低血糖腦病患者外周血清S100β蛋白和神經元特異性烯醇化酶測定及意義

鐘城垚， 陳 乾， 周定群

低血糖腦病患者外周血清S100β蛋白和神經元特異性烯醇化酶測定及意義

鐘城垚1， 陳 乾2， 周定群3

目的 探討低血糖腦病(hypoglycemic encephalopathy，HE)患者外周血清中神經生化標志物S100β蛋白和神經元特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)水平與神經功能損害程度的相關性。方法 納入HE患者62例(研究組)，以及年齡、性別與之匹配的健康志愿者62例(對照組)。搜集受試者的一般資料和疾病信息。應用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測兩組受試者外周血清中S100β蛋白和NSE的表達水平。分析低血糖持續時間對HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平的影響。采用美國國立衛生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS)對治療后3 m HE患者的神經功能進行綜合評分。分析HE患者血清S100 β蛋白和NSE表達水平與血糖水平、低血糖持續時間、NIHSS評分的相關性，分析NIHSS評分與血糖水平、低血糖持續時間的相關性。結果 研究組血清S100β蛋白和NSE表達水平顯著高于正常對照組(P<0.01)。隨著低血糖持續時間延長，HE患者外周血清S100β蛋白和NSE表達水平持續升高，至24 h后基本達峰值(P<0.05)。HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平與血糖水平呈負相關(P<0.05)，與低血糖持續時間呈正相關(P<0.05)，與NIHSS評分呈正相關(P<0.05)。NIHSS評分與血糖水平呈負相關(P<0.05)，與低血糖持續時間呈正相關(P<0.05)。結論 HE患者外周血清中S100β蛋白和NSE的表達水能在一定程度上反映患者神經功能損害的程度，對HE的診斷及預后的判斷有一定參考價值。

低血糖腦病； S100β蛋白； 神經元特異性烯醇化酶

低血糖是接受胰島素及磺脲類藥物治療的糖尿病患者最常見的不良反應，也是重癥感染、肝腎功能衰竭、嚴重營養不良患者的常見嚴重并發癥之一。正在接受藥物治療的糖尿病患者血糖≤3.9 mmol/L即可診斷為低血糖，而非糖尿病患者的低血糖診斷標準為血糖≤2.8 mmol/L[1]。持續低血糖狀態可引起HE，導致中樞神經系統不可逆性損傷，預后差，甚至危及患者生命。因HE患者缺乏特異性臨床表現，常被誤診為腦血管意外，癲癇發作，而延誤治療。頭部磁共振檢查是診斷及鑒別HE的常用方法，但因設備及費用等因素，絕大部分基層醫院無法通過該檢查早期診斷HE。S100β蛋白和NSE作為重要的中樞神經系統損傷標志物，與HE的關系尚不十分清楚。本研究觀察HE患者外周血清中S100β蛋白和NSE水平及其與神經功能損害程度的相關性，探討其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 研究對象資料 納入2012年1月～2016年10月遵義市第一人民醫院內分泌科、神經內科、急診科和老年病科收治的HE患者62例作為研究組，男34例，女28例；年齡42～90歲，平均年齡(68.7±16.3)歲；病程3 h～7 d，平均2.2 d；病程<6 h有22例，6～12 h有20例，12～24 h有12例，>24 h有6例，病程不詳有2例；其中55例有糖尿病史，肝臟腫瘤2例，胰島細胞瘤1例，原因不明4例。HE的診斷標準[2]：○1有低血糖典型的Whipple三聯征(低血糖癥狀，發作時血糖<2.8 mmol/L，供糖后低血糖癥狀迅速緩解)；○2有頭昏，幻覺，躁動，易怒，行為異常，驚厥，嗜睡，昏睡，昏迷等一種或多種腦功能障礙的表現；○3頭部CT/磁共振檢查除外新發腦梗死、腦出血、顱腦腫瘤等可引起腦功能障礙的神經系統原發疾病。采用頻數匹配的方法納入同一時期我院體檢中心性別、年齡、伴發疾病與HE患者匹配的體檢志愿者62例作為對照組，男32例，女30例。排除標準：可能影響認知功能的疾病(如嚴重的帕金森病，新發腦梗死，顱內出血，腦腫瘤，缺血缺氧性腦病)，睡眠呼吸暫停綜合征，急性心肌梗死，自身免疫疾病等。本院倫理委員會審核批準試驗，所有受試者簽署知情同意書(意識障礙患者由家屬代簽)。

