急性一氧化碳中毒后遲發性腦病患者血清胰島素樣生長因子-1水平及其臨床意義研究

顧家鵬，王冀康，張 萍，顧仁駿，李 靜，潘 登，衣學偉，史 玫，高 琦，李艷麗

急性一氧化碳中毒(acute carbon monoxide poisoning,ACMP)是臨床上比較常見的一種中毒，可造成以腦及心臟功能損害為主的全身各系統的損傷[1]。10%～30%的患者于ACMP癥狀消失以后，經過數至數周表現正常或基本正常的間歇期，再次出現以急性癡呆為主的一組神經精神癥狀，稱為急性一氧化碳中毒后遲發性腦病(delayed encephalopathy after acute carbon monoxide poisoning,DEACMP)[2]。DEACMP的發病過程與腦缺血缺氧損傷以及再灌注損傷非常相似。胰島素樣生長因子-1(insulin like growth factor-1，IGF-1)是一種神經營養因子，屬于保護性因子，可從血液中快速透過血-腦脊液屏障(BBB)，移行至腦損傷區以阻滯腦水腫的形成，在腦損傷過程中發揮著重要的病理生理作用。Schwab等[3]及鄔英全等[4]的研究均表明，急性腦梗死患者外周血中的IGF-1水平明顯降低。李京京等[5]發現急性高血壓性腦出血患者神經功能缺損程度與血清IGF-1水平呈負相關，血清IGF-1水平是判斷患者病情轉歸的重要生物學指標。本研究在課題組前期研究的基礎上[6-8]，對DEACMP患者急性期和恢復期血清IGF-1水平進行測定，并與ACMP后未發生DEACMP的患者及正常人群進行比較，分析DEACMP患者IGF-1水平變化的特點及其與病情變化的關系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

1.1.1 DEACMP組 選擇2007年11月—2008年6月新鄉醫學院第二附屬醫院、新鄉市中心醫院和新鄉市第一人民醫院住院的DEACMP患者。入組標準：符合趙向智等[2]的DEACMP診斷標準；日常生活能力量表(ADL)總分≥40分；常識-記憶-注意測驗(IMCT)總分≤12分；長谷川癡呆量表(HDS)總分≤16分；年齡≥40歲；住院時間≥30 d；均在住院期間收集血標本、檢測智力量表(均≥2次)。

符合入組標準者共33例，男18例，女15例；年齡44～83歲，平均(58.2±9.0)歲。文化程度：文盲10例，小學10例，中學及以上13例。ACMP時伴發意識障礙史，意識障礙持續時間2～72 h，平均(16.0±15.1)h；其中≤12 h者18例，13～48 h者14例，>48 h者1例。間歇期(急性中毒昏迷清醒后到出現遲發性腦病癥狀的時間)7～45 d，平均(20.2±9.4)d；其中≤20 d者19例，≥21 d者14例。33例患者均行顱腦CT檢查：正常2例，大腦白質廣泛低密度灶影24例，蒼白球局限性低密度病灶27例；腦電圖檢查：局灶異常6例，輕度廣泛異常4例，中度廣泛異常13例，重度廣泛異常10例。

1.1.2 ACMP組 選擇同期上述3家醫院門診和住院處的ACMP患者。入組標準：符合ACMP診斷標準(GB 8781-88)；年齡≥40歲；ACMP時有意識障礙；血清碳氧血紅蛋白水平在10%以上；均進行高壓氧及常規藥物治療(如給予擴張血管藥、神經細胞活化劑)，經治療后皆為痊愈。痊愈后隨訪時間≥90 d，均未發生DEACMP。

符合入組標準者32例，男17例，女15例；年齡41～80歲，平均(57.6±9.0)歲。文化程度：文盲8例，小學13例，中學及以上11例。均有意識障礙史，意識障礙持續時間1～40 h，平均(8.7±8.4)h；其中≤12 h者24例，13～48 h者8 例。32例均行顱腦CT檢查：蒼白球局限性低密度病灶6例，大腦白質彌散性低密度影5例，正常22例。

