腦脊液酶譜在腦血管疾病中的進展

許清源，顏立嬌，劉辰庚，王培昌

(1.首都醫科大學宣武醫院檢驗科，北京 100053； 2.首都醫科大學第一臨床醫學院，北京 100053；3.青海茫崖石棉礦區中心醫院檢驗科，青海 海西 816401)

近年來，腦血管疾病的發病率和死亡率不斷上升，并受到越來越多的關注。腦血管疾病根據病因和發病機制不同可分為出血性腦血管疾病和缺血性腦血管疾病兩類，急性腦血管疾病又稱腦卒中，中醫稱作中風。目前，腦卒中是全球第一大致殘原因，也是我國的首位致死原因，具有高病死率和高致殘率等特點，給患者、家庭和社會帶來嚴重的負擔[1]。大腦處在腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)包圍的環境中，CSF對腦組織有支持、營養和保護的作用,并與腦組織的細胞外液處于動態平衡中。發生腦血管意外時，腦組織缺血缺氧或被壓迫，導致神經細胞損傷、壞死、細胞膜通透性改變，從而使腦細胞、腦血管中的物質(包括一些酶類)進入CSF，因此 CSF中的酶可出現質或量的改變。血腦屏障是腦組織的天然屏障，使血液物質很難通過血腦屏障影響CSF的成分，同時中樞神經系統損傷的可能標志物向系統血液的遷移也減少，因此CSF中酶的變化能更精確地反映中樞神經系統的損傷情況，并使腦脊液酶分析成為評價中樞神經系統各種病理改變的方法，可在腦血管疾病早期協助診斷腦血管疾病，對其嚴重程度、預后等進行判斷。現就近年來腦血管疾病的CSF中酶的研究進展予以綜述。

1 血紅素加氧酶

血紅素加氧酶(heme oxygenase，HO)是血紅素降解過程的限速酶，哺乳動物細胞表達誘導型HO(HO-1)和結構型HO(HO-2)兩種同工酶。最初被描述的第3種同工酶HO-3事實上源于HO-2[2]。HO-2在哺乳動物中樞神經系統中分布廣泛且表達穩定，糖皮質激素是唯一誘導因素[3]。正常情況下，腦內HO的活性主要表現為HO-2的活性，而HO-1只表達于部分神經元和神經膠質細胞，在腦中很難被檢測到。僅在高氧、缺氧、熱休克、腦缺血、腦出血、腦外傷、某些藥物刺激等應激狀況下，HO-1才在神經膠質細胞大量表達[4]。

腦血流持續中斷5 min，神經細胞就會發生不可逆的損害，出現腦梗死。對轉基因鼠的實驗發現，腦缺血后6 h、24 h及發生永久局灶性腦缺血損傷時，過量表達HO-1的轉基因鼠的梗死灶體積和腦水腫程度均較非轉基因鼠明顯縮小或減輕，梗死灶周圍的缺血半暗帶也明顯縮窄[5]。另有研究發現，大鼠腦缺血后HO-1表達增高，缺血再灌注后HO-1表達也增加，并在血管再通后48 h達到高峰[6]，以上研究都表明，HO-1的表達增加能保護腦組織，減少神經細胞的損傷和死亡。有實驗研究發現，HO-1的過表達可使大鼠星形膠質細胞的蛋白和脂質過氧化，導致細胞死亡，HO抑制劑能減弱這些作用[7]。可見，若能使HO-1適量表達則可為腦梗死的治療提供幫助。

腦出血后大多數腦組織的損傷不能直接歸因于缺血，可能是血腫釋放的毒素引發的損傷級聯反應，導致細胞丟失和預后不良。體外實驗發現，在含有膠質細胞和神經元的初級細胞培養物中，與血塊共培養的大多數細胞損失可歸因于血紅素介導的氧化應激和興奮毒性[8]。Chenroetling和Regan等[9]對血液注射性腦出血模型的實驗研究發現，用膠質原纖維酸性蛋白基因啟動子驅動轉基因小鼠表達人HO-1，血液注射7 h后，轉基因鼠組同側紋狀體HO-1表達量超過野生型對照組鼠7倍，主要定位于血管周圍星形膠質細胞，結果顯示轉基因鼠組死亡率顯著降低(34.8%比0%)，這與紋狀體細胞活力增加、血腦屏障破壞和神經學缺陷減少有關。實驗證據表明，HO-1升高對腦出血的良好預后有重要作用[10-11]。此外，Wang等[11]的研究結果顯示，與正常大鼠對照組比較HO-2基因缺失大鼠，腦損傷的體積在腦出血后第1天和第3天分別增加30%和67%；神經功能的損傷在第1天和第3天分別增加26%和38%。由此可見，HO-1和HO-2在腦血管疾病以及再灌注損傷的治療中起重要作用，可作為藥物作用的新靶點，改善患者預后。

