出血性卒中是一种常见且严重的神经系统疾病，其死亡率和发病率很高，尤其是脑出血（ICH）。越来越多的证据表明，氧化应激反应参与了脑出血后继发性脑损伤（SBI）的病理生理过程。互操作系统涉及的机制包括内质网应激、神经元凋亡和坏死、炎症和自噬。在这篇综述中，我们总结了氧化应激和ICH领域的一些有希望的进展，包括对动物和人类的研究。我们还讨论了氧化应激的作用、全身氧化应激反应，以及一些旨在减少氧化应激以保护脑出血后神经元功能的潜在治疗方案的研究，重点讨论了临床前研究和临床研究之间转换的挑战，以及潜在的ICH后抗氧化治疗方法。
1.简介
脑出血（ICH）是一种严重的脑血管疾病，导致成人高死亡率和发病率。全球ICH发病率逐年上升，且有年轻化趋势[1]。尽管临床治疗取得了显著进展，但45岁以上ICH患者的5年死亡率仍超过50%（男性52%，女性56%）[2]。即使在手术治疗后，20%的ICH患者也会出现不同程度的神经功能障碍，需要长期住院和康复[三]。因此，ICH不仅给患者带来严重的发病率和死亡率，而且给家庭和社会带来了严重的负担。脑实质ICH后血肿的病理机制引发了一系列不良事件，导致SBI和严重的神经功能缺损[4]。近年来，非物质文化遗产研究取得了进展。特别是，已经确定，氧化应激在ICH后的SBI中起着重要作用，导致构成灰质和白质的神经血管单元的成分发生不可逆转的破坏，继而出现血脑屏障破坏和致命的脑水肿，导致大量脑细胞死亡[5]。旨在预防或减少氧化应激的抗氧化治疗为ICH治疗提供了新的见解。本文综述了脑出血后氧化应激的机制及生物标志物的检测；我们还详细总结了抗氧化应激治疗的最新进展。
2.氧化应激的定义
氧化应激是指身体对各种有害刺激做出反应，产生过量的活性氧自由基（称为活性氧（ROS））和活性氮自由基（称为活性氮（RNS））的状态。氧化应激反映了活性氧物种的系统表现与生物系统迅速解毒活性中间体或修复由此造成的损伤的能力之间的不平衡。这会导致ROS和RNS在体内或细胞内积聚，导致细胞毒性，最终导致组织损伤。氧化应激产物（如活性自由基和过氧化物）对细胞内蛋白质、脂质和DNA的损伤是一个重要因素[6]也参与了癌症的发病机制[7]、帕金森氏病[8]、阿尔茨海默病[9]、动脉粥样硬化[10]，心力衰竭[11]，镰状细胞病[12]，扁平苔藓[13]、白癜风[14]，感染[15]慢性疲劳综合征和其他疾病。尽管过度的氧化应激被认为是有害的，但活性氧有利于维持身体的正常生理活动，并在防御中发挥作用，通过调节免疫系统杀死病原体[16]。氧化应激的短期激活可能在预防衰老中起重要作用。例如，过氧化氢是最常见的活性氧形式，在高浓度下促进细胞凋亡，诱导抗氧化酶表达，并在低浓度下提高细胞的抗氧化能力[17]。氧化应激的结果取决于机体氧化和抗氧化反应之间平衡的损伤程度。细胞能够自我调节轻度氧化应激变化并恢复细胞内环境稳定。然而，严重的氧化应激可导致细胞死亡，有报道称，尽管中度氧化应激可引起细胞凋亡，但强烈的氧化应激可能导致坏死[18].
3.氧化应激与脑出血
氧化应激在ICH后SBI中起重要作用[19]。氧化应激不仅参与脑出血的病理过程，而且参与脑出血过程中病理生理反应的各个重要阶段[5]。脑出血后自由基的产生有多种途径，其中有两条主要途径。首先，血细胞分解产物，如铁离子、血红素和凝血酶可以诱导自由基的产生。实验结果表明，二价铁离子能与脂质相互作用，产生自由基，导致神经损伤[20，21]。其次，炎症细胞，如小胶质细胞和中性粒细胞，可以产生自由基。ICH后炎症反应期间，中性粒细胞受到刺激和激活，导致呼吸链爆发，释放大量活性氧、一氧化氮等，超氧化物歧化酶（SOD）过度消耗，脂质过氧化发生[22]。自由基对神经细胞的损伤表现在许多方面，自由基参与了从细胞膜损伤到DNA中断甚至凋亡的病理过程[23]。氧自由基引起的细胞损伤是由于脂质过氧化的诱导。富含脂质的脑组织对氧自由基特别敏感，氧自由基可增强脂质过氧化，引起膜损伤，增加细胞膜通透性和钙离子内流[23]。同时，脂质过氧化将导致膜脂交联和聚合，这将间接抑制膜蛋白的活性，如钙泵、钠泵和钠+/钙2+换热器[24]。这导致细胞内钙浓度进一步增加，随后刺激线粒体钙泵摄取钙。线粒体中的钙和磷酸盐结合形成不溶性磷酸钙，从而干扰线粒体氧化磷酸化，导致ATP生成减少[25]。同时，细胞内钙离子浓度增加可激活磷脂酶，促进膜磷脂分解，并对细胞和细胞器膜的结构造成损害[26，27]。总之，自由基是出血性脑组织的主要杀手，最近的大量研究表明自由基与出血引起的脑损伤和疾病密切相关（图1).
