腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β對蛛網膜下腔出血發病機制和預后判斷的研究

王敏娟，李亞軍，師蔚

(1.西安醫學院第一附屬醫院全科醫學科，710077；2.西安交通大學第二附屬醫院神經外科，陜西 西安　710004)

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腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β對蛛網膜下腔出血發病機制和預后判斷的研究

王敏娟1，李亞軍1，師蔚2

(1.西安醫學院第一附屬醫院全科醫學科，710077；2.西安交通大學第二附屬醫院神經外科，陜西 西安710004)

目的：研究蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)患者腦脊液和血清巨噬細胞移動抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)、基質金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9，MMP-9)及白細胞介素1β(Interleukin-1β，IL-1β)水平的變化，及其三者之間的相關性，探討其對SAH發病機制及預后判斷的意義。方法：選擇本院2012年1月到2015年1月收治的92例SAH患者，并以30例體檢健康者作為對照，檢測其腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平的表達，并進行統計學分析。結果：本研究SAH組患者腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平的表達均較對照組明顯升高，具有統計學意義(P<0.05)；且在SAH組、對照組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β相互之間具有明顯的正相關性。結論：SAH患者腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平明顯升高及其正相關性提示SAH患者腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平變化對其發病機制及預后判斷具有重要的臨床意義，可作為對SAH早期腦損傷和預后評估的一項參考指標。

蛛網膜下腔出血；巨噬細胞移動抑制因子；基質金屬蛋白酶-9；白細胞介素；預后

蛛網膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)是腦血管疾病的一種臨床常見病，致死率和致殘率較高，預后多不良[1]。SAH早期出現腦血管痙攣和腦組織損傷被認為可能是患者預后不佳的主要原因[2-3]。人類巨噬細胞移動抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)既是炎癥因子，又具有趨化作用，能激活多種炎癥因子；基質金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9，MMP-9)能調節其他蛋白酶及細胞因子的活性；白細胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)能激活多個信號轉導通路。上述3種因子均參與機體炎癥反應，與腦組織損傷有重要關系[7,9,11]，故本文就SAH患者腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平的表達及相關性進行研究，探討其對SAH發病機制、診治及預后的意義。

1　材料與方法

1一般資料

收集西安醫學院第一附屬醫院2012年1月至2015年1月收治的SAH患者92例，所有患者均經顱腦CT和(或)腰椎穿刺證實，診斷符合《腦出血診療指南》的要求。全部入選對象均知情同意，入院后經相關檢查，排除有嚴重的肝腎、心臟、惡性腫瘤、血液病、藥物、免疫系統及內分泌等疾病引起的腦出血；年齡37～85歲，平均(64.7±12.1)歲，記錄其性別、評分等相關信息。另選體檢正常者30例作為對照組，年齡20～66歲，平均(51.7±15.2)歲；入組對象均知情同意，無神經系統病變及心肺等重要臟器疾病。

1.2方法

1.2.1標本采集SAH組患者于入院后次日清晨空腹采靜脈血4 mL，在入院48 h內行腰穿，抽取腦脊液2 mL。腦脊液采集后即刻離心，2 500 r/min，離心15 min，取其上清液-20℃冰箱內保存待用。靜脈血采集后，靜置30 min，4 000 r/min，離心15 min，取其血清按上述方法保存待用。

1.2.2檢測方法按照標本采集法收集的腦脊液和血清標本，采用酶聯免疫吸附測定法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)對其MIF、MMP-9及IL-1β表達的水平進行檢測，所有步驟均嚴格按照其說明書操作。

1.3統計學分析

2　結果

2.1一般資料

本研究中，SAH組患者女性較男性多發(1.4∶1)。結果提示按Hunt-Hess分級、改良Fisher評級，在SAH組患者以中重度為主，并可反映發病情況、預后與相關因素之間的關系。具體見表1。

