新生兒缺血缺氧性腦病的相關危險因素以及診療方法的研究進展

林夕詩 羅瓊

新生兒缺氧缺血性腦病（hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE）是由圍生期新生兒缺血、缺氧引起的新生兒腦損傷，全球有近23%的新生兒死亡原因是HIE[1]。同時，HIE是新生兒出現長期神經系統并發癥的重要原因，這些并發癥包括新生兒的輕度行為缺陷、嚴重癲癇發作、智力低下、腦癱等[2-3]，約25%～30%患有HIE且存活的新生兒可能有終身神經損傷和殘疾的風險[4]。在發達國家，每1 000名活產新生兒中，大約有1～6名患有HIE[5-7]；發展中國家，HIE的發生率更高[8]。而在早產兒中，HIE的發生率遠高于足月兒，早產兒中的高發HIE也是早產兒死亡和終身神經系統發育障礙的主要原因之一[9-10]。本文就HIE相關危險因素及新型診療方法的研究進展作一綜述。

1 HIE的相關危險因素

1.1 HIE和Apgar評分系統 1952年，Virginia Apgar博士設計了一種評估新生兒出生狀態的量化評分系統，即Apgar評分系統，由5個參數組成，在新生兒出生1、5、10 min時，對新生兒進行健康狀態評估，為新生兒復蘇及進一步干預治療提供參考[11]。1、5 min Apgar評分常用于評估是否存在新生兒窒息，但是關于新生兒低Apgar評分與新生兒近遠期不良神經系統并發癥發生率之間是否存在相關性始終存在爭議[11-14]。2018年一項納入142名新生兒的回顧性研究表明，在確診新生兒窒息的病例中，有45.8%的病例后續被診斷為HIE，其中大部分確診HIE的病例為輕度HIE（47.9%）。1 min Apgar評分在4～5分的新生兒中，約25%患有輕度HIE，而1 min Apgar評分在0～3分的新生兒中，約70%患有中至重度HIE（P＜0.01）[12]。此外，在2010年一項納入543 064名單胎活產新生兒的隊列研究中，與Apgar評分＞8分的新生兒相比，Apgar評分＜4分的兒童罹患腦癱的風險更高[15]。另一項納入68例新生兒HIE的研究表明，新生兒10 min Apgar評分＜5分對新生兒不良神經系統并發癥的陽性預測值為73%（預測靈敏度為50%，特異度為85%）[14]。

低Apgar評分對新生兒不良神經系統并發癥發生具有一定預測價值，但這種預測作用在不同出生孕周和不同出生體重新生兒之間也存在差異。雖然已有許多研究表明在足月兒中，低Apgar評分與腦癱的發生風險之間存在相關性[15-17]。但2021年一項針對早產兒的分析表明，對于分娩孕周≤32周的新生兒，低Apgar評分與腦癱的發生之間無顯著關聯；而分娩孕周在32～36周的新生兒，低Apgar評分新生兒罹患腦癱概率與正常Apgar評分新生兒相比顯著升高（5 min Apgar評分＜7，RR=4.96，95%CI：1.87～36.64；5 min Apgar評分＜4，RR=8.27，95%CI：1.89～13.06）[16]。

此外，一項納入543 064例病例的隊列研究表明，低Apgar評分與新生兒腦癱發生風險之間的相關性在出生體重＞2 500g的新生兒中更為明顯（OR=125，95%CI：91～170），在出生體重＜1 500g的新生兒中，這種相關性較低（OR=5，95%CI：2～9）[15]。

因此，單純1 min和5 min Apgar評分＜7分并不能準確預測新生兒HIE的發生，在醫療資源允許的發達地區，新生兒HIE發生風險的判斷仍需結合其他臨床指標，如新生兒動脈血pH值、顱腦MRI、腦電圖等檢查[14,18]。即使在出生時Apgar評分＞7分的新生兒中，與未合并代謝性酸中毒的新生兒相比，Apgar評分＞7但合并代謝性酸中毒（pH＜7.05，pH＜7.10，BE≥12 mmol/L）的新生兒遠期發病率升高[19]。

在臨床上Apgar評分系統對新生兒HIE發生率存在一定的指導意義，具體相關性仍需結合新生兒分娩孕周，出生體重以及診療單位的不同醫療資源，綜合判斷。

1.2 HIE與胎盤異常 部分研究表明，存在胎盤血管病變的產婦中，新生兒出現新生兒腦病或發生腦癱風險升高[20-21]。2019年一項針對HIE患兒胎盤病理類型的回顧性研究中發現，在HIE患兒中，胎盤具有慢性病變如母體血管灌注不良（maternal vascular malperfusion,MVM）及胎兒血管灌注不良（fetal vascular malperfusion,FVM）的概率顯著高于未患HIE的正常新生兒，除此之外，HIE病例中新生兒產前胎盤早剝概率與未患HIE病例相比亦有增加，說明HIE中胎盤病變包括急性病變[22]。另一項對確診HIE患兒進行12個月隨訪的前瞻性隊列研究也發現，出現胎盤早剝病例與未出現胎盤早剝病例相比，HIE發生風險明顯增高（OR=20.30，P＜0.01）；臍帶插入異常也與HIE發生相關（OR=5.63，P＜0.01）[23]。2021年一項多中心HIE 隊列研究中發現，急性和慢性的混合性胎盤病變（43%）較單純的急性胎盤病變（20%）和慢性胎盤病變（21%）更為常見[24]。

