顱腦創傷病人S100β、神經元特異性烯醇化酶水平變化及其與炎癥因子和凝血指標的相關性研究

黃忻濤，閆青云，王士洲，徐新娟，劉 澤2，馬 寧，張文舉，藥天樂

顱腦創傷(TBI)好發于中青年，致殘率、致死率高，給社會和家庭帶來巨大的負擔，已成為嚴重的公共衛生問題[1-2]。近年來國內外研究發現，S100β蛋白和神經元特異性烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)分別為神經膠質細胞和神經元細胞結構破壞后的成分，其血清濃度變化與TBI嚴重程度及預后有一定關系[3]。但目前研究多趨向于單一指標，而對TBI后S100β、NSE等反應腦損傷程度的指標及其他病理變化指標(炎癥、凝血等)之間的關系研究尚少。因此，本研究旨在動態觀察TBI病人血清S100β、NSE、白介素-8(interleukin-8，IL-8)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和外周血小板計數的動態變化以及它們之間的相關性，為TBI病人病理機制研究及臨床診療提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 納入標準：診斷為閉合性顱腦損傷且未手術或腦室穿刺病人；發病在入院前24 h之內；頭顱CT有陽性發現。排除標準：合并其他器官嚴重損傷；患血液系統疾病、癌癥、嚴重感染、自身免疫性疾病、肝腎功能障礙；入院后3 d內死亡者；年齡<16歲或>80歲。共納入2015年9月—2018年9月在山西醫科大學第一醫院神經外科住院治療的TBI病人60例，其中男49例，女11例，年齡17～78歲，平均50歲。致傷原因：交通傷46例，摔傷8例，高處墜落傷3例，打擊傷3例。所有病人損傷均位于小腦幕上，至少存在以下一種類型，其中硬膜外血腫6例，硬膜下血腫15例，腦挫裂傷或腦內血腫48例，蛛網膜下腔出血24例，顱骨骨折27例。本研究獲山西醫科大學第一醫院醫學倫理委員會批準，并取得受試對象或其親屬的知情同意。另選取20名年齡、性別相匹配的健康人群作為正常對照組。

1.2 觀察指標 按照入院時格拉斯哥昏迷評分(GCS)分為輕型組(13～15分，20例)、中型組(9～12分，20例)和重型組(3～8分，20例)。所有病人入院后根據顱腦創傷救治指南及時給予規范干預。在入院后第1天、第4天、第7天和第14天分別采集血液樣本，4 ℃下離心提取上清液，-80 ℃儲存，用ELISA試劑盒檢測S100β、NSE、IL-8、TNF-α的含量，同時檢測相應時間點血小板計數。比較不同組間各項指標變化，進一步分析損傷嚴重程度及各指標之間的相關性。ELISA試劑盒購于上海西塘生物有限公司。

2 結 果

2.1 各組傷后不同時間點血清S100β、NSE、IL-8、TNF-α的變化 檢測了TBI后病人損傷標志S100β、NSE以及炎性細胞因子IL-8、TNF-α的表達。正常對照組在整個14 d的監測期間各指標值保持穩定。重型組血清S100β水平從傷后第1天開始逐漸下降，第7天和第14天分別與第1天相比明顯下降，差異具有統計學意義(P<0.01)；而輕型組和中型組在傷后各時間點變化不明顯。不同組間在同一時間比較，重型組S100β水平在傷后各時間點較輕型組、中型組和正常組升高，組間差異具有統計學意義(P<0.05)；輕型組、中型組、正常組間比較，差異無統計學意義。詳見圖1。各TBI組血清IL-8水平在傷后變化趨勢不明顯。組間比較，在傷后第7天，重型組IL-8水平較輕型組和正常組降低，差異具有統計學意義(P<0.05)；傷后第14天，中型組和重型組IL-8水平較正常組降低，差異具有統計學意義(P<0.05)。詳見圖2。血清NSE和TNF-α，無論是組內各時間點比較還是同一時間點的組間比較，差異無統計學意義。詳見圖3、圖4。