1.1.3 正常對照組 選擇同期在新鄉醫學院第二附屬醫院進行健康體檢者。入組標準：既往無明顯的腦部疾病史及神經系統陽性癥狀、體征；無嚴重的心、肝、腎等疾病和糖尿病病史；生化檢測無明顯異常；年齡≥40歲。符合入組標準者32例，男15例，女17例；年齡45～76歲，平均(60.3±9.7)歲。文化程度：文盲8例，小學10例，中學及以上14例。

3組對象均排除以下情況：糖尿病、營養不良、內分泌系統疾病、免疫系統疾病、惡性腫瘤、物質依賴及其他精神疾病；明顯的心、肺、肝、腎疾病或功能不全；有食物和藥物過敏史；曾用過激素和免疫抑制劑；月經、妊娠及哺乳期婦女；近6個月內曾進行過預防接種；近半個月內曾有感染史；肝功能、腎功能、血常規等檢測指標有明顯異常；近半個月內曾食用影響IGF-1的食物或服用影響IGF-1的藥物者。經新鄉醫學院第二附屬醫院倫理委員會批準，全部入組對象或其法定監護人皆簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 標本采集 DEACMP組患者第1次取血于入院后第2天〔即在DEACMP病程的4～14 d，平均(8.1±2.9)d〕進行，第2次取血于出院前〔即在DEACMP病程的38～125 d，平均(63.4±22.7)d〕進行，兩次取血間隔時間≥30 d。ACMP患者于急性中毒昏迷完全清醒后1 d內取血；正常對照組于體檢同天取血。全部受檢者皆于早晨6：00～8：00抽取空腹肘靜脈非抗凝血5 ml，離心后留取血清2～3 ml，立即置于-70 ℃低溫冰箱中保存待測。

1.2.2 智力量表檢測 在抽取血標本的同一天對DEACMP患者進行ADL、IMCT和HDS量表檢測，由同一位神經內科主治醫師進行。

1.2.3 IGF-1測定 試劑盒購自大連泛邦化工技術開發有限公司(進口分裝，每板96孔)。方法：采用ELISA法，按照試劑盒說明書對待測標本進行檢測，本課題全部標本檢測皆在河南省生物精神病學重點實驗室進行。

2 結果

2.1 DEACMP組急性期(入院后第2天取血)、ACMP組和正常對照組血清IGF-1水平比較 3組受檢者血清IGF-1水平間差異有統計學意義(F=2.927，P=0.023)，其中DEACMP組急性期血清IGF-1水平低于正常對照組，差異有統計學意義(P<0.05)；DEACMP組急性期與ACMP組比較，ACMP組與正常對照組比較，差異均無統計學意義(P>0.05，見表1)。

2.2 DEACMP組急性期、恢復期血清IGF-1水平比較 DEACMP組恢復期血清IGF-1水平為(187.69±92.46)μg/L，急性期血清IGF-1水平為(136.10±51.51)μg/L，差異有統計學意義(t=2.80，P<0.05)。

2.3 DEACMP組急性期、恢復期3個智力量表評分比較 DEACMP組急性期、恢復期3個智力量表評分比較，差異均有統計學意義(P<0.05，見表2)。

2.4 DEACMP組急性期、恢復期IGF-1水平動態變化與3個智力量表評分的線性相關性分析 先算出DEACMP組患者各個智力量表和血清IGF-1水平兩次檢測的差值，之后進行兩兩之間的相關性分析。DEACMP組中ADL與IGF-1水平呈負相關(r=-0.377，P=0.030)，TGF-1水平與HDS、IMCT間無直線相關性(r=-0.043、-0.205，P>0.05)。

Table1 Comparison of serum IGF-1 among DEACMP group at acute stage,ACMP group and normal controls

組別例數IGF-1DEACMP組33136.10±51.51*ACMP組32156.51±93.13 正常對照組32192.91±145.97 F值2.927P值0.023

注：IGF-1=胰島素生長因子-1；與正常對照組比較，*P<0.05

Table2 Comparison of ADL，HDS and IMCT in DEACMP group at acute and convalescent stages

DEACMP組ADLHDSIMCT急性期45.21±9.69 8.26±6.31 9.91±7.52 恢復期33.67±13.6215.91±10.8319.06±10.37t值3.9673.5064.103P值0.0000.0010.000

