脓*症（sepsis）是重症患者中的常见病，发生率高，死亡率高，是近年来世界医学领域的重要研究热点。大脑在脓*症的发展中占据重要的地位，其既是免疫反应的传递者也是疾病发展的重要一环。脓*症相关性脑病（sepsisassociatedencephalopathy，SAE）即脓*性脑病（septicencephalopathy，SE）是脓*症一大并发症，是指缺乏中枢感染的临床或者实验室证据，由脓*症引起的弥漫性脑功能障碍，主要表现为谵妄、认知功能损伤、学习记忆能力减弱等等。有研究发现脓*症患者发生SAE概率为50-70%，是ICU常见病之一，但由于其具有隐蔽性和复杂性，故常被临床忽视。近年来，随着脓*症研究的深入，临床上也逐渐发现合并脓*症相关性脑病患者预后明显变差，SAE不但会引起短期可逆性中枢神经系统功能障碍，还可能导致长期不可逆认知功能障碍，伴随SAE的患者死亡率升高。
SAE发病机制
目前关于脓*性脑病的发病机制仍然存在很多未知数，主要考虑与大脑信号传递紊乱、循环改变和血脑屏障损伤、神经递质氨基酸改变、氧化应激与线粒体障碍、代谢改变及炎症免疫等有关，但也需要综合考虑多种因素共同作用结果，导致脓*性脑病的加重。
大脑信号传递紊乱
脓*症时，大脑信号活动可能被各种因素影响，有研究发现通过药物抑制胆碱能通路能改善SAE患者的病态行为，同时也有研究提示在动物实验中，在脓*症模型上观察大脑新皮质和海马区域，大脑的胆碱能通路，β肾上腺能受体，γ氨基丁酸和血清素激活的信号传递，都被炎症介质所改变。脓*症时机体释放出大量炎症因子，这些炎症因子通过两条途径将信号传导至大脑从而激发应激反应。
一是迷走神经通路，迷走神经的轴突细胞因子受体被炎症因子激活，而迷走神经核与脑干的各种自主神经核连接，尤其是控制肾上腺素轴和抗利尿激素分泌的下丘脑室旁核和整合压力反射的孤束核，从而引起各种激素分泌以及调节反射的异常；其二是自主神经核作用，炎症因子还可以直接作用于没有血脑屏障保护的室周器旁的各种内分泌和自主神经核，这些神经核表达先天性和适应性免疫系统成分。炎症因子激活这些成分后，引发炎性以及抗炎性因子，如一氧化氮、前列腺素、趋化因子、促炎因子等的大量释放，这些因子直接或间接作用于小胶质细胞，星形胶质细胞以及神经元，使得神经传递以及调节和神经分泌的紊乱。这些可能是大脑信号传递紊乱的部分原因，但更详细的机制目前还没有被发现。
另一方面，在SAE期间观察到的行为反应与应激反应时行为反应的变化十分类似。行为反应主要受控于杏仁核和海马，同时微循环的改变，低氧血症、低血糖、炎症因子引发的细胞凋亡等都可以引起两者的损伤，从而引发行为改变。一些炎症因子还可以作用于其他的大脑结构引起行为反应的改变如：IL-1能促进迷走神经的传入从而影响脑干、下丘脑、边缘系统等结构而产生病态行为如：活动减少、厌食、沮丧和认知缺失等。同时炎症介质还促进大脑内皮细胞释放前列腺素E2从而引起发热和下丘脑-垂体轴的激活而产生大量的皮质醇。有研究证实IL-1β可以直接影响那些没被血脑屏障和脉络膜保护的脑室周围的神经核，这些结构的激活会改变一些边缘核如杏仁核，下丘脑等的功能从而引起沮丧和厌食。这些改变都可能与SAE时观察到的行为改变十分相关，但具体影响行为反应的机制目前仍需进一步研究。
微循环改变和血脑屏障破坏
血管舒缩反应受损有研究发现，SAE伴随着血管舒缩反应受损，这可能与脓*症引起一氧化氮表达和前列腺素分泌的平衡被打乱有关。
