動脈瘤蛛網膜下隙出血病人NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI的表達及臨床意義

陳 洋，李琳坤，陳曉靜

動脈瘤蛛網膜下隙出血(aneurysmal subarachnoid hemorrhage，aSAH)發病急、病程兇險、死亡率高。盡管近年來血管重建術、介入栓塞術、外科夾閉等在aSAH的應用一定程度提高了病人救治成功率[1-2]，且結合應用法舒地爾、馬來酸桂哌齊等藥物也能夠提高病人預后效果[3]，但這些都需要臨床醫師對疾病嚴重程度的準確診斷和預后的預測。Hunt-Hess分級及改良Rankin量表(Modified Rankin Scale，mRS)常被用于aSAH的病情嚴重程度和預后評估，但當前對aSAH發生機制尚未完全明確，導致臨床治療手段十分有限，mRS評分在實際臨床應用中存在一定的滯后性。國內外大量研究顯示，血清神經元特異性烯醇化酶(NSE)、S100β蛋白在aSAH病人中異常表達，且可輔助用于病情監測、預后判斷[4-6]。髓鞘堿性蛋白(MBP)也是腦損傷標志物之一，但在aSAH中臨床意義的研究較少。除腦損傷標志物外，心血管系統標志物也在腦血管、腦實質損害病人中異常表達。徐佳麗等[7]研究指出，肌鈣蛋白I(cTnI)與aSAH病人病情嚴重程度相關。本研究旨在探討aSAH病人NSE、MBP、S100β蛋白及cTnI的表達及意義。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017年5月—2020年4月我院神經外科收治的192例aSAH病人作為aSAH組。納入標準：①符合《中國蛛網膜下腔出血診治指南2015》[8]中aSAH診斷標準，并經CT、磁共振成像(MRI)、腦數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)等確診；②年齡≥18歲，且臨床資料完整；③發病48 h內入院；④初次發病，就診前未接受藥物、手術等方式治療；⑤在我院接受顯微鏡下動脈瘤夾閉術。排除標準：合并腦腫瘤、腦卒中、腦膜炎等其他顱腦疾病；合并感染或心血管疾病。aSAH組，男120例，女72例；年齡47～74(61.25±6.07)歲；發病至入院時間1～22(4.01±0.83)h；動脈瘤直徑<5 mm 62例，5～15 mm 93例，>15 mm 37例；動脈瘤部位：頸內動脈72例，前交通動脈63例，大腦中動脈57例。選取同期健康體檢者60名作為對照組，男43名，女17名；年齡43～73(60.82±6.11)歲。兩組性別、年齡比較差異均無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 檢測指標及方法 采集研究對象空腹肘靜脈血，加抗凝劑制作血清標本，并于-80 ℃下保存待測。通過全自動酶標免疫分析儀(Thermo公司，美國)以雙抗體夾心酶聯免疫吸附(enzyme-linked immunosor-bent assay，ELISA)法檢測血清NSE、MBP及S100β蛋白水平，NSE、S100β蛋白試劑盒均購自上海研生實業有限公司，MBP試劑盒購自上海哈靈生物科技有限公司，均嚴格按照試劑盒說明書操作；通過AU2700全自動生化分析儀(奧林巴斯公司，日本)以微粒子酶免疫分析(microparticle enzyme immunoassay，MEIA)法檢測cTnI水平。

1.3 評價標準

1.3.1 Hunt-Hess分級 所有病人入院時均行Hunt-Hess分級[9]，Ⅰ級：無癥狀或輕微頭痛；Ⅱ級：頭痛較重且頸強直，但無顱神經功能障礙；Ⅲ級：輕度意識障礙伴輕度神經功能障礙；Ⅳ級：半昏迷、偏癱伴自身神經功能障礙；Ⅴ級：深度昏迷，去大腦強直、瀕死狀態。

1.3.2 mRS評分 所有病人出院6個月后均采用mRS評分[9]評估病人預后，0分：完全無癥狀；1分：有癥狀但無明顯功能障礙；2分：輕度殘疾具有獨立生活能力；3分：中度殘疾，需要部分幫助；4分：中重度殘疾，需要他人幫助；5分：重度殘疾，完全依賴他人。mRS評分≤2分為預后良好，mRS評分>2分為預后不良。

