血清學指標在新生兒腦損傷中的診斷價值

宋 瑞 陰懷清 趙小靜 武師潤

新生兒腦損傷是影響早產兒和足月兒發生率和病死率的重要因素，每千名新生兒中有2.5～3.5例患病[1]。一項關于我國新生兒疾病負擔的流行病學分析表明，雖然新生兒腦損傷在各種新生兒疾病中的患病率、病死率、傷殘調整壽命年等呈現逐年下降的趨勢，但在2010年，新生兒腦損傷在新生兒死因別研究的231種病因中仍位居第5位[2]。新生兒腦損傷各種治療方法的時間窗十分有限，但目前臨床上主要依靠影像學檢查診斷，這些影像學檢查早期反應腦損傷變化較遲鈍，對早期診斷有一定的局限性，常會導致患兒錯過最佳治療時間，影響預后。因此，尋找可靠的血清學指標早期診斷新生兒腦損傷十分重要，本文對一些血清學指標在診斷新生兒腦損傷中臨床意義進行綜述。

一、新生兒腦損傷概述

新生兒腦損傷為異源性疾病，是指由于產前、產時或出生后各種原因引起的腦組織病理性損害。在足月兒中最常見的疾病是新生兒缺氧缺血性腦病(HIE)和圍生期動脈缺血性腦卒中(PAIS)，在極低出生體重兒中常發生基質-腦室出血(GMH-IVH)和白質損傷。早期臨床表現不典型，有反應低下、拒奶、嗜睡、體重下降等，隨著疾病的進展可導致腦性癱瘓、聽力、智力下降、認知障礙等，對神經系統造成終身損害，如不早期發現并積極干預，將會給個人、家庭和社會帶來巨大的身體、心理和經濟負擔。目前臨床上診斷新生兒腦損傷主要依靠頭顱磁共振(MRI)、頭顱CT、顱腦超聲等影像學檢查；顱腦超聲便捷、價格低廉，但因受顱骨的影響，腦組織分辨率有限；CT可以明確病變組織的位置、大小及范圍，但對新生兒輻射很大，且對軟組織分辨能力有限；MRI雖無輻射、分辨率高，但價格昂貴、對于病灶的檢測效果有待提升。這些影像學檢查都有一定的局限性，近年來研究發現，一些血清學指標在腦損傷早期會發生變化，通過檢測其水平變化可以早期準確預測腦損傷的嚴重情況。目前臨床上常用的早期診斷腦損傷的血清學指標有S100B蛋白、神經元特異性烯醇化酶(NSE)、Tau蛋白、髓鞘堿性蛋白(MBP)、膠質纖維酸性蛋白(GFAP)、炎性細胞因子等。

二、早期診斷腦損傷的血清學指標

1.S100B蛋白：S100B蛋白是一種酸性鈣結合蛋白，主要分布在星形膠質細胞中，在神經系統的表達含量較多。陳素紅等[3]在關于 S100B 蛋白與新生兒腦損傷關系的 Meta分析中表明，宮內發育遲緩、臍動脈異常等圍生期危險因素、HIE、高膽紅素血癥等原因所致的新生兒腦損傷會引起新生兒血液、腦脊液、尿液及臍帶血S100B蛋白水平升高，檢測不同體液中的S100B蛋白對早期腦損傷的診斷及篩查有一定的臨床參考作用。當發生腦損傷時，存在于星形膠質細胞膜的S100B蛋白將會由于細胞膜破壞而大量釋放入腦脊液中，通過受損的血-腦脊液屏障進入血液循環，使血清S100B蛋白明顯升高。S100B蛋白半衰期約2h，發生腦損傷時，血清S100B 蛋白水平將會在很短時間內升高達到高峰，并且持續2天左右，在患兒還未出現臨床表現及影像學改變時，便可早期檢測出血清S100B蛋白含量[4]。在非中樞神經系統疾病如骨折、燒傷等，S100B蛋白清除較快，而腦損傷患者的血清S100B蛋白水平清除較遲緩，且腦組織損害程度越嚴重，血清S100B蛋白水平就越高[5]。S100B蛋白診斷早產兒腦損傷的敏感度高達 95.3%，在臨床中應用越來越廣泛[6]。由此推斷其在早期診斷新生兒腦損傷中有很高參考價值。

