背景及目的:白质疏松是常见于老年人的影像学发现,指脑室周围白质和深部白质区域弥散分布的磁共振上的高信号或CT上的低信号改变。大量证据表明白质疏松和认知功能损害、运动和步态异常、抑郁、排尿困难等症状密切相关。此外,白质疏松是卒中和卒中复发的独立预测因素,同时白质疏松和社区人群的死亡率、病残率有密切关联。因此,白质疏松对老年人群的生命和生活质量的重要威胁之一。大量的血管性危险因素如高血压、脑卒中、糖尿病等与脑白质疏松的关系密切,提示脑组织缺血是引起白质疏松的重要原因。脑部小腔隙灶也是常见于老年人群的颅脑影像表现,指基底节及脑白质区域的直径为3-10mm左右的腔洞样的类脑脊液信号,往往不伴明确的神经功能损害。目前多认为白质疏松与脑部小腔隙灶具有共同的病理基础,即脑小血管病变,脑部小腔隙主要为完全性缺血所致而白质疏松则为不完全缺血所引起。但也有许多研究认为大血管病变同样参与白质疏松的发生。缺血性损伤引起白质疏松发生的病理机制目前尚未阐明。本课题的研究目的在于从动物实验和临床影像学两个方面探讨白质疏松的病理基础和临床特征,以期初步认识缺血性损伤致白质疏松的发病机制。材料与方法:本课题分为动物实验研究和临床影像研究两个部分。动物实验研究部分分为两个阶段,第一阶段以雄性Wistar大鼠为实验对象,将大鼠分为缺血1w、缺血2w、缺血4w及对照组四组,每组24只大鼠,共96只大鼠。缺血组采用双侧颈总动脉结扎方法构建前脑慢性低灌注状态模型,对照组大鼠给予假手术处理。通过Kluver-Barrera髓鞘染色观察大鼠脑白质损伤程度、FITC-Dextran注射血管显影三维重建测定血管网密度、Brdu-laminin双标免疫组化荧光染色测定新生血管内皮细胞数目、伊文思蓝静脉注射后定量测定脑组织伊文思蓝浓度评估血脑屏障通透情况、采用逆转录聚合酶链反应法检测血管内皮生长因子及其受体mRNA表达情况等指标,以评估慢性低灌注状态下不同时段及不同部位的脑白质损害情况、血管新生及血脑屏障破坏情况,从而分析血管新生和血管新生性血脑屏障破坏在缺血性白质损害中的作用。动物实验研究部分第二阶段以雄性Wistar大鼠为实验对象,将大鼠分为假手术对照组、缺血对照组和Sorafenib干预组三组,每组24只大鼠,共72只大鼠。缺血组及Sorafenib干预组采用双侧颈总动脉结扎方法构建前脑慢性低灌注状态模型,假手术对照组大鼠给予假手术处理。Sorafenib干预组给予血管内皮生长因子受体抑制剂Sorafenib以干预慢性低灌注状态大鼠的血管新生过程。造模1月后将大鼠处死,并通过Kluver-Barrera髓鞘染色、FITC-Dextran注射血管显影三维重建、Brdu-laminin双标免疫组化荧光染色、伊文思蓝静脉注射后定量测定脑组织伊文思蓝浓度、逆转录聚合酶链反应等方法比较被各组大鼠的脑白质损伤程度、区域血管网密度、新生血管内皮细胞数目、血脑屏障通透性、血管内皮生长因子及其受体mRNA表达等相关指标上的差别,以明确血管新生抑制剂对慢性低灌注状态下血脑屏障破坏与脑白质损伤的干预作用,并进一步探讨血管新生和血管新生性血脑屏障破坏对缺血性白质损伤的作用。临床影像研究包括两个部分内容。第一部分研究以2007年1月至2008年6月在北京军区总医院神经内科诊治的40岁以上病例为研究对象。所有进入研究的患者均接受了包括T1、T2、液体恢复反转序列(Fluid attenuated inversion recovery, FLAIR)、弥散加权成像序列的磁共振检查,根据FLAIR影像将患者白质改变情况按Fazekas分级法分为0(无改变),1(轻度),2(中度)和3(重度)四个等级,2级及以上程度白质改变界定为白质疏松。采用计算机辅助的脑白质高信号定量方法,对患者双侧半球的脑白质高信号体积进行定量分析,重侧/轻侧半球白质高信号容积比大于1.5的白质疏松患者并认为伴有白质疏松不对称。根据患者头颅磁共振影像,对患者脑部小腔隙灶进行计数。所有进入研究的患者均接受颈部血管超声检查以分析颈总动脉、颈内动脉血流动力学指标以及动脉壁斑块与管腔狭窄情况。白质疏松不对称患者的白质疏松重侧半球及轻侧半球进行配对并分析脑白质高信号分布不对称情况与颈部血流动力学状况、脑部小腔隙灶发生情况等指标间的联系,探讨引起白质疏松的血管病理基础。