1.2 方法

1.2.1 樣本收集、保存 抽取外周血10 ml，EDTA-K2抗凝，4 ℃低溫離心，3000 r/min×10 min 分離血清均于-80 ℃冰箱保存備用。HE患者入院時測靜脈血糖及末梢血糖，積極靜脈補充葡萄糖，末梢血糖≤3.9 mmol/L時測末梢血糖q15 min；末梢血糖>3.9 mmol/L后，意識清醒患者監測7點末梢血糖(三餐前，三餐后2 h，睡前)，意識障礙患者測末梢血糖q2 h。

1.2.2 血清S100β蛋白和NSE檢測 S100β蛋白的ELISA試劑盒購自美國Abnova公司，NSE的ELISA試劑盒購自美國R&D公司，操作嚴格按說明書進行，酶標儀( MK3，美國Thermo公司)測定450 nm處的OD值。

1.2.3 神經功能受損評價 采用NIHSS對治療后3 m HE患者的神經功能進行綜合評分。評分≤7分為輕度受損，8～14分為中度受損，評分≥15分為重度受損。

2 結 果

2.1 研究對象 一般資料，研究組與對照組之間性別構成、年齡、伴發病比較差異無統計學意義(P>0.05)(見表1)。

表1 研究對象基本情況±s)

2.2 血清S100β蛋白和NSE表達水平差異 研究組血清S100β蛋白和NSE表達水平顯著高于正常對照組(P<0.01) (見表2)。

指標研究組(n=62)對照組(n=62)P值S100β蛋白(μg/L)NSE(μg/L)3.90±0.4119.62±3.130.31±0.092.81±0.42P<0.01P<0.01

2.3 低血糖持續時間對HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平的影響 將低血糖狀態持續時間較明確的HE患者分為4組，A組低血糖持續時間<6 h，B組低血糖持續時間為6～12 h，C組低血糖持續時間為12～24 h，D組低血糖持續時間>24 h。A組血清S100β蛋白和NSE表達水平顯著低于B、C、D組(P<0.01)，B組血清S100β蛋白和NSE表達水平低于C、D組(P<0.05)，C、D兩組血清S100β蛋白和NSE表達水平無統計學差異(見表3)。

2.4 HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平與血糖水平、低血糖持續時間、NIHSS評分的相關性分析 采用Pearson直線相關分析發現HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平與血糖水平呈負相關(P<0.05)，與低血糖持續時間呈正相關(P<0.05)，與NIHSS評分呈正相關(P<0.05)(見表4)。

2.5 HE患者NIHSS評分與血糖水平、低血糖持續時間的相關性分析 采用Pearson直線相關分析發現HE患者NIHSS評分與血糖水平呈負相關(P<0.05)，與低血糖持續時間呈正相關(P<0.05)(見表5)。

表3 不同低血糖持續時間HE患者血清中S100β蛋白和NSE表達水平±s)

與B、C、D組比較**P<0.01，與C、D組比較#P<0.05

表4 HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平與血糖水平、低血糖持續時間、NIHSS評分的相關性

指標血糖水平rP低血糖持續時間*rPNIHSS評分rPS100β蛋白NSE-0.351-0.2970.0300.0440.4110.4670.0430.0160.5370.4130.0130.025

