第一部分衰老相关脑微血管的基本病理改变背景和目的:随着年龄的增长,脑微血管会发生一系列病理改变,对脑微血管系统的正常结构形态、功能产生不利影响。脑微血管在结构形态上所发生的病理改变主要包括小动脉硬化、毛细血管迂曲、微血管密度改变以及小静脉胶原病等;同时在功能层面上,微血管内皮细胞连续性破坏、基底膜（basementmembrane,BM）增厚、细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）蛋白沉积等表达量的改变,常会导致血脑屏障完整性被破坏,从而影响脑微血管系统的正常功能。脑微血管及其周围ECM蛋白的病理改变,在脑小血管病、神经系统退行性疾病等衰老相关的疾病发生发展起到了重要作用。过去尽管对脑微血管系统进行了大量的研究,但其随年龄增长所发生的病理改变仍然没有得到系统的认识和描述;而且过去的研究通常将脑微血管作为一个整体进行研究,并没有对微动脉、毛细血管及微静脉等血管类型进行区分,也没有系统的研究在同一样本中对血管形态学的改变和功能相关的蛋白分子改变进行综合描述。本研究拟在志愿捐赠者中选取多区域脑组织,采用更加可靠的染色方法对血管类型进行鉴别,对脑微动脉、毛细血管、微静脉管壁内皮细胞完整性、管壁中膜胶原沉积、BM和ECM蛋白变化等进行系统评估,并对动、静脉病理改变进行比较,分析各种病理改变与年龄的关系,以增加我们对衰老相关脑微血管病理改变的认识。方法:本研究共纳入来自国家发育和功能人脑组织资源库的27例既往无脑血管病、颅内肿瘤病史的志愿捐赠者脑组织标本,取不同管径级别的血管组织,对抗1型单羧酸转运蛋白免疫组织化学染色方法是否能够特异性标记脑微小静脉进行验证,并进一步在侧脑室旁白质、深部白质、大脑皮层运动中枢、视皮层、壳核、海马等7个脑区取材,用于对衰老相关脑微血管病理改变的研究。本研究采用连续切片免疫组织化学染色的方法,实现对微动脉、毛细血管和微静脉血管类型进行鉴别,并在7个脑区中对脑小动脉硬化、脑小静脉胶原病的病变严重程度百分比、毛细血管密度等微血管结构形态改变进行评估,采用Spearman相关分析各微血管病变与年龄的相关性。在评估微血管功能方面,本研究进一步基于免疫组织化学染色方法定量评估了内皮细胞CD31、BM中Ⅳ型胶原蛋白及BM相关ECM蛋白,如层粘连蛋白、纤连蛋白及和硫酸乙酰肝素蛋白聚糖亚型的表达水平随年龄增加的变化情况。结果:本研究共纳入既往无脑血管病、颅内肿瘤病史的志愿捐赠者27例,平均年龄为77.33±14.07岁,其中男性占48.15%。本研究首先在大、小管径血管组织中进一步验证了基于抗1型单羧酸转运蛋白染色的血管类型鉴别方法的可靠性;之后研究采用该经验证的染色方法结合既往常用的血管类型鉴别方法,在7个脑区中分别评估了脑小动脉硬化、微静脉胶原病的严重程度（用病变百分比表示）、毛细血管密度、BM相关ECM蛋白量随着年龄增长而发生的病理改变。结果发现,脑小动脉硬化和脑小静脉胶原病在衰老的大脑中广泛存在,尤其是在脑白质区域非常突出（动脉硬化:57.14%;静脉胶原病:59.38%）,而在海马较为少见（动脉硬化:10.53%;静脉胶原病:8.11%）。在皮层灰质及壳核区域,脑小动脉硬化比脑小静脉胶原病更加显著（皮层灰质:54.55%vs 40.00%;壳核:51.16%vs 33.33%）。随着年龄的增加,脑小动脉硬化在全脑均显著增加（所有脑区β＞0,p＜0.05）,脑小静脉胶原病,在多数脑区也与年龄的增加呈显著正相关关系（除壳核外其它脑区β＞0,p＜0.05）,但在壳核区域内与年龄的相关性并不显著（β=0.34898;p=0.0744）。受累微静脉壁中Ⅰ型与Ⅲ型胶原蛋白的比值增加（ColI:74.28vs45.42;Col Ⅲ:32.45vs 16.90）,且 Ⅰ 型/Ⅲ型胶原蛋白比值显著降低（1.56 vs 2.51）。与既往研究不同的是,本研究发现毛细血管密度在脑白质区域内随着年龄的增加而增加,而ECM蛋白中除纤连蛋白随着衰老逐渐增加外（4.31 vs3.67,p=0.0029）,其它均无显著变化。结论:脑小动脉硬化、脑小静脉胶原病以及毛细血管密度改变在衰老的大脑中非常常见,ECM蛋白中纤连蛋白的显著增加也进一步提示了微血管系统的功能随着年龄的增长发生了变化。