顱腦損傷患者血清HIF-1α VEGF水平及與損傷程度和預后的相關性

朱錦江

顱腦損傷是由于加速或減速力、鈍挫傷及穿通傷等造成的腦功能暫時或永久性損傷，常見于交通事故、暴力和高處墜落，常繼發多器官功能障礙綜合征（MODS）和全身炎癥反應綜合征（SIRS）等并發癥，預后差與死亡率高，已成為一個重要的公共衛生問題［1］。血清缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）具有調控炎癥反應的能力，血管內皮生長因子（VEGF）是控制血管通透性的關鍵分子。作者通過檢測顱腦損傷患者血清中HIF-1α和VEGF水平，探討其與顱腦損傷程度和預后的相關性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2015年1月至2017年12月本院神經外科收治的顱腦損傷患者60例，均為外力因素造成顱腦損傷，其中男41例，女19例；年齡16～68歲，平均年齡（41.78±12.52）歲。入院時對患者進行GCS，并根據GCS評分將患者分為輕型顱腦損傷組（GCS評分13～15分）19例、中型顱腦損傷組（GCS評分9～12分）22例和重型顱腦損傷組（GCS評分3～8分）19例。納入標準：（1）有明確的頭部創傷史；（2）受傷后＜12h入院并行頭部CT或MRI確診為單純性顱腦損傷；（3）無嚴重骨折、脊髓損傷等嚴重合并傷；（4）近期無創傷或手術史。排除標準：（1）入院后＜24h死亡；（2）有失血性休克或嚴重合并傷；（3）合并開放性顱腦損傷或腦脊液漏患者；（4）既往有腦血管意外、心、肝、腎感染、腫瘤、血液系統等疾病患者；（5）年齡＞70歲患者?；颊呷朐汉蟾鶕讹B腦損傷外科治療指南》進行基礎對癥治療，并給予清創、縫合和營養神經等［2］。選擇同期體檢健康者20例為對照組，其中男15例，女5例；年齡19～60歲，平均年齡（42.75±10.32）歲。各顱腦損傷組與對照組間性別、年齡等基本資料具有可比性（P＞0.05）。見表1。本研究獲得醫院醫學倫理學委員會批準，且征得患者及家屬知情同意，簽署知情同意書。

1.2 方法 分別采集患者顱腦損傷后1d、3d和7d靜脈血5ml，用枸櫞酸鈉抗凝，離心分離血清，分裝后-80℃保存備用。采用酶聯免疫吸附測定法（ELISA）（試劑盒購于上海酶聯生物科技有限公司）檢測血清中HIF-1α、VEGF水平。將相應一抗稀釋至10 μg/ml，加入到96孔板中，0.1ml/孔，4℃過夜，洗滌3次，加血清0.1ml于上述反應孔中，37℃孵育1h；加入新配置相對應的二抗0.1ml，孵育1h；加入新配置的3，3'，5，5'-四甲基聯苯胺（TMB）底物溶液0.1 ml，顯色20min；加入2mol/L硫酸0.05ml終止反應，于450nm處測各孔吸光度（A）值。

1.3 預后評估 顱腦損傷后3個月，根據GOS對患者預后進行評估：1級：死亡；2級：植物生存，長期昏迷，僅能睜眼、正常睡眠周期等；3級：重度殘疾，生活不能自理，需要他人照顧；4級：輕度殘疾，生活可以自理；5級：恢復良好，能正常生活，身體存在（或無）輕度缺陷。

1.4 統計學方法 采用SPSS19.0統計軟件。正態分布計量資料以（x±s）表示，用單因素方差分析，組間兩兩比較用SNK-q檢驗；若不滿足正態性，數據轉換后再進行分析，不同時間點HIF-1α和VEGF水平比較用重復測量方差分析，并用Pearson進行相關性分析，P＜0. 05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各顱腦損傷組不同時點HIF-1α水平比較 見表2。

