神經元特異性烯醇化酶的研究進展及其在心臟停搏中的應用

陳 撓，王秀杰

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院急診內科，哈爾濱 150001)

烯醇化酶是一種多功能蛋白質，廣泛存在于人體組織，在糖無氧酵解途徑中起催化酶作用。機體損傷時，烯醇化酶可從細胞中釋放出來，在調控細胞凋亡及促進細胞存活方面起雙向作用[1]。烯醇化酶在不同組織中具有不同結構，其中神經元特異性烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)主要存在于神經元和神經內分泌細胞，在神經系統創傷、缺血缺氧性腦病、中毒性損傷、神經內分泌腫瘤等疾病時，腦脊液和血液中NSE水平可出現不同程度升高，故可作為神經系統損傷和神經內分泌腫瘤的生物標志物[2-3]。近年來，有學者研究認為，NSE可以通過相關信號通路促進神經細胞的生長與再生，有望在相關領域應用[4]。目前，心臟停搏是常見急診就診原因，是最常見的死亡原因之一，其導致的缺血缺氧性腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)約50%早期存活，但最終仍無法避免出現無反應覺醒綜合征或死于并發癥[5]。近年來，NSE逐漸受到重視，并用于心臟停搏預后的評估。現就NSE的研究進展及其在心臟停搏中的應用予以綜述。

1 NSE的結構及特性

烯醇化酶又稱為磷酸丙酮酸水合酶，廣泛存在于各種哺乳動物細胞的細胞質、細胞核和細胞表面，可在生理或病理狀態下起多種作用。烯醇化酶由α、β或γ三種亞基非共價連接為不同的亞型，不同亞型具有組織特異性，其中α-烯醇化酶存在于所有胎兒和大多數成年哺乳動物組織中，β-烯醇化酶主要存在于骨骼肌和心肌組織，而NSE主要存在于神經元和神經內分泌組織[6]。在機體發育、損傷或疾病期間，成熟組織中的α-烯醇化酶可在肌肉組織可轉化為β-烯醇化酶，在神經元和神經內分泌細胞中轉化為NSE[1]。NSE是一種分子量為78 000的γ同型二聚體，首先在神經組織中分離出來，并稱為14-3-2蛋白，后因其具有烯醇化酶活性，被命名為神經元特異性烯醇化酶，存在于所有神經元和神經內分泌細胞，特別是彌漫性神經內分泌系統，如腸道、肺部、甲狀腺、唾液腺和胰腺中[7-8]。另有研究發現，紅細胞、血小板、乳房組織、子宮等非神經元和非神經內分泌細胞或組織中也有較低含量的NSE[9]。NSE有αγ和γγ兩種亞型，其中γγ主要存在于成熟神經元，αγ存在于非神經元細胞[10]。

2 NSE的功能

烯醇化酶常在細胞胞質中表達，并在糖酵解和糖異生中起催化酶的作用，可促進2-磷酸甘油酸和磷酸烯醇丙酮酸相互轉化。有研究表明，炎癥反應時，烯醇化酶可遷移至細胞表面，在細胞乏氧、控制細胞生長、免疫耐受及變態反應等方面起多重作用[1]。腫瘤細胞增殖需要大量的能量，因此糖酵解在腫瘤細胞中明顯增強，并成為腫瘤進展的標志。烯醇化酶的過度表達明顯加速了糖酵解過程，以滿足腫瘤細胞的代謝需求，促進腫瘤生長，故認為烯醇化酶可能成為腫瘤靶向治療的研究方向[11-12]。

有研究認為，炎癥反應時，烯醇化酶釋放至細胞表面可能與尿激酶型纖溶酶原激活劑、尿激酶型纖溶酶原激活劑受體和纖溶酶原相互作用有關。細胞表面的烯醇化酶可與纖溶酶原結合，隨后被裂解，產生活化的纖溶酶，降解細胞外基質，促進病原體侵入，加重炎癥反應及細胞破壞，促進細胞凋亡，也促進腫瘤細胞的侵襲和轉移；增加的烯醇化酶可增強纖溶酶活性和激活蛋白酶激活受體2，從而激活內皮細胞和中性粒細胞[1,13]。烯醇化酶可以刺激免疫球蛋白產生，從而可激活體液免疫和細胞免疫，并加重損傷后炎癥反應[14]。烯醇化酶快速從胞質轉移到細胞表面時，可引發多種反應，如產生活性氧類、一氧化氮、炎癥細胞因子(腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-1β、γ干擾素、轉化生長因子-β等)、趨化因子(人單核細胞趨化蛋白-1、人巨噬細胞炎性蛋白-1α等)促進細胞凋亡[1]。以往研究主要集中于神經元損傷后NSE過度表達對細胞的有害影響，認為NSE是評估神經元損傷的重要標志物，但近年來研究認為，可控的NSE表達可以促進神經元的存活和再生[4]。NSE的C端與糖酵解途徑無關，通過介導磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和促分裂原活化的蛋白激酶/細胞外信號調節激酶途徑促進細胞增殖和遷移，促進細胞存活，其機制可能是NSE作用于磷酸脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路使RhoA激酶失活，從而促進神經生長，并通過快速肌動蛋白聚合影響神經突向外生長[2,15]。對小鼠模型NSE的神經營養作用的研究發現，組織蛋白酶X可在酸性環境下切斷NSE的C端結構，從而影響NSE促進神經細胞生長分化的功能[16]。通過對以上途徑或酶的干預可能減少神經細胞的凋亡，甚至促進神經細胞的再生，可為未來腦部、脊髓損傷等神經系統損傷中促進神經生長再生、修復等方面的研究提供新思路[4]。

