急性腦梗死患者血清MMP-9、TIMP-1水平與認知障礙的相關性

張珂，陳萌珂，王園春，袁彬

(新鄉醫學院第一附屬醫院 神經內科，河南 新鄉 453100)

腦卒中具有高發病率、致殘率和病死率[1]。卒中后認知障礙(post-stroke cognitive impairment，PSCI)是患者生活質量及生存時間的重要影響因素，主要涉及空間執行能力、命名、注意力與計算力、記憶力、執行、推理、計算和定向力等[2]。研究發現，急性腦卒中后3個月內至少出現1個認知領域損害的比率為24%～55%，6個月內為72.7%[3]。急性腦梗死患者血清基質金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)水平明顯升高，且與認知障礙密切相關，提示MMP-9可作為合并認知障礙的判斷標準之一，也可能是腦梗死后認知障礙的獨立危險因素[4]。金屬蛋白酶組織抑制因子-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1)為MMP-9特異性抑制劑，可起到神經保護作用，有助于減輕神經缺損癥狀，減少神經元死亡[5]。研究表明，腦梗死患者中合并認知障礙者血清MMP-9水平升高，TIMP-1水平降低，而且可能成為預測腦梗死后認知障礙的生物學標志物[6]。相關研究表明，血清MMP-9、TIMP-1水平可能與腦梗死后認知障礙相關，但PSCI的改善是否與MMP-9和TIMP-1的水平有關，目前尚不清楚。本研究通過探討急性腦梗死患者MMP-9、TIMP-1水平與認知障礙的相關性，尋找與認知障礙發生及預后相關的生物學指標。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2018年10月至2019年10月新鄉醫學院第一附屬醫院神經內科收治的180例急性腦梗死患者為研究對象。采用蒙特利爾認知評估基礎量表(Montreal cognitive assessment-basic，MoCA-B)評估患者認知，根據入院1周時MoCA-B評分，分為非認知障礙組(對照組)和認知障礙組(觀察組)。對照組(84例)：男46例，女38例；年齡37～74歲，平均(59.55±7.26)歲。觀察組(96例)：男53例，女43 例；年齡29～76歲，平均(57.12±9.21)歲。兩組患者性別、年齡比較，差異無統計學意義(P>0.05)。患者及家屬自愿參與本研究并簽署知情同意書。本研究經新鄉醫學院第一附屬醫院醫學倫理委員會審批通過。

1.2 選取標準(1)入組標準：①符合2018年《中國急性缺血性腦卒中2018指南》[7]的腦梗死診斷標準，并經影像學檢查證實為腦梗死；②年齡18～80歲；③發病時間1～6個月；④生命體征平穩，能正常溝通，且配合量表測評。(2)排除標準：①因梗死灶面積大而致失語、嚴重意識障礙等，無法配合量表測評；②合并其他可能導致認知障礙的疾病(帕金森病、顱內感染、顱腦外傷、癲癇及精神疾病等)；③合并可能導致癡呆的系統性疾病；④惡性腫瘤、心肝腎功能嚴重不全以及甲狀腺功能異常等其他內分泌代謝異常疾病；⑤有藥物、毒物、一氧化碳等中毒史。

1.3 MoCA-B評估由受過一致性訓練的2名主治以上的臨床醫生于患者入院1周及治療3個月時對其進行評估，并由雙人錄入。MoCA-B是為適應各種受教育程度的人群編制的量表，可以盡可能減少受教育程度的影響[8]。2017年卒中后認知障礙管理專家共識提到MoCA劃界分為<26分時敏感性0.95，結果分析時受教育年限<4 a加1分，不識字再加1分。本研究根據MoCA-B評分結果分為非認知障礙組(MoCA-B評分≥26分)和認知障礙組(MoCA-B評分<26分)，其中39例重度認知障礙(觀察組A)患者MoCA-B評分<11分，57例輕度或中度認知障礙(觀察組B)患者MoCA-B評分為11～<26分。