注：ADL=日常生活能力量表，HDS=長谷川癡呆量表，IMCT=常識-記憶-注意測驗

3 討論

IGF-1是由Salmon和Danghday在1957年首先發現，最初稱為硫化因子，此后由于其對生長發育有重要的生理功能，故又被命名為生長介素。同時由于其和胰島素具有結構同源性，并在人體眾多組織細胞中表現出與胰島素類似的作用而得名[9]。IGF-1是一種非選擇性的營養因子，在機體內具有促進物質代謝、細胞分裂增殖和生長發育的作用[10]。體內幾乎所有的組織、細胞均可以分泌IGF-1，中樞神經系統本身也能分泌 IGF-1，IGF-1、IGF-1受體、IGF-1結合蛋白在大腦、腦干、小腦、海馬、紋狀體和嗅球均有廣泛分布[11]。IGF-1在神經系統的生存、增殖、分化、髓鞘的形成和營養信號傳導通路的調控方面具有重要作用[10,12]。血液中的IGF-1能迅速通過BBB，移行至腦損傷區以阻止腦水腫的形成，繼而產生神經保護作用[10]。

缺血缺氧性腦損傷后，IGF-1及其受體表達增多，以修復損傷的神經元[13]。Harada等[14]和趙仁亮等[15]報道，血漿IGF-1水平變化在帕金森病及伴發癡呆患者的發病過程中發揮一定作用。血漿IGF-1水平越低，患者的認知損害程度越重，神經營養支持的缺乏可能是帕金森病患者腦部多巴胺能和膽堿能神經元變性的原因之一，因此IGF-1還在改善認知功能方面具有重要作用。正常情況下，生長激素(GH)通過肝細胞上的GH受體加速肝細胞IGF-1基因的表達，促進IGF-1的合成和分泌。有報道顯示，腦損害能導致內分泌系統的明顯異常，腦外傷后人體對GH的需求量明顯增多，器官組織內的GH分布改變和代謝清除率提高，均能改變血液中IGF-1水平[16]。有作者認為可能與下丘腦-垂體-腺軸的損害或功能失常導致GH水平降低有關。盧秀芳等[6]和顧欣等[7]報道，DEACMP患者急性期血清皮質醇水平較ACMP組和正常對照組明顯增高，促腎上腺皮質激素水平較ACMP組明顯增高，促腎上腺皮質激素釋放激素水平較正常對照組明顯增高，具有一定的特征性；并且DEACMP患者恢復期血清皮質醇及促腎上腺皮質激素釋放激素水平較急性期明顯降低。說明DEACMP的發生機制與神經內分泌有關，激素參與該病的病理生理學過程。

本研究發現，DEACMP患者急性期血清IGF-1水平較正常對照組明顯降低，恢復期血清IGF-1水平明顯高于急性期，提示IGF-1參與DEACMP腦損傷的病理生理過程。作者分析出現此結果有以下幾種可能：(1)DEACMP患者急性期存在下丘腦-垂體-腺軸功能紊亂，使GH分泌降低，導致血中IGF-1水平降低；(2)腦組織發生損傷，BBB通透性增加，IGF-1在人體內再分布，血液循環中的IGF-1可透過BBB移至腦內，對受損傷的神經細胞起保護作用。本研究還發現，DEACMP患者急性期和恢復期血清IGF-1水平與ADL評分間存在負相關，提示血清IGF-1水平可作為臨床轉歸、療效判定的指標之一。有關IGF-1的神經保護作用目前仍處于動物實驗階段，具體機制尚待進一步研究。隨著臨床試驗的開展，推測IGF-1有可能作為腦保護劑用于缺血缺氧性疾病的治療。

IGF-1是一種與胰島素類似的生長因子，作為一種多功能的營養因子，可能對多種凋亡誘導因子作用的細胞具有保護作用。國內外學者在研究IGF-1對腫瘤壞死因子-α(TNF-α)處理的大鼠心肌細胞存活率的影響時發現，IGF-1 對TNF-α誘導的大鼠心肌細胞凋亡具有保護作用，其保護機制多與Akt/mTOR和PI3K-AKT等通路有關[17-19]。因IGF-1可能具有抑制缺血缺氧性腦損傷后引起的細胞凋亡、促進海馬的神經細胞和血管再生等作用，所以在DEACMP的發生發展中發揮著重要作用。由于腦脊液檢查屬于有創檢查，不易被患者接受，故本研究僅做了血清IGF-1水平測定，但IGF-1在 DEACMP中的確切發病機制和DEACMP發病后腦細胞IGF-1表達水平的變化、怎樣增加內源性 IGF-1的表達和提高外源性IGF-1的利用率等多種問題，目前仍不清楚。進一步探討IGF-1在 DEACMP發病機制中所起的作用，將可能為DEACMP的預防和治療呈現更為廣闊的前景。

1 葉任高，陸再英.內科學[M].6版.北京：人民衛生出版社，2004：971-974.