3.1. 脑出血后的氧化应激和炎症
炎症和氧化应激密切相关。氧化应激导致炎症，而炎症通过氧化应激导致损伤[28]。ROS可直接诱导急性促炎细胞因子的表达，如肿瘤坏死因子（TNF-)和白细胞介素-10（IL-10），并激活核因子-B（NF-B） 在炎症反应中起着至关重要的作用[29，30]。另一方面，促炎细胞因子可以诱导活性氧的产生[29]; 因此，形成正反馈循环。在大鼠脑出血后，血红蛋白介导氧化和硝化应激，而硝化应激可导致血周水肿，这可能涉及神经血管损伤和神经功能缺损[31]。氧化应激可能启动脑出血后脑损伤中MMP-9水平的上调[32]。动物模型中的MMP-9水平在很大程度上显示出与死亡率、临床结局、血肿体积和SBI的有害相关性。动物模型和临床研究已经建立了ICH后MMP-9表达和相应血肿周围水肿的时间轴，包括第1-3天的初始峰值和第7天的次峰值。另一项研究表明，MMP-9表达增加，伴有TNF升高-α和IL-1β脑水肿和SBI加重[33]。临床研究表明，基质金属蛋白酶-9在急性期可能通过破坏基底膜、激活血管内皮生长因子和激活凋亡而有害，但在亚急性期可通过血管生成帮助恢复。因此，MMP-9活性在ICH后可能具有双重作用和时间特征[34].
其他研究表明，前列腺素介导的炎症机制与脑出血后继发性脑损伤有关。在胶原酶诱导的小鼠ICH模型中，前列腺素E2受体1（EP1R）在神经元和轴突中表达，但在星形胶质细胞和小胶质细胞中不表达。EP1R激动剂可诱导脑水肿、细胞死亡、神经变性、神经炎症和行为缺陷，而EP1R抑制可保护大脑。研究证实，EP1R的抑制作用主要是通过降低Scr酶磷酸化水平和MMP-9活化，从而减轻氧化应激和白质损伤[35].
过氧化物酶原I（PrxI）和血红素加氧酶-1（HO-1）被认为是氧化应激和血红素酶相关蛋白，血红素抑制Prx1的抗氧化活性。研究表明，脑出血后，出血区周围诱导HO-1和PrxI的表达。在急性出血期，PrxI和HO-1主要表达于小胶质细胞，而在亚急性期和慢性期主要表达于星形胶质细胞[36]。然而，Prx1是一种多功能蛋白质，对细胞抵抗氧化应激具有重要作用，同时也通过核因子（类红细胞衍生2）（Nrf2）促进前列腺素E2和D2（PGE2和PGD2）的产生[37]。缺血脑内坏死脑细胞胞外释放的Prx家族蛋白，可通过Toll样受体2和4诱导炎性细胞因子的产生，促进高迁移率族蛋白B1（HMGB1）的释放，抑制吞噬细胞的活化，促进细胞死亡，尽管细胞内Prxs已被证明具有神经保护作用。细胞外Prxs通过激活炎症通路参与脑缺血再灌注损伤[38]。急性炎症受细胞因子和其他信号分子（包括活性氧和前列腺素）的时间和细胞类型依赖性产生的调节[37]。在ICH后SBI中，炎症损伤、氧化应激、钙超载、铁超载和细胞毒性损伤形成复杂的级联反应，其中炎症和氧化应激可能起主要作用；然而，炎症与氧化应激之间的关系是复杂的，需要进一步研究。
3.2. 脑出血后的氧化应激和内质网应激
这种病理状况可能会导致脑出血后内质网蛋白折叠负荷和容量之间的不平衡，导致内质网管腔中未折叠蛋白的积累，从而导致一种称为内质网应激的状态[5]。ER提供了独特的氧化环境，有利于形成二硫键；因此，在内质网蛋白质折叠过程中，会产生活性氧[39]。暴露于氧化应激后未折叠蛋白反应的适度激活可能是保护细胞功能和生存的适应机制，但内质网过度应激引起的活性氧积累将进一步加剧氧化应激[39]。脑出血后，氧化应激和内质网应激水平均上调[5，40]减轻ER或氧化应激将有助于改善继发性神经元损伤[41]。NADPH氧化酶被认为在氧化和内质网应激过程中起着重要的接触作用[42]。脑出血后NMDA受体被激活；大量钙2+流入细胞，导致NADPH氧化酶和线粒体电子传输链产生超氧化物[43，44]。因此，NMDA活化产生的NADPH氧化酶被认为是主要的超氧物来源[45]。此外，NADPH氧化酶在血管性脑疾病中起着重要作用。使用NADPH氧化酶抑制剂和非特异性ROS清除剂可以减少氧化应激，改善脑血管功能，并减少脑淀粉样血管病相关的微出血[46]。神经元主要在NADPH氧化酶中表达NOX2，其包括催化亚单位和装配子单元[43]。在一个敲除小鼠ICH模型，脑损伤和氧化应激水平显著降低[47]。研究表明，NOX介导的氧化应激是由未折叠蛋白反应/ER应激诱导的，而ER应激诱导的凋亡可以通过敲除NOX2基因或抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸来阻断[48，49].