1.4 血清標志物水平測定均于入院、治療3個月時，抽取患者晨起空腹肘靜脈血5 mL，放置于真空管中。在3 000 r·min-1轉速下，離心10 min后，取上清液，即刻放入-80 ℃低溫冰箱進行保存。從上海恒遠生物科技有限公司購置酶聯免疫試劑盒，采用酶聯免疫吸附法檢測血清中MMP-9與TIMP-1表達水平。

2 結果

2.1 MMP-9、TIMP-1水平及MoCA-B評分入院時觀察組血清MMP-9水平高于對照組，血清TIMP-1水平低于對照組，入院1周時MoCA-B評分低于對照組(P<0.05)。治療3個月時，兩組血清MMP-9水平均較入院時降低，觀察組血清TIMP-1水平較入院時升高，MoCA-B評分較入院1周時升高，觀察組血清MMP-9水平高于對照組，血清TIMP-1水平及MoCA-B評分均低于對照組(P<0.05)。見表1。

表1 兩組患者血清MMP-9、TIMP-1水平及MoCA-B評分比較

2.2 觀察組不同程度認知障礙患者血清MMP-9、TIMP-1水平入院時及治療3個月時，觀察組A血清MMP-9水平均高于觀察組B，血清TIMP-1水平均低于觀察組B(P<0.05)。觀察組A、觀察組B血清MMP-9水平差值、TIMP-1水平差值比較，差異有統計學意義(P<0.05)。治療3個月時，觀察組A、觀察組B血清MMP-9水平均較入院時降低，TIMP-1水平均較入院時升高(P<0.05)。見表2。

表2 觀察組不同程度認知障礙患者血清MMP-9、TIMP-1水平比較

2.3 相關性分析觀察組入院1周時MoCA-B評分與入院時血清MMP-9水平呈負相關(r=-0.681，P<0.05)，與入院時血清TIMP-1水平呈正相關(r=0.501，P<0.05)，入院時血清MMP-9水平與TIMP-1水平呈負相關(r=-0.367，P<0.05)。治療3個月時，觀察組MoCA-B評分與血清MMP-9水平呈負相關(r=-0.548，P<0.05)，與血清TIMP-1水平呈正相關(r=0.473，P<0.05)，治療3個月時血清MMP-9水平與TIMP-1水平呈負相關(r=-0.664，P<0.05)。

2.4 血清MMP-9及TIMP-1水平對患者認知障礙發生及預后的預測ROC曲線結果顯示，入院時血清MMP-9及TIMP-1水平預測認知障礙發生的曲線下面積分別為0.834(95% CI：0.743～0.926，P<0.05)和0.746(95% CI：0.646～0.846，P<0.05)。血清MMP-9值為468.47 μg·L-1時預測急性腦梗死患者出現認知障礙的敏感度為79.5%，特異度為89.5%；TIMP-1值為26.09 μg·L-1時預測急性腦梗死患者出現認知障礙的敏感度為97.4%，特異度為1.8%。ROC曲線結果顯示，治療3個月時血清MMP-9及TIMP-1水平預測認知障礙發生的曲線下面積分別為0.795(95% CI：0.696～0.895，P<0.05)和0.880(95% CI：0.810～0.951，P<0.05)。血清MMP-9值為365.24 μg·L-1時預測急性腦梗死患者治療3個月時出現認知障礙的敏感度為69.2%，特異度為91.2%；TIMP-1值為39.14 μg·L-1時預測急性腦梗死患者治療3個月時出現認知障礙的敏感度為97.4%，特異度為1.8%。見圖1～4。