同时值得注意的是,脑微静脉作为以往常被忽略的研究对象,与脑微动脉的病变特征、分布区域并不完全相同,这提示二者在脑微血管系统中可能发挥着不同的致病作用,参与了不同疾病的发生发展过程,值得进一步探索研究。第二部分脑微血管病理改变与脑实质损伤之间的关系背景和目的:血管相关的脑实质损伤在老年人中十分常见,在病理研究中常被描述为腔隙、微梗死、脑白质疏松、髓鞘丢失、微出血或含铁血黄素沉积等改变。尽管过去已经对血管相关的脑实质损伤进行了大量基于临床危险因素、影像及组织病理的研究,但导致其发生的血管机制并没有被完全阐明;而且既往研究多关注于脑微小动脉硬化与脑实质损伤之间的相关性,脑微小静脉的病理改变是否同样参与其中鲜有研究涉猎,脑小动静脉是否均与这些脑实质损伤的发生相关目前并不清楚。最近随着脑类淋巴系统的研究深入,脑静脉系统的生理功能及其在疾病过程中所发挥的重要作用逐渐得到了大家的重视,但目前仍缺乏在人脑组织中进行的脑微静脉病变与血管相关脑实质损伤之间的相关性研究,也未有研究对脑微动、静脉在介导脑实质损伤中的差异性进行比较。因此,本研究旨在高龄志愿捐赠者脑组织中,探索脑微血管病理改变（脑小动脉硬化、脑小静脉胶原病）与血管相关脑实质损伤之间的关系,比较其可能不同的相关性和潜在机制。方法:本研究共纳入来自国家发育和功能人脑组织资源库的27例既往无脑血管病、颅内肿瘤病史的志愿捐赠者脑组织标本,在额叶和枕叶侧脑室旁白质、深部白质、大脑皮层运动中枢、视皮层、壳核、海马等7个脑区中分别评估了脑小动脉硬化及脑小静脉胶原病的严重程度,计算了脑微血管病理改变比例,即各脑区中脑小动脉硬化、脑小静脉胶原病占该脑区中同类型所有血管数目的比例,并进一步评估了其与血管相关脑实质损伤（腔隙数目、微梗死数目、白质疏松严重程度、脑实质中含铁血黄素沉积数目及血管周围间隙中存在含铁血黄素沉积的受累血管数目）之间的关系。结果:随着年龄的增长,除壳核的微静脉胶原病外（动脉硬化:β=47758,p=0.0118;静脉胶原病:β=0.34898,p=0.0744）,脑小动脉硬化和微静脉胶原病在白质（动脉硬化:β=0.67248,p=0.0001;静脉胶原病:β=0.73899,p＜0.0001）、皮层灰质（动脉硬化:β=0.50383,p=0.0074;静脉胶原病:β=0.54967,p=0.0030）和海马（动脉硬化:β=0.58211,p=0.0014;静脉胶原病:β=0.54875,p=0.0030）都变得更加明显。在壳核,脑小动脉硬化比例在存在腔隙的脑组织中更加显著（59.21%vs 30.00%,p=0.0038）,而各脑区中脑小静脉胶原病的比例在是否存在腔隙的两组脑组织中均无明显差异。在是否存在微梗死的两组脑组织中,并未发现脑小动脉硬化严重程度的显著差异;但在海马,存在脑微梗死的脑组织中,脑小静脉胶原病的比例更高（26.50%vs0.00%,p=0.0362）。在所有脑区中,脑小动脉硬化比例均与脑白质疏松的严重程度无关,而在侧脑室旁白质（β=-0.430,p=0.0284）和深部白质（β=-0.437,p=0.0254）中,更多的脑小静脉胶原病比例与更严重的白质疏松呈显著相关。在大脑皮层运动中枢,严重的脑小动脉硬化与更少的脑实质含铁血黄素沉积的数目（β=-0.44018,p=0.0244）相关,但在所有脑区中均未发现脑小静脉胶原病比例与含铁血黄素沉积的相关性。结论:本研究进一步阐明了脑小动脉硬化和脑小静脉胶原病,这两种类型的血管病变与不同类型的血管相关脑实质损伤之间的不同相关性,其中腔隙的存在与微动脉硬化严重程度密切相关,而脑白质疏松与微静脉胶原病严重程度密切相关。本研究的结果不仅再次强调了脑静脉系统对中枢神经系统疾病发生所产生的潜在重要作用,也提示了两种血管类型病变可能通过不同机制导致不同类型脑组织损伤的发生,需要进一步的研究探索和比较两种类型血管病变的作用。第三部分脑微血管管壁结构损伤与阿尔茨海默病相关病理改变之间的关系背景和目的:阿尔茨海默病是老年人群中较为常见的神经系统变性病之一,微血管因素常被认为参与了阿尔茨海默病的发生与发展。