2 趙向智，趙學鼎，成自強.急性一氧化碳中毒后遲發性腦病67例報告[J].中華神經精神科雜志，1984，1(1):36-38.

3 Schwab S,Spranger M,Krempien S,et al.Plasma insulin-like growth factor-1 and IGF binding protein 3 levels in patients with acute cerebral ischemic injury[J].Stroke,1997,28(9):1744-1748.

4 鄔英全，邵延坤，高鳳桐，等.急性腦梗死患者血清中胰島素樣生長因子-1水平的研究[J].中國危重病急救醫學，1999，11(6)：372-373.

5 李京京，東貴榮.頭穴透刺治療急性高血壓性腦出血對血清S100B蛋白、胰島素樣生長因子-1的影響及相關研究[J].四川中醫，2008，26(4)：119-121.

6 盧秀芳，李文強，顧仁駿，等.急性一氧化碳中毒后遲發性腦病患者血清皮質醇、促腎上腺皮質激素水平及其臨床意義[J].中風與神經疾病雜志，2011，28(5)：433-436.

7 顧欣，顧家鵬，李時光，等.急性一氧化碳中毒后遲發性腦病患者血清促腎上腺皮質激素釋放激素水平及其臨床意義[J].中風與神經疾病雜志，2012，29(3)：232-235.

8 孫偉力，王冀康，李時光，等.急性一氧化碳中毒后遲發性腦病患者血清NO與NOS水平及其臨床意義[J].中國神經精神疾病雜志，2011，37(9)：523-526.

9 宮秀群，馬敏敏，徐格林.IGF-1在血管性癡呆中的作用[J].中風與神經疾病雜志，2011，28(6)：569-571.

10 Torres-Aleman I.Toward a comprehensive neurobiology of IGF-I[J].2010,70(5):384-396.

11 Grunbaum-Novak N,Taler M,Gil-Ad I,et al.Relationship between antidepressants and IGF-I system in the brain:possible role in cognition[J].Eur Neuropsychopharmacol,2008,18(6):431-438.

12 Joseph D,Ercole A,Ye P.Expanding the mind:insulin-like growth factor I and brain development [J].Endocrinology,2008,149(12):5958-5962.

13 Hu M,Zhang X,Liu W,et al.Longitudinal changes of defensive and offensive factors in focal cerebral ischemia-reperfusion in rats[J].Brain Res Bull,2009,79(6):371-375.

14 Harada N,Narimatsu N,Kurihara H,et al.Stimulation of sensory neurons improves cognitive function by promoting the hippocampal production of insulin-like growth factor-I in mice [J].Transl Res,2009,154(2):90-102.

15 趙仁亮，王春霞.原發性帕金森病患者血漿IGF-I檢測的臨床意義[J].山東醫藥，2003，43(23)：4-5.

16 Le Roith D.Seminars in medicine of the Beth Israel Deaconess Medical Center.Insulin-like growth factors[J].N Engl J Med,1997,336(9):633-640.

17 López-Caamal F,García MR,Middleton RH,et al.Positive feedback in the Akt/mTOR pathway and its implications for growth signal progression in skeletal muscle cells:an analytical study [J].J Theor Biol,2012,301:15-27.doi:10.1016/j.jtbi.2012.01.026.Epub 2012 Feb 2.

18 Aburto MR,Magarios M,Leon Y,et al.AKT signaling mediates IGF-I survival actions on otic neural progenitors[J].PLoS One,2012,7(1):e30790.doi:10.1371/journal.pone.0030790.

19 吳美善，金海.IGF-1經PI3K/Akt依賴性途徑保護TNF-α誘導的大鼠心肌細胞損傷[J].山東醫藥，2007，47(19)：27-28.