,容易发生迟发性性脑缺血,且住院时间更长,三个月临床预后更差。

研究者团队先前研究表明:在SAH患者的脑脊液蛋白质谱结果中,内源性(因子IXXI)、外源性(因子IIIVII)和共同凝血途径因子(纤维蛋白、TAT)显著上调[2]。本研究进一步确认,严重脑水肿患者的外源性凝血因子(如因子IIIVII)及共同凝血产物(如纤维蛋白、TAT)水平显著高于轻度脑水肿患者。此外,严重脑水肿患者的炎性细胞因子水平也显著升高,尤其是IL-1βIL-2IL-6IL-12TNF-α等。这表明凝血因子和炎性因子在脑水肿的发展中起着重要作用

1. 脑脊液凝血因子和炎性细胞因子水平在轻度和重度脑水肿SAH患者中的表达


同时,研究团队发现,慢性脑积水患者的脑脊液中外源性凝血因子和共同凝血产物水平也显著高于无脑积水的患者,尤其是因子IIIVII及纤维蛋白、TAT。发生慢性脑积水的患者,其炎性细胞因子(如IL-1βIL-2IL-6IL-12等)水平也显著升高。这些结果,进一步支持了炎症及凝血因子与脑积水发生之间的关联

2. 脑脊液凝血因子和炎性细胞因子水平在脑积水和无脑积水的SAH患者中的表现


通过多变量Logistic回归分析,研究团队进一步挖掘严重脑水肿和慢性脑积水独立相关的凝血因子和炎性细胞因子。对于严重脑水肿,较高的TAT、纤维蛋白、IL-2IL-5IL-7水平及较低的IL-4的水平为独立危险因素。对于慢性脑积水,较高的纤维蛋白IL-2IL-8IL-12TNF-α为独立危险因素

3. 严重脑水肿和脑积水的独立危险因素


研究团队还分析了脑脊液中凝血因子与炎性细胞因子之间的相关性,发现二者存在显著的正相关性。这表明凝血和炎症反应在SAH后的病理生理过程中密切相关。
 
4. SAH后脑脊液凝血因子与炎症因子的相关热图


最后,研究团队通过在小鼠模型中鞘内注射重组组织型纤溶酶原激活剂(recombinant tissue plasminogen activatorrtPA)来减轻SAH后脑脊液中的的凝血反应及神经炎症。结果显示,rtPA能够显著降低脑中炎性细胞因子的水平,并改善脑水肿及神经功能缺损。rtPA促进脑脊液的正常流动,改善了类淋巴功能及脑膜淋巴功能。
 
5. rtPA可能通过恢复小鼠类淋巴-脑膜淋巴功能逆转SAH诱导的神经炎症、脑水肿和神经功能缺损

文章结论与讨论,启发与展望

本研究揭示了SAH后脑水肿和慢性脑积水的复杂机制,强调了脑脊液中炎性因子和外源性凝血途径因子水平的升高与SAH后严重脑水肿和慢性脑积水的发展相关SAH后外源性凝血途径因子与脑脊液中炎性细胞因子呈正相关。rtPA抑制脑脊液凝血功能可能通过恢复SAH后的类淋巴-脑膜淋巴管功能来减轻神经炎症反应和脑水肿。这些发现为SAH患者的临床管理提供了新的视角,未来的研究可以进一步探索这些生物标志物在临床应用中的潜力,及其对患者预后的影响,从而改善SAH患者的治疗策略和临床结果。



专  家  点  评

彭建华(副教授,博士研究生导师,西南医科大学附属医院神经外科副主任,西南医科大学脑科学研究所PI


脑水肿是自发性蛛网膜下腔出血(Subarachnoid hemorrhage, SAH)后继发性损伤的关键环节。浙江大学医学院附属第二医院陈盛/方远坚团队长期致力于SAH研究,他们在该文中重点探讨了SAH后脑脊液中炎症和凝血因子与脑水肿及慢性脑积水之间的关系。研究通过前瞻性临床观察研究以及动物研究,结合临床及基础研究深入分析了脑脊液中生物标志物的变化,为理解SAH后的病理机制提供了新视角。


研究结果显示,严重脑水肿患者的脑脊液中外源性凝血因子和炎性细胞因子显著升高,且这些变化与临床预后密切相关。这一关键发现揭示了凝血和炎症在SAH后的相互作用,为未来的治疗策略提供了理论依据。此外,研究团队通过rtPA干预动物实验,证实其在减轻脑水肿和神经功能缺损方面的潜力,进一步支持了凝血和炎症及因子在脑脊液动力学中的关键作用。