PERK途径被认为是连接氧化应激和内质网应激的分子途径。Nrf2诱导大量抗氧化基因表达[21]。脑出血后，由于血红素、血红蛋白和铁过载介导的细胞毒性，Nrf2被PERK磷酸化，然后从Nrf2/KEAP1复合物中解离，进入细胞核促进抗氧化基因的表达，导致对氧化应激的抵抗并发挥细胞保护作用[21，50]。此外，在Nrf2敲除（Nrf2（−/−））小鼠ICH模型中，24只小鼠的损伤体积显著增大 ICH诱导后h，与神经功能缺损相关。脑损伤的加重还与ICH后关键早期白细胞浸润、活性氧生成、DNA损伤和细胞色素c释放增加有关[51]。蛛网膜下腔出血（SAH）后，KEAP1-Nrf2-ARE通路被激活，在萝卜硫烷或叔丁基对苯二酚激活Nrf2通路、NQO1和GST后-1水平增加，从而在大脑中起到保护作用[52–54]。此外，Nrf2和转录因子4（ATF4）通过上调抗氧化反应因子（ARE）的表达来激活ARE[55，56]表明ER和氧化应激信号通路具有协同作用[57].
内质网氧化还原酶（ERO1α)形成二硫键，促进蛋白质折叠，有助于减少内质网应激。然而，ERO1α活化将电子转移到氧分子并产生活性氧[58]。PERK下游分子内质网应激标记CHOP诱导ERO1α表达并加剧ER氧化；相反，在缺乏CHOP的细胞中，ERO1诱导的内质网应激水平α减少了[59].
其他研究表明，内质网应激后，肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3R）被激活，内质网内钙储存的钙释放增加，导致细胞内钙超载和活性氧生成[60]。此外，活性氧水平升高会激活赖氨酸受体（RyRs），这是另一种内质网钙2+释放通道和钙的释放2+来自ER[61，62]。因此，Ca2+激活IP3Rs或RyRs作为输入信号，加重细胞内钙超载。ICH后，ER和氧化应激激活ER-Ca2+通过RyRs和IP3Rs途径释放，导致神经元毒性和SBI加重[63].
3.3. 脑出血后氧化和神经细胞凋亡或坏死
凋亡是一种受调控的细胞死亡，也称为程序性细胞死亡（PCD）。神经细胞凋亡的主要原因是凝血过程中凝血酶的释放、血肿成分及其降解产物的毒性作用以及血肿周围的氧化应激反应[5]。活性氧通过多种途径诱导神经元凋亡。过多的自由基可通过直接和间接途径导致脂质、蛋白质和核酸过氧化，导致细胞凋亡[64]。缺氧、一氧化氮（NO）和ROS诱导物都能导致神经元膜磷脂酰丝氨酸的暴露[65]。过氧化氢和NO可导致核浓缩和DNA断裂，并在诱导神经元凋亡方面具有协同作用[66]。此外，NO可诱导海马和多巴胺神经元凋亡[67，68]过氧化氢可以通过破坏线粒体功能和促进促凋亡基因表达来诱导细胞凋亡[69，70]。氧化应激通过线粒体、死亡受体和内质网应激途径等途径诱导细胞凋亡。它还可以通过激活有丝分裂原激活的蛋白激酶途径，激活NF来诱导细胞凋亡-κB并上调其表达，或激活半胱天冬酶[71]。细胞凋亡的内在和外在途径不一定相互独立；这两种途径中的一些因子在由单一刺激物启动的细胞凋亡过程的调节中可能具有协同作用[72].