2.2各組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的表達情況

本研究發現，SAH組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的表達水平較對照組均明顯升高，且具有統計學意義(P<0.05)。結果提示，SAH患者發病時腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平變化較發病前正常水平顯著升高，反映三者在SAH的發病過程中具有重要的作用。見表2。

表1　SAH組和對照組一般資料

表2　兩組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β表達情況

*P<0.05，與對照組比較。

2.3SAH組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的相關性分析

通過對SAH組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β表達水平的相關性分析發現：(1)腦脊液MIF與MMP-9具有顯著的相關性，MMP-9與IL-1β次之，而MIF與IL-1β更次之；(1)血清MIF與MMP-9具有顯著的相關性，MMP-9與IL-1β、MIF與IL-1β的相關性基本上相同。結果提示患者發生SAH時，腦脊液和血清MIF被大量激活后，其與MMP-9和IL-1β的激活顯著相關，MIF可能在其中起主導作用。見表3及表4。

表3　SAH組腦脊液MIF、MMP-9及IL-1β相關性分析

表4　SAH組血清MIF、MMP-9及IL-1β相關性分析

2.4對照組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的相關性分析

采用相關性分析對照組腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的表達水平得到：(1)腦脊液MIF與MMP-9具有一定的相關性，MMP-9與IL-1β、MIF與IL-1β的相關性基本相同；(2)血清MIF與MMP-9、MMP-9與IL-1β、MIF與IL-1β三者的相關性基本相同。結果提示正常情況下，健康人群腦脊液MIF和MMP-9的活化有一定關系，但腦脊液IL-1β與MIF、MMP-9之間，血清MIF、MMP-9及IL-1β相互之間在活化過程中沒有顯著的相關性。見表5。

表5　對照組腦脊液、血清MIF、MMP-9及IL-1β的相關性

3　討論

如今，SAH在臨床上的發病率有逐漸增多的趨勢，臨床上患者病死率較高。盡管對SAH已有很多研究成果且應用于臨床，但治療效果及預后仍不甚理想。為研究發病早期特異性的檢測指標或治療靶點，本文主要研究了SAH患者腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平及相關性。

MIF是一個包括3個外顯子和2個內含子的同源三聚體，定位于人22號染色體，廣泛存在于一些與應激反應有關的內分泌器官(如腎上腺、垂體及下丘腦等)，能被多種細胞分泌、表達[4-5]。它的多態性功能區域與炎癥性疾病(如風濕性關節炎、潰瘍性結腸炎等)發病有關[6]。MIF發生趨化作用時，能激活TLR4受體的表達和NF-κB、MAPK、PI3K/Akt、ERK等下游信號轉導通路，且能直接刺激巨噬細胞分泌TNF-α、IL-1及IL-1β等，加重炎癥反應；也可通過MEK1/2-JNK(AP-1)-MMPs 通路直接上調基質金屬蛋白酶的功能；還可以介導NF-κB與p53的活化，對組織細胞發生炎癥反應、惡變等多方面產生影響[7-8]。本研究發現MIF在SAH患者腦脊液和血清較對照組明顯升高(P<0.05)，且與SAH患者的MMP-9、IL-1β水平均呈現顯著的正相關性(P<0.05)，說明MIF在SAH患者發病早期即顯著升高，且通過特定的通路激活MMP-9和IL-1β表達，使機體發生炎癥或免疫反應。

MMP-9是基質金屬蛋白酶家族中的一員，主要由單核細胞、巨噬細胞，由腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等多種炎性細胞因子誘導產生。在 SAH發生時，腦組織局部發生炎癥反應，激活細胞因子IL-18、MMP-9等爆發性釋放，激活多種信號通路，增加SAH 后并發腦血管痙攣的發生概率[9-10]。本研究MMP-9在SAH患者腦脊液和血清中較對照組明顯升高(P<0.05)，且與SAH患者的MIF、IL-1β水平均呈現明顯的正相關性(P<0.05)，說明MMP-9在SAH發病過程中參與其炎癥反應，其活化受MIF的調節，且與IL-1β的激活有關。

