重型腦損傷患者血清UCH-L1、Caspase-3水平變化及其臨床意義

余前，王璐，楊平來，周立田，劉維軍

1 東南大學附屬中大醫院溧水分院，江蘇南京211200；2 濟南護理職業學院

隨著社會和經濟的迅速發展，交通事故傷和高處摔落傷概率大大增加，由此引起的重型腦損傷(SBI)發生率亦不斷升高。SBI的致殘率和致死率均較高，是導致青壯年死亡的主要原因之一。及早對SBI患者進行病情評估和預后判斷，從而指導臨床制定有效的干預措施，對改善患者預后具有重要意義[1]。SBI患者的腦組織挫傷區有凋亡細胞的存在，細胞凋亡是神經元死亡的主要方式，在動物神經損傷模型中證實，神經元內存在凋亡—抗凋亡信號機制。因此，監測調控凋亡—抗凋亡信號途徑的生物學指標可能對SBI患者病情評估和預后判斷具有一定價值[2]。泛素羧基末端水解酶L1(UCH-L1)是泛素羧基末端水解酶家族成員之一，不僅具有去泛素化作用，還具有泛素連接酶活性。UCH-L1主要在神經元中表達，具有促進神經元細胞凋亡的作用。有研究報道，UCH-L1異常表達與腦損傷密切相關[3]。天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)是腦損傷過程中的重要蛋白酶之一，可通過結構變化和影響特定信號分子參與細胞凋亡的發生[4]。但目前UCH-L1、Caspase-3與SBI的關系尚不完全清楚。本研究觀察了SBI患者血清UCH-L1、Caspase-3水平變化，并探討其臨床意義?，F報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2017年12月—2019年12月東南大學附屬中大醫院溧水分院收治的SBI患者122例(觀察組)，男74例、女48例，年齡(59.94±13.69)歲。納入標準：①有明確頭部外傷史；②經顱腦CT或MRI檢查證實存在腦挫裂傷、顱內出血、腦水腫等SBI征象；③發病時間<12 h；④入院時格拉斯哥昏迷量表(GCS)評分≤8分。排除標準：①合并缺血性卒中或自發性腦出血者；②合并顱內感染者；③合并血液系統、免疫系統疾病或惡性腫瘤者；④合并心、肝、腎等重要臟器嚴重功能障礙者。同期選擇在東南大學附屬中大醫院溧水分院體檢健康的志愿者61例(對照組)，男39例、女22例，年齡(58.41±14.72)歲。兩組性別、年齡具有可比性。本研究經東南大學附屬中大醫院溧水分院醫學倫理委員會批準，研究對象或其家屬知情同意。

1.2 血清UCH-L1、Caspase-3檢測 觀察組入院次日，對照組體檢當日，采集清晨空腹肘靜脈血10 mL，室溫靜置1 h，2 000 r/min離心15 min、離心半徑14 cm，留取上層血清，-80 ℃保存，待標本成批。采用雙抗體夾心ELISA法檢測血清UCH-L1、Caspase-3。UCH-L1 ELISA試劑盒購自美國BIM公司，Caspase-3 ELISA試劑盒購自上海西唐生物科技有限公司。所有操作嚴格按照試劑盒說明進行。

1.3 資料收集與分析 收集SBI患者基本資料，包括性別、年齡、吸煙史、飲酒史、既往史(高血壓、糖尿病、冠心病)。同時，收集SBI患者入院時GCS評分、腦部Marshall CT分級、腦組織中線移位、腦池異常、蛛網膜下腔出血情況。記錄SBI患者入院30 d生存結局，比較生存者與死亡者上述臨床資料。以SBI患者入院30 d生存結局為因變量，將上述有統計學差異的指標納入多因素Logistic回歸分析，分析SBI患者入院30 d死亡的影響因素。

2 結果

2.1 兩組血清UCH-L1、Caspase-3水平比較 觀察組與對照組血清UCH-L1水平分別為(29.43±6.58)、(10.15±2.59)ng/mL，血清Caspase-3水平分別為(613.27±159.43)、(162.25±37.64)ng/mL。觀察組血清UCH-L1、Caspase-3水平均高于對照組(t分別為22.023、21.766，P均<0.05)。

2.2 SBI患者入院30 d死亡的影響因素分析 SBI患者入院30 d死亡30例、存活92例。死亡者與存活者臨床資料比較見表1。以SBI患者入院30 d死亡為因變量，以年齡、入院時GCS評分、腦組織中線移位、腦池異常、腦部Marshall CT分級以及血清UCH-L1、Caspase-3水平為自變量，進行多因素Logistic回歸分析。結果顯示，腦部Marshall CT分級及血清UCH-L1、Caspase-3水平是SBI患者入院30 d死亡的危險因素，而入院時GCS評分是其保護因素(P均<0.05)。SBI患者入院30 d死亡的影響因素分析見表2。

表1 SBI患者入院30 d生存者與死亡者臨床資料比較

表2 SBI患者入院30 d死亡的影響因素分析

2.3 血清UCH-L1、Caspase-3水平對SBI患者入院30 d死亡的預測效能 ROC曲線分析顯示，血清UCH-L1水平預測SBI患者入院30 d死亡的曲線下面積(AUC)為0.797(95%CI：0.704～0.890)，其截斷(cut off)值為29.34 ng/mL，此時其預測SBI患者入院30 d死亡的敏感度為81.67%、特異度為82.42%；血清Caspase-3水平預測SBI患者入院30 d死亡的AUC為0.804(95%CI：0.716～0.892)，其cut off值為569.52 ng/mL，此時其預測SBI患者入院30 d死亡的敏感度為83.33%、特異度為74.52%；二者聯合預測SBI患者入院30 d死亡的AUC為0.884(95%CI：0.816～0.952)，其預測SBI患者入院30 d死亡的敏感度為85.00%、特異度為86.95%。二者聯合對SBI患者入院30 d死亡的預測效能高于二者單獨(Z分別為3.781、4.965，P均<0.05)。見圖1。