*因有2例HE患者病程不詳，故分析S100β蛋白和NSE表達水平與低血糖持續時間的關系時納入研究對象為60例

表5 HE患者NIHSS評分與血糖水平、低血糖持續時間的相關性

指標血糖水平rP低血糖持續時間*rPNIHSS評分-0.2210.0390.5280.012

*因有2例HE患者病程不詳，故分析NIHSS評分與低血糖持續時間的關系時納入研究對象為60例

3 討 論

低血糖是內科常見的急癥之一，其常見的表現為交感神經興奮(如心悸、顫抖、焦慮、無力、出汗、饑餓感等)和中樞神經癥狀(如行為異常、神志改變、煩躁不安、認知障礙、抽搐、癲癇、木僵和昏迷)[3]。一般情況下，大腦約消耗血漿中60%～80%的游離葡萄糖[4]，但大腦不能合成葡萄糖，且沒有充裕的糖原儲備，為維持大腦正常功能，必須有充分且持續的葡萄糖供應[5]。臨床上認為低血糖的危險性較高血糖更大，低血糖持續數分鐘即可對機體產生影響，如任其進展，可在數小時內引起認知功能、運動功能不可逆性損傷，甚至危及生命，持續性嚴重低血糖伴低乳酸多提示預后不良[6，7]。低血糖可引起氧化應激、血管內皮損傷及炎癥，持續低血糖狀態使外周血中與血管內皮氧化應激相關的因子升高[8，9]，內皮損傷、氧化應激等與腦血管病變和神經細胞破壞密切相關。體內外研究發現低血糖后高血糖灌注通過氧化應激通過炎癥和損傷內皮功能引起神經元細胞死亡，細胞自噬可能是此病理過程的關鍵環節[10，11]。但因其臨床表現缺乏特異性，故常被誤診為腦血管意外，癲癇，精神病等。目前診斷低血糖腦病的主要手段是在低血糖癥狀基礎上檢測血糖并聯合頭部磁共振檢查。低血糖腦病頭部磁共振彌散加權成像(DWI)常見表現為基底節區、海馬CA1區、大腦皮質、海馬齒狀回等部位呈明顯高信號，且皮質下白質、胼胝體、放射冠、雙側內囊區也有受累的報道，早期DWI正常也可能出現遲發型損害[12～14]。這些區域有豐富的谷氨酸能神經支配，持續低血糖使谷氨酸受體激活并保持興奮產生的毒性作用可能是引起神經細胞損傷的主要原因[15]。然而，由于設備、費用、影像科醫生經驗等條件制約，在一些醫院，特別是中小型醫院，用磁共振診斷低血糖腦病仍有局限性。積極尋找與低血糖腦病相關的，獲取標本相對較容易的一些生物學指標，無疑會為低血糖腦病患者的診斷和治療帶來積極的影響。

S100β蛋白和NSE是臨床醫療中常用的評價顱腦損傷嚴重程度及判斷疾病預后的敏感指標[16]。S100是由α、β兩個亞基組成的一種鈣結合蛋白，中樞神經系統主要表達由兩個β鏈亞基結構構成的二聚體S100β，它既能參與細胞骨架的調節、影響細胞增殖，又能通過自分泌及旁分泌進入細胞間質參與小膠質細胞及神經元的生物學功能。S100β的生物學功能與其濃度相關，低濃度的S100β提高神經元存活率及其軸突延伸，而高濃度的S100β會抑制星形膠質細胞源性生長因子的表達，降低其神經元保護作用，并通過刺激星形膠質細胞和小膠質細胞等產生大量炎癥因子和一氧化氮，導致神經元功能障礙或死亡[17～20]。有報道，腦卒中患者腦脊液及血清中S100β濃度顯著升高，且與腦卒中的梗死面積、分型、嚴重程度、死亡率等呈正相關，其濃度越高預后越差[21～23]。烯醇化酶主要由α、β、γ三個亞基組成，γ亞基主要存在于神經組織中，因γγ、αγ組成的兩種同工酶為神經元和神經內分泌細胞所特有，故被稱為神經元特異性烯醇化酶(NSE)，NSE通過催化α-磷酸甘油裂解生成磷酸烯醇式丙酮酸參與體內糖代謝及ATP產生[24，25]。生理狀態下，人腦脊液及外周血中NSE含量極低，而顱腦損傷后，因神經元細胞被破壞，血腦屏障被打破，腦脊液及外周血中NSE含量顯著升高，故NSE被認為是評估顱腦損傷程度及預后的良好指標[26，27]。Singh等[28，29]報道腦梗死患者外周血清中NSE顯著升高，其升高的水平能反映腦梗死患者的病情嚴重程度，并能在一定程度幫助研判患者預后。其他研究者還發現S100β蛋白和NSE與腦外傷、癲癇、新生兒缺氧缺血性腦病、高齡患者術后認知功能障礙、一氧化碳中毒等疾病也有很高的相關性，上述疾病患者外周血清中NSE高表達與患者腦損傷程度成正相關，而越高的NSE濃度也提示越差的預后[30～35]。

