脑卒中的发生及发展与许多因素密切相关,脑血管病变、全身血管病变及血液系统疾病均与卒中的发生有关,其病因可以是单一的,也可以为多种因素。
(一)缺血性卒中的病因
1. 动脉粥样硬化
脑动脉发生动脉粥样硬化后,粥样斑块使动脉内膜隆起,最终导致脑动脉管腔狭窄以致完全闭塞,狭窄或闭塞使远端供血区脑组织缺血缺氧,发生功能障碍,出现相应的临床表现。动脉粥样硬化性狭窄的发生发展过程:脂质代谢障碍、高血压、糖尿病、吸烟、血浆同型半胱氨酸升高等危险因素导致动脉内膜损伤→单核细胞浸润、脂质(主要是低密度脂蛋白胆固醇)进入内膜下埋于深层、形成脂核→脂核内巨噬细胞增殖、大量泡沫细胞形成→中层平滑肌细胞移行至内膜下增殖→动脉内/中膜增厚、形成黄色或灰黄色的斑块→血小板黏附在内膜损伤处→动脉管腔狭窄。
2. 高血压动脉硬化
动脉硬化是各种病理类型的动脉管壁变性和硬化的总称。其病理改变与动脉管径密切相关。弥漫性小动脉硬化多见于管径150~500μm的小动脉;玻璃样变主要发生在管径150μm以下的微动脉。高血压病可能是脑小动脉硬化和微动脉玻璃样变的主要病因。长期高血压可导致小动脉管壁发生病变,导致管腔狭窄或闭塞,可使脑组织缺血缺氧而发生脑梗死。
3. 心脏病
心脏病是公认的缺血性卒中的病因之一,如心房颤动(atrial fibrillation, AF)、感染性心内膜炎、心脏瓣膜病、心房黏液瘤和急性心肌梗死等。心脏病主要通过形成心源性栓子及影响血流动力学而导致卒中。房颤患者发生卒中的危险随年龄的增高而增加。房颤可使心排血量减少,可诱发或加重心力衰竭。房颤可使心房失去收缩能力,易形成血栓,脱落的血栓可随血液流动导致脑栓塞。
4. 动脉炎
(1)Takayasu动脉炎(TA):
是一种累及主动脉及其分支的慢性、进行性、非特异性动脉炎性疾病。TA主要累及主动脉弓及其分支,其次为降主动脉、腹主动脉和肾动脉,肺动脉、冠状动脉也可受累。TA的病因尚不明确,可能与感染、免疫、遗传、性激素等多种因素有关,细菌和病毒感染也可能是诱因,尤其是结核感染。TA累及颈部血管时可引起颈动脉狭窄或闭塞造成颅内低灌注,还可引起动脉血栓形成,造成栓塞。
(2)巨细胞动脉炎(giant cell arteritis, GCA):
是一种主要发生在老年人当中,并影响中大型动脉的全身性血管炎。因为常累及颞动脉,又称为颞动脉炎。GCA一般仅累及颅外段动脉的中等以上分支,如颞浅动脉、枕动脉、眼动脉、椎动脉和后睫动脉,也可波及颅内动脉。GCA的发病机制尚不明确,病理特点是动脉内弹力层被破坏、血管内膜巨细胞聚集形成肉芽肿增生、血栓形成导致管腔狭窄或闭塞,最终引起组织缺血而产生相应的临床表现。
(3)梅毒性脑动脉炎:
梅毒性脑动脉炎属于神经梅毒的主要类型,是梅毒螺旋体侵犯中枢神经系统而导致的中枢神经系统功能障碍。梅毒性脑动脉炎可以发生在梅毒感染的任何阶段。梅毒螺旋体可引起两种动脉炎:①Heubner动脉炎:表现为大中动脉管腔变窄、血栓形成;②Nissl-Alzheimer动脉炎:主要病变在颅内小动脉,引起小动脉管腔闭塞。本病多见于中青年男性,多无高血压、糖尿病、高脂血症等脑血管病(acute cerebrovascular disease, ACVD)的危险因素,且患者经常隐瞒不洁性交史,部分患者在感染初期也可无皮肤黏膜损害的表现,容易被忽视从而给诊断带来困难。本病神经影像学的表现与一般脑梗死无异,确诊主要依靠血清及脑脊液的梅毒试验。
