HO-1、HMGB1在早產兒支氣管肺發育不良發病中的作用及近期神經系統發育評估中的價值

杜薇薇 韓愛民 劉文強 李明磊 王軍

支氣管肺發育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD），即早產兒慢性肺病綜合征，是一種極/超低出生體重兒常見的慢性肺部疾病。近年來，隨著醫療技術的發展，極/超低出生體重兒的存活率逐漸升高，同時BPD的發病率也在不斷增高。據報道，極低出生體重兒BPD的發病率高達24.9%，部分早產兒可能遺留神經系統發育不良等問題[1-2]。目前有研究發現，血紅素氧合酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）、高遷移率族蛋白 B1（high mobility group box 1，HMGB1）參與了急性肺損傷、肺纖維化等多種肺部疾病的發生、發展[3-4]。但是關于兩者在BPD發病機制中作用的研究仍然較少，此外有研究發現兩者與神經系統發育密切相關[5-6]。近年來研究發現振幅整合腦電圖（amplitude-integrated EEG，aEEG）評分的變化與新生兒神經發育水平相一致[7-8]，可反映新生兒近期神經系統發育情況。本研究通過比較早產兒出生后不同時期血清中HO-1、HMGB1水平及aEEG評分的差異，探討HO-1、HMGB1在BPD發病過程中的可能作用及早產兒近期神經系統發育評估中的臨床價值。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2019年12月至2021年3月徐州醫科大學附屬醫院新生兒重癥監護室收治的早產兒120例作為研究對象。納入標準：胎齡≥28周且＜32周、出生體重＜1 500 g的早產兒，要求至少存活至出生后矯正胎齡40周。排除標準：嚴重的先天發育畸形、重癥感染、復雜型先天性心臟病、遺傳代謝性疾病、Ⅲ度及Ⅲ度以上顱內出血、膽紅素腦病、缺血缺氧性腦病、小于胎齡兒等。研究期間自動放棄4例，死亡1例，發生重癥感染、實驗數據不完整者19例，最終納入96例。根據第4版《實用新生兒學》[9]中BPD診斷標準，將早產兒分為BPD組40例和非BPD組56例。兩組早產兒性別、胎齡、出生體重、1 min及5 min Apgar評分、肺表面活性物質（pulmonary surfactant，PS）使用情況、母親妊娠期糖尿病及妊娠期高血壓發生率比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），但兩組早產兒無創通氣時間、有創通氣時間比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表1。根據矯正胎齡36周時需吸入氧濃度（fraction of inspired oxygen，FiO2）情況[9]將BPD組分為輕度亞組（未用氧）、中度亞組（FiO2＜30%）及重度亞組（FiO2≥30%或需機械通氣）。本研究經醫院醫學倫理委員會審核通過（XYFY2021-KL114），所有患兒家屬均知情同意。

表1 BPD組與非BPD組早產兒一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 血清HO-1、HMGB1水平檢測 所有入選對象于出生后第1、7、14、28天采集動脈血1 ml，采用ELISA法檢測血清HO-1、HMGB1水平，試劑盒均購自上海將來實業股份有限公司，嚴格按照試劑盒說明書進行操作。

1.2.2 aEEG評分監測 由于早產兒出生后早期病情危重，于出生后1周內及矯正胎齡40周時使用美國NATUS公司生產的Nicolet One視頻腦電圖監測儀記錄腦電圖，每次監測至少4 h，并參照Burdjalov等[10]aEEG評分系統由專業醫師進行評分，分值范圍0～13分，分值越低提示腦損傷越重[11]。

1.3 統計學處理 采用SPSS 21.0統計軟件。符合正態分布的計量資料以表示，方差齊時，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；方差不齊時，兩組間比較采用校正t檢驗。非正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，兩組間比較采用Mann-Whitney U檢驗；多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗，兩兩比較采用Nemenyi法。計數資料組間比較采用χ2檢驗。兩組間不同時間點血清HO-1、HMGB1水平變化采用重復測量數據的方差分析。BPD組血清HO-1、HMGB1水平與aEEG評分的相關性采用Pearson相關。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 BPD組與非BPD組早產兒血清HO-1、HMGB1水平的變化與比較 BPD組早產兒出生后第7、14、28天血清HO-1、HMGB1水平均高于非BPD組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）；而兩組早產兒出生后第1天血清HO-1、HMGB1水平比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。與同組出生后第1天比較，BPD組早產兒出生后第 7、14、28天血清 HO-1、HMGB1水平均升高；非BPD組早產兒出生后第7、14天血清HO-1、HMGB1水平均升高，而出生后第28天血清HO-1、HMGB1水平均下降，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與同組出生后第7天比較，BPD組早產兒出生后第14天血清HMGB1水平升高，出生后第 28天血清 HO-1、HMGB1水平均下降；非BPD組早產兒出生后第14天血清 HMGB1水平下降，出生后第28天血清HO-1、HMGB1水平均下降，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與同組出生后第14天比較，兩組早產兒出生后第28天血清HO-1、HMGB1水平均下降，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表2。