通过蛋白质组学方法显示出血性中风蛋白与坏死有关[73]。坏死以前被认为是过度应激导致的意外的、不受调控的细胞死亡形式，尽管有人认为这是一种过于简单的观点，因为坏死在某些情况下可能涉及特定转导机制的动员[74]。研究表明，NADPH氧化酶产生的超氧物，除了线粒体产生的超氧化物外，还可能有助于甲萘醌作用6小时后细胞内超氧物水平的显著增加 h导致细胞凋亡向坏死转变[75]。此外，坏死的特征是质膜破裂以及核和细胞肿胀，而非调节性细胞死亡。然而，这些发现表明，DNA损伤细胞溶质活性氧（cROS）生成，线粒体过度激活通过PARP1依赖性途径诱导坏死，而一氧化氮（NO）和线粒体ROS（mROS）的生成未受影响[76]。然而，脑出血后坏死与氧化应激之间的关系尚不完全清楚。
坏死是最近发现的一种程序性细胞死亡（PCD），具有坏死和凋亡的共同特征。坏死涉及Fas/TNF-α受体相互作用蛋白I激酶的死亡域受体激活和抑制[77]。最近的研究确定了坏死抑制素-1在限制出血性损伤组织培养模型中神经血管损伤中的新作用[78]。另一项研究表明，ICH后特异性抑制剂坏死抑素-1抑制细胞凋亡和自噬以发挥这些神经保护作用，并且ICH后细胞凋亡、凋亡和自吞噬之间存在相互作用[79]。此外，坏死抑素-1降低了RIP1-RIP3相互作用，并进一步抑制小胶质细胞活化和TNF-α和IL-1βICH后表达。这些结果表明，RIP1/RIP3介导的细胞凋亡是ICH后细胞死亡的重要机制[80]。在另一项研究中，5 治疗h。超氧化物的产生与iNOS表达的增加平行，抑制iNOS（氨基胍或亚氨基哌啶）或超氧化物（罗布青素）可显著降低细胞死亡。氯化血红素诱导的过氧化损伤与细胞内谷胱甘肽（GSH）的快速消耗有关，最终导致脂质过氧化和细胞死亡[81]。总之，这些研究表明氧化应激在脑出血后坏死性脑损伤中具有新的作用。
3.4. 脑出血后的氧化应激与自噬
自噬是一种溶酶体降解途径，对生存、发育和体内平衡至关重要，在多种病理学中起着关键作用[82]。最近的研究表明，自噬作为细胞内蛋白质和细胞器的降解过程，也参与了脑出血的病理过程[83–87]。在此过程中，氧化应激可能有助于自噬的形成。此外，自噬可以通过吞噬或降解应激产物来减少氧化损伤[88]。通过ROS水平调节自噬的细胞内机制可概括为转录和转录后调节，包括各种细胞内信号通路，如ROS-FOXO3-LC3/BNIP3自噬、ROS-Nrf2-P62自噬[82]、ROS-HIF1-BNIP3/NIX自噬和ROS-TIGAR自噬。自噬还可以通过伴侣介导的自噬途径、线粒体自噬途径和P62介导的信号通路调节ROS水平[89]。自噬在缺血性中风病理过程中起双重作用[90]。我们的研究还发现，自噬在脑出血不同阶段的发病机制中可能发挥不同的作用，进一步研究脑出血后氧化应激与自噬的关系可能为阐明脑出血的发病机制提供理论依据[91].
4.氧化应激水平检测
活性氧修饰的生物分子或活性氧影响的任何生物过程都可以成为氧化应激的生物标志物。蛋白质组学为进一步研究脑出血后病理过程的生物标志物和机制提供了新的途径[73]。出血后3小时胶原酶诱导大鼠脑出血模型的蛋白质组学分析表明，与对照组相比，有86种蛋白质表达不同，主要涉及自噬、缺血、坏死、凋亡、钙激活、氧化应激、细胞因子分泌等蛋白，超氧化物歧化酶-2（SOD2）、鸟嘌呤核苷酸结合蛋白、过氧化物酶原-1（PRDX-1）和乳酸脱氢酶下调，而过氧化物过氧化氢酶表达上调[73]; 此外，脑出血后一天血肿周围PRDX-1蛋白水平开始升高[36]。尽管如此，PRDX家族蛋白与细胞内抗氧化酶相互作用，在SBI的细胞机制中发挥重要作用。因此，有人认为脑出血后氧化应激生物标志物的表达是一个动态过程，与脑出血血肿体积、出血类型、，以及出血的不同阶段。大量动物实验证实，脑出血后，许多生物标志物在脑组织中特异性表达，这对深入研究脑出血起到了重要作用[92，93]。理想情况下，在目标组织和器官中检测到疾病的生物标记物。然而，直接检测人脑中的各种生物标记物是不现实的；因此，要使氧化应激生物标志物具有临床价值，不仅要便于标本采集，而且要准确反映活性氧的主要来源。
4.1. 脂质过氧化标志物的检测
脂质过氧化物是脑损伤的重要产物，主要来源于膜磷脂的不饱和脂肪酸过氧化的次级产物，对细胞膜造成结构和功能损伤。目前，外周血中脂质过氧化物的存在是反映氧化应激最常用的标记物。脂质过氧化物丙二醛（MDA）和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）已被广泛研究。临床研究和动物实验均表明，脑出血早期血清MDA水平迅速升高，且与临床症状严重程度密切相关[92，94]。然而，通过测量TBARS和MDA水平来估计脂质过氧化并不十分准确。分光光度法根据TBA反应产生的色原强度计算浓度，但体液中有许多物质可以与TBA反应，MDA不能明确反映ICH后的氧化应激水平[95]。此外，MDA和TBARS来源于内源性环氧化合物降解，而非过氧化产物；因此，MDA和TBARS的测量水平很容易导致自由基水平过高估计。
氧化低密度脂蛋白（oxLDL）和凝集素样氧化LDL受体-1（LOX-1）可损伤内皮功能，增强血小板聚集，促进血栓形成，在SAH后脑血管痉挛的发病机制中起重要作用[96，97]。虽然血浆oxLDL水平被认为反映了机体的氧化状态[98]目前尚不确定其是否可以在ICH后作为与氧化应激损伤直接相关的外周标志物。