(4)钩端螺旋体脑动脉炎:
是人兽共患的自然疫源性疾病,由致病性钩端螺旋体引起。钩端螺旋体脑动脉炎是钩体病的神经系统后发症,多在钩端螺旋体感染的数周、数月甚至数年后出现,据报道最长潜伏期可达3年9个月。钩端螺旋体脑动脉炎在我国长江中下游地区等钩体病流行区曾经是儿童、青少年脑梗死的常见病因之一,但近年来报道较少。钩端螺旋体脑动脉炎的血管损伤首先是外膜,继而侵及中膜和内膜,病理改变以动脉内膜增厚为主,可引起脑底大动脉狭窄或闭塞,主要以大脑中动脉、大脑前动脉的起始部为主,其次是大脑后动脉、基底动脉等。其致病机理尚未明确,可能为直接损伤、变态反应和内毒素反应所致。
5. 脑底异常血管网病
又称烟雾病(moyamoya disease, MMD),是以颈内动脉终末段及其主要分支大脑前动脉、大脑中动脉近心段慢性进行性狭窄或闭塞,有时也可累及大脑后动脉,伴脑底侧支循环形成烟雾样血管为主要特点的一种不常见的脑血管疾病。MMD好发于5岁左右的儿童和40岁左右的青壮年。临床表现为缺血性或出血性卒中,可有头痛、癫痫、认知功能障碍、精神症状等表现。不同年龄段患者临床表现有差异,儿童以缺血性卒中为主,成人以脑出血性卒中多见。
6. 脑动脉夹层
各年龄段均可发生,以青中年为高发,是青年脑卒中的常见原因,占45岁以下缺血性脑卒中的10%~25%,是仅次于动脉粥样硬化的第二位原因。颈内动脉和椎动脉的颅外段是夹层的好发部位,颅内段少见。对于具有下列表现的脑卒中患者,应考虑脑动脉夹层的可能:中青年脑梗死患者,无明确栓子来源或动脉粥样硬化所致动脉狭窄证据,发病前有头颈部牵拉、按摩、过度运动等外伤病史,发病后有头面或颈部疼痛,有耳鸣、Horner征、颅神经麻痹等伴随症状。
7. 纤维肌性发育不良(fibromuscular dysplasia, FMD)
又称纤维肌发育不良、纤维肌性发育异常等,年轻女性多见,男女比可达1∶4,发病年龄多在15~50岁。FMD最常累及肾动脉,其次是颈内动脉。FMD是一种非动脉粥样硬化性、非炎症性、节段性、多灶性动脉疾病,其动脉病变特点为血管壁的增生性纤维结构不良,造成血管的局限性狭窄,可以引起血栓形成或栓塞事件。FMD的病因至今不明,一般认为与遗传、吸烟、高血压等因素有关。
8. 放疗后颈动脉狭窄
放射治疗是头颈部肿瘤重要的治疗手段之一,在获得生存期延长的同时,有报道放疗后颈动脉狭窄的发生率可高达38%,明显增加缺血性脑血管病的风险,因此放疗后颈动脉狭窄越来越受到重视。颈动脉狭窄是头颈部肿瘤放疗后的一种迟发性并发症,平均发病时间为放疗后10年。尽管放疗后血管狭窄的具体机制尚不清楚,但是许多研究表明,放射线损伤血管的机制为加速动脉粥样硬化斑块的形成。也有研究认为,放疗后血管损伤有其独特的大动脉滋养血管损伤表现,因此是一种独立的血管病变。病理研究提示,放疗损伤后的动脉斑块中纤维组织多、炎性成分少,与一般的动脉粥样硬化性斑块不同。放射性血管病变患者相对年轻,具有较少的动脉粥样斑块形成的危险因素,多累及颈外、颈总动脉,受累血管狭窄严重且分布狭长,狭窄不位于典型的动脉粥样硬化部位,血管狭窄或闭塞均位于放射野的中心,病变较为局限,病变近、远端非放疗范围以外的动脉正常或符合该年龄段动脉粥样硬化的改变。
(二)出血性卒中的病因
出血性卒中包括脑出血和蛛网膜下腔出血。
1. 脑出血
