新生兒缺氧缺血性腦病神經標志物研究進展

穆艷順

【摘要】 新生兒缺氧缺血性腦病是造成新生兒致殘及死亡的主要原因之一。隨著新生兒急救水平的發展，新生兒缺氧性腦病患兒存活率顯著提高。然而，新生兒缺氧缺血性腦病易導致神經系統發育障礙如腦癱、癲癇及發育遲緩等，給患兒及其家庭、社會造成沉重負擔。目前新生兒缺氧性腦病的各類檢測方法都有優缺點，有部分患兒神經影像學檢查無異常，卻發展為腦癱。因此，需要有更為敏感及特異度高的神經標志物來指導臨床。為了更好地運用這些神經標志物對臨床做指導，本研究將把神經標志物在新生兒缺氧缺血性腦病診斷的應用進行綜述。

【關鍵詞】 新生兒 缺氧缺血性腦病 神經標志物

[Abstract] Neonatal hypoxic ischemic encephalopathy is still one of the main causes of neonatal disability and death. With the development of the level of first aid for newborns， the survival rate of newborns with brain injury has been significantly improved. At the same time， neonatal hypoxic ischemic encephalopathy can easily lead to nervous system development disorders such as cerebral palsy， epilepsy and growth retardation， which cause serious burden to the children， their families and society. At present， all kinds of detection methods of neonatal hypoxic ischemic encephalopathy have their advantages and disadvantages， some children have no abnormal neuroimaging examination， but develop into children with cerebral palsy. Therefore， more sensitive and specific nerve markers are needed to guide clinical practice. In order to better use these nerve markers for clinical guidance， this study will elaborate the application of nerve markers in the diagnosis of neonatal hypoxic ischemic encephalopathy.

[Key words] Neonatal Hypoxic ischemic encephalopathy Neuro markers

First-authors address： The General Hospital of the North China Petroleum Administration， Renqiu 062552， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.11.046

新生兒缺氧缺血性腦病（HIE）是新生兒期常見疾病，是導致新生兒死亡和兒童神經系統功能障礙的主要原因。每年有0.1%～0.4%足月新生兒會受窒息及其HIE的影響[1]。新生兒窒息后神經能量在6～100 h內會減少。這種能量的消耗可誘導神經細胞凋亡，從而導致腦神經損傷。在腦損傷期間，不同的細胞內機制被激活，導致神經膠質增生、持續性炎癥受體激活和表觀遺傳變化。上述病理生理階段的綜合作用，最終導致腦細胞死亡[2]。腦損傷的嚴重程度和時間，以及大腦成熟度是決定腦損傷嚴重程度的重要因素。34周以下早產兒是發生腦損傷的高危年齡，容易遺留神經系統后遺癥。原因是在這個階段腦組織體積、結構和功能的生長處于最高峰[3]。在新生兒腦損傷患者中，記憶和視覺感知功能障礙，容易導致患兒發育遲緩和入學時間延遲。部分腦損傷患兒遺留肢體殘疾、腦癱（CP）和智力障礙[4-5]。當前臨床上常用神經標志物來預測新生兒腦損傷，本文現將新生兒缺氧缺血性腦病相關神經標志物做一綜述，現報道如下。

1 神經元特異性烯醇化酶

神經元特異性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE）是葡萄糖酵解途徑的關鍵酶，特異性分布在神經元和神經內分泌細胞的胞漿內。當新生兒發生缺氧缺血性腦損傷時，血腦屏障的通透性增高，NSE從受損的神經細胞內溢出，使腦脊液和血清中該酶含量增加，對早期判斷缺氧缺血性腦損傷程度具有重要意義[6-7]。新生兒窒息腦損傷后NSE持續從受損的細胞內釋放出來，加之缺氧缺血后，細胞能量代謝障礙，誘導了NSE過度的表達，窒息程度越嚴重，升高幅度越大，其與腦損傷程度呈正相關[8-9]。NSE與糖酵解密切相關，葡萄糖是維持腦代謝的最基本物質，腦的能量代謝幾乎全部來自葡萄糖的有氧代謝，因此，缺氧缺血后引起的低血糖會造成患兒產生不同程度的腦損傷。NSE在發生腦損傷后可從損傷神經元中外漏，通過血腦屏障進入體液和血液，神經元損傷后NSE特異性升高，NSE是一種反映急性顱腦損傷炎性反應的指標[10]。足月新生兒HIE患兒，血清NSE水平在腦損傷后48 h內明顯升高，并且在嚴重的HIE中更明顯的升高，表明缺氧缺血再灌注損傷是HIE的重要機制[11]。NSE水平與腦損傷程度呈正相關，血清NSE的臨界值>40.4 mg/L時，預測HIE的特異性和敏感性分別為70%和79%，故該指標聯合MRI及腦電圖預測HIE預后的精確性明顯提高[12]。