IL-1主要通過刺激炎癥和自身免疫病相關基因的表達，誘導環氧化酶2、磷脂酶A2、一氧化氮合酶、干擾素γ、黏附分子等效應蛋白的表達，在免疫調節及炎癥進程中起著非常重要的作用。IL-1β作為IL-1的一種亞型，主要由單核巨噬細胞產生，具有廣泛的生物學活性，參加早期的炎癥反應，起著促炎、促凝、調節細胞生長等作用。當中樞神經系統內細菌或病毒感染時IL-1β表達增加，但IL-1β在腦損傷中的具有重要的作用[11]。研究發現，較少的IL-1β即可引起T細胞的免疫反應，大量的IL-1β釋放就會促進廣泛的炎癥反應，進而導致組織損傷[12-13]。本研究IL-1β在SAH患者腦脊液和血清較對照組明顯升高(P<0.05)，且與SAH患者的MIF、MMP-9水平均呈現顯著的正相關性(P<0.05)，說明IL-1β參與SAH患者的發病過程，其激活受MIF和MMP-9的調節。

本文研究發現，MIF、MMP-9及IL-1β在SAH患者早期就參與腦損傷等機體的重要炎癥或免疫反應，其對SAH的發病機制可能是在SAH發生早期，MIF激活MMP-9、IL-1β，啟動炎癥因子級聯反應，導致早期腦組織損傷，最終出現嚴重的并發癥，影響患者的生存率及生存質量等。由此可知，SAH患者腦脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平變化對其發病機制和預后判斷具有重要的臨床意義，可作為對SAH早期腦損傷和預后評估的一項參考指標。但是由于炎癥因子的作用機制和過程較復雜，加之血腦屏障的存在，MIF是通過何種途徑與MMP-9和IL-1β發揮作用，其在SAH發病過程中是否僅參與炎癥反應仍有待于進一步研究。

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(學術編輯：李成國)

The study of MIF,MMP-9 and IL-1β in cerebrospinal fluid and serum for the pathogenesis and prognosis of subarachnoid hemorrhage

WANG Min-juan1,LI Ya-jun1,SHI Wei2

(1.DepartmentofGeneralMedicine,TheFirstAffiliatedHospitalofXi’anMedicalUniversity，Xi’an710077；2.DepartmentofNeurosurgery,TheSecondAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,Xi’an710004，Shaanxi,China)

Objective：To study the changes of macrophage migration inhibitory factor(MIF),matrix metalloproteinases-9(MMP-9) and Interleukin-1β(IL-1β) levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with subarachnoid hemorrhage(SAH) and the correlation of the 3 cases,and to explore the pathogenesis and prognosis of SAH.Methods：92 cases of SAH patients were selected in our hospital from January 2012 to January 2015,and 30 cases of healthy persons as the control,to detect the expression of MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum,statistical analysis.Results：The expression of MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with SAH was significantly higher than that in control group,with statistical significance (P<0.05),and there was a significant positive correlation between IL-1β,MMP-9 and MIF in cerebrospinal fluid and serum in patients with SAH and control group.Conclusion：MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with SAH were significantly elevated and the positive correlation suggest that MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with SAH have important clinical significance.It can be used as a reference index for early brain injury and prognosis assessment of SAH.

Subarachnoid hemorrhage (SAH)；Macrophage migration inhibitory factor (MIF)；Matrix metalloproteinases-9 (MMP-9)；Interleukin 1β (IL-1β)；Prognosis

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.05.014

陜西省教育廳項目(2010JK808)；西安醫學院項目(2007QN02)；西安醫學院附屬醫院項目(XYFY08-08)

2016-03-16

王敏娟(1977-)，女，碩士，副主任醫師。E-mail：2602942082@163.com

師蔚，E-mail：Sweins@21cn.com

時間：2016-10-2511∶31

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20161014.1716.028.html

1005-3697(2016)05-0674-04

R743.3

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