是指原发性非外伤性脑实质内出血,也称自发性脑出血。脑出血最常见的病因是高血压动脉硬化;其他病因包括:脑动静脉畸形、动脉瘤、血液病(白血病、再生障碍性贫血、血小板减少性紫癜、血友病和镰状细胞贫血病)、脑梗死后出血、脑淀粉样血管病、脑底异常血管网病、脑动脉炎、抗凝或溶栓治疗、原发性或转移性脑肿瘤破坏血管。
2. 蛛网膜下腔出血
是指脑底部或脑表面血管破裂后,血液流入蛛网膜下腔后引起相应的临床症状。蛛网膜下腔出血的病因主要包括:
(1)动脉瘤:
最常见,占50%~85%;
(2)脑血管畸形:
主要是动静脉畸形(arteriovenous malformation, AVM),青少年多见,约占2%;
(3)脑底异常血管网病:
约占1%;
(4)其他:
包括夹层动脉瘤、血管炎、颅内静脉血栓形成、结缔组织病、血液病、颅内肿瘤、凝血障碍性疾病和抗凝治疗并发症等。
大量流行病学资料提示,许多遗传或环境因素与动脉粥样硬化的发生发展密切相关,但尚不能明确为因果关系,因此目前只能称为危险因素。动脉粥样硬化的发生是多种危险因素共同作用的结果,可将这些危险因素分为可干预的危险因素与不可干预危险因素两大类,其中年龄、性别、遗传因素和种族等为不可干预的危险因素,在此不予赘述,以下简述主要的可干预危险因素。
(一)不良生活方式
1. 吸烟
吸烟是诱发缺血性卒中的重要危险因素,尤其是中青年卒中的首要危险因素。吸烟可以使血液黏稠度、血细胞比容及纤维蛋白原增高,降低血液循环中内皮细胞的数量,进一步加重高血压和动脉粥样硬化的风险。流行病学研究发现,吸烟者发生卒中的风险是不吸烟者的2~3倍。吸烟可以诱发动脉粥样硬化斑块的形成,且严重程度与吸烟史长短呈正相关。
2. 饮酒
过度饮酒可以引起血液循环和内分泌系统发生变化。饮酒通过增加血压黏稠度、减慢血流速度,使血液中的有形成分易于附着在血管壁而形成血栓;引起血栓素和前列腺素的不均衡分泌,使脑血管发生痉挛,加速动脉粥样硬化的形成;提高皮质激素水平,并降低胰岛素的敏感性,影响脂肪代谢;或者直接诱发高血压、心房颤动等疾病,进而导致缺血性卒中的发生。另外,长期饮酒可导致脑深穿支小动脉内膜纤维素样坏死、玻璃样变及微动脉瘤形成。
3. 肥胖或超重
研究表明,肥胖者缺血性卒中的发病相对危险度为2.2,体重指数每增加一个单位,缺血性卒中发病相对危险性增加6%。肥胖人群易患脑血管病与肥胖易导致高血压、高血脂和高血糖等是分不开的。肥胖者体内脂肪沉积过多,使血胆固醇含量增高,促进动脉粥样硬化形成。
4. 缺乏体力活动
规律、适度的体力活动是健康生活方式的重要组成部分,对于预防脑卒中有十分重要的意义。研究表明,适当的体力活动可以通过降低升高的血压、降低体重和控制血糖水平等卒中的主要危险因素起到预防卒中的作用。研究发现,经常进行适当体力活动的50岁以上人群脑梗死患病率为4.1%,而缺乏体力活动组人群的脑梗死患病率为13.3%,差异显著。经常进行体力活动还可以降低胆固醇、甘油三酯,并可以升高超氧化物歧化酶水平,从而降低或延缓动脉粥样硬化的发生和发展。
5. 饮食和营养素摄入不合理
高钠盐摄入与高血压的发生有直接的关系,实验和流行病学研究均表明高钠盐摄入可以诱发高血压,因此其可能也是脑卒中的危险因素。研究显示,每天吃较多水果和蔬菜的人群,其卒中相对危险度约为0.69(95%CI:0.52~0.92)。每天增加1份或1盘水果和蔬菜可以使卒中发病危险性下降6%。由于生活水平提高,肉食在食谱中的比例明显增加,特别是脂肪的摄入量增加较快。喜食动物内脏者,其摄入的脂肪和胆固醇尤其多。脂肪和胆固醇的过多摄入可以促进动脉粥样硬化的发生和发展。