2 S100B蛋白

S100B蛋白是一種酸性鈣結合蛋白，其主要生物學功能是在細胞內、外起調節作用，誘導神經元和神經膠質細胞凋亡，在哺乳動物中主要集中于中樞神經系統的星形膠質細胞、垂體前葉細胞，具有腦組織特異性[13]。S100B蛋白的半衰期為2 h左右，對神經系統損傷具有較高的敏感度和特異度，在中樞神經系統損傷后明顯增高，主要由腎臟清除[14]。當腦組織損傷后，腦脊液中升高的S100B蛋白可透過受損的血腦屏障進入血液循環，使血液中的S100B蛋白水平升高。S100B蛋白可反映中樞神經系統損傷的嚴重程度。因此S100B蛋白用于監測新生兒HIE的狀況[15-16]。S100B與腦損傷程度、神經功能損害、長期預后相關。新生兒窒息后出現腦損傷的臨床癥狀、實驗室相關檢查或超聲相應體征前48～72 h即可檢測到S100B濃度升高[17]。Nagdyman等[18]報道，臍帶血中的S100B在新生兒窒息后腦損傷患兒中已經顯著升高。新生兒窒息后S100B蛋白血清中含量與神經損傷程度有關，輕度窒息新生兒腦損傷輕，只要病情不再發展，S100B蛋白很快恢復正常。重度窒息患兒腦損傷嚴重，S100B蛋白可透過受損的血腦屏障進入血液循環，使血中S100B蛋白濃度增高[19]。在尿液中S100B蛋白水平可以預測新生兒HIE不良神經系統后遺癥[20]。新生兒第一次排尿時，尿中S100B蛋白臨界值>0.28 μg/L，預測HIE的預后的敏感度為100%，特異度為87.3%。出生后12～72 h測量尿S100B蛋白預測HIE的預后靈敏度和特異性分別達到100%和98.2%[21-22]。最近，在唾液中也檢測到了S100B蛋白，S100B蛋白唾液水平在HIE患兒中升高。在唾液中S100B蛋白臨界值>3.25 μg/L時，預測HIE達到了100%的靈敏度和特異度，可作為預測神經系統損傷的重要指標[23]。新生兒檢查尿液、血清及腦脊液中S100B蛋白水平，成本低廉，能夠隨機進行動態觀察，為一種早期診斷腦損傷的神經標志物。

3 Tau蛋白

Tau蛋白是一種屬于微管相關蛋白家族的神經細胞支架蛋白，是腦內神經細胞骨架結構和軸突轉運所必需的，主要分布于神經元細胞體和軸突的中樞神經系統內。維持神經元微管的穩定性和活性，調節神經元的生長發育，參與軸突生長，維持神經元極性形成和軸突傳遞具有重要作用。Tau蛋白水平在腦脊液（CSF）或血清升高可見于腦神經損傷如創傷性腦損傷、新生兒缺氧缺血性腦病、顱內出血、腦梗死等，可作為神經元和軸索損傷的標志物[24]。在腦損傷時，Tau蛋白從微管中滴下，游離Tau蛋白從中樞神經細胞釋放到細胞外空間，腦脊液中升高的Tau蛋白可透過受損的血腦屏障進入血液循環，使血清中Tau蛋白濃度升高，檢測血液和腦脊液中的Tau蛋白含量與腦損傷的嚴重程度呈正相關，Tau蛋白可作為腦損傷的敏感標志物[25]。Tau蛋白參與了新生兒缺氧缺血性腦損傷的發病過程，重度HIE組血清Tau蛋白水平高于中度HIE組，血清Tau蛋白水平與發育商呈明顯負相關。HIE狀態越嚴重，血清Tau蛋白水平越高，發育商越低，神經發育結局越差[26]。