1.3 HIE與生物標志物 MRI被廣泛應用于HIE的診斷、預后以及治療效果的評估[25]，不同的MRI評分系統在HIE診斷以及HIE的腦損傷程度評估上可能存在差異[26]。影像學結果判斷依賴于閱片醫師，存在主觀差異性，且影像學上出現腦損傷表現與真正新生兒腦損傷的發生之間存在一定時間差距，可能導致患兒錯過最佳治療時間，而使用生物標志物預測HIE發生風險和監測HIE腦損傷程度，有助于早期干預。目前相關生物學標志物研究主要集中在與神經細胞或神經纖維功能有關的蛋白。

1.3.1 S-100B蛋白 S-100B蛋白是一種鈣結合蛋白，主要在大腦星形膠質細胞中表達分泌，可以一定程度上作為神經損傷標志物[27]。在發生新生兒窒息及腦損傷的新生兒中，可以監測到血清S-100B變化[28-29]。一項關于早產兒的研究發現，在新生兒出生3 h、1 d及2 d后，皆可監測到出現新生兒窒息的早產兒血清S-100B水平較正常早產兒顯著上升，且血清S-100B水平在正常早產兒、輕度窒息早產兒及重度窒息早產兒之間比較存在統計學差異；另外在新生兒自身比較中，可以發現新生兒出生1周后的血清S-100B水平較之前有所上升，因此，可以將血清S-100B作為大腦缺血再灌注期神經膠質細胞損傷標志物[29]。除此之外，對于新生兒HIE，目前臨床常用的治療手段之一為亞低溫治療。在一項關于接受亞低溫治療新生兒與處于常溫環境新生兒的對比中可發現，接受亞低溫治療的新生兒血清S-100B水平更低，這種差異性在新生兒出生48h后血清學檢測中有統計學意義（P＜0.05）[28]。

2018年一項關于HIE新生兒生物標志物的研究中，新生兒出生后24 h內，發現與腦損傷相關血清S-100B水平升高，而在新生兒出生5 d后，血清S-100B的水平變化與新生兒腦損傷程度未發現顯著相關性[30]。另外，2020年一項研究對確診HIE新生兒進行了出生后18個月的神經系統功能發育隨訪，并未發現血清S-100B水平與新生兒長期神經系統功能發育結局之間的相關性[31]。但血清S-100B水平是否可為新生兒腦保護治療中療效評估提供參考意義，以及最佳血清S-100B檢測時間仍需要更多遠期研究來驗證。

1.3.2 Tau蛋白 Tau蛋白是一種參與微管穩定的微管相關蛋白，可以維持神經元結構穩定性，與神經退行性疾病發病及腦損傷相關[32]，因此可用于評估中樞神經系統損傷程度。

已有部分研究表明血漿Tau蛋白水平在發生圍生期窒息或確診HIE新生兒中明顯升高[33-34]。血漿中Tau蛋白對于HIE新生兒急性期及遠期神經系統發育預測可能存在較高參考潛能。Massaro等[30]發現血漿Tau蛋白水平不僅與新生兒出生24 h后腦損傷程度具有顯著相關性，在新生兒出生5 d后，仍與腦損傷程度相關聯，且與HIE患兒1年后神經系統發育功能具有一定相關性。2019年一項對HIE新生兒進行的9個月隨訪研究中發現，血清Tau蛋白水平與HIE患兒遠期神經系統發育功能呈負相關（r=-0.4277，P＜0.05）[35]。因此血漿Tau蛋白可以為HIE患兒腦損傷的縱向監測提供一定的參考價值。

1.3.3 炎性細胞因子 HIE可能是感染與缺血、缺氧共同作用下出現的大腦損傷，因此炎性細胞因子對HIE腦損傷程度和療效評估亦存在一定指導意義。在一項多中心臨床試驗中，對HIE新生兒血清細胞因子水平進行了4 d連續測定，其中，新生兒出生后9 h內的單核細胞趨化蛋白1、IL-6的升高以及出生后60～70 h巨噬細胞炎性蛋白1a的降低與12月齡新生兒死亡和嚴重神經系統發育異常相關；而在接受亞低溫治療的HIE新生兒中，遠期神經系統發育預后與新生兒出生后24～36 h IL-6、IL-8及IL-10水平降低有關[36]。

除了血清炎性細胞因子水平，腦脊液炎性細胞因子也與HIE相關。2017年一項前瞻性隊列研究顯示，雖然腦脊液炎性細胞因子如IL-1β、IL-6和IL-18和TNF-α水平變化與HIE發生的風險相關，但并沒有發現與HIE具體分期相關的新生兒腦脊液炎性細胞因子水平之間存在統計學差異[37]。該研究中同時觀察到不同血清炎性細胞因子升高與神經系統發育異常程度的相關性也存在差異。對發生圍生期窒息的新生兒進行隨訪研究發現，在12月齡時，血清IL-6、IL-18水平顯著升高與輕度神經發育異常相關，而血清TNF-α水平升高與重度神經發育異常相關。并且，在新生兒出生后4 d內，與腦脊液細胞因子水平相比，血清IL-6和TNF-α水平升高與新生兒出現缺血、缺氧的相關性更強。

