急性一氧化碳中毒后遲發性腦病預測因子的研究

李晟 陳潛妙 池學鋒 劉偉

急性一氧化碳中毒（acute carbon monoxide poisoning，ACMP）昏迷患者在意識清醒后的2～60d假愈期內約10%～30%可發生ACMP后遲發性腦病（delayed encephalopathy after ACMP，DEACMP），該病主要表現為以急性癡呆為主的神經精神癥狀，致殘率高。DEACMP中樞神經損傷機制與眾多因素相關，包括中毒環境、治療方案及遺傳因素。前期研究提示低氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）基因多態性與一氧化碳中毒患者中樞神經損傷具有一定的相關性[1]，多種腦特異性蛋白表達水平也與ACMP病情相關[2]。雖然判斷DEACMP的指標層出不窮，但每個指標各有其優缺點，單一指標很難同時兼顧靈敏度、特異度和準確度。本研究分析DEACMP的臨床、基因及神經生化標志物等因素，探討DEACMP的預測因子，現將研究結果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇2013年1月至2017年12月本院收治的ACMP患者189例，男82例，女107例，年齡22～81（52.12±13.81）歲。DEACMP 國家頒布的《職業性ACMP診斷標準及處理原則》診斷標準[3]：ACMP意識障礙恢復后，經過60d的“假愈期”之后90d內再次出現以下臨床表現：（1）精神及意識障礙（癡呆、木僵、譫妄狀態或去皮質狀態）；（2）錐體外系神經障礙（震顫麻痹綜合征的表現）；（3）錐體系神經損害（偏癱、病理反射陽性或二便失禁）；（4）大腦皮質局灶性功能障礙（如失語、失明或出現繼發性癲癇）。CT或MRI檢查可發現雙側蒼白球對稱性病灶和大腦白質廣泛脫髓鞘改變；腦電圖檢查可發現中度和重度廣泛性異常。根據這一標準將189例患者分為DEACMP組（37例）及無DEACMP組（152例），納入標準：（1）診斷標準參照；（2）病例資料完整。排除標準：（1）合并各種病因的腦卒中、嚴重心肺腦疾病、臟器功能衰竭及惡性腫瘤的患者；（2）昏迷、死亡及治療過程中主動要求退出該研究項目者。本研究經醫院倫理委員會批準，所有患者簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 一般資料及輔助指標的比較 記錄患者性別、年齡、中毒時間、昏迷持續時間（從發現昏迷至意識清楚的時間）。入院當天急診查碳氧血紅蛋白；次日常規檢測肝腎心功能、血常規、S－100B、神經元特異性烯醇化酶（NSE）、髓鞘堿性蛋白（MBP）。入院第 2～7天行頭顱MRI檢查并由2位高級職稱的影像科醫師記錄分析影像學資料，入院初期頭顱MRI異常主要表現[4]為：（1）雙側皮質和（或）皮質下白質損害為主；（2）雙側基底核（主要為雙側蒼白球）損害；（3）皮質下白質和（或）側腦室周圍白質與基底核同時受損害。MRI改變多為雙側對稱性，點狀、斑片狀或融合病灶，T1WI呈低信號，T2WI、T2WI－FLAIR、DWI呈高信號，記錄為入院初期頭顱MRI異常。

1.2.2 HIF－1α基因SNP的選擇基因多態性檢測 抽取5ml靜脈血EDTA抗凝，提取DNA。選取HIF－1α基因具有代表性的SNPs位點共4個（rs3783752、rs4899056、rs1957757、rs10873142）。使用 Primer 5.0 設計引物，采用直接測序方法讀取個體的基因型（表1）。

表1 HIF基因SNPs位點分型所用引物及測序引物

1.3 統計學處理 采用SPSS20.0統計軟件。計數資料以百分率表示，比較采用χ2檢驗。符合正態分布的計量資料以表示，組間比較采用t檢驗。采用單因素分析法篩選出DEACMP的影響因素，采用二分類非條件logistic回歸分析獨立預測因子，將有統計學意義的因素作為自變量，通過二分類非條件logistic回歸分析篩選自變量，并建立DEACMP預測模型。判斷模型擬合能力的指標采用ROC曲線AUC、一致率，Youden指數=靈敏度+特異度－1，根據最大Youden指數確定最佳臨界點。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般資料及NSE、S－100B、MBP、動脈血乳酸含量比較 見表2。

由表2可見，與無DEACMP組比較，DEACMP組年齡大，昏迷持續時間長，高壓氧治療療程短，入院初期頭顱 MRI異常發生率高，NSE、S－100B、MBP、乳酸水平均較高，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

2.2 兩組患者HIF－1α基因4個多態性位點的基因型分布頻率比較 見表3。

表2 兩組患者一般資料及NSE、S-100B、MBP、動脈血乳酸含量比較

由表3可見，與無DEACMP組比較，DEACMP組rs4899056基因型分布頻率比較，差異有統計學意義（P＜0.05），余基因型比較差異無統計學意義。

2.3 DEACMP獨立預測因子的單因素和logistic回歸分析 見表4、5。

表3 兩組患者HIF-1α基因4個多態性位點的基因型分布頻率比較[例（%）]