2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(superoxide dismutases，SODs)是生物體內重要的抗氧化酶，能催化超氧陰離子O2-發生歧化反應，清除體內氧自由基，平衡機體的氧化與抗氧化系統，保護機體免受自由基的損害。SOD有3種同工酶，分別位于胞質[分子量為32 000的CuZnSOD(SOD1)]、線粒體[分子量為85 000的MnSOD(SOD2)]和細胞外[分泌性EC-SOD(SOD3)，分子量為135 000]。

在缺血性卒中期間，神經元和膠質細胞在急性期和神經炎癥階段受到損傷，其中活性氧類的產生和活化免疫細胞的侵襲是導致神經變性的重要原因。對急性腦卒中患者臨床CSF樣本的SOD水平進行檢測發現，發生腦缺血的時間越久，CSF中SOD水平越高，中樞神經系統功能性損害的程度越重；急性期CSF中SOD水平較高患者的預后往往較差；SOD在CSF中的消除時間較短，提示它可以是急性期中樞神經系統受缺血影響細胞數量的定量標志，但可能不是細胞功能永久性喪失的良好標志，對預后判斷有一定的作用[12]。Davis和Pennypacker[13]的研究指出，SOD3過表達作為神經保護策略的有效性源于其在大腦中低水平的基礎表達，SOD1和SOD2在基礎條件下就處于高度表達狀態，但SOD3僅在損傷期間神經元中被誘導表達。以上數據表明，SOD3的上調在腦缺血期間可能具有強大的神經保護作用，氧化應激在不同疾病中均扮演重要角色，在神經系統疾病中，其對神經元的損傷作用應引起關注。在大多數情形下，由于CSF中較完善的氧化還原緩沖體系，使其處于合理范圍內，但在某些疾病中，尤其是腦血管疾病等急性神經系統疾病，其平衡遭到破壞，故有必要對其進行有效監控。

腦卒中只造成局部的腦組織缺血，缺血區常圍繞受缺血影響小的水腫區，可能由氧化應激損傷導致。有實驗表明，腦卒中伴有或不伴腦水腫患者的SOD水平均升高，但不伴腦水腫患者的SOD水平更高，與正常對照組比較差異有統計學意義[14]。由此可見，SOD可阻止腦卒中后的繼發性腦損傷，具有治療卒中后腦水腫的潛在價值，但應建立在患者梗死灶大小相似的條件下，才可將腦水腫組和無腦水腫組進行比較，與前述腦梗死灶越大，SOD水平越高，預后越差的結論不相斥。

3 烯醇化酶

烯醇化酶是催化2-磷酸-D-甘油酯和磷酸烯醇式丙酮酸在糖酵解途徑中相互轉化的二聚酶，可根據所含的亞單位分為αα、ββ、γγ、αβ、αγ五種同工酶。在神經系統中，神經膠質細胞只含αα烯醇化酶，而γγ烯醇化酶只局限于神經元和神經內分泌細胞內，因此γγ烯醇化酶又稱為神經元特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)。NSE不與細胞骨架相結合，易于釋放，當發生腦損傷時，CSF中NSE可發生顯著變化，能靈敏地反映腦損傷程度。研究顯示，腦梗死患者CSF中具有免疫活性的α、γ烯醇酶濃度都隨梗死灶體積的增大以及神經系統功能性損害程度的加重而升高，且α值與γ值的升高具有強相關性，α烯醇酶上升的速度是γ烯醇酶的 4.8倍[15]。CSF中的烯醇酶水平與臨床預后有關，α烯醇酶與γ烯醇酶濃度之和越高(>50 μg/L)，預后越差；所有預后較好患者的CSF總烯醇酶<50 μg/L。缺血性和出血性卒中患者CSF中的NSE均會升高，但Brouns等[16]測定89例卒中后8.7 h的CSF中NSE水平的研究發現，NSE水平與卒中嚴重程度、位置和預后無相關性，可能是CSF樣本抽取時間過早，NSE還未釋放到CSF中所致，有數據顯示，CSF中NSE的顯著升高一般發生在腦缺血后24～48 h[17]。此外，對比觀察腦出血患者與正常體檢者發現，腦出血組血清NSE水平與美國國立衛生研究院卒中量表評分和病灶大小呈正相關，即NSE水平越高，病情越嚴重，神經功能損傷越嚴重[18]。NSE主要存在于神經細胞中，血清NSE升高是血腦屏障破壞使NSE從腦細胞中逸出進入血液循環所致，故可推測，CSF中NSE對評估腦出血病情和預后更具價值。除腦血管疾病外，腦腫瘤、腦炎、腦膜炎、癡呆、癲癇、腦外傷以及多發性硬化等可引起腦組織損傷的疾病中，患者CSF烯醇化酶都會升高。烯醇化酶雖然對腦血管疾病的診斷沒有特異性，但它對病情評估，調整治療方案，判斷預后有重要作用，在不同神經系統損傷中，烯醇化酶水平或活性的差別是進一步探索的方向。