注：與重型組相比，*P<0.05；與第1天相比，#P<0.01。

注：與重型組相比，*P<0.05。

圖3 各組血清NSE的動態變化

圖4 各組血清TNF-α的動態變化

2.2 各組傷后不同時間點外周血小板計數的變化 傷后第14天各TBI組外周血小板計數與前3個時間點相比均升高，差異具有統計學意義(P<0.05)；不同損傷程度的TBI組間比較，只有傷后第14天，重型組的血小板計數較輕型組和中型組升高，組間差異具有統計學意義(P<0.01)，而輕型組和中型組比較，差異無統計學意義。詳見圖5。

注：與重型組相比，*P<0.01；與傷后14 d相比，#P<0.05。

2.3 相關性分析 檢測傷后TBI各組指標之間的關聯，采用Pearson法對各指標間的相關性進行分析。結果顯示傷后第1天，各TBI組血清S100β水平與外周血小板計數均呈負相關(P<0.05)。而在傷后第14天，中型組血清S100β水平與IL-8呈正相關(P<0.05)，血清NSE水平與IL-8(P<0.01)、TNF-α(P<0.05)呈正相關；重型組血清S100β水平與IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)呈正相關，血清NSE水平與IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)呈正相關。詳見表1、表2。

中型組血清S100β水平僅與IL-8呈正相關(P<0.05)，而中型組血清NSE水平與IL-8(P<0.01)、TNF-α(P<0.05)均呈正相關；重型組血清S100β水平與IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)均呈正相關，同樣血清NSE水平與IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)也均呈正相關。

表1 各TBI組傷后第1天血清S100β與外周血小板計數的相關性分析

表2 各TBI組傷后第14天血清S100β、NSE與IL-8、TNF-α的相關性分析

3 討 論

本研究根據入院時GCS評分進行分組，分為輕型組、中型組、重型組。結果顯示重型組血清S100β水平從傷后第1天開始逐漸下降，重型組S100β水平在傷后各時間點較輕型組、中型組和正常組升高，輕型組、中型組、正常組比較，差異無統計學意義。而對于血清NSE，無論是組內各時間點比較還是同一時間點組間比較，差異均無統計學意義。檢測炎性細胞因子和血小板的變化，進一步相關性分析得出，傷后第1天，TBI各組血清S100β水平與外周血小板計數均呈負相關；在傷后第14天，中型組、重型組血清S100β、NSE水平與IL-8、TNF-α呈正相關。

目前，對于TBI后腦損害程度及預后的評估一直是臨床研究的熱點，近年來許多研究集中于S100β和NSE。S100β是低分子量的鈣結合蛋白，主要存在于中樞神經系統的膠質細胞和周圍神經系統的施萬氏細胞。NSE是糖酵解過程中的關鍵酶，特異定位于神經元和神經內分泌細胞。二者分別反映白質和灰質損傷程度[3]。中樞神經系統細胞受損時，S100β和NSE可釋放并經受損的血腦屏障進入血液循環。最近也有研究表明，顱內類淋巴系統也可能參與釋放過程并獨立于血腦屏障[4]。

S100β和NSE可參與多種病理過程，二者與腦缺氧、顱內壓升高、腦灌注不足有關。尤其在TBI的發生、發展及轉歸方面，以上指標可評估腦損傷的嚴重程度，還可作為評價療效和選擇治療方案的重要指標。已有研究表明，TBI后早期血清S100β、NSE濃度與入院時GCS、傷后6個月格拉斯哥預后評分(GOS)有關[5-6]。本研究得出重型組血清S100β水平從傷后第1天開始逐漸下降，重型組S100β水平在傷后各時間點較輕型組、中型組和正常組升高，說明S100β與疾病嚴重程度有關，這與以往研究結果一致。但對于NSE卻未得出陽性結果。血清S100β和NSE濃度在長期凍存中可保持穩定，但NSE會因紅細胞溶血而產生的異常升高，而S100β不會因溶血而受影響因為其并不存在于紅細胞中[7]。因此，本研究與以往研究結果的差異可能與不同的試劑及采血、離心過程中溶血等有關。由于血清S100β的穩定性及更強的預測能力，已經被編入一些國家的TBI治療指南，而NSE還遠未到此程度[3]。