表4 多指標聯合預測DEACMP的logistics回歸模型各協變量的賦值

表5 多指標作為協變量同時代入logistics回歸方程預測DEACMP的結果

由表4、5可見，各協變量的賦值情況DEACMP的預測模型：logit（p）=－5.81+1.236X1－1.995X2+1.333X3+1.195X4+0.058X5其中昏迷持續時間、入院初期頭顱MRI異常表現、NSE、年齡為危險因素（OR=3.44、3.79、3.30、1.06），HIF－1α 基因（rs4899056）多態性 TT 基因型為保護因素（OR=0.17）。

2.4 logistic回歸模型擬合能力分析及最佳臨界點確定見圖1。

由圖1可見，ROC曲線分析顯示，logistic回歸模型擬合能力 ROC 曲線 AUC 為 0.88，95%CI：0.82～0.93，標準誤為0.03（P＜0.01）。該模型擬合能力較高，根據ROC曲線，靈敏度為0.79，特異度為0.86；最大Youden指數為0.65，對應的預測概率為0.49，確定該點為最佳臨界點。

圖1 logistic回歸模型預測價值的ROC曲線

3 討論

DEACMP是指ACMP經過2～60d表現正常或接近正常的“假愈期”后再次出現神經精神癥狀[5]。突然出現以癡呆、精神和錐體外系癥狀為主的功能障礙。目前DEACMP發病機制尚不清楚，普遍認為ACMP性腦病是由于缺血缺氧導致腦組織壞死并激發嚴重免疫反應性髓鞘受損。

DEACMP的發生難以預測，且預后較差，是當前臨床領域的難題，本研究建立一個基于logistic回歸分析的數學預測診斷模型。單因素分析顯示年齡、MRI異常發生率、昏迷持續時間、行高壓氧治療療程、入院時NSE、S－100B、MBP、動脈血乳酸含量、HIF－1α 基因（rs4899056）基因型分布頻率均是DEACMP的影響因子。在方法學上，統計學者Pepe[6]最先報道了使用logistic回歸模型擬合多項指標建立新的聯合預測因子的方法。但該方法目前在國內報道較少，國內大多數研究仍停留在使用單一指標對預后進行判斷的階段。近年來，關于神經生化標志物研究較多，王繼剛[2]研究提示，NSE特異地存在于大腦神經元和神經內分泌細胞中，是判斷中樞神經細胞壞死的客觀指標；S－100B是一種酸性鈣結合蛋白，在中樞神經系統膠質細胞分布廣泛，由于其半衰期短、特異度高，因此認為是一種高敏感度、有效地判斷中樞神經損害的生化標志物；MBP是神經組織所特有的膜蛋白組分，是中樞神經系統損害和急性脫髓鞘的特異度生化指標[7]。但是，這些指標在靈敏度、特異度、準確度上存在不同程度的缺陷，更多的基礎研究也僅僅在動物實驗上進行[8]。其次，在前期對HIF－1α基因多態性研究的基礎上[1]，本課題再次對ACMP患者數據進行深層分析，提示rs4899056基因型分布頻率，DEACMP組TT基因型分布頻率較無DEACMP組低，考慮HIF-1α基因rs4899056位點的變異與ACMP中樞神經脫髓鞘損傷及DEACMP的發生有一定影響，基因變異引起相關編碼蛋白的氨基酸序列改變，影響相關HIF蛋白功能表達的穩定性和功能，為DEACMP發生的獨立預測因子之一。

本研究通過基因遺傳聯合多預測因子構建logistic回歸模型，分析DEACMP影響因素，為使模型更具針對性，建立基于基因多態性和臨床資料及各項指標等多項影響因素風險模型，該模型預測DEACMP的能力較高，AUC達到0.875，其中昏迷持續時間、入院初期頭顱MRI異常、NSE、年齡為危險因素。數據權重最大的預測因素為入院初期MRI異常表現，目前MRI中對于DEACMP的診斷價值較大的是DWI。因其對檢測缺血缺氧所致的組織細胞毒性水腫非常敏感，且可以量化中樞神經損害的程度。

綜上，本研究認為DEACMP的發病危險因素與年齡增長、昏迷時間、入院初期頭顱MRI檢查顯示DWI高信號以及HIF-1α基因及神經生化標志物等因素有關，早期積極的高壓氧治療，可以減少DEACMP的發生率。結合本研究通過基因遺傳聯合多預測因子構建logistic回歸模型，當個體將其危險因素的狀況代入所建立的logistic回歸模型時如果計算的概率≥0.49時，即可對ACMP個體進行DEACMP預警,提示應加強并提供有效的個體治療策略。