目前，NSE的臨床應用仍主要集中在神經內分泌腫瘤或神經系統損傷的特異性方面，并作為神經系統損傷及部分腫瘤標志物的臨床應用，如腦卒中、腦外傷等。近年來，NSE在HIE中的應用逐漸在國內外受到重視，并逐步應用到臨床。

3 NSE與心臟停搏

心臟停搏直接導致腦組織缺血缺氧，腦細胞崩解破壞，呼吸心臟停搏4～6 min內無法恢復腦灌注將直接導致不可逆的腦損傷，出現HIE。此外，心臟停搏后綜合征患者的炎癥反應可導致全身缺血再灌注損傷、心功能不全等，可能導致繼發性腦損傷[17-18]。腦損傷是心臟停搏后神經系統預后不良和死亡的最常見原因[19]。評估心臟停搏患者腦功能恢復的可能性是臨床決定后續治療和判斷預后的重要手段，現通常依據醫師的臨床經驗(如瞳孔和角膜反射、發病3 d內是否有去大腦強直、24 h內是否出現癲癇或肌陣攣等)，往往缺乏量化指標的評估[20]。既往心臟停搏患者心肺復蘇后腦功能評估可依照各種評分，如格拉斯哥昏迷評分量表、腦功能分類等，但此類方法存在一定主觀性，極易受各種因素干擾，而腦電圖、頭部CT、頭部磁共振成像等常需要一定的檢查條件。近年來，一些生物標志物逐步用于腦損傷的評估，如NSE、S-100β蛋白等，但目前尚沒有公認的心肺復蘇術預后標準的NSE標本留取時間和NSE閾值。

3.1NSE的閾值 臨床上檢驗指標常設定特定的閾值以便于診斷與治療。正常人血清中僅存在極少量的NSE。心臟停搏患者腦部缺血缺氧后出現神經細胞崩解，導致NSE釋放入腦脊液，透過血腦屏障進入血液，導致血清中NSE水平升高，神經細胞損傷越重，NSE水平越高，因此NSE可用于評估腦損傷嚴重程度及預后[3]。但NSE水平評估短期預后受采血時間的影響較大，閾值范圍很廣[21]。有研究認為，心臟停搏后第1～3天NSE>33 ng/mL，提示預后不良，患者可能死亡或處于植物狀態，但假陽性率為29.3%，易導致誤診[22-23]。隨后Daubin等[20]也證實，NSE水平越高，心臟停搏患者預后越差；并將NSE閾值設定為97 ng/mL，發現NSE測定值高于設定閾值的患者均出現植物狀態或最終死亡，但對心臟停搏幸存患者的后續治療方案仍建議聯合腦電圖和體感誘發電位等檢查進行評估。隨著低溫誘導治療及低溫治療對神經系統保護作用的研究進展，以往設定的心臟停搏NSE閾值受到質疑，Stammet等[24]對目標溫度管理的研究認為，NSE預測值并不受33 ℃或36 ℃目標溫度的顯著影響，并對患者自主循環恢復后24、48、72 h分別留取NSE血液標本進行統計發現，NSE閾值的設定與靈敏度和特異度的相關性較大，24 h時NSE靈敏度過低，不具有臨床意義，48 h和72 h的NSE值更適合預測預后；既往將NSE閾值設定為33 ng/mL，假陽性率過高，設定為100 ng/mL時靈敏度過低；48～72 h的NSE增加6 ng/mL則提示預后不佳，故認為NSE水平升高并不能決定可對患者消極治療。Streitberger等[25]的研究發現，NSE閾值設定為70 ng/mL時，陽性預測值為94%，靈敏度為55%；NSE閾值設定為80 ng/mL時，陽性預測值為97%，靈敏度為51%；NSE閾值設定為90 ng/mL時，陽性預測值為99%,靈敏度為48%，可見高水平NSE提示心臟停搏患者預后不良，尤其是NSE>90 ng/mL時，患者恢復的可能性較小；而較低NSE血清水平預示出現嚴重HIE的可能性較小，但低NSE水平對腦功能分類評分在1～3的預測靈敏度低至33%，故需結合其他參數重新評估。NSE對院外心臟停搏患者的預測準確性優于非創傷性院內心臟停搏患者，可能由于院外心臟停搏幸存者往往恢復自主循環的時間較長，易出現較為嚴重的HIE，而非創傷性院內心臟停搏患者搶救及時，出現嚴重HIE的概率較低，且很多患者未經過HIE而直接死亡。由于NSE評估心臟停搏病情及預后的特異性不高，故難以獨立評價，仍需與其他指標聯用。