整体而言,该研究不仅填补了SAH领域的知识空白,也为临床实践提供了重要参考。通过识别相关生物标志物,未来可望为SAH患者制定更有效的个体化治疗方案,从而改善患者的预后和生活质量。这项研究具有重要的临床意义和应用前景,值得进一步的深入探索。

原文链接:https://jneuroinflammation.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12974-024-03236-y

浙江大学医学院附属第二医院方远坚主治医师/特聘研究员为该论文的第一作者,浙江大学医学院附属第二医院的陈盛教授为通讯作者。本研究受到国家自然科学基金项目的支持。

方远坚(左),陈盛(右)

(照片提供自方远坚/陈盛团队


第一作者:方远坚,浙江大学医学院附属第二医院主治医师,临床特聘研究员,浙江大学博士,美国罗马琳达大学联合培养博士/访问学者。擅长各类神经外科微创手术,并长期从事脑血管病的临床和基础研究。主持国家自然科学基金青年项目1项,参与国家自然基金4项。近三年先后在Lancet子刊Ebiomedicine、欧洲影像学会刊European Radiology以及卒中领域Top期刊StrokeJournal of Cerebral Blood Flow and Metabolism等杂志上累计发表67篇临床及科研型SCI论文,第一及共同第一作者28篇,通讯作者6篇。作为联合培养博士与美国洛马琳达大学进行脑血管病的转化研究学习1年。获2021年浙江省优秀博士毕业生,浙江省优秀博士毕业论文等荣誉。曾赴荷兰参加2019年第15届世界蛛网膜下腔出血大会并作大会发言。任Current NeuropharmacologyFrontiers in Cellular Neuroscience Frontiers in Immuology杂志客座编辑。

通讯作者:陈盛博士生导师,副主任医师,副教授,特聘研究员,美国梅奥诊所(罗切斯特)神经外科访问学者,美国罗马琳达大学兼职副教授。擅长应用神经内镜技术开展各类神经外科微创手术,并长期从事脑血管病的临床和基础研究。前往美国MayoBarrow Neurosurgical InstituteUPMC等国际知名神经外科中心访学。目前担任中国卒中学会脑血管外科分会全国委员、国家卫生健康委能力建设和继续教育神经外科专家委员会青年委员、中国研究型医院学会脑血管病学青年委员、中国医学装备协会脑网络神经外科分会委员、长三角神经内镜创新联盟理事、浙江省医学会神经外科分会青年委员、浙江省医师协会神经外科分会青年委员、中德科学中心青年科学家及《Transl Stroke Res》、《Neurosci Bulletin》等多本专业杂志编委/青年编委。主持国家自然科学基金项目3项及国家科技创新2030重大项目1项(子课题负责人)。入选全国胶质瘤青年科学家,卒中未来引领者计划(第二期),浙江省医坛新秀,浙江大学临床拔尖人才,等项目,在《Ebiomedicine》《Adv Sci》《Ann Neurol》《Stroke》及《中华神经外科》等国际著名期刊发表50余篇论文(一作/通讯),被《Lancet》等杂志及多个指南引用。



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参考文献

1. Fang Y, Huang L, Wang X, Si X, Lenahan C, Shi H, et al. A new perspective on cerebrospinal fluid dynamics after subarachnoid hemorrhage: From normal physiology to pathophysiological changes. J Cereb Blood Flow Metab. 2022;42(4):543-58.

2. Fang Y, Wang X, Lu J, Shi H, Huang L, Shao A, et al. Inhibition of caspase-1-mediated inflammasome activation reduced blood coagulation in cerebrospinal fluid after subarachnoid haemorrhage. EBioMedicine. 2022;76:103843.

3. Wang X, Zhang A, Yu Q, Wang Z, Wang J, Xu P, et al. Single-Cell RNA Sequencing and Spatial Transcriptomics Reveal Pathogenesis of Meningeal Lymphatic Dysfunction after Experimental Subarachnoid Hemorrhage. Adv Sci (Weinh). 2023;10(21):e2301428.

4. Ahn SH, Savarraj JP, Pervez M, Jones W, Park J, Jeon SB, et al. The Subarachnoid Hemorrhage Early Brain Edema Score Predicts Delayed Cerebral Ischemia and Clinical Outcomes. Neurosurgery. 2018;83(1):137-45.



编辑︱王思珍
本文完

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