4 腎上腺髓質素（adrenomedulin，ADM）

ADM是近年來發現的一種由52個氨基酸組成的新型血管活性肽，參與對缺氧和炎癥的反應，這與新生血管形成有關。腦血管內皮細胞、神經元和膠質細胞是中樞神經系統合成和分泌腎上腺髓質素的重要場所。是人體降鈣素基因相關肽超家族成員之一。在中樞神經系統中，ADM主要在神經元和內皮細胞中表達，在血管擴張中有作用，具有神經調節和抑制細胞凋亡[27]。在大鼠模型中，ADM可在下丘腦和尾殼核區域的神經元核中檢測到，尾殼核區域是大腦中對損傷最敏感的區域之一，表明其參與了缺氧性腦損傷的過程[28]。動物模型的發現支持了ADM作為神經保護和血管神經再生因子的觀點[29]。血氧濃度調控ADM的合成和釋放，缺氧缺血造成腦細胞損傷，誘導腦血管內皮細胞、神經元和膠質細胞合成和分泌ADM增多，可反映中樞神經系統損傷的嚴重程度[30]。早期升高的ADM血濃度可預測發生HIE發生的風險[31]。ADM作為一種早期HIE診斷標志物，在血液中濃度達17.4 ng/L的臨界值時，其預測HIE敏感度為100%，特異度為73.0%[32]。

5 膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）

GFAP是星形膠質細胞的骨架蛋白，對于維持星形膠質細胞形態結構的穩定至關重要，當出現缺氧性腦損傷時，星形膠質細胞死亡和活化增生，星形細胞胞體肥大、突起增長，血腦屏障通透性增加，腦脊液中GFAP的含量增加，可以透過血腦屏障進入血循環中，從而使血液中GFAP含量明顯增加。研究表明，GFAP在判斷腦損傷程度及預后上具有重要價值[33]。新生兒HIE患兒生后1周內血清GFAP含量明顯高于健康新生兒，新生兒HIE患兒伴影像學異常的血清GFAP含量水平高于單純影像學正常HIE的患兒，因而GFAP可以作為評估HIE的標志物[34]。Chalak等[35]報道GFAP閾值水平達0.08 pg/mL，預測發生新生兒缺氧缺血性腦病有100%的特異度。HIE的嚴重程度、MRI改變與GFAP陽性細胞數成正相關[36]。血清GFAP水平越高，HIE病情越嚴重，新生兒神經行為評分（NBNA）得分越低，因此檢測血清GFAP可用于判斷HIE患兒的病情程度和預后[37]。

6 激活素A（Activin A）

Activin A是一種糖蛋白激素，屬于轉化生長因子（transforming growth factor，TGF-β）超家族成員，其受體在腦組織中廣泛存在。缺氧缺血腦損傷后，激活素A具有促進中樞神經系統神經保護作用和抗炎活性，增強巨噬細胞吞噬活性，提高機體免疫，抑制缺氧缺血腦細胞的凋亡及損傷性細胞因子的產生，緩解神經元損傷，從而減輕缺氧缺血性腦損傷。HIE患兒血清的激活素A表達水平增高，且腦損傷越重，表達水平越高，用于臨床判定HIE嚴重程度，新生兒窒息后血液中激活素A含量顯著高于非窒息組[38]。激活素A水平的增加與HIE的發生呈正相關，大腦缺氧窒息程度越重，血中激活素A水平越高，腦損傷越嚴重，對新生兒缺氧缺血性腦病的嚴重程度和預后評估具有重要作用[39]。對足月新生兒的腦脊液進行激活素A檢測發現，出生有窒息史的新生兒腦脊液中激活素A水平明顯高于無窒息史的新生兒。在有窒息史的新生兒中，出生后7 d內出現嚴重HIE患兒腦脊液激活素A水平明顯高于無HIE患兒，提示缺氧可觸發激活素A的釋放，有助于HIE的判斷及早期干預[40]。在新生兒窒息后中、重度HIE患兒尿液中激活素A含量，明顯高于輕度HIE患兒及無HIE患兒，以尿激活素A含量達0.08 ng/L為臨界值預測中、重度HIE的發生，其敏感性及特異性為83.3%和100%[41]。

綜上所述，神經標志物的檢測在臨床應用越來越廣泛，這些神經標志物的檢測結果結合影像學檢查，不僅可以更準確地了解HIE的程度，而且可評價臨床治療方案的效果，且神經標志物的檢測方便，價格便宜，值得臨床推廣。

參考文獻

[1] Angela S，Francesca P，Francesca G，et al.The potentials and limitations of neuro-biomarkers as predictors of outcome in neonates with birth asphyxia[J].Early Hum Dev，2017，105：63-67.

