脑动静脉畸形(Arteriovenous Malformation,AVM)是颅内最常见的血管畸形。近年来的研究认为,它并不仅仅是先天性的脑血管结构异常,脑AVM的发生、发展及破裂出血是先天和后天因素共同作用导致的进行性血管生成和重塑的结果。随着神经外科学技术的发展和对脑AVM病理的深入研究,脑AVM临床检出率日渐升高,脑AVM出血已成为危及人类生命及生存质量的主要疾病之一,并且越来越受到临床医师的重视。但目前在脑AVM的基础研究领域,仍存在很多的空白点。本研究课题拟通过对脑AVM术中血流动力学检测和血管生物学的研究,深入探索脑AVM的出血机制,以期为临床治疗该疾病提供必要的理论依据。第一部分:脑动静脉畸形术中血流动力学检测1.脑动静脉畸形血流动力学相关生理数据的术中超声检测目的:采用术中超声实时检测脑动静脉畸形(Arteriovenous Malformation,AVM)的血流动力学参数。方法:26例脑AVM显微手术切除术中,使用Aloka SSD 4000型超声检查仪扫描,测定供血动脉的收缩期峰值流速(velocity of systolic phase,S),舒张期最低流速(velocity of diastolic phase,D),并计算出每个周期的平均流速(mean glow velocity,MVF),阻力指数(resistance index,RI),血管顺应性指数(compliance index,S/D),并比较AVM与脑正常供血动脉RI差异。结果:S为50～430 cm/s,平均163 cm/s;D为10～140 cm/s,平均24 cm/s;RI为0.20～0.54,平均0.31±0.05;S/D为1.4～2.5,平均1.7±0.05。周围正常动脉的RI值为0.60±0.05。结论:术中实时超声对脑AVM的血流动力学相关生理数据进行检测,获得准确参数,可供临床参考;AVM供血动脉与周围正常动脉RI值存在显著差异。2.术中超声导航辅助切除脑动静脉畸形目的:探讨术中实时超声导航在脑动静脉畸形(AVM)外科治疗中的应用价值。方法:26例脑AVM显微手术切除术中,使用Aloka SSD 4000型超声检查仪扫描,进行AVM定位、辨别供血动脉和引流静脉;确定血肿与AVM的关系以及血流动力学监测。病变切除后重复超声检查AVM残留与否,并与术后脑血管造影结果对比。结果:26例畸形血管团均在实时超声下清晰显示并获得全切除。血肿区为高回声无血流信号;供血动脉与正常血管在血流动力学上有差别;术中超声影像所示的病变全切除为术后血管造影所证实。结论:术中实时超声能够对脑AVM进行准确定位,指导皮质切口的设计,并可判定病灶是否全切除。对于术前的MRI、DSA检查起到很有价值的补充作用。第二部分:脑动静脉畸形出血因素的血管生物学研究1.血管内皮生长因子与脑动静脉畸形出血的关系目的:探讨血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)在脑动静脉畸形(AVM)中的表达与临床特征之间是否存在相关关系,为研究AVM的出血机制提供线索,为寻找更好的治疗方法和判断预后提供依据。方法:采用实时荧光定量PCR技术,对23例(11例术前有出血史,12例术前未有出血史)手术切除的AVM病理标本进行VEGF及其受体Flt—1、Flk—1/KDR基因表达定量检测,再进行VEGF蛋白免疫组化染色分析。检测畸形血管中VEGF的表达情况,并与正常血管做比较。结果:有出血史和无出血史的脑AVM血管标本中VEGF基因表达明显高于正常血管,出血组和未出血组之间亦有显著性差异。VEGF受体Flt—1基因表达在出血组和、未出血组和正常血管之间无差异。受体Flk—1/KDR基因在出血组和、未出血组和正常血管之间表达均有显著差异。免疫组化染色分析显示23例脑动静脉畸形血管组织中均有VEGF蛋白不同程度的表达,而正常脑组织的血管中未见有VEGF蛋白的表达。结论:VEGF基因和蛋白在人脑AVM血管组织中高表达,这是脑AVM的血管适应血流动力学状态而具有的血管重塑的特征性表现。AVM的形成,生长和破裂可能与内皮细胞中VEGF和其受体Flk—1/KDR高表达有关。2.基质金属蛋白酶2,9表达变化与脑动静脉畸形出血的关系目的分析脑动静脉畸形(AVM)中基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9(MMP—2,9)的基因表达与脑动静脉畸形出血的关系。方法采用实时荧光定量PCR技术,测定23例脑动静脉畸形(11例术前有出血史,12例术前未有出血史)和8例正常血管中MMP—2、MMP—9和其特异抑制剂组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP—2,1)基因表达。结果有出血史的BAVM中MMP—2、MMP—9基因表达明显高于无出血史者和正常血管;而无出血史的BAVM中MMP—2、MMP—9基因表达较正常血管亦明显增高;TIMP—2,1在各组中表达无显著差异。结论BAVM中高表达的MMP—2,9基因可能是BAVM血管不稳定,容易破裂出血的原因之一。3.骨桥蛋白在脑动静脉畸形中的表达及意义目的:骨桥蛋白(OPN)的表达是血管平滑肌细胞表型转换的标志,也是血管主要细胞成分的重要趋化因子和黏附分子,在病理性血管重塑过程中起重要作用。本研究旨在探讨OPN在人脑动静脉畸形(AVM)血管组织与正常血管之间从基因到蛋白水平表达的差异,并分析OPN在脑AVM出血过程中可能的生物学功能。方法:23例(11例术前有出血史,12例术前未有出血史)手术切除的AVM病理标本,采用实时定量荧光PCR方法,进行OPN基因表达定量检测,及免疫组化染色分析,检测畸形血管中OPN蛋白的表达情况,并与正常血管做比较。结果:有出血史和无出血史的脑AVM血管标本中OPN基因表达明显高于正常血管,但出血组和未出血组之间无显著性差异。免疫组化染色分析显示23例脑动静脉畸形血管组织中22例有OPN蛋白不同程度的表达,主要表达在AVM的静脉部分,尤多见于管壁不规则增厚的静脉。在类似粥样硬化样的动脉处也有表达。正常脑组织的血管中未见有OPN蛋白的表达。表明AVM血管中存在活跃的血管平滑肌细胞表型转换。按有无出血史分组进行对比分析,未发现组间OPN蛋白有显著性差异。结论:OPN基因和蛋白在人脑AVM血管组织中多有表达,这是脑AVM的血管适应血流动力学状态而具有的血管重塑的特征性表现,提示OPN在脑AVM血管重塑可能发挥重要作用,但其表达与脑AVM出血无关。