F2-异前列腺素（F2IP），一种可在血液和尿液中检测到的脂质过氧化标记物[99]与MDA和TBARS相比，F2IP更稳定，具有更高的敏感性和特异性。研究表明，SAH患者脑脊液中高水平的F2IP与预后不良显著相关。
测定F4-神经前列腺素（F4-NPs）可以更好地评估SAH后脑组织的氧化应激水平，并预测SAH患者的预后[100]。8-异前列腺素F2α（8-iso-PGF2α)是F2-异前列腺素的异构体衍生物，是一种可靠的生物标记物，目前用于评估氧化应激和脂质过氧化。它存在于血液、尿液和各种组织的液体分泌物中；它也可以以游离形式存在于组织细胞中，或在磷脂或其他脂质中酯化，并在体内保持稳定水平。检测8-iso-PGF2α脑出血患者血液中的浓度表明8-iso-PGF2α脑出血后水平升高，并与NIHSS（美国国立卫生研究所卒中量表）评分和血肿体积呈正相关。分析表明血浆8-iso-PGF2水平α是ICH的独立预后因素[101]。然而，尽管脑出血患者血浆脂质过氧化物（ROOH）的检测与脑出血后一周内的死亡率呈正相关，但回归分析表明，它不能作为临床预后的预测因子[102]。血浆脂质过氧化物大多由自由基诱导，目前的检测技术受到血清或标本处理和储存条件的限制，存在标本自氧化的风险，导致相关生物标志物的检测水平异常升高。因此，它们在临床应用中的价值仍有待确定。
4.2. DNA氧化损伤标记物的检测
DNA氧化损伤的机制包括氧化修饰和DNA断裂：更具体地说，这些包括DNA损伤，尤其是8-羟基-2-脱氧鸟苷（8-OHdG）、DNA断裂和DNA-蛋白质交联。
8-OHdG被认为是检测氧化应激程度的可靠指标，因为它在DNA氧化产物中的含量相对较高，并且具有高度的特异性[103，104]。研究表明，脑出血后3天8-OHdG呈阳性，但无嘌呤/无嘧啶部位在出血后24小时开始增加，在前3天达到峰值，并从第7天开始恢复[105]。Ku-70和Ku-86蛋白是DNA修复蛋白，在脑出血后24小时开始下降，出血后3天显著减少，第7天恢复正常。Ku-70和Ku-86蛋白可能参与脑出血后的DNA损伤以及氧化损伤。其他关注氧化应激水平检测与脑出血预后关系的研究表明，脑出血后30天8-OHdG水平与预后密切相关[106].
4.3. 抗氧化剂水平检测
抗氧化剂是一组能够有效抵抗或修复细胞对神经元脂质、DNA和蛋白质的氧化损伤的化合物。许多研究使用体内抗氧化剂水平作为评估脑卒中患者氧化应激的间接指标。研究表明，脑出血患者血清SOD、髓过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、谷胱甘肽S-转移酶的活性α1（消费税-α1） 脑出血或蛛网膜下腔出血后，醌氧化还原酶1（NQO1）显著增加，这与早期脑损伤和多器官损伤有关[52，95，107]。在MRI证实的脑小血管疾病中，血液炎症和氧化应激标记物的检测表明肿瘤坏死因子受体-α（TNFRα)过氧化物酶在微出血病灶中高表达，而在无症状脑缺血患者中过氧化物酶表达降低[108]。抗氧化酶可以帮助清除自由基，减少或消除氧化损伤；因此，测定血清中抗氧化酶的数量和活性可以反映体内的抗氧化活性。
非酶抗氧化剂是一类重要的抗氧化剂，在脑出血的发病机制中发挥着重要作用。这些包括谷胱甘肽[53，109]、抗氧化维生素[106，110]，尿酸[111]，泛醌还原物质[54，112]，金属硫蛋白[113]，和硫氧还蛋白系统[114，115]。然而，检测外周血中氧化应激相关非酶抗氧化剂的方法很少；一项关于新生儿脑室周围出血后脐血谷胱甘肽（GSH）水平的研究发现，低出生体重新生儿脐血GSH水平与脑室内出血无关[116]。尿酸是人体的一种抗氧化分子，但研究发现，尽管血清尿酸水平与缺血性中风有关，但与脑出血没有显著相关性[111]。尽管脑出血患者的抗氧化酶和非酶抗氧化剂水平都有变化，但由于缺乏发病前患者抗氧化水平的数据，仍无法确定这些变化是脑出血后氧化应激的原因还是结果。
4.4. 检测其他氧化应激标记物
ICH后自由离子介导的氧化应激反应在SBI中起重要作用[93，117，118]，并且测量游离铁是检测氧化应激的有效方法。最近开发了一种新的多通道光谱分析方法，用于测定血肿内和血肿周围铁和含铁蛋白聚合物的浓度。结果显示血肿中的总铁显著增加，而血肿周围的总铁增加不明显。与对照组相比，血肿内部和周围的铁蛋白聚合物也显著增加[119]。铁在脑出血后产生自由基中起重要作用[118]，通过产生OH加重脑损伤−通过芬顿反应。转铁蛋白是一种铁结合蛋白，能与脑出血后产生的有害游离铁离子结合并将其转运回细胞。ICH后3-4天血清铁蛋白水平升高，这与ICH患者预后不良独立相关[120]。这项研究可能表明，出血性卒中患者体内铁储备增加具有神经毒性作用[121]而脑出血或蛛网膜下腔出血后5天，脑脊液铁蛋白水平继续升高。目前，脑脊液铁蛋白水平被认为是出血性中风更可靠的评估指标[122]。不幸的是，这些结果只是在实验研究中证明，这很难用生化分析来证明，因为生化分析无法区分人类血肿和血肿周围区域发生的变化。
胆红素是血红素的代谢产物，体内胆红素水平可能反映脑出血后的氧化应激强度[123，124]。脑脊液胆红素和氧合血红蛋白的测定对CT阴性患者自发性蛛网膜下腔出血的鉴别具有重要意义[125].