内皮细胞活化：内*素和炎症因子通过触发CD40分子、增加内皮素选择素和血管内皮细胞粘附因子以及细胞间粘附因子1的表达，同时激活内皮细胞环氧合酶2以及抑制蛋白α/核因子-kB同道，激活内皮细胞，从而增加对中性粒细胞、单核细胞的聚集，更进一步增加炎症因子的释放，并穿过内皮细胞进入血管周，单核细胞进一步转化为巨噬细胞，这些都将加重大脑的炎症反应。
大脑循环障碍：SAE患者脑血流是减慢的，而血管阻力是增加的。脓*症引起的血流动力学不稳定以及大量细胞因子释放如IFN-r、TNF-α和IL等，以及这些因子作用内皮细胞一氧化氮合成酶引起的NO产量的改变，可能引起大脑微循环的改变。同时，由于内皮细胞功能紊乱，内皮细胞活化都将促进凝血导致血栓和微梗死形成，最终导致缺血性和出血性损伤。
血-脑脊液屏障受损：在正常情况下，血脑屏障阻挡了许多对大脑有害的因素，为大脑创造了稳定的内环境。在脓*症时血脑屏障受到各种因素的攻击而被破坏，在脓*症的动物实验模型和患者中均有研究通过颅脑核磁共振成像检查证实存在血脑屏障损伤。
血脑屏障在各种因素的作用下受损，各种细胞因子、促炎因子、假神经递质等得以进入大脑实质，进入大脑的芳香氨基酸与支链氨基酸比例失调，这些都在SAE的发病中起到作用。
神经递质的改变和氨基酸的改变
神经递质的改变在SAE的发展中扮演着重要作用。研究发现神经递质改变是与SAE有关的，特别是多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺以及γ-氨基丁酸受体的表达。一些中性氨基酸也可能与谵妄有关，因为这些氨基酸能够转化为神经递质。色氨酸是5-羟色胺所必需的，苯丙氨酸和酪氨酸是多巴胺和去甲肾上腺素必须的原料。有研究提示这些氨基酸都与重症患者的脑功能紊乱有关。由于血脑屏障的损伤以及机体内支链氨基酸与芳香氨基酸的比例降低导致进入脑内的支链氨基酸与芳香氨基酸的比例也降低，有研究发现与感染患者或正常的人相比，SAE患者有更高的芳香氨基酸水平。神经递质的改变，氨基酸的改变以及两者之间的具体关系在SAE的发病机制中的作用还有待进一步的阐明。
氧化应激、线粒体功能障碍和细胞凋亡
氧化应激：脓*症时，微生物及其产物激活中性粒细胞和单核细胞等炎症细胞释放IL-1α、IL-1β、IL-6以及TNF-α等促炎症因子。这些炎症因子在大脑的不同脑区，特别是海马和皮质诱发氧化应激反应，可能是过氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性失衡，抗坏血酸、谷胱甘肽的过氧化剂的减少，缺血缺氧，高血糖以及线粒体功能障碍等诱发。
线粒体功能障碍：通常情况下，细菌主要产物-LPS和这些促炎因子诱导星型胶质细胞的激活并上调这些和一些其他细胞的一氧化氮合成酶（iNOS）。在星型胶质细胞培养实验中，LPS+INF-γ能够诱导iNOS的表达增加。高NO水平将抑制线粒体的呼吸作用，至少降低细胞色素C和氧气的亲和力。此外，NO与超氧化物结合将生成过氧硝酸盐，从而抑制细胞呼吸和糖分解的代谢酶，引起能量短缺，进而引起神经胶质细胞ATP含量的急剧减少。
细胞凋亡：细胞凋亡可能与细胞内凋亡前体的减少和细胞凋亡因素增加有关。已有研究观察到脓*症大鼠脑组织中氧化磷酸化的效率降低，同时伴有细胞色素C的减少。在脓*症休克患者的尸检中发现神经内分泌核和杏仁核的神经元和小胶质细胞凋亡，细胞凋亡程度也有血管内皮iNOS的表达正相关。
其他因素
有些研究提示细胞内钙离子浓度增加与脓*症诱导的脑损伤相关；这可能有局部缺血，兴奋性氨基酸的作用，或者细胞因子的直接作用有关，而钙离子浓度的改变将引起神经递质的改变，导致学习、记忆、认知的功能的损伤。脑氧血红蛋白（Ngb）在脑缺血再灌注损伤中的脑保护作用已取得共识，关于其在脓*症相关性脑病中的作用也逐渐成为