[2] Ferriero D M.Neonatal brain injury[J].N Engl J Med，2004，351（19）：1985-1995.

[3] Fleiss B，Gressens P.Tertiary mechanisms of brain damage： a new hope for treatment of cerebral palsy？[J].Lancet Neurol，2012，（11）：556-566.

[4] Derganc M，Osredkar D.Hypoxic-ischemic brain injury in the neonatal period[J].Zdrav Vestn，2008，77（Suppl 2）：51-54.

[5] Miller S P，Ramaswamy V，Michelson D，et al.Patterns of brain injury in term neonatal encephalopathy[J].J Pediatr，2005，146（4）：453-460.

[6] Lv H，Wang Q，Wu S，et al.Neonatal hypoxic ischemic an-Eephalopathy related biomarkers in serum and cerebrospinal fluid[J].Clinica Chimica Acta，2015，450：282-297.

[7] Gazzolo D，Abella R，Marinoni E，et al.Circulating biochemical markers of brain damage in infants complicated by ischemia reperfusion injury[J].Cardiovasc Hematol Agents Med Chem，2009，7（2）：108-126.

[8] Johnsson P，Blomquist S，Lührs C，et al.Neuron specific enolase increases in plasma during and immediately after extmeorporeal circuhtion[J].Ann Tnorac Surg，2000，69（3）：750-754.

[9] Selakovic V.Neuron specific enolase in cerebrospinal fluid and plasma of patients with acute ischemic brain disease[J].Med Pregl，2003，56（7-8）：326-332.

[10] Ondruschka Benjamin，Pohlers D，Sommer G，et al.S100B and NSE as useful postmortem biochemical markers of traumatic brain injury in autopsy cases[J].J Neurotrauma，2013，30（22）：1862-1871.

[11] Sun J，Li J，Cheng G，et al.Effects of hypothermia on NSE and S-100 protein levels in CSF in neonates following hypoxic/ischaemic brain damage[J].Acta Paediatr，2012，101（8）：316-320.

[12] Celtik C，Acunas B，Oner N，et al.Neuron-speci?c enolase as a marker of the severity and outcome of hypoxic ischemic encephalopathy[J].Brain Dev，2004，26（6）：398-402.

[13] Florio P，Abella R，Marinoni E，et al.Biochemical markers of perinatal brain damage[J].Front Biosci，2010，2：47-72.

[14] Jonsso H，Johnsson P，Hoglund P，et al.Elimination of S100B and renal function after cardiac surgery[J].J Cardiothorac Vasc Anesth，2000，14（6）：698-701.

[15] Blennow M K，Savman P，Ilves M，et al.Brain-speci?c proteins in the cerebrospinal ?uid of severely asphyxiated newborn infants[J].Acta Paediatr，2001，90：1171-1175.

[16] Chalak L F，Sánchez P J，Adams-Huet B，et al.Biomarkers for severity of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy and outcomes in newborns receiving hypothermia therapy[J].J Pediatr，2014，164（3）：468-474.

[17] Gazzolo D，Di Iorio R，Marinoni E，et al.S100B protein is increased in asphyxiated term infants developing intraventricular hemorrhage[J].Crit Care Med，2002，30（6）：1356-1360.

[18] Nagdyman N，K?men W，Ko H K，et al.Early biochemical indicators of hypoxic ischemic encephalopathy after birth asphyxia[J].Pediatr Res，2001，49（4）：502-506.

[19] Murabayashi M，Minato M，Okuhata Y，et al.Kinetics of serum S100B in newborns with intracranial lesions[J].Pediatr Int，2008，50（1）：17-22.

[20] Gazzolo D，Marinoni E，Iorio R D，et al.Measurement of urinary S100B protein concentrations for the early identi?cation of brain damage in asphyxiated fullterm infants[J].Arch Pediatr Adolesc Med，2003，157（12）：1163-1168.

[21] Gazzolo D，Marinoni E，Iorio R D，et al.Urinary S100B protein measurements： a tool for the early identi?cation of hypoxic-ischemic encephalopathy in asphyxiated full-term infants[J].Crit Care Med，2004（32）：131-136.

[22] Gazzolo D，Frigiola A，Bashir M，et al.Diagnostic accuracy of S100B urinary testing at birth in full-term asphyxiated newborns to predict neonatal death[J].PLoS One，2009，4（2）：e4298.

