無(wú)效再通的病理生理機(jī)制復(fù)雜,目前尚未研究清楚,可能的機(jī)制包括組織無(wú)復(fù)流、早期動(dòng)脈再閉塞、側(cè)支循環(huán)不良、出血轉(zhuǎn)化以及低灌注體積較大等。
(一)無(wú)復(fù)流
無(wú)復(fù)流是指盡管閉塞的血管得到完全再通,但由于微循環(huán)灌注受損,仍然沒(méi)有恢復(fù)組織再灌注[9]。雖然無(wú)復(fù)流在冠狀動(dòng)脈缺血再通和腦卒中的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有所闡述,但有關(guān)腦卒中EVT后無(wú)復(fù)流的臨床研究卻很少,目前為止僅有5項(xiàng)(表1)[10, 11, 12, 13, 14]。這5項(xiàng)臨床研究的設(shè)計(jì)、再灌注評(píng)估方法、無(wú)復(fù)流定義均有所不同,無(wú)復(fù)流的發(fā)生率也有很大差異(3%~42.5%)。其中Ng等[10]還發(fā)現(xiàn),無(wú)復(fù)流區(qū)域在磁共振灌注影像上呈現(xiàn)局部腦血流量和腦血流速度下降,而平均通過(guò)時(shí)間卻不增加甚至降低的獨(dú)特低灌注現(xiàn)象,明顯不同于急性大動(dòng)脈閉塞所致腦梗死的局部腦血流速度下降而平均通過(guò)時(shí)間增加的灌注特征。這一發(fā)現(xiàn)是否是急性缺血性腦卒中無(wú)復(fù)流現(xiàn)象的特征性影像學(xué)表現(xiàn),尚需進(jìn)一步研究來(lái)進(jìn)行證實(shí)。
1.無(wú)復(fù)流現(xiàn)象的病理生理機(jī)制:(1)血液細(xì)胞成分的作用:病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),無(wú)復(fù)流區(qū)域內(nèi)的毛細(xì)血管存在淤滯的紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板等細(xì)胞成分,這些淤滯的細(xì)胞成分導(dǎo)致血液黏度增高和血流緩慢,被認(rèn)為是導(dǎo)致微循環(huán)障礙的重要機(jī)制之一[15]。El Amki等[16]在凝血酶誘發(fā)的大鼠大腦中動(dòng)脈栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型中,觀察重組組織型纖溶酶原激活劑溶栓以后的無(wú)復(fù)流現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞尤其是中性粒細(xì)胞的黏附與阻塞是導(dǎo)致遠(yuǎn)端毛細(xì)血管阻塞的主要原因。Erdener等[17]在小鼠短暫性MCAO模型中,利用高時(shí)空分辨率成像發(fā)現(xiàn)在缺血半暗帶區(qū)域存在毛細(xì)血管動(dòng)態(tài)血流停滯的現(xiàn)象,而這一現(xiàn)象可以被Ly6G抗體所逆轉(zhuǎn)。這些研究結(jié)果均提示白細(xì)胞黏附與阻塞可能是導(dǎo)致缺血性腦卒中再灌注治療后無(wú)效再通的重要原因。此外,纖維蛋白沉積和紅細(xì)胞堆積也被認(rèn)為是卒中溶栓治療后微循環(huán)無(wú)復(fù)流的重要病理生理機(jī)制[18, 19]。(2)神經(jīng)血管單元結(jié)構(gòu)和功能改變:神經(jīng)血管單元由神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞(少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞)和血管細(xì)胞(包括血管內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞以及腦血管內(nèi)的基底膜)組成[20]。神經(jīng)血管單元各個(gè)成分結(jié)構(gòu)和功能的改變均可能參與無(wú)復(fù)流的發(fā)生和發(fā)展。內(nèi)皮細(xì)胞的腫脹和出泡、炎癥導(dǎo)致的周細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞收縮,以及星形膠質(zhì)細(xì)胞水腫均可導(dǎo)致毛細(xì)血管管腔變小、細(xì)胞淤滯,從而影響微循環(huán)的灌注[9]。其中,周細(xì)胞的作用最引人注目。