3.2NSE的留取標本時間 NSE等生物標志物(如心肌酶、氨基轉移酶等)在機體不同階段存在動態變化。心臟停搏后不同時間的NSE值存在差異，其代表意義也不同。Sugita等[18]分別留取0、24、48、168 h院外心臟停搏后恢復自主循環患者的標本進行研究發現，與預后良好組相比，預后不良組NSE水平在0 h無明顯差異，24 h后NSE開始增加，48 h可達到峰值，與預后良好組比較差異有統計學意義，證實NSE作為生物標志物是動態的變化過程。馬宇潔等[26]對心臟停搏大鼠心肺復蘇模型自主循環恢復后6、12、24、48 h血NSE的研究發現，6 h時NSE出現升高，24 h達到峰值，隨后NSE下降，這與上述研究略有出入，可能與研究對象和方法的差異有關。Vondrakova等[27]研究認為，NSE水平雖可預測患者未來30 d的神經系統功能，但NSE水平與預測結果之間的相關性受采血時間的影響：心臟停搏第4天NSE檢測結果與預后相關性最大，第3天NSE數值和NSE最大值與預后相關性相對較大，第1天NSE值與預后相關性較小，NSE最大值是1年內死亡的獨立預測因子。留取峰值更能預測病情預后，但有研究發現，心臟停搏48～72 h期間NSE持續升高，預示患者的死亡風險較大，可見早期動態監測NSE水平對疾病診治至關重要[28]。

3.3干擾因素 導致心臟停搏的原因極為復雜，大致分為心源性疾病和非心源性疾病兩大類。非心源性疾病中還包括呼吸系統疾病、神經系統疾病、代謝性疾病、中毒等，但腦外傷、腦卒中等疾病也可引起血清NSE水平的升高，故用NSE評估非心源性疾病導致的心臟停搏和單純HIE尚待確定。有研究發現，NSE可大量存在于各類神經內分泌腫瘤，包括胰島細胞瘤、嗜鉻細胞瘤、甲狀腺髓樣癌、燕麥細胞癌和胰腺癌、胰腺癌和胰腺癌、肺癌等[29]。心臟停搏治療過程中極易合并膿毒癥。Anderson等[30]對124例膿毒癥患者進行回顧性分析發現，NSE水平每增加1倍，膿毒癥患者30 d病死率增加7.3%、意識障礙風險增加5.2%；NSE>12.5 ng/mL是30 d病死率增加23.3%和意識障礙風險增加29.3%的獨立危險因素。NSE水平可能受到患者病史和合并癥的影響，給心臟停搏的預后評估帶來困難。Stammet等[24]對治療過程溫度控制影響的研究認為，在33 ℃或36 ℃目標溫度管理下，對NSE的影響不明顯。NSE存在于紅細胞和血小板內的血清半衰期約30 h[31]。標本溶血后可導致血清NSE值成比例增加，可見標本采集溶血以及使用體外循環、主動脈球囊反搏等治療均可影響NSE水平[31-33]。由于NSE的特異度不高，且存在諸多干擾因素，故使用NSE進行心臟停搏預后評估時，需避免上述干擾因素的影響。

4 小 結

NSE是長期用于肺癌診斷治療的生物標志物。近年來，分子生物學研究逐漸發現，過量表達的NSE可以加重炎癥反應，促進神經細胞凋亡，甚至在腫瘤細胞的生長和轉移中也起作用；可控的NSE表達能通過相關信號轉導通道控制神經細胞的生長與再生，此功能尚需進一步證實，但已為促進神經生長和恢復提供了思路，有望應用于腦部、脊髓等神經系統損傷的修復中。心臟停搏后HIE是心臟停搏幸存者預后不良和死亡的主要原因之一，目前仍依靠臨床癥狀及功能評分評估心臟停搏的預后，雖然CT等影像學檢查可以評估預后，但需要一定的條件，適當的生物標志物在臨床上更易使用。目前，NSE的明顯升高預示心臟停搏患者預后不良，低NSE預測的靈敏度較低，但對心臟停搏的良好轉歸仍有提示作用，故建議連續留取NSE標本，前3～4 d明顯升高提示預后不良，且第3天、第4天的NSE值具有更高的預測價值，第3天血清NSE>90 ng/mL提示預后嚴重不良，但能否作為閾值尚有待確定。NSE存在很多限制因素，包括基礎疾病、繼發感染、體外循環、溶血等，因此，臨床應用時需考慮以上干擾因素，故應結合影像學檢查和其他檢查方式對心臟停搏預后進行評估更為準確。