6. 口服避孕药
研究表明,口服避孕药者的缺血性卒中OR值与未使用者相比为3,出血性卒中为1.31~1.80。综合缺血性和出血性卒中结果,使用低剂量激素口服避孕药的女性发生卒中的额外风险为每年2/10万人,而使用高剂量雌激素者为每年8/10万人。避孕药中雌激素可引起部分凝血因子、凝血酶原、血小板数目及聚集性增加,红细胞变形能力降低,全血黏度增加和血流缓慢,从而增加卒中的发病风险。因此对于伴有其他卒中危险因素的女性人群,应尽量避免长期应用口服避孕药。
(二)疾病或生理状态
1. 高血压
高血压作为脑卒中重要的和独立的可干预危险因素,近年来已受到社会的广泛关注,收缩压和舒张压增高均与脑出血或脑梗死发病风险呈线性正相关。研究表明,收缩压每升高10mmHg或舒张压每升高5mmHg,脑卒中的危险就增加46%~50%。国外多项多中心随机双盲降压药物临床研究证实,降压治疗可以大幅度降低脑卒中的发生率至26%~42%,甚至比降低心血管事件的幅度大。欧洲高血压学会(ESH)/欧洲心脏病学会(ESC)的2013年版欧洲高血压管理指南中推荐,降压治疗最有效的临床获益是预防卒中,若能有效降低血压,所有降压药物治疗方案均可采纳。一些荟萃分析表明,钙通道阻滞剂对预防卒中更有效;也有Meta分析比较血管紧张素受体拮抗剂(ARB)和其他多种药物,显示ARB具有更好的脑血管保护作用。
高血压与非高血压相比,动脉粥样硬化的发生率明显升高3~4倍,而且收缩压或舒张压升高都与动脉粥样硬化密切相关,高血压是促进动脉粥样硬化形成及进展的重要因子。高血压导致动脉粥样硬化性狭窄的主要机制在于长期慢性高血压可引起血流动力学的变化,血流对内膜的切应力增大导致血管内皮细胞结构和功能受损,血液中低密度脂蛋白胆固醇渗入引起一系列的炎症和增生反应,最终导致脑动脉粥样硬化斑块形成、血管狭窄。有研究发现,颈动脉内中膜厚度(IMT)每增加0.163mm,脑卒中风险增加45%,心肌梗死风险增加43%。脑动脉粥样硬化是脑梗死发病的主要病理生理学基础。因此,长期高血压是脑动脉粥样硬化性狭窄、脑梗死的最重要促进因素之一。
2. 血脂异常
血脂异常是动脉粥样硬化最重要的危险因素。一项在52个国家进行的INTERHEART研究结果显示,心肌梗死人群归因危险的50%为血脂异常,25%为高血压,提示血脂异常对冠状动脉粥样硬化的形成起至关重要的作用。而动脉粥样硬化性脑梗死,具有与冠心病相同的动脉粥样硬化的病理基础。
动脉粥样硬化的血脂异常包括低密度脂蛋白水平升高、高密度脂蛋白水平降低和高甘油三酯血症等。目前认为高胆固醇血症和炎症级联反应导致动脉粥样硬化斑块的形成,在此过程中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)必不可少。在许多的危险因素中,血清LDL-C水平增高可以不需要其他危险因素的协同而引起动脉粥样硬化的发生、发展。大量研究资料显示,血清高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平降低与冠心病的发生和死亡相关,HDL-C水平降低参与了动脉粥样硬化的形成,也是冠心病的独立危险因素。PROCAM研究、CMS研究、AFCAPS/TexCAPS研究等多项研究提示,高甘油三酯血症是冠心病或脑卒中的一个独立危险因素。尽管甘油三酯(TG)本身并不直接参与动脉粥样硬化斑块的形成,但是TG升高可能通过影响LDL或HDL的结构而产生致动脉粥样硬化的作用。TG增高还可能通过其他多种复杂机制直接或间接激活一系列致炎基因和炎性因子,导致血管内皮受损和氧化应激反应,促进动脉粥样硬化病变的发生和发展。