圖1 血清UCH-L1、Caspase-3水平預測SBI患者入院30 d死亡的ROC曲線

3 討論

隨著社會和經濟的迅速發展，交通事故傷和高處摔落傷概率大大增加，由此引起的SBI發生率亦不斷升高。盡管現代醫療技術有了長足的進步，但SBI的致殘率和致死率一直居高不下。據報道，腦損傷的病死率為4%～7%，而SBI的病死率為50%～60%[5]。雖然S100蛋白、Tau蛋白、神經元特異性烯醇化酶等對腦損傷病情評估和預后判斷有一定幫助，但其敏感度和特異度不理想[6]。因此，尋找SBI病情評估和預后判斷的生物標志物仍是現階段重癥醫學領域的研究熱點和難點。

UCH-L1是泛素羧基末端水解酶家族成員之一，在腦組織中含量豐富，是神經組織特有的一種胞質酶，特異性存在于神經內分泌細胞、神經元細胞核周及樹突中，占可溶性腦蛋白的1%～5%，對內源性腦蛋白酶和血清蛋白酶具有抵抗作用[7]。研究認為，UCH-L1是神經系統損傷高度特異的生物標志物。RAMEZANI等[8]研究發現，嚴重腦損傷患者在損傷后1 h即可觀察到血清UCH-L1水平升高，并且其升高速度和幅度與病情程度呈明顯正相關關系。有研究還發現，輕度和中度腦損傷患者早期血清UCH-L1水平即可出現較大差異[9]。本研究結果發現，觀察組血清UCH-L1水平明顯高于對照組，與既往研究結論基本一致。本研究SBI患者入院30 d的病死率為24.59%，提示SBI患者短期預后較差。進一步研究發現，SBI死亡者血清UCH-L1水平高于存活者；多因素Logistic回歸分析顯示，血清UCH-L1水平是SBI患者入院30 d死亡的危險因素。提示血清UCH-L1水平能夠用于預測SBI患者生存結局。以往對SBI患者預后的評估多采用GCS評分，但該評分易受患者生命體征和藥物因素的影響，臨床應用價值有限[10]。王佳等[11]研究發現，血清UCH-L1水平聯合中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白對SBI患者6個月內預后不良具有較好的預測價值。喬柏林等[12]研究亦證實，血清UCH-L1水平對嚴重顱腦損傷具有較好的預測價值。這些研究表明血清UCH-L1可作為評估腦損傷患者預后的生物學指標之一。本研究結果進一步證實，血清UCH-L1水平可用于預測SBI患者短期預后。SBI患者腦組織損傷嚴重，細胞骨架破裂，神經細胞中的UCH-L1大量釋放，而腦組織挫傷還可導致血腦屏障破壞，進而使UCH-L1隨腦脊液外流釋放入血[13]，引起血清UCH-L1水平升高。血清UCH-L1水平越高，表明腦組織損傷越重。因此，血清UCH-L1水平能夠較好地預測SBI患者預后。

Caspase-3是天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶超家族成員之一。正常情況下，Caspase-3以非活化的酶原形式存在于細胞中；當機體出現異常，Caspase-3在多種蛋白水解酶的作用下發生裂解而活化，進而充當細胞凋亡的啟動子或效應子，是神經細胞凋亡的關鍵蛋白酶[14]。本研究結果顯示，觀察組血清Caspase-3水平明顯高于對照組。進一步研究發現，SBI死亡者血清Caspase-3水平高于存活者；多因素Logistic回歸分析顯示，血清Caspase-3水平是SBI患者入院30 d死亡的危險因素。以上研究結果提示，Caspase-3可能參與SBI的發生、發展。劉雪艷等[15]研究發現，重度顱腦損傷患者入院時血清Caspase-3水平明顯升高，且其預測患者30 d內死亡的準確度較高。本研究結果進一步證實血清Caspase-3水平可用于預測SBI患者短期預后。有研究報道，Caspase-3能夠參與缺血性腦損傷后遲發性神經元的死亡過程，并且Caspase-3可能是神經細胞凋亡級聯反應中的關鍵因子[16-17]。提示Caspase-3可能是通過促進SBI患者腦組織再損傷，從而使病情進一步加重。目前，Caspase-3活化后的具體機制尚不完全清楚，其參與細胞凋亡的機制包括切斷DNA修復蛋白、細胞骨架蛋白，進而引起DNA斷裂、碎片形成[18]。SBI患者腦組織損傷嚴重，神經元細胞出現凋亡，死亡受體被激活，而死亡受體聯合死亡誘導信號可激活Caspase-3，進而通過裂解DNA修復蛋白、骨架蛋白等途徑造成神經元細胞大量死亡，引起腦組織二次損傷[19-20]，最終導致SBI患者預后較差。因此，血清Caspase-3水平能夠較好地預測SBI患者預后。

本研究還發現，血清UCH-L1、Caspase-3水平聯合預測SBI患者入院30 d死亡的AUC高達0.884，其預測效能高于二者單獨。提示二者聯合檢測有利于早期評估SBI患者短期預后。

綜上所述，SBI患者血清UCH-L1、Caspase-3水平升高；血清UCH-L1、Caspase-3水平是SBI患者入院30 d死亡的危險因素，并可作為預測SBI患者短期預后的生物學指標，二者聯合時預測價值更高。