Yemisci等[15]最近發(fā)現(xiàn),盡管主要的閉塞動(dòng)脈成功開放,但周細(xì)胞在缺血期間仍然收縮,這可能是限制向受影響大腦區(qū)域供應(yīng)氧氣/營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而導(dǎo)致無(wú)復(fù)流現(xiàn)象的主要原因。Hall等[21]證明,大鼠腦缺血可誘發(fā)持續(xù)的周細(xì)胞收縮和隨后的周細(xì)胞死亡。多種信號(hào)通路參與了卒中后周細(xì)胞收縮和死亡,包括鈣濃度升高[22]、氧和氮自由基超載[15]、興奮性毒性[21]等。(3)其他機(jī)制:腦卒中后血腦屏障受損可引起血管源性腦水腫,進(jìn)一步壓迫微循環(huán)血管而加重?zé)o復(fù)流[23]。缺血半暗帶區(qū)域的皮質(zhì)擴(kuò)散性抑制可誘導(dǎo)神經(jīng)血管解偶聯(lián)[24]、周期性高灌注和低灌注以及細(xì)胞外鉀離子濃度升高[25],這些機(jī)制均參與了腦內(nèi)微血管調(diào)節(jié)障礙的過(guò)程。
2.靶向無(wú)復(fù)流的治療策略:目前還沒(méi)有公認(rèn)有效的針對(duì)卒中后無(wú)復(fù)流的特定治療方法。部分研究者認(rèn)為,通過(guò)抑制或清除白細(xì)胞、纖維蛋白或血小板來(lái)減少微血管堵塞,可以恢復(fù)微循環(huán)、減少無(wú)復(fù)流、改善卒中預(yù)后[4]。但是這些臨床前研究基本上基于靜脈溶栓后的無(wú)復(fù)流現(xiàn)象,而缺乏EVT的干預(yù)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明中性粒細(xì)胞抗體(Ly6G抗體)可以緩解無(wú)復(fù)流,但人類白細(xì)胞缺乏Ly6G抗原,所以相關(guān)的轉(zhuǎn)化研究是一個(gè)難點(diǎn)[16]。而且,系統(tǒng)性地抑制或者清除白細(xì)胞或中性粒細(xì)胞不可避免地會(huì)帶來(lái)免疫抑制相關(guān)并發(fā)癥,這也是進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化研究需要重點(diǎn)考慮的。通過(guò)黏附分子抗體抑制白細(xì)胞黏附,如針對(duì)P-選擇素、E-選擇素和細(xì)胞間黏附分子-1的抗體,也可防止腦缺血小鼠重組組織型纖溶酶原激活劑溶栓治療后的無(wú)復(fù)流[26, 27, 28]。這為靶向白細(xì)胞的無(wú)復(fù)流治療策略提供了另一個(gè)思路,可以部分避免直接清除或抑制白細(xì)胞帶來(lái)的不良反應(yīng)。
由于周細(xì)胞在微循環(huán)系統(tǒng)中的多種功能,開發(fā)靶向周細(xì)胞的藥物是預(yù)防和治療無(wú)復(fù)流現(xiàn)象的一種很有前途的新策略。研究結(jié)果顯示,ATP敏感鉀通道開放劑iptakalim,可以通過(guò)抑制缺血性卒中后周細(xì)胞收縮來(lái)改善微血管障礙[29];Rho激酶抑制劑法舒地爾可以減輕光遺傳學(xué)誘導(dǎo)的周細(xì)胞收縮,從而改善血管收縮和血流減慢[30]。肌球蛋白Ⅱ抑制劑blebbistatin可以抑制周細(xì)胞收縮,也是一種潛在改善無(wú)復(fù)流的藥物[31]。超氧化物清除劑N-叔丁基-α-苯基硝基和小劑量的一氧化氮合酶抑制劑Nω-硝基-左旋精氨酸均可抑制周細(xì)胞收縮和毛細(xì)血管收縮、減小梗死體積并改善神經(jīng)功能缺損[15]。此外,一些增加能量利用的信號(hào)底物,包括ATP[32]、乳酸、腺苷和低pH值,也可能影響周細(xì)胞的收縮而改善無(wú)復(fù)流[33]。
另有研究結(jié)果表明,抗血小板聚集藥西洛他唑[34]、凝血酶抑制劑阿加曲班[35]、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體激活劑吡格列酮均可減少無(wú)復(fù)流現(xiàn)象[36]。
(二)早期再閉塞