3-硝基酪氨酸（3-NT）是ONOO的制造商−形成。在病理条件下，3-NT的形成随着活性氧和氮的增加而增加。通过Western blot和免疫荧光检测，脑出血后血周组织中NOS过度表达伴随着大量3-NT的形成。此外，血清中3-NT的水平与脑组织中3-NT水平的上调相似，与脑水肿含量和神经功能缺损有显著相关性。因此，3-NT反映SBI的严重程度并预测预后[126].
氧化应激是以下因素失衡的结果体内ROS的生成和抗氧化防御，以及抗氧化剂的单一氧化应激产物的测量不能充分反映机体的氧化应激水平；因此，血浆总抗氧化能力（TAC）和总氧化状态（TOS）的测量比其他单一的测量方法更有效。研究发现，脑出血后患者血清TOS和NO水平显著升高，而TAC水平和过氧化氢酶活性显著降低。因此，氧化应激指数（OSI）增加[115，127].
总之，动物模型中最常用的氧化应激标记物是脂质过氧化物、DNA和蛋白质的过氧化产物以及抗氧化物质。在过去的几十年里，许多研究致力于寻找能够有效反映人类ICH后氧化应激水平的生物标记物（表1). 然而，由于氧化应激的复杂性和抗氧化剂在各种反应中的重复性，结果仍然不令人满意。这使得很难找到具有高灵敏度和特异性的生物标记物。此外，由于样品采集、储存和预处理方法的限制，ICH相关氧化应激标记物测量的再现性较差。因此，方法论的改进已成为获得简单、准确和可靠的生物标志物的先决条件。目前，对脑出血后各种氧化应激生物标志物的综合分析可能更好地反映出机体的氧化应激水平。
5.脑出血后的抗氧化治疗
维持机体氧化还原平衡对于健康维护和疾病干预至关重要，氧化应激水平和自由基的增加与抗氧化能力有关。降低体内ROS和RNS水平和提高抗氧化能力是脑出血后的两种抗氧化治疗策略。脑出血后的氧化应激治疗主要包括使用天然和合成抗氧化剂（表2). 天然抗氧化剂包括酶和非酶抗氧化剂。抗氧化酶包括SOD、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和NADPH，增强这些酶的活性可以产生抗氧化作用。非酶抗氧化剂大多来自天然植物或其提取物，包括维生素C、维生素E、谷胱甘肽、褪黑素、类胡萝卜素、白藜芦醇、熊果酸以及铜、锌和硒等微量矿物质。
5.1. 天然化合物治疗脑出血的最新进展
营养和氧化应激有着密切的双向关系。一方面，营养素可以在身体代谢过程中产生活性氧中间体和自由基，铁和铜离子等过渡金属微量元素可以促进ROS的生成。另一方面，均衡的饮食和适当的营养可以增强身体的抗氧化防御能力，因为一些营养素和食物成分具有直接或间接的抗氧化作用[128]。吡咯喹啉醌（PQQ）是一种新发现的水溶性维生素，可作为抗氧化剂存在于食品中。研究表明，用10 mg/kg PQQ可有效减少神经功能缺损、血肿体积和脑水肿扩大。PQQ治疗减少ROS生成，增加Bcl-2/Bax蛋白水平，并降低凋亡因子激活的caspase-3的表达。因此，在脑出血的治疗中，PQQ通过抗氧化应激发挥其神经保护作用[129]。褪黑素是松果体分泌的一种激素。褪黑素通过清除自由基、促进抗氧化和抑制脂质过氧化，保护细胞结构，防止DNA损伤，并降低体内过氧化物水平。我们发现，腹腔注射褪黑素治疗SAH大鼠可以通过Nrf2-ARE信号通路调节氧化应激水平，减少SAH后早期脑损伤[112]。等离子α-硫辛酸水平反映了机体的抗氧化水平，并用α-硫辛酸提高身体的抗氧化水平，产生神经保护作用[130]。萝卜硫烷通过抑制氧化应激发挥脑保护作用[131]其机制，即Nrf2通路的激活，已在ICH研究中得到证实[21]。熊果酸存在于天然植物的三萜类中，能有效降低氧化应激水平，增加抗氧化应激水平，并减少SAH后早期脑损伤[132]。芝麻素是芝麻籽油中的一种木脂素，是一种很有前景的天然产物，它通过抑制诱导型一氧化氮合酶（iNOS）蛋白的表达来调节小胶质细胞的活性，并伴有ICH中活化的p44/42 MAPK通路，是一项新的治疗策略[133]。其他天然植物提取物可以用作天然抗氧化剂，包括白藜芦醇[134]、虾青素[135]，黄芩素[136]、黄芪甲苷[137]，原花青素[138]，（−）-表没食子儿茶素-3-没食子酸酯[139]，和苹果多酚[97]。对ICH动物模型的研究表明，使用这些提取物进行治疗可以通过抑制氧化应激、上调抗氧化水平和降低ICH后的SBI来表现出神经保护作用。