圖1 入院時血清MMP-9預測患者出現認知障礙的

圖2 入院時血清TIMP-1預測患者出現認知障礙的

圖3 治療3個月時血清MMP-9預測患者出現

圖4 治療3個月時血清TIMP-1預測患者出現

3 討論

急性腦梗死患者梗死部位的側支循環不能及時有效建立，容易導致大腦皮質或皮質下損傷，從而導致患者出現認知功能障礙，而腦梗死后最常見的認知功能損害區域集中在執行/反應速度、語言、記憶、視覺空間功能等方面[2]。本研究發現在腦梗死急性期1周內53.3%的患者出現不同程度的認知障礙，其中輕度或中度的認知障礙患者與重度認知障礙患者血清MMP-9、TIMP-1水平有顯著差異，說明早期的認知評估和針對性的干預對于改善患者認知障礙可能有幫助。

MMP-9能夠降解和重塑神經血管細胞外基質，破壞腦血管屏障，腦梗死發生時其可同時存在于腦脊液與血液中，可能是出現認知障礙的重要機制[9]。本研究發現觀察組患者血清MMP-9水平高于對照組，且與MoCA-B評分呈負相關，提示MMP-9可能與腦梗死后認知障礙有關。MMP-9水平的升高可能會影響大腦神經元再生以及突觸的有效建立，從而造成腦梗死部位不可逆的損傷，MMP-9降低神經元突觸后膜鈣離子通道的活性，從而降低突觸后神經元興奮性，造成學習能力減退和記憶障礙[10]。這與本研究中發現觀察組血清MMP-9水平與認知障礙相關的結果一致。有研究證明，MMP-9作為一種金屬酶，能夠迅速誘發部分細胞因子的釋放，促進神經炎癥的發生，加快神經元凋亡，從而導致海馬區功能紊亂，海馬區神經元密度降低[11]。海馬區與人體的記憶功能密切相關，神經元密度降低，導致記憶功能障礙，尤其是記憶存儲與轉化能力會明顯下降，嚴重者可能會出現定向力障礙[12]。因此，MMP-9水平可以作為腦梗死后出現認知障礙的生物學標志物。本研究還發現腦梗死后認知障礙患者血清TIMP-1水平降低，且與MoCA-B評分呈正相關。TIMP-1不僅能夠調節患者MMP-9表達水平，且對急性期腦梗死患者的神經元起到一定的保護作用[13]。研究發現，給予急性腦梗死患者MMP特異性抑制劑，能夠有效縮小腦梗死面積，而且能減少神經元的死亡[14]。通過降低相關腦區MMP-9的表達水平，缺血再灌注大鼠的學習能力和記憶障礙較前有明顯的改善[13]。結合以上研究及本研究結果，說明腦梗死患者MMP-9與TIMP-1水平對腦梗死后認知障礙有影響。

本研究發現腦梗死患者經過3個月的治療，MMP-9水平降低，TIMP-1水平升高，隨著認知功能的改善，患者MMP-9、TIMP-1水平均發生變化，且與認知功能存在相關性。本研究結果顯示，入院時血清MMP-9水平與入院1周時MoCA-B評分呈負相關，治療3個月時血清MMP-9水平與MoCA-B評分呈負相關，血清MMP-9水平對預測急性腦梗死患者認知障礙的敏感度和特異度均較高，且特異度更高，血清TIMP-1水平預測急性腦梗死患者認知障礙的敏感度較高，但特異度較低。血清TIMP-1預測腦梗死后認知障礙的特異度低可能與其廣泛作用于神經元、可誘導多種疾病有關。考慮血清MMP-9水平顯示的較高特異度、敏感度及TIMP-1水平較高的敏感度，且MMP-9水平與TIMP-1水平存在相關性，結合既往研究結果[13-14]，推測血清MMP-9和TIMP-1聯合檢測有助于預測急性腦梗死患者認知障礙的發生和預后。

綜上所述，急性腦梗死患者血清MMP-9和TIMP-1水平與腦梗死后認知障礙密切相關。血清MMP-9、TIMP-1水平在一定程度上可以預測急性腦梗死患者認知障礙的發生與預后。