表2 各顱腦損傷組不同時點HIF-1α水平比較［pg/ml，（x±s）］

2.2 各顱腦損傷組不同時點VEGF水平比較 見表3。

表3 各顱腦損傷組不同時點VEGF水平比較［pg/ml，（x±s）］

2.3 HIF-1α和VEGF預測顱腦損傷嚴重程度診斷的ROC曲線 顱腦損傷后3個月，輕型顱腦損傷組預后均良好；中型顱腦損傷組預后良好15例（68.18%），預后不良7例（31.82%）；重型顱腦損傷組預后良好5例（26.32%），預后不良14例（73.68%）。以預后不良作為陽性結果，顱腦損傷患者血清中HIF-1α和VEGF水平繪制受試者工作特征曲線（ROC），HIF-1α和VEGF ROC曲線下面積分別為0.655、0.905，HIF-1α和VEGF對預測顱腦損傷嚴重程度有一定的診斷價值（Z=3.84、4.92，P＜0.05）。ROC曲線下面積進行Z檢驗比較，可得VEGF＞HIF-1α（Z=2.94，P＜0.05）。見表 4、圖 1。

表4 HIF-1α和VEGF預測顱腦損傷嚴重程度診斷的ROC曲線

圖1 HIF-1α和VEGF預測顱腦損傷嚴重程度診斷的ROC曲線

3 討論

目前，對顱腦損傷尚未有針對性的藥物或治療方法。對于顱腦損傷患者，神經外科醫師常僅關注原發性顱腦損傷的嚴重程度，而對于繼發性顱腦損傷產生的損害常被忽略。在大腦受到創傷后可以造成神經細胞短時間內大量死亡和神經血管重塑［3］。隨著病情的進展，持續的炎癥反應和腦部微循環障礙，引起血腦屏障通透性增高，造成腦水腫、細胞凋亡和細胞壞死，導致神經功能障礙的再次惡化［4］。繼發性病變較原發性損傷造成的后果更嚴重，故繼發性腦損傷的干預和治療對預后具有重要意義，其中炎癥反應的控制和血管生成的調節越來越受到重視。

HIF-1是一種具有轉錄活性的DNA結合蛋白，由Semenza和Wang在1992年首次發現，有HIF-1α和HIF-1β兩個亞型，HIF-1α與低氧調節有關，而HIF-1β為非特異性結構［5］。在低氧環境中，HIF-1α通過特異性結合靶基因特定系列的TAD-C結構域而增強其轉錄水平，使機體適應并維持缺氧狀態下的生命機能，其靶基因包括紅細胞生成素（EPO）、VEGF及一系列參與機體代謝有關的基因［6］。當發生顱腦損傷時，由于炎癥反應和血管結構破壞可造成損傷部位腦組織缺血缺氧，而缺氧又增加炎癥因子如白細胞介素-2、4（IL-2、4）等的釋放，繼續加重腦組織缺血缺氧［7］。在對大鼠頭部貫通傷實驗發現，抑制HIF-1α后可加重腦組織缺血缺氧的發生［8］。因此HIF-1α是顱腦損傷中神經保護及恢復的研究靶點。研究顯示，顱腦損傷后腦組織內環磷腺苷效應元件結合蛋白（CREB）被激活，促進HIF-1α的表達，而HIF-1α表達增加可啟動下游的具有刺激血管生成作用因子（VEGF）大量釋放，在HIF-1α和VEGF的協同作用下，促進損傷區腦組織的血供和神經再生［9］。VEGF是具有多種功能的分泌性糖蛋白，主要通過提高酪氨酸激酶受體的親和力引起細胞的多種生理反應，具有特異性刺激血管內皮增殖及血管生成的功能［10］。缺血缺氧是誘導VEGF表達的最主要因素，在低氧環境時，VEGF能迅速上升，其增加血管通透性的作用比組胺強5萬倍，加重了腦組織的水腫［11］。通過腦缺氧模型實驗發現，造模成功后大鼠腦組織內HIF-1α和VEGF表達升高，刺激神經和血管的增生，從而改善腦組織缺血缺氧狀態［12］。同時，研究發現，HIF-1α在腦組織損傷3h后表達顯著增高，并不斷增高，到損傷后期逐漸恢復［13］。本資料結果顯示，各顱腦損傷組患者在創傷后各時點的HIF-1α和VEGF水平均比對照組高；損傷程度越重，HIF-1α和VEGF水平越高；損傷時間越長，HIF-1α和VEGF水平越高；HIF-1α和VEGFROC曲線下面積分別為0.655、0.905，對預測顱腦損傷嚴重程度有一定的診斷價值，VEGFROC曲線下面積大于HIF-1α。

綜上所述，顱腦損傷后血清中HIF-1α和VEGF水平升高，與顱腦損傷的嚴重程度和預后相關，VEGF對病情診斷和預后判定價值高于HIF-1α。