微血管系统在维持脑组织灌注、血脑屏障完整性及引流代谢废物和异常蛋白出颅等方面发挥了重要作用,可能参与了神经系统疾病的发生发张。目前阿尔茨海默病相关病理学改变的出现与脑微血管系统病理改变之间的关系尚不清楚,微血管介导的相关发病机制并未得到阐明。脑微血管的内皮、中膜、基底膜（basementmembrane,BM）及其相关细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）蛋白等不同结构层次具有不同的功能,在阿尔茨海默病的发展过程中均发生了变化。另外值得注意的是,脑微静脉系统作为脑内异常蛋白引流的重要途径之一,脑小静脉中膜胶原沉积是否也与阿尔茨海默病发生发展相关,并未在既往的病理研究中特别提及。为了解决上述问题,本研究旨在存在阿尔茨海默病相关病理改变的脑组织及对照脑组织中,对微血管内皮细胞、中膜玻璃样变和胶原沉积、BM相关ECM蛋白的变化等发生在不同结构层次中的病理改变进行评估和比较,以期提示微血管系统病理改变在阿尔茨海默病中可能发生的功能改变及潜在作用机制。方法:本研究纳入的脑组织样本已根据美国国立老化研究所与阿尔茨海默病协会的病理评估标准,对阿尔茨海默病病理改变的严重程度进行了判定。本研究共纳入了 12例存在中、高级别阿尔茨海默病相关病理改变、且既往无卒中和颅内肿瘤病史的脑组织标本作为阿尔茨海默病组,又选取了性别、年龄匹配的15例不存在阿尔茨海默病相关病理改变的脑组织标本作为对照组。在白质（包括额叶侧脑室旁白质、枕叶侧脑室旁白质及顶叶深部白质）、大脑皮层灰质（包括大脑皮层运动中枢、视皮层）、壳核和海马内评估了并比较了微动脉硬化比例、微静脉胶原病比例和毛细血管密度;并进一步选取了 30个存在严重微血管病变和阿尔兹海默病相关病理改变的脑组织,以及35个存在严重微血管病变但无阿尔茨海默病相关病理改变的脑组织,评估并比较分析了微血管内皮细胞（CD31水平）及BM相关ECM中Ⅳ型胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白、perlecan和agrin的水平。结果:存在阿尔茨海默病相关病理改变的脑组织与不存在相关病理改变的脑组织相比,微血管系统的三层结构均发生了不同程度的变化。在内皮层面,阿尔茨海默病患者的微血管内皮细胞标记物CD31量更低（0.688 vs 0.919,p=0.0002）。血管中膜的评估包括了对脑小动脉硬化和脑小静脉胶原病的严重程度评估,结果发现与无阿尔茨海默病相关病理改变脑组织相比,阿尔茨海默病组脑组织中微静脉胶原病的比例显著增高（白质:63.25%vs 38.81%,p=0.0230;皮层灰质:49.12%vs 21.88%,p=0.0132;海马:46.88%vs 0.00%,p=0.0062;壳核:59.42%vs 0.00%,p=0.0033）,而微动脉硬化比例仅在壳核中更加显著（62.96%vs 41.67%,p=0.0400）。由于毛细血管不存在典型的中膜结构,因此本研究进一步在两组患者中比较了毛细血管密度改变,结果发现在阿尔茨海默病组中,海马毛细血管密度更高（1.693 vs 1.095,p=0.0166）。进一步对BM相关ECM蛋白成分的分析发现,阿尔茨海默病组微血管ECM中Ⅳ型胶原蛋白（1.714vs2.108,p=0.0025）和纤连蛋白（3.774 vs 4.472,p=0.0038）的表达显著降低,agrin表达显著增高（1.775 vs 1.299,p＜0.0001）,层粘连蛋白和perlecan在两组患者中无显著差别。结论:本研究结果发现了胶原化的微静脉与阿尔茨海默病相关病理改变之间的显著相关性,提示脑微静脉系统在阿尔茨海默病发生发展中的潜在重要作用。研究同时发现阿尔茨海默病脑组织中存在更重的壳核微动脉硬化、海马毛细血管密度增加等微血管形态学改变,微血管系统变化显著。另外,阿尔茨海默病患者脑组织中BM相关ECM蛋白也发生了显著变化,ECM蛋白含量的改变可以导致血脑屏障完整性破坏,影响血管神经单元正常功能,从而加速阿尔茨海默病相关病理改变的进展。本研究结果为进一步的机制研究提供了方向和潜在治疗靶点。