2 結 果

2.1 aSAH組與對照組生化指標比較 192例病人Hunt-Hess分級：Ⅰ級25例，Ⅱ級32例，Ⅲ級56例，Ⅳ級42例，Ⅴ級37例。aSAH組Ⅰ～Ⅴ級病人血清NSE、MBP、S100β蛋白及cTnI水平均明顯高于對照組(P<0.05)。aSAH組Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級病人血清NSE、S100β蛋白及cTnI水平均明顯高于Ⅰ級病人(P<0.05)，Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級病人血清NSE、MBP及S100β蛋白水平均明顯高于Ⅱ級病人(P<0.05)，Ⅳ級、Ⅴ級病人血清NSE、MBP及cTnI水平均明顯高于Ⅲ級病人(P<0.05)，Ⅴ級病人血清NSE、MBP、S100β蛋白及cTnI水平均明顯高于Ⅳ級病人(P<0.05)。詳見表1。

表1 aSAH組與對照組生化指標比較(±s) 單位：μg/L

⑤P<0.05。

2.2 aSAH病人Hunt-Hess分級與生化指標的相關性 Spearman分析結果顯示，血清NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI與Hunt-Hess分級均呈正相關(r值分別為0.560，0.494，0.696，0.406，P均<0.01)。詳見圖1～圖4。

圖1 血清NSE與Hunt-Hess分級的相關性

圖2 血清MBP與Hunt-Hess分級的相關性

圖3 血清S100β蛋白與Hunt-Hess分級的相關性

圖4 血清cTnI與Hunt-Hess分級的相關性

2.3 aSAH組不同預后病人mRS評分及生化指標比較 192例aSAH病人中預后不良73例，預后良好119例。預后不良組mRS評分明顯高于預后良好組(P<0.05)，預后不良組NSE、MBP、S100β蛋白及cTnI水平均明顯高于預后良好組(P<0.05)。詳見表2。

表2 aSAH組不同預后病人mRS評分及生化指標比較(±s)

2.4 aSAH病人mRS評分與生化指標的相關性 Spearman相關性分析顯示，血清NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI與mRS評分均呈正相關(r值分別為0.384，0.513，0.456，0.251，P均<0.01)。詳見圖5～圖8。

圖5 血清NSE與mRS評分的相關性

圖6 血清MBP與mRS評分的相關性

圖7 血清S100β蛋白與mRS評分的相關性

圖8 血清cTnI與mRS評分的相關性

2.5 生化指標對aSAH病人不良預后的預測價值 以aSAH病人預后作為因變量，以NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI為自變量進行Logistic回歸分析，得到Logistic回歸模型：Logit(P)=-10.182+0.126×NSE+0.94×MBP+1.457×S100β蛋白+1.593×cTnI。將血清NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI作為獨立檢驗變量1，將Logit(P)作為聯合檢驗變量2，ROC曲線結果顯示，NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI分別取18.560 μg/L、4.145 μg/L、2.115 μg/L、0.875 μg/L時診斷效能最高，AUC分別為0.798[95%CI(0.728，0.867)]、0.818[95%CI(0.757，0.879)]、0.737[95%CI(0.664，0.810)]、0.642[95%CI(0.560，0.724)]，各項因子聯合診斷的AUC為0.904[95%CI(0.859，0.949)]，且聯合診斷的AUC明顯高于NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI單獨檢測的AUC(P<0.05)。詳見表3及圖9。

圖9 NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI聯合預測不良預后的ROC曲線

表3 生化指標對aSAH病人不良預后的診斷效能

3 討 論

蛛網膜下隙出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)是腦底部或腦表面病變血管破裂，血液流入蛛網膜下隙并引發意識障礙、精神癥狀等一系列臨床癥狀的急性出血性腦血管疾病。SAH可分為繼發性和原發性，繼發性是腦實質/腦室出血、外傷性硬膜下/硬膜外血流入蛛網膜下隙，原發性則是顱內血管破裂出血、血液直接流入蛛網膜下隙所致，顱內血管畸形、高血壓動脈粥樣硬化、煙霧病等都可導致原發性SAH的發生[10-11]，但以顱內動脈瘤為原發性SAH最常見的病因。盡管近年來動脈瘤診斷技術、圍術期處理及術式的改進等方面都有了明顯進步，依據Hunt-Hess分級可指導臨床醫師選擇合適的治療手段，但aSAH是一種高致死率和致殘率的疾病[12]，當前對該病的病理生理學機制尚未完全清晰，治療手段十分有限。