[23] Gazzolo D，Pluchinotta F，Bashir M，et al.Neurological abnormalities in full-term asphyxiated newborns and salivary S100B testing： the “Cooperative Multitask against Brain Injury of Neonates”（CoMBINe） international study[J].PLoS One，2015，10（1）：e0115194.

[24] Bitsch A，Horn C，Kemmling Y，et al.Serum Tau Protein Level as a marker of axonal damage in acute ischemic stroke[J].Eur Neurol，2002，47（1）：45-51.

[25] Franz G，Beer R，Kampfl A，et al.Amyloid betaI-42 and tau in cerebrospinal fluid after severe traumatic brain injury[J].Neurology，2003，60（9）：1457-1461.

[26] Lv H Y，Wu S J，Gu X L，et al.Predictive Value of Neurodevelopmental Outcome and Serum Tau Protein Level in Neonates with Hypoxic Ischemic Encephalopathy[J].Clin Lab，2017，63（7）：1153-1162.

[27] Gazzolo D，Abella R，Frigiola A，et al.Neuromarkers and unconventional biological ?uids[J].J Matern Fetal Neonatal Med，2010，23（Suppl）：66-69.

[28] Serrano J，Alonso D，Encinas J M，et al.Adrenomedullin expression is up-regulated by ischemia-reperfusion in the cerebral cortex of the adult rat[J].Neuroscience，2002，109（4）：717-731.

[29] Miyashita K，Itoh H，Arai H，et al.The neuroprotective and vasculo neuroregenerative roles of adrenomedullin in ischemic brain and its therapeutic potential[J].Endocrinology，2006，147（4）：1642-1653.

[30] Xu L，Sun J，Lu R，et al.Effect of glutamate on inflammatory responses of intestine and brain after focalcerebral ischemia[J].World J Gastroenterol，2005，11（5）：733-736.

[31] Iorio R D，Marinoni E，Lituania M，et al.Adrenomedullin increases in term asphyxiated newborns developing intraventricular hemorrhage[J].Clin Biochem，2004，37（12）：1112-1116.

[32] Florio P，Abella R，Marinoni E，et al.Adrenomedullin blood concentrations in infants subjected to cardiopulmonary bypass： correlation with monitoring parameters and prediction of poor neurological outcome[J].Clin Chem，2008，54（1）：202-206.

[33] Bembea M M，Savage W J，Strouse J J，et al.Glial brillary acidic protein as a brain injury biomarker in children undergoing extra-corporeal membrane oxygenation[J].Pediatr Crit Care Med，2011，12（5）：572-579.

[34] Ennen C S，Huisman T A G M，Savage W J，et al.Glial fibrillary acidic protein as a biomarker for neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy treated with whole-body cooling[J].Am J Obstet Gynecol，2011，205（3）：1-7.

[35] Chalak L F，Sanchez P J，Adams-Huet B，et al.Biomarkers for severity of neonatal hypoxicischemic encephalopathy and outcomes in newborns receiving hypothermia therapy[J].J Pediatr，2014，164（3）：468-474.

[36] Luisi S，Florio P，Reis F M，et al.Expression and secretion of activin A：possible physiologicaland clinical implications[J].Eur J Endocrinol，2001，145（3）：225-236.

[37] Douglas-Escobar M，Weiss M D.Biomarkers of brain injury in the premature infant[J].Front Neurol，2013，3：185.

[38] Florio P，Perrone S，Luisi S，et al.Activin A plasma levels at birth：an index of fetal hypoxia in preterm newborn[J].Pediatr Res，2003，54（5）：696-700.

[39] Jenkin G，Ward J，Hooper S，et al.Feto-placental hypoxemia regulates the release of fetal activin A and prostaglandin E[J].Endocrinology，2001，142（5）：963-966.

[40] Florio P，Luisi S，Bruschettini M，et al.Cerebrospinal ?uid activin a measurement inasphyxiated full-term newborns predicts hypoxic ischemic encephalopathy[J].Clin Chem，2004，50（12）：2386-2389.

[41] Florio P，Luisi S，Moataza B，et al.High urinary levels of activin A in asphyxiated full-term newborns with moderate or severe hypoxic ischemic encephalopathy[J].Clin Chem，2007，53（3）：520-522.

（收稿日期：2020-07-15） （本文編輯：劉蓉艷）