3. 糖尿病(diabetes mellitus, DM)
随着我国社会经济的发展、居民生活水平的提高和人口老龄化,DM的患病率明显上升,发病年龄越来越提前。DM是以胰岛素分泌相对或绝对不足和(或)胰岛素抵抗导致的一组以慢性高血糖为特征的代谢性疾病。DM可分为1型DM和2型DM两种类型,前者通常称为青少年型DM,后者多见于成年人。两种类型DM都可以使动脉粥样硬化的风险增加2~4倍,DM患者心血管病死率是非DM患者的1.5~4.5倍,大多数DM患者死于心血管和脑血管动脉粥样硬化。因此,DM是心脑血管病死亡的独立危险因素。
DM导致动脉粥样硬化的原因复杂,与高血糖、血脂异常、高血压、胰岛素抵抗、凝血和纤溶系统异常等有关。大量研究证实,氧化应激、内皮细胞功能异常是DM血管并发症发生发展的中心环节。高血糖通过氧化应激等一系列生物效应,导致血管内皮细胞损伤、平滑肌细胞增生迁移、细胞外基质增生、血管通透性增加、新生血管形成、血管舒缩功能紊乱、血液流变学和凝血机制异常等,从而引起DM血管病变等并发症的发生。
4. 高同型半胱氨酸血症
是心脑血管疾病的独立危险因素,而动脉粥样硬化则是心脑血管疾病的主要病理基础。研究发现,血浆同型半胱氨酸(homocysteine, Hcy)升高者动脉粥样硬化发生率是正常者的3倍。Hcy水平每升高5μmol/L,冠状动脉疾病危险增加1.6倍,脑血管疾病危险增加1.8倍,外周动脉疾病危险增加6.8倍。目前认为高Hcy引起动脉粥样硬化性心脑血管疾病的主要机制有以下几个方面:①血管内皮细胞结构和功能的损伤是Hcy引发早期动脉粥样硬化的关键;②Hcy可引起LDL-L的氧化与甘油三酯升高,促进LDL-L在血管内皮下的沉积;③Hcy可能与血管平滑肌细胞的增殖有关;④Hcy作用于血管内皮使凝血和抗凝因子的表达和活性改变,从而起到促凝并降低纤溶的作用;⑤血管内皮细胞舒张功能障碍。
5. 高纤维蛋白原血症
第一个提示纤维蛋白原水平增加在冠心病中的作用的研究在1980年发表。随之Framingham研究证实血浆纤维蛋白原水平的增高与冠心病经典危险因素有关。两个Meta分析分别总结了18个和22个前瞻性研究的结果,显示纤维蛋白原水平的增高与心血管病发生率、死亡率存在显著而独立的关系。纤维蛋白原促进动脉粥样硬化和血栓形成的机制目前尚未明了。纤维蛋白原可能通过增加血管通透性和胶原合成,介导内皮损伤和平滑肌细胞迁徙增殖而促进动脉粥样硬化早期阶段的斑块形成。纤维蛋白原可与血小板膜受体结合增强血小板聚集。纤维蛋白原还可直接整合入动脉壁病变部位,降解后与低密度脂蛋白结合,促进脂质沉积。
6. 尿酸
有资料认为,高尿酸血症可预示冠心病、脑卒中、高血压和肾病的发生。其可能机制包括:尿酸水平的增加促进LDL-C的氧化和脂质的过氧化;尿酸水平的增加与氧自由基产生有关,氧自由基促进动脉粥样硬化的启动和发展;尿酸水平升高促进血小板黏附,增加急性冠脉综合征患者血栓形成的风险;尿酸水平增高可抑制NO的生物利用度,削弱乙酰胆碱诱导的前臂血管舒张;尿酸还可促进血管平滑肌细胞的增殖。
(王 磊 王佳楠)
[1]王维治.神经病学.第2版.北京:人民卫生出版社,2013
[2]罗祖明.缺血性脑血管病学.北京:人民卫生出版社,2011