1.早期再閉塞的病理生理機(jī)制:動(dòng)脈再閉塞在臨床上表現(xiàn)為起初成功再通后出現(xiàn)短暫的臨床改善,隨后在沒(méi)有顱內(nèi)出血的情況下由于血管的再閉塞而出現(xiàn)癥狀的惡化。研究報(bào)道EVT后24 h內(nèi)的再閉塞率為3%~9%[37, 38]。雖然EVT后早期再閉塞相對(duì)罕見,但可顯著增加病死率和致殘率[37]。EVT后發(fā)生早期動(dòng)脈再閉塞的危險(xiǎn)因素尚未完全確定,可能包括治療前他汀類藥物治療、閉塞部位、動(dòng)脈粥樣硬化和殘余血栓或狹窄獨(dú)立、高血小板水平等[37,39]。動(dòng)脈再閉塞的原因包括血栓溶解遷移而閉塞遠(yuǎn)端動(dòng)脈分支(栓子逃逸)或新的血栓形成[4]。內(nèi)皮損傷可能是再閉塞的主要發(fā)病機(jī)制[40]。EVT尤其是機(jī)械取栓可能導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂或內(nèi)皮侵蝕,激活凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng),從而觸發(fā)血小板的激活、黏附和聚集,以及組織因子的暴露[41]。Abraham等[42]利用高分辨率磁共振成像清楚地觀察到了代表內(nèi)皮損傷的血管壁的信號(hào)增強(qiáng),從而揭示了再閉塞部位的內(nèi)皮損傷。
2.靶向早期再閉塞的治療策略:首先,通過(guò)快速識(shí)別導(dǎo)致早期再閉塞的危險(xiǎn)因素有助于及時(shí)采取糾正措施,包括立即重復(fù)取栓,這可能會(huì)改善臨床預(yù)后[37]。起病到再灌注時(shí)間越長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致越嚴(yán)重的血管內(nèi)損傷,從而使目標(biāo)血管在EVT后更容易再次閉塞[40]。因此,優(yōu)化綠色通道、改良取栓設(shè)備和技術(shù)從而縮短再灌注時(shí)間可能有助于減少動(dòng)脈再閉塞。此外,也有研究發(fā)現(xiàn)支架植入是早期再閉塞的保護(hù)因素[43]。長(zhǎng)期他汀類藥物和抗血小板治療可以防止血小板聚集并抑制血管炎癥,這可能對(duì)血管內(nèi)皮產(chǎn)生保護(hù)作用,從而防止EVT后血栓形成[40]。但是目前關(guān)于早期再閉塞的詳細(xì)機(jī)制了解有限,需要更多的臨床前研究來(lái)評(píng)估與再閉塞相關(guān)的可能的分子通路和治療靶點(diǎn)。相關(guān)的治療策略應(yīng)關(guān)注凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活和促凝血因子的局部浸潤(rùn),以及再灌注后的血管功能障礙和微血管收縮[4]。所有這些因素都可能會(huì)影響再灌注后的再閉塞率,但具體的治療效果尚需要更多研究來(lái)解答。
2項(xiàng)回顧性臨床研究分別發(fā)現(xiàn)對(duì)于顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄相關(guān)卒中患者,EVT后發(fā)生動(dòng)脈再閉塞時(shí),予以動(dòng)脈或靜脈內(nèi)內(nèi)注射Ⅱb/Ⅲa受體抑制劑替羅非班可以顯著減少再閉塞的發(fā)生[44, 45]。但目前缺乏隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)評(píng)估Ⅱb/Ⅲa受體抑制劑對(duì)EVT后早期再閉塞的有效性。
(三)出血轉(zhuǎn)化
1.出血轉(zhuǎn)化的病理生理機(jī)制:出血轉(zhuǎn)化是指腦梗死后首次頭顱影像學(xué)檢查未發(fā)現(xiàn)出血,再次行頭顱影像檢查發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)出血,或根據(jù)首次頭顱CT/MRI可以確定的出血性梗死[46]。相當(dāng)一部分患者可發(fā)生癥狀性出血轉(zhuǎn)化,并與神經(jīng)功能惡化和死亡率增加相關(guān)。缺血性卒中后的出血轉(zhuǎn)化率在10%~40%[47],與缺血損傷、再灌注損傷、凝血功能紊亂和血腦屏障破壞相關(guān)[46]。血腦屏障的早期破壞在急性缺血性卒中期間的出血轉(zhuǎn)化形成中起關(guān)鍵作用。缺血損傷破壞Na+-K+ATP酶的活性,通過(guò)級(jí)聯(lián)的細(xì)胞和代謝紊亂,包括蛋白酶和自由基的產(chǎn)生,破壞基底膜和緊密連接的完整性,導(dǎo)致血液外滲到腦實(shí)質(zhì)[48]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,缺血或再灌注引起金屬蛋白酶的釋放和激活可導(dǎo)致基底膜的破裂,導(dǎo)致出血轉(zhuǎn)化[47]。此外,一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,抑制金屬蛋白酶激活和氧自由基形成可以降低出血轉(zhuǎn)化的發(fā)生率[49]。血腦屏障破壞的程度取決于缺血的持續(xù)時(shí)間。因此,晚時(shí)間窗血管再通增加了再灌注損傷導(dǎo)致出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)[47]。另外,在EVT過(guò)程中,可能損傷大腦的小動(dòng)脈或毛細(xì)血管,造成血腦屏障的損害,增加出血轉(zhuǎn)化的可能。