5.2. 使用氢和活性氢化合物处理ICH
硫化氢在大脑中发挥保护作用，减少蛛网膜下腔出血后的氧化应激[156]。研究发现，硫化氢降低SAH后ROS和MDA水平，逆转SOD和GSH-Px的降低，增加脑组织中硫化氢产物CBS和3MST的表达水平，并通过抑制caspase依赖性凋亡途径抑制神经细胞凋亡。硫化氢还可以抑制炎症细胞因子IL-1的分泌β、IL-10和TNF-αSAH后。最近对氢的抗氧化研究表明，在脑出血动物模型中，吸入氢或注射富氢生理盐水可以显著减少SAH后的早期脑损伤和脑血管痉挛[157，158]吸入氢气通过防止ICH后肥大细胞激活而维持血脑屏障的破坏[149]。研究证实，氢通过减少脂质过氧化物、增加抗氧化酶活性和降低SAH后的氧化应激水平，减少炎症细胞因子的释放；同时，吸入氢气可减少ICH后血脑屏障的损伤，并改善SBI[149，150]。最近使用氢气治疗急性脑贫血的临床试验证明，氢气治疗是安全的[159]。此外，一项使用氢气治疗SAH患者的随机双盲试验正在进行中，尽管尚未完成[160].
5.3. 针对氧化应激信号通路的靶向治疗
罗格列酮是一种对过氧化物酶体增殖物激活受体高度选择性和有效的激动剂γ.连续处理6 mg/kg罗格列酮连续6天降低谷氨酸水平，上调GLT-1表达，降低MDA和过氧化氢酶水平，改善SAH后的血管痉挛，在大脑中显示出保护作用[161]。罗格列酮治疗脑出血可能通过Nrf-2、类视黄醇X受体（RXR）和NF的相互作用调节抗氧化和抗炎作用-κB和减少SBI[162]。最近的研究表明，微创手术后行RSG输注治疗颅内出血清除术治疗血肿周围继发性脑损伤可能比单纯微创手术治疗更有效地降低MMP-9水平和继发性大脑损伤[151].
最近的研究表明，硝酸盐过氧化物分解催化剂5,10,15,20-四（4-磺基苯基）卟啉铁（FeTPPS）减轻了尾核注射血红蛋白诱导的大鼠脑出血模型的神经血管损伤，改善了神经功能缺损；实验数据表明，MMP-9的激活可能与[31]。此外，在另一项研究中还测试了非特异性基质金属蛋白酶抑制剂米诺环素和基质金属蛋白酶上游调节物吡咯烷二硫代氨基甲酸酯对基质金属蛋白酶-9活性的影响，从而检测了ICH的程度；结果表明，米诺环素对MMP-9的抑制作用[152]或吡咯烷二硫代氨基甲酸酯减弱ICH，表明MMP抑制剂在ICH中的治疗潜力[153]。然而，在自发ICH中抑制MMP的尝试仅在实验条件下进行，并且与广泛的可能副作用有关。因此，在将任何结论转化为人类之前，在这一领域进行进一步全面、明确的调查至关重要[163].
他汀类药物的抗氧化研究证实他汀类治疗降低了急性缺血性卒中患者的血浆OxLDL水平[164]。在ICH大鼠模型中，阿托伐他汀在降低脑含水量、阻止神经元凋亡和降低血浆MMP-9水平方面具有显著作用[154]。其他研究表明阿托伐他汀诱导TNF的剂量依赖性降低-αIL-10水平升高[155]。从而减少脑出血大鼠的脑损伤，保护神经元。然而，最近的文献表明他汀类药物治疗ICH可能无效[165].
去铁胺（DFX）作为一种铁相关剂，与铁离子竞争性结合，从而阻止铁离子的氧化还原反应，减少出血性中风后自由基的生成，并显示出神经保护作用[166，167]。研究表明，在动物模型ICH后，给予2-4倍剂量的DFX最有效 ICH后h，剂量为10–50 mg/kg（取决于物种），这种有益影响持续24年 受伤后h[168]。然而，与使用全血模型的研究相比，DFX治疗并没有改善胶原酶模型的结果[169]。因此，这些研究表明，这些非物质文化遗产模型之间存在重大差异。此外，联吡啶是一种铁相关物，不能减轻大鼠脑内铁诱导的损伤或改善脑出血后的预后[170]。也许，目前对铁相关蛋白的临床研究将有助于为未来的神经保护研究确定更具临床预测性的模型[171]。其他研究表明，DFX可以改善胎鼠基质出血的长期后遗症[172]也可以减少脑出血后的脑积水[173]。甲磺酸去甲罗胺（DFO）是另一种铁螯合剂，可改善脑出血动物模型的神经功能恢复。此外，研究表明 mg/kg/天DFO（最大剂量不超过6000 mg/天）对脑出血（ICH）患者是安全和可耐受的[174]。目前，需要在进一步的研究中得出明确的结论，以确定系统性DFO给药对ICH患者的疗效[175].