到目前為止，尚無明確的新生兒血漿或腦脊液的生物標志物水平與HIE發生及其嚴重程度之間相關性的定義，且各項生物標志物的最佳檢測時間也待更深層次的研究。

2 HIE的未來治療手段

目前為止，HIE仍局限于亞低溫治療，低溫治療可以一定程度上改善HIE患兒存活率，降低神經功能障礙發生風險[38-40]。但由于HIE發病機制較為復雜，目前仍沒有針對性治療手段，但目前已有部分研究闡述了具有改善HIE預后潛力的針對性藥物[41]。

2.1 HIE與褪黑素 褪黑素對于HIE的神經保護作用在動物實驗中已經被證實[42-44]。在2015年的一項隨機對照研究中發現，褪黑素和低溫治療聯合應用可以有效降低HIE新生兒死亡率，并與6月齡的HIE新生兒較好的神經系統發育結果相關[45]。但目前為止仍缺乏新生兒應用褪黑素制劑安全劑量的相關研究，關于新生兒褪黑素用藥的遠期安全性仍待進一步研究。

2.2 HIE與促紅細胞生成素（erythropoietin,EPO） 目前已有關于EPO與亞低溫聯合治療HIE新生兒的Ⅰ期臨床試驗，試驗納入了24名HIE新生兒，每名新生兒接受了共6劑EPO靜脈注射給藥，每劑EPO 1 000 U/kg，給藥間隔48 h。該項試驗中HIE新生兒對EPO聯合低溫治療耐受良好，且試驗表明該給藥劑量可達到在動物試驗中已證實具有神經保護作用的EPO血藥濃度，肯定了聯合治療的安全性[46]。但是EPO誘導的神經干細胞增殖也可能影響正常的神經元發育[47]，且外源性EPO可能抑制內源性EPO的表達，影響正常的大腦發育，因此外源性EPO給藥仍然需要慎重[41]。同時，胎盤病理類型也可能影響HIE的治療效果。存在絨毛膜羊膜炎或胎盤糞染的病例，即使接受亞低溫治療，與正常胎盤病例相比，新生兒出現腦損傷風險仍較高[48]。除此之外，一項使用EPO治療HIE的2期臨床試驗，對于存在慢性胎盤病變的HIE病例組，EPO并無神經保護作用[49]。

2.3 HIE與二甲雙胍 有部分研究探討了二甲雙胍對HIE治療作用的可能性[50-51]。在肥胖和代謝綜合征的妊娠期大鼠模型中，從確認妊娠第1天開始對妊娠大鼠進行對二甲雙胍口服治療（300 mg/kg）可以有效地降低胎兒和胎盤中細胞因子如TNF-α、IL-6水平，以此預防胎兒炎癥的發生；因為胎兒宮內炎癥是新生兒出現圍生期HIE的高危因素之一，因此對高危的母體應用二甲雙胍可能可以預防新生兒HIE的發生[52]。另外在HIE大鼠模型中發現，對新生鼠應用二甲雙胍有利于改善其由HIE引起的遠期行為缺陷[50]。

2.4 HIE與膜聯蛋白A1 當前的部分研究認為新生兒血腦屏障的破壞是HIE新生兒發生腦損傷的原因之一[53-54]。因此，對于血腦屏障具有保護作用的靶向藥物對HIE伴發的腦損傷存在治療潛力。一項利用綿羊胎兒HIE模型的研究發現，含有膜聯蛋白A1的間充質干細胞/基質細胞衍生的細胞外小泡（MSC EV）可以改善HIE中血腦屏障的破壞，所以利用MSC EV或膜聯蛋白A1對未成熟胎兒腦部進行靶向治療，或許可以預防HIE后發生的血腦屏障損害以及伴發腦損傷。該項研究同時發現，內源性膜聯蛋白A1主要在腦室缺血前3 d被耗盡，目前認為HIE病理過程中存在最佳治療窗口，即HIE發病潛伏期（新生兒出現缺血、缺氧后約6 h）[55-56]，故外源性膜聯蛋白A1最好在治療窗口期內補充，最晚應該不超過內源性膜聯蛋白A1耗竭時間。

綜上所述，目前HIE尚無明確的早期風險預測指標以及針對性的治療手段，鑒于HIE對新生兒死亡率和遠期神經系統發育的影響，在未來的研究中，仍需要更進一步地發掘HIE相關早期無創檢測方法。綜合多項指標，結合新生兒Apgar評分、分娩孕周、出生體重、胎盤異常、新生兒血氣分析、新生兒生物標志物以及MRI等，建立關于HIE多模態風險預測模型，以早期識別、診斷HIE。同時對于HIE，針對其發病機制，仍需研究更多靶向治療手段，改善HIE的預后。