4 脂蛋白相關磷脂酶A2

脂蛋白相關磷脂酶A2(lipoprotein-associated phospholipase A2，Lp-PLA2)是血管內膜中巨噬細胞、T細胞和肥大細胞分泌的炎性標志物，可特異性催化氧化型低密度脂蛋白中磷脂酰膽堿水解，生成溶血磷脂酰膽堿和氧化非酯化脂肪酸等脂類促炎物質，進而促進動脈粥樣硬化的發生[19]。

Lp-PLA2的數量和活性與種族、性別、脂質代謝以及他汀類降脂藥和新型Lp-PLA2抑制劑的應用有關。在平衡這些因素后，動脈粥樣硬化病變尤其是復雜斑塊和易破裂的纖維帽中仍發現Lp-PLA2活性上調。有研究表明，血漿中Lp-PLA2活性和濃度與短暫性腦缺血發作或急性卒中患者神經功能損害的嚴重程度或復發性腦卒中的短期風險相關[20-21]。另有實驗發現，伴有動脈粥樣硬化的腦卒中患者，尤其是頸內動脈或大腦中動脈閉塞患者，對靜脈溶栓有抵抗作用。大量研究表明，Lp-PLA2是冠心病和缺血性卒中的獨立危險因素[22-29]。美國食品藥品管理局已批準LP-PLA2可用于預測冠心病和缺血性卒中風險[30]。有文獻報道，血漿中Lp-PLA2的活性是女性患無癥狀性腦梗死的重要預測因子，但對男性并無此作用[29]。

腦血栓形成是腦梗死的主要發病機制之一，其病變基礎是腦動脈粥樣硬化，可見，CSF中Lp-PLA2水平與腦血管疾病的發生可能密切相關。由于血腦屏障的存在，CSF中的Lp-PLA2幾乎全部來自腦血管，故CSF中的Lp-PLA2能否準確預測腦梗死，尚有待進一步的研究。目前，對腦血管疾病患者CSF中Lp-PLA2的研究有限，對Lp-PLA2的研究幾乎都是采用血清學樣本，Ye等[31]第一次報道有關測定CSF中Lp-PLA2活性的研究發現，CSF中有Lp-PLA2存在，且可測量，這將為后續的研究奠定基礎。

5 肌酸激酶、乳酸脫氫酶、天冬氨酸轉氨酶和血管緊張素轉換酶

肌酸激酶(creatine kinase，CK)能催化肌酸和ATP發生可逆反應，形成磷酸肌酸和ADP。磷酸肌酸可被視為“高能磷酸鹽”的儲存庫，能夠按需供應ATP，對有間歇性高能量需求細胞的能量穩態起重要作用。CK是由2個亞單位組成的二聚體，形成CK-MM、CK-MB和CK-BB三個不同的亞型，CK-MM主要存在于骨骼肌和心肌中；CK-MB主要位于心肌中；而CK-BB主要分布于腦組織中，CSF中測得的CK幾乎都是CK-BB[32]。乳酸脫氫酶是一種在糖酵解酶和糖異生過程中催化乳酸和丙酮酸之間氧化還原反應的重要酶類，廣泛存在于機體各種組織細胞的胞質中。當腦細胞損傷時，乳酸脫氫酶可從細胞內滲出而被檢測到。天冬氨酸轉氨酶是催化L-門冬氨酸與α-酮戊二酸之間氨基轉移反應的酶，主要分布于心肌與肝臟的線粒體內，臨床常作為肝實質和心肌損害的輔助檢查。血管緊張素轉換酶屬于血管內皮細胞膜結合酶，廣泛分布于人體各組織，以肺中含量最高，能催化血管緊張素Ⅰ轉化為血管緊張素Ⅱ，使緩激態失活，導致血管收縮，增加血管壓力。

6 小 結

腦血管疾病的病因和發病機制包括動脈粥樣硬化、血栓形成、動脈栓塞、動脈狹窄和閉塞、腦動脈炎、腦動脈硬化、腦動脈瘤、顱內血管畸形等，最終引起腦組織缺血或出血，因此，能反映以上病理變化的CSF酶譜可對腦血管疾病有預測和診斷作用。目前，對腦血管疾病的診斷主要依賴患者癥狀、影像學檢查和腦電圖，而用于測定CSF中酶的實驗室檢查尚不完善。影像學技術在腦血管疾病的診斷中占極其重要的地位，是不可缺少的檢查之一,但并不適用于生命體征不穩定或使用呼吸機的患者，當患者出現癥狀并在影像學檢查表現出異常時，往往疾病已經進入晚期，甚至出現不可逆的損傷和死亡。因此，探測腦血管疾病生化指標的改變具有重要的臨床應用價值。現已對CSF中一些與腦血管疾病有關的酶進行研究，但尚未找到特異的酶，這與CSF中酶的檢測方法的局限性也有一定的關系。在未來研究中，若能在CSF中找到可靈敏反映腦血管疾病早期的某種特異酶或在腦血管疾病未發生時進行風險評估，將為腦血管疾病的預防、診斷和治療提供新的思路，并大大減少腦血管疾病帶來的損失。