生理濃度的S100β可以促進軸突生長和神經元修復，但高濃度S100β可通過RAGE (receptor for advanced glycation end products) 通路激活星形細胞和小膠質細胞產生促炎因子和一氧化氮(NO)，促炎因子白介素1(interleukin-1，IL-1)進一步刺激星形細胞活化和增殖產生大量的S100β蛋白，從而形成正反饋調節，最終導致神經元死亡和神經功能的紊亂。因此，S100β可能不僅是反映TBI嚴重性及預后的標志，高濃度的S100β更可能是導致損傷加重的原因[8]。TNF-α是TBI后最早升高的細胞因子，還可以誘導其他細胞因子(如白介素家族)的產生，它既有神經毒性也具有神經保護作用；IL-8屬于嗜中性粒細胞趨化因子，特異性較強，在TBI后炎癥反應中扮演著關鍵角色[9-11]。本研究相關性分析表明，TBI后亞急性期(第14天)S100β、NSE的表達與炎性細胞因子IL-8、TNF-α的表達呈正相關，說明越嚴重的病人IL-8、TNF-α濃度也越高。提示炎癥反應在TBI亞急性期參與并加重繼發性腦損傷的病理生理過程，影響功能恢復。二者相關性也提示在TBI亞急性期從抑制炎癥反應的角度來進行藥物治療。

TBI引起的凝血功能障礙與臨床不良預后有關[12-13]。但TBI病人并不像其他創傷病人一樣存在顱外創傷、失血性休克以及大量液體輸入等引起凝血功能障礙的關鍵因素，最新研究表明TBI后腦源性微粒(brain-derived microparticles， BDMPs)從中樞釋放入外周循環，這些BDMPs表達腦組織富含的組織因子和磷脂酰絲氨酸，因此具有高度的促凝作用，BDMPs的釋放引起系統性高凝以及隨后的消耗性低凝，二者可以同時發生[14-17]。傷后消耗性低凝導致機體反應性調節血小板生成的巨核系集落刺激因子和促血小板生成素增多，導致TBI后期血小板生成增加[18]。本研究得出傷后第14天各組外周血小板計數與前3個時間點相比均升高，傷后第14天，重型組血小板計數較輕型組和中型組升高。因此，血小板的動態變化可能與TBI病人嚴重性有關，TBI后期再次出現高凝狀態應給予重視，尤其是對于重型TBI并長期臥床病人，后期高凝狀態可能會引起繼發性腦缺血及深靜脈血栓，必須及早發現并采取措施。同時本研究還顯示，傷后第1天，各組血清S100β水平與外周血小板計數均呈負相關，提示TBI后早期越嚴重的病人血小板計數越低，出血風險越高。早期的出血傾向和隨后的血栓形成使治療更為復雜，隨著TBI病人發病年齡的增加，老年病人存在更多的伴隨疾病和抗血小板或抗凝藥物消耗，這些都會增加傷后出血風險，受傷前口服抗凝藥華法令可增加傷后的死亡率，但口服阿司匹林或氯吡格雷等抗血小板藥是否會伴隨著出血增加以及不良預后仍有爭議[19-20]。因此，進一步探討凝血功能各指標與相關危險因素之間的關系，可從另一角度提供理論依據。

本研究對病人住院期間的炎癥因子及凝血指標進行初步研究，未能對TBI病人各指標與術后遠期的療效包括格拉斯哥預后評分(GOS)、日常生活指數(ADL-BI)等進行分析，這需要更長時間的隨訪觀察及進一步的研究。