2.靶向出血轉(zhuǎn)化的治療策略:(1)血壓管理:觀察性研究表明,術(shù)后持續(xù)高血壓和更高的血壓變異性會(huì)增加出血轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)[50]。Goyal等[51]發(fā)現(xiàn),與接受許可性高血壓(<180 mmHg;1 mmHg=0.133 kPa)治療的患者相比,接受中度(<160 mmHg)和強(qiáng)化(<140 mmHg)血壓控制治療的患者在3個(gè)月內(nèi)功能結(jié)果改善、病死率降低。這些研究結(jié)果表明血壓優(yōu)化可能是EVT后的神經(jīng)保護(hù)策略之一。然而,一項(xiàng)前瞻性隨機(jī)試驗(yàn)顯示,在EVT治療再通后將目標(biāo)收縮壓降至<130 mmHg未能降低顱內(nèi)出血風(fēng)險(xiǎn)[52]。目前,最佳的、個(gè)性化的血壓目標(biāo)仍未確定。(2)生物學(xué)靶點(diǎn):一些研究評(píng)估了預(yù)防出血轉(zhuǎn)化的分子靶點(diǎn),包括抑制基質(zhì)金屬蛋白酶、減少氧自由基和調(diào)節(jié)血腦屏障通透性等。在腦缺血?jiǎng)游锬P椭校肋_(dá)拉奉、尿酸、NXY-059等自由基清除劑可以保護(hù)血腦屏障,降低重組組織型纖溶酶原激活劑誘導(dǎo)的出血轉(zhuǎn)化[53, 54, 55]。然而,自由基清除劑在臨床試驗(yàn)中并沒(méi)有顯示出有益的效果[54, 55]。通過(guò)米諾環(huán)素等藥物抑制基質(zhì)金屬蛋白酶,可降低缺血性腦卒中動(dòng)物模型的血腦屏障通透性和重組組織型纖溶酶原激活劑相關(guān)出血轉(zhuǎn)化率[56]。此外,西洛他唑[34]、法舒地爾[57]、芬格莫德[58]、他克莫司[59]和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子抑制[60]也顯示可以降低出血轉(zhuǎn)化率。然而,相關(guān)的臨床研究卻很少。
(四)側(cè)支循環(huán)不良
大量的證據(jù)表明,側(cè)支循環(huán)狀態(tài)在急性缺血性腦卒中的預(yù)后中起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)驗(yàn)性缺血模型和大血管閉塞性卒中患者中,側(cè)支循環(huán)可以顯著影響神經(jīng)功能結(jié)局,減少熱休克蛋白水平和蛋白質(zhì)合成抑制,對(duì)缺血組織提供保護(hù)[61]。相反,側(cè)支不良與更快的缺血核心進(jìn)展和更大的最終梗死體積相關(guān)[61]。最近,研究證明側(cè)支循環(huán)可以預(yù)測(cè)對(duì)EVT的反應(yīng)。一項(xiàng)納入EVT治療急性缺血性腦卒中的薈萃分析顯示,良好的側(cè)支循環(huán)狀態(tài)與EVT后良好的功能預(yù)后相關(guān)[62]。機(jī)制上來(lái)說(shuō),側(cè)支血流可防止血管功能的損害,從而改善再通治療后的再灌注。事實(shí)上,在腦缺血期間,組織損傷并不局限于神經(jīng)元,內(nèi)皮細(xì)胞也會(huì)受到影響[63]。卒中后發(fā)生的血管損傷會(huì)促進(jìn)血管再通后水腫的形成和出血轉(zhuǎn)化。因此,側(cè)支循環(huán)對(duì)于減少腦卒中引起的損傷和增加再通后良好再灌注的機(jī)會(huì)至關(guān)重要。然而,側(cè)支循環(huán)和無(wú)效再通之間的相關(guān)性還存在爭(zhēng)議,目前也尚無(wú)研究探討靶向側(cè)支循環(huán)來(lái)改善EVT后的無(wú)效再通。
潛在的增加側(cè)支循環(huán)(主要是軟腦膜側(cè)支)的方法包括:內(nèi)皮素A受體拮抗劑、Rho激酶抑制、一氧化氮供體藥物、血紅蛋白基氧載體和聚乙二醇化羧基血紅蛋白等,但目前均只在基礎(chǔ)研究中確認(rèn)有效,離進(jìn)入臨床尚有較遠(yuǎn)距離[61]。