本研究結果顯示，與對照組比較，aSAH組Ⅰ～Ⅴ級病人NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI水平均明顯升高，且aSAH組病人NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI水平隨著病情嚴重程度的升高而不同程度的上升；Spearman相關性分析進一步表明，NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI水平越高病人病情程度越嚴重。提示NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI參與了aSAH進展過程。NSE、MBP及S100β蛋白都是反映腦損傷的生物標志物。NSE特異性地分布于神經元細胞、神經內分泌細胞中，正常情況下，腦脊液、血液NSE含量甚微，但隨著腦缺血、腦水腫、腦血管痙攣(cerebral vasospasm，CVS)等繼發性腦損傷的發生[13-14]，神經細胞損害、細胞膜完整性受到破壞，NSE從細胞內釋放出來并迅速進入細胞間隙，而在腦脊液或外周血中表達水平升高。同NSE類似，MBP也會在中樞神經系統損傷疾病病人中升高，但MBP反映的是髓鞘病變。MBP是脊椎動物中樞膠質細胞、雪旺氏細胞合成的強堿性膜蛋白[15]，可維持髓鞘的緊密，并促進膠質細胞絲裂、髓鞘的形成，腦損傷后髓鞘脫落致使血清MBP含量升高。S100β蛋白主要表達于星形膠質細胞、雪旺氏細胞內。國內外大量研究顯示，腦損傷越嚴重，S100β蛋白水平越高[5，16-17]。高水平的S100β蛋白又會通過鈣離子和一氧化氮(NO)損害中樞神經系統，鈣離子可通過鈣超載而誘導神經元死亡，NO可通過而增強N-甲基-D-天門冬氨酸(N-methyl-D-asparate，NMDA)介導的神經毒性、與過氧化物陰離子結合直接攻擊膜性結構以及顱腦損傷細胞分子水平上的級聯炎癥反應等機制而損傷中樞神經系統。cTnI為心肌細胞特異性標志物，在心肌細胞膜破壞狀態下，cTnI通過細胞膜進入血液循環系統并在血清中被檢出。cTnI與SAH病人的嚴重程度相關，但當前對于SAH后心臟損傷尚未認識清楚[18-19]。目前較廣泛接受的學說是腦損傷后兒茶酚胺的釋放會導致交感神經大量活化且激活時間延長，最終導致心內膜下心肌收縮帶的壞死。盡管MBP、cTnI與Hunt-Hess分級也呈正相關，但MBP反映病變累及髓鞘，而cTnI主要反映的是aSAH病人心功能障礙，與直接反映腦損傷的NSE、S100β蛋白相比，MBP、cTnI與病情嚴重程度之間的相關性較弱，而S100β蛋白不僅反映腦損傷程度，也會參與腦損傷進程，因此，S100β蛋白與Hunt-Hess分級相關性更高。

各因子除與反映病情嚴重程度的Hunt-Hess分級呈正相關外，與預后mRS評分也呈正相關。在以mRS評分為分組的預后不良、預后良好病人中，也顯示出預后不良組NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI水平明顯升高，且ROC曲線顯示，NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI均能預測不良預后，但以4項聯合模型的預測價值最高。一方面，NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI水平越高病情越嚴重；另一方面，S100β蛋白、cTnI水平越高也提示CVS、神經源性肺水腫(neurogenic pulmonary edema，NPE)發生風險越高，而CVS、NPE是aSAH病人二次腦損傷和臨床病死率的主要原因[20-21]。內皮細胞功能障礙、NO、炎癥反應等都被認為與CVS相關[22]。S100β蛋白可影響鈣離子和NO水平，細胞內鈣離子濃度增加將引起平滑肌收縮，NO合成受阻將影響血管舒張功能，從而發生CVS。如前所述，兒茶酚胺釋放、交感神經興奮的作用下可導致cTnI的升高，而兒茶酚胺釋放、交感神經興奮會影響全身血管舒縮功能，最終誘導NPE的發生。但是，同直接反映腦損傷程度的NSE、MBP相比，S100β蛋白、cTnI與mRS評分的相關性較弱，且ROC曲線的AUC也相對較小，這是因為，aSAH預后受多方面因素影響，如瘤體位置、動脈瘤直徑等均會影響病人預后。

本研究發現，aSAH 病人血清NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI均明顯升高，且各因子與臨床分期Hunt-Hess分級及mRS評分均呈正相關，即血清NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI水平越高，aSAH病情越嚴重，預后不良風險越高。受限于aSAH 病人的特殊性，本研究為回顧性研究，獲得的臨床資料有限，盡管分析血清NSE、MBP、S100β蛋白、cTnI與Hunt-Hess分級之間的關系有助于臨床診療，但未分析各因子與世界神經外科醫師聯盟(World Federation of Neurosurgical Society，WFNS)分級、CT-Fisher分級、全面無反應量表(Full Outline of Unresponsiveness Scale，FOUR)等評估病情嚴重程度或預后量表評分之間的關系；此外，腦損傷后，NSE、S100β蛋白等因子首先在腦脊液中升高，而在血腦屏障受損后各因子隨之進入血液循環，并血清標本中大量檢出，但因臨床較難獲取腦脊液標本，本研究僅針對受試者血清NSE、MBP、S100β蛋白的表達及臨床價值進行分析，也未考慮腦脊液中各因子的表達及意義加以闡述，這些都需要進一步研究。