表2 BPD組與非BPD組早產兒血清HO-1、HMGB1水平的變化與比較（ng/ml）

2.2 BPD各亞組與非BPD組出生后1周內、矯正胎齡40周時aEEG評分比較 BPD輕度、中度及重度亞組早產兒出生后1周內、矯正胎齡40周時aEEG評分均低于非BPD組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）；BPD中度及重度亞組早產兒出生后1周內、矯正胎齡40周時aEEG評分均低于輕度亞組，重度亞組早產兒出生后1周內、矯正胎齡40周時aEEG評分均低于中度亞組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 BPD各亞組與非BPD組出生后1周內、矯正胎齡40周時aEEG評分比較（分）

2.3 BPD組血清HO-1、HMGB1水平與aEEG評分的相關性分析 BPD組出生后第7天血清HO-1水平與出生后1周內 aEEG評分呈負相關（r=-0.718，P＜0.01），出生后第7、14、28天血清HO-1水平與矯正胎齡40周時aEEG評分均呈負相關（r=-0.800、-0.762、-0.704，均P＜0.01）。BPD組出生后第7天血清HMGB1水平與出生后1周內aEEG評分呈負相關（r=-0.784，P＜0.01），出生后第 7、14、28 天血清 HMGB1 水平與矯正胎齡40周時aEEG評分均呈負相關（r=-0.746、-0.753、-0.721，均 P＜0.01）。

3 討論

BPD是早產兒常見的慢性呼吸系統疾病，以肺血管系統破壞、肺泡發育受阻、肺組織損傷后異常為主要病理特征[12]。近年來關于BPD發病機制的研究較多，主要為氧化應激、感染、炎癥反應、機械通氣損傷等[13-14]。HO-1作為應激蛋白，已被證實參與急性肺損傷、肺纖維化等多種肺部疾病的發生、發展[3-4]，但是HO-1在BPD發病機制中的研究仍然較少。

本研究發現 BPD組出生后第 7、14、28天血清HO-1水平均高于非BPD組，其機制可能是：機體在對抗氧化應激及炎癥反應時激活Nrf2/Keap1信號傳導通路，上調HO-1的表達，促進血紅素氧化分解為膽綠素、一氧化碳、Fe2+，減少氧自由基的產生，發揮抗炎、抗氧化及抗凋亡，從而減輕肺泡Ⅱ型上皮細胞（AECⅡ）的損傷，抑制肺部炎癥反應，改善血管重構[15-16]；此外HO-1通過下調凋亡相關蛋白Bcl-2表達，上調Caspase-3蛋白表達，同時通過促進線粒體融合，從而發揮AECⅡ保護作用[17-18]，進而參與調節BPD的發生、發展。本研究還發現BPD組血清HO-1水平雖較非BPD組高，但可能因其水平仍相對不足，機體抗氧化抗凋亡等作用失衡，導致AECⅡ凋亡破壞較多，引起肺部發生重構等異常，最終發展為BPD。

此外有研究證實在p38MAPK/Nrf2/HO-1信號通路上，HMGB1作為HO-1下游，通過上調HO-1可以抑制HMGB1水平，減輕炎癥反應[13,19-20]。本研究中兩組早產兒出生后第1天血清HO-1、HMGB1水平無明顯差異，可能與其采樣時間較早，患兒尚未暴露在高氧、炎癥環境中或通氣時間較短有關。本研究發現BPD組無創通氣及有創通氣時間均高于非BPD組，而BPD組患兒出生后第7、14、28天血清HMGB1水平均高于非BPD組，可能因為機械通氣激活了肺組織表皮生長因子受體，經p38MAPK信號通路誘導HMGB1表達增加[19]。

BPD早產兒腦組織中神經膠質分化和髓鞘形成較為敏感，由于生后長期氧療，更易發生腦損傷，部分患兒可出現神經行為發育落后，甚至腦癱等[21-23]。近年來研究發現HO-1可通過分解血紅素起到保護神經細胞的關鍵作用[5]。而HMGB1也被證實存在于腦細胞中，可以參與神經系統發育，且與細胞因子等相互作用而介導炎癥反應，參與神經損傷的發生、發展[6]。aEEG作為一種床旁監測神經系統發育情況的檢查方法，由于操作簡單已被廣泛用于臨床。本研究于出生后1周內及矯正胎齡40周時監測aEEG，結果示BPD組aEEG評分低于非BPD組，BPD組血清HO-1及HMGB1水平與出生后1周內、矯正胎齡40周時aEEG評分均呈負相關。其機制可能為當機體神經系統損傷時可刺激機體保護性基因HO-1表達，通過抗炎、抗氧化、調節凋亡自噬等機制發揮保護神經細胞作用。但本研究未結合顱腦超聲、MRI及神經行為學檢查等指標，對早產兒神經發育的評估存在一定的局限性。

綜上所述，HO-1/HMGB1可能與早產兒BPD的形成有關，同時可能影響早產兒的神經系統發育。因此，通過增加HO-1表達或抑制HMGB1表達可能改善BPD形成。如近年來有學者發現過氧化物酶體增殖物激活受體γ激動劑（如羅格列酮等）可以促進HO-1的表達，目前部分已應用于臨床[24-25]，這可能為BPD的治療提供一個新的研究方向。