5.4条。合成抗氧化药物：依达拉奉
依达拉奉是一种氧自由基清除剂，动物实验证实其对脑损伤具有保护作用。建立大鼠脑室内出血模型后，立即用依达拉奉治疗可减少脑室内出血后的脂质过氧化和脑水肿；连续治疗2天，显著改善记忆障碍和学习能力[183]。另一组实验通过研究PET/CT图像检查了脑出血后血肿周围的脑代谢，发现依达拉奉治疗显著改善了脑代谢，缓解了运动障碍，并减少了脑水肿和细胞凋亡[148]。依达拉奉的临床试验也取得了重要进展。依达拉奉治疗动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者可减少迟发性神经障碍和血管痉挛，改善患者预后[178]。在另一项针对脑出血患者的研究中，在微创手术清除血肿后，依达拉奉治疗显著改善了NIHSS评分并降低了血清MMP-9水平[184]。然而，一项大规模临床试验的结果表明，虽然依达拉奉治疗改善了一些患者的神经功能缺损，但并没有降低死亡率，长期临床疗效尚不确定[185]。因此，仍需进行高质量、大规模的临床试验，以评估依达拉奉治疗脑出血性疾病的疗效[186]（表三).
5.5. 靶向基因治疗
基因治疗已被证明是一种有效的治疗方法；然而，传统的基因治疗存在缺陷，在实际应用中受到限制。Cheng及其同事设计了一种损伤诱导的载体系统，该系统包括缺氧反应元件和抗氧化反应元件，它们可以在缺氧条件下或过氧化氢处理后被激活。使用该载体系统过度表达Nrf-2以发挥神经保护作用的优点是，它在缺氧和氧化应激下激活神经系统中神经保护基因的表达[187]。对自体血液注射诱导的HO-2（血红素氧合酶2）敲除小鼠ICH模型的研究发现，ICH后4-8天，小鼠的神经元存活率显著增加，神经运动缺陷减少。因此，HO-2被认为是脑出血氧化应激治疗的靶点[188]。然而，在HO-2基因敲除小鼠胶原酶诱导的脑出血模型中，血肿周围的损伤体积、神经炎症和脑水肿加重，神经缺损明显加重[189]。这可能是由于不同动物模型的不同损伤机制所致[190]。除了铁释放介导的毒性外，氯化血红素还可以通过氧化和膜失稳作用直接损伤细胞[191]。培养的HO-2敲除神经元更容易受到无机铁的伤害，可能是由于血红素分解的其他产物的保护作用[192]。因此，HO-2的净效应似乎取决于细胞微环境的铁结合能力。脑出血中HO-1和HO-2的表达时间点和位置不同[193]它们在调节抗氧化基因表达方面起着不同的作用[194]。血红素治疗诱导血管周围HO-1表达，减少血脑屏障损伤和神经缺损；因此，血红素被认为通过HO-1发挥神经保护作用[195]。总之，HO在脑出血后SBI中起重要作用，调节HO-1和HO-2的表达可能是一种有前景的治疗策略。其他研究使用神经干细胞移植治疗脑出血后的SBI，但移植后的宿主反应导致移植失败和死亡，这可能与移植后氧化应激水平升高有关。因此，Wakai及其同事移植过表达SOD1（铜/锌超氧化物歧化酶）的神经干细胞治疗脑出血，显著降低死亡率和氧化应激，加快脑出血后神经系统疾病的恢复[196].
6.结论
大量研究结果提供了有关氧化应激生物标志物的信息；脑出血的临床前和临床研究证据进一步揭示了脑出血的病理生理学进展，为靶向治疗提供了依据[5，93]。然而，真正有效的临床治疗策略很少，主要是因为将临床前研究转化为临床研究的冲突尚未解决。脑出血后患者生存和康复的病理过程涉及复杂的机制[197]。脑出血后继发性脑损伤包括神经细胞毒性、小胶质细胞活化、脑血管损伤、血脑屏障损伤、动静脉再通和重建，甚至氧化应激和炎症相互作用引起的其他器官损伤[198]。这些有害因素必须得到有效解决，以使临床有效的治疗策略成为可能。
竞争性利益
作者声明，本论文的出版不存在任何利益冲突。
作者的贡献
段晓春和温遵嘉对这项工作做出了同样的贡献。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（nos.81371279，81422013，81471196）、江苏省杰出医学学术带头人计划（no.LJ201139）、江苏省委科学厅（no.BL2014045）和苏州市政府（no.LCZX201301，SZS201413，SYS201332）的资助，以及江苏省高等学校学术优先发展项目资助的项目。