S100β蛋白和NSE與低血糖腦病(HE)的關系目前尚不明確。本研究結果提示HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平顯著升高，兩者隨低血糖狀態持續時間進行性升高，至24 h基本達到峰值，并在接下來的3 d中持續高表達。HE患者血清S100β蛋白和NSE表達水平與血糖水平呈負相關，與低血糖持續時間呈正相關，與NIHSS評分呈正相關，提示血糖水平越低，低血糖持續時間越長，患者神經元細胞的損傷可能越重。HE患者NIHSS評分與血糖水平呈負相關，與低血糖持續時間呈正相關，提示持續的嚴重低血糖可能是預后不良的標志。HE的確切發病機制目前尚無定論，可能為：嚴重低血糖時機體能量代謝顯著降低，ATP供應不足，此時有豐富糖原儲備的器官、組織(如肝臟、肌肉等)可在體內酶促作用下分解糖原使血糖得到部分補充，肌糖原分解后主要為肌肉自身收縮供給能量，肝糖原分解后為全身組織器官補充葡萄糖。因大腦需消耗血漿中大部分的游離葡萄糖，但大腦不能合成葡萄糖，且沒有充裕的糖原儲備，嚴重低血糖時肝糖原分解后產生的葡萄糖不足以維持大腦正常功能所需，隨著嚴重低血糖狀態的持續，大腦能量代謝急劇下降，引起能量奪獲、中樞神經系統內環境紊亂，隨之而來的氧化應激、炎癥因子釋放、內皮功能損害等共同導致神經元死亡[4，5，9]。神經元細胞和膠質細胞被大量破壞，前期高表達的S100β蛋白和NSE被釋放入腦脊液和細胞間隙中，進一步血腦屏障完整性受損、通透性增加，使S100β蛋白和NSE進入血液循環中。因此，檢測外周血清S100β蛋白和NSE含量對判斷低血糖腦病嚴重程度及預后有較大參考價值。它們在低血糖腦病中扮演的角色，涉及的信號通路及作用機制還需進一步研究。

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The determination and significance of S100 beta protein and neuron specific enolase in peripheral blood of patients with hypoglycemic encephalopathy

ZHONGChengyao，CHENQian，ZHOUDingqun.

(DepartmentofGeriatrics，Thefirstpeople’sHospitalofZunyi，Zunyi563000，China)

Objective To investigate the relationship between the levels of nerve biochemical markers of S100β protein and neuron specific enolase (NSE) in peripheral blood of patients with hypoglycemic encephalopathy (HE) and degree of neurological impairment. Methods 102 HE patients (study group) and 62 age and sex matched healthy volunteers (control group) were recruited in the present study. The general information and disease information of the subjects were collected. The expression of S100β protein and NSE was detected by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). To analyze the influence of duration of hypoglycemia on the expression of S100β protein and NSE in serum of patients with HE. The National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) was used to evaluate the neurological function of HE patients at three months after treatment. To analyze the correlation between the levels of serum S100β protein and NSE in patients with HE and the level of blood glucose，duration of hypoglycemia，NIHSS score，and to analyze the correlation between NIHSS score and blood glucose level and duration of hypoglycemia. Results The expression level of serum S100β protein and NSE in the study group was significantly higher than that in the normal control group (P< 0.01). With the prolonged duration of hypoglycemia，the expression of S100β protein and NSE in peripheral blood of patients with HE continued to rise to a peak of 24 hours (P<0.05). The expression level of S100β protein and NSE in serum of patients with HE was negatively correlated with blood glucose level (P<0.05)，which was positively correlated with the duration of hypoglycemia (P<0.05)，which was positively correlated with NIHSS score (P<0.05). NIHSS score was negatively correlated with blood glucose level (P<0.05)，and was positively correlated with duration of hypoglycemia (P<0.05). Conclusion The expression of S100β protein and NSE in peripheral blood can reflect the degree of nerve function damage of HE patients to a certain extent，and has certain reference value for the diagnosis and prognosis of HE.

Hypoglycemic encephalopathy； S100β protein； Neuron specific enolase

1003-2754(2017)07-0628-05

2017-03-02；

2017-06-18

(1.遵義市第一人民醫院老年病科，貴州 遵義 563000；2.遵義市第一人民醫院神經內科，貴州 遵義 563000；3.遵義市第一人民醫院內分泌科，貴州 遵義 563000) 通訊作者：周定群，E-mail：285100534@qq.com

R587.3；R747.9

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