临床影像研究第二部分内容以2007年1月至2008年6月的323名的急性脑梗死连续病例为研究对象。所有进入研究的患者均接受了磁共振检查,并根据Fazekas白质分级评定患者有无白质疏松情况。根据患者头颅磁共振影像,对患者脑部小腔隙灶进行计数。对所有患者发病后3月内的并发症发生情况及卒中转归情况进行了评估。采用单因素统计分析评估白质疏松和脑部小腔隙灶与卒中后不良转归和并发症的关联,并采用Logistic逐步回归分析进一步评估卒中后不良转归和并发症的独立预测因素。此外,为了便于对患者影像进行更精确分析,我们在研究中设计了一种计算机辅助的半自动白质高信号定量方法和一种影像叠合分析方法并应用于影像分析。结果:动物实验研究部分第一阶段结果表明,与假手术组比较,慢性低灌注大鼠在胼胝体、内囊以及深部白质等区域均有显著的白质损伤,以深部白质区域为甚,白质损伤随缺血时间延长而加重。慢性低灌注大鼠白质区域血管网密度和新生内皮细胞数目均较对照组为高,血管网密度高峰发生于缺血后第2-4w,新生内皮细胞数目高峰发生于缺血后第1-2w。慢性低灌注大鼠脑组织内伊文思蓝含量较假手术组大鼠显著增高,高峰发生于缺血后2w,在大体标本上显示深部白质及附近区域伊文思蓝渗透更为明显。缺血组大鼠脑组织内血管内皮生长因子及其受体mRNA表达上调,高峰发生于缺血后1-2w。慢性低灌注大鼠血管网密度、新生内皮细胞数目、血管通透性与白质改变情况在时间和空间上的对应关系提示慢性低灌注状态、血管新生、血脑屏障破坏及脑白质损害间可能存在密切联系。动物实验研究部分第二阶段结果表明,Sorafenib干预大鼠血管网密度和新生内皮细胞数目均较缺血对照组大鼠明显减低,脑组织伊文思蓝含量也较缺血对照组大鼠减少,表明Sorafenib抑制了慢性低灌注大鼠血管新生过程,并对缺血性血脑屏障通透性增高有抑制作用。与对照组及缺血组大鼠相比,Sorafenib干预大鼠的深部白质纤维密度有显著降低,表明血管新生抑制剂不仅不能改善慢性低灌注大鼠的缺血性白质损害,而且有加重效应。在影像研究第一部分,研究结果表明白质高信号不对称现象有较高发生率(占所有患者的14.12%),单因素统计分析提示系统性因素中,年龄、脑白质高信号容积、高脂血症、糖尿病、吸烟以及饮酒和白质高信号不对称现象有密切联系,logistic回归分析则提示年龄、饮酒和糖尿病是白质高信号不对称现象的独立危险因素。以白质高信号重侧和轻侧进行配对分析提示双侧半球小腔隙数量不同和白质高信号不对称现象有高显著性关联(P<0.001);颈总动脉狭窄和白质高信号不对称现象的关联有显著性意义但较弱(P=0.031)。影像研究第二部分结果表明,相比不伴白质疏松的患者,伴白质疏松的急性脑梗死患者具有更高的不良转归发生率,更高的肺部感染、泌尿系统感染和进展性卒中发生率。急性脑梗死患者上消化道出血、症状性出血转换以及腹泻等并发症与白质疏松无显著性关联。Logistic回归分析表明白质疏松是急性脑梗死患者不良预后与卒中后肺炎发生的独立预测因素,而脑小腔隙灶则与急性缺血性卒中患者的预后和卒中后并发症发生情况无显著关联。结论:我们的研究得出以下主要结论:⑴慢性低灌注状态可引起血脑屏障破坏及脑白质损伤;促进包括血管内皮生长因子及其受体表达上调、新生血管增加等一系列改变的血管新生过程;⑵血管新生、血脑屏障破坏及脑白质损害的时间和空间上的联系提示血管新生和血脑屏障破坏可能参与脑白质损伤的发病机制;⑶慢性低灌注状态下VEGF及其受体参与血脑屏障破坏的发生;⑷慢性低灌注状态下血管新生过程对缺血性脑白质损伤有积极意义,抑制血管新生将加重脑白质损伤;⑸脑小血管病对脑白质疏松的形成有重要意义,大血管病变参与白质疏松的形成但影响相对较小;尽管脑小腔隙灶和白质疏松均为脑小血管病的主要表现,但脑小腔隙灶本身可能参与白质疏松形成的发病机制;⑹白质疏松是急性缺血性卒中患者不良转归和卒中后肺炎发生的独立预测因素,脑小腔隙灶和急性缺血性卒中患者转归以及并发症的发生没有显著性关联;白质疏松与脑小腔隙灶对急性缺血性卒中患者预后的不同影响表明作为脑小血管病的主要表现这两种状态的异质性。