2.神經元特異性烯醇化酶(NSE)：NSE是一個二聚糖酵解酶烯醇酶的同工酶，在正常組織中含量甚微，主要存在于神經細胞及神經內分泌細胞中，其在血清中較穩定，不受非神經元特異性烯醇化酶交叉反應的影響，是神經細胞損傷的特異性生物學標志。當中樞神經細胞受損時，神經內分泌細胞和神經細胞中的NSE可進入腦脊液，通過受損的血-腦脊液屏障經過血液循環，使血清中NSE升高[7]。檢測血清NSE濃度，可以評估在缺氧缺血、動脈低血壓和高血壓等損害因素進展過程中腦損傷的嚴重程度。阮敏儀等[8]在探討NSE在早產兒早期神經系統發育結局中的評估價值中，收集腦損傷早產兒和非腦損傷早產兒病例157例，對其血清NSE水平進行檢測，發現腦損傷患兒血清NSE水平明顯高于非腦損傷患兒，與顱腦超聲、新生兒行為神經評分比較，敏感度高達87.1%。另有關于高膽紅素血癥腦損傷和非腦損傷患兒的研究，與以上結果相符[9]。研究發現，腦損傷程度越嚴重，NSE的水平就越高，預后越差，表明NSE在臨床上早期診斷腦損傷有重要的參考意義[10]。

3.Tau蛋白：Tau蛋白是一種微管相關蛋白，其主要生物學功能是促進微管組裝和維持先前形成的微管。正常狀態下 Tau 蛋白有一定程度磷酸化，即磷酸化 Tau蛋白，多種因素可引發 Tau 蛋白過度磷酸化，降低 Tau 蛋白與微管的親和力，使Tau 蛋白從微管上解離，引起微管功能紊亂，進而導致神經細胞死亡。腦脊液或血清的Tau蛋白水平升高可能表明神經元損傷、創傷性腦損傷或中樞神經系統損傷疾病[11]。關于Tau蛋白的研究，研究者更關注的是神經退行性相關疾病，近年來發現該蛋白與新生兒腦損傷也密切相關[12,13]。史瑞玲等[14]利用動物實驗證明，高膽紅素血癥腦損傷大鼠海馬區神經細胞出現凋亡，Tau蛋白表達增加，且Tau蛋白的表達與神經細胞的凋亡程度呈正相關。Wu等[15]在關于用亞低溫治療新生兒缺血缺氧腦損傷的疾病的研究中，發現治療后的新生兒Tau蛋白水平明顯低于治療前，且ROC分析對于Tau蛋白診斷新生兒缺血缺氧腦損傷的敏感度和特異性分別是96.9%和79.5%，表明Tau蛋白對于早期診斷新生兒缺血、缺氧腦損傷有重要的參考價值。田先雨等[16]回顧性分析46例HIE患兒(輕度12例、中度18例、重度16例)，發現血清Tau蛋白水平隨著HIE嚴重程度變化而升高，且在患兒生后7、14、28天進行NBNA評分，生后3、6個月時采用嬰幼兒發育量表檢測患兒智力發育指數(MDI)、運動發育指數(PDI),發現Tau蛋白水平與NBNA、MDI、PDI呈負相關，Tau蛋白可作為HIE發展進度的指標，且高表達的Tau蛋白的可能預示神經系統發育問題。

4.髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein，MBP)：MBP是除髓鞘少突膠質細胞糖蛋白(MOG)外白質中含量最豐富的蛋白質之一(髓鞘蛋白含量的30%)，位于中樞神經系統髓鞘漿膜面，是覆蓋神經纖維的多層髓鞘的關鍵結構成分，主要作用是維持中樞神經系統髓鞘結構和功能的穩定。在白質的有髓纖維軌跡中，MBP被蛋白酶(如鈣蛋白酶)降解會導致軸突和髓鞘(脫髓鞘)的降解。因此，MBP或其碎片或降解形式可能在腦損傷后釋放到細胞外基質中，在腦脊液中可以檢測到。腦脊液和血液中的MBP變化可以反映中樞神經系統有無實質性損害，MBP作為一種評價腦損傷的生化指標也越來越受廣大研究者的關注。Wang等[17]將85例HIE的新生兒分成兩組(亞低溫治療組49例，對照組36例)，亞低溫治療后患兒MBP水平較對照組明顯降低，于12～15個月齡監測其神經系統發育水平發現血清MBP水平較高的患兒神經受損程度較高。張軍建等[18]采用Spearman相關系數分析HIE患兒血清MBP水平與臨床分度的關系發現，重度組患兒血清MBP水平明顯高于輕中度組，且患兒血清MBP水平與HIE臨床分度呈正相關(r=0.816，P<0.01)，說明MBP可以作為一種反映HIE患兒腦損傷嚴重程度及預后的生物學標志物。Zhou 等[19]研究表明，發生腦室周圍白質軟化(PVL)的早產兒在生后24h、3天、7天的血清S100B蛋白水平明顯高于無腦損傷及腦室周圍-腦室內出血(PVH-IVH)的早產兒，表明血清MBP可以早期診斷及預測早產兒腦白質損傷情況。

5.膠質纖維酸性蛋白(GFAP)：GFAP主要分布于中樞神經系統的星形膠質細胞，是星形膠質細胞活化的標志物，主要參與細胞骨架的構成并維持其張力強度。當中樞神經系統受損時，可導致細胞胞體過度腫脹，突觸延長，GFAP表達增加。Wu等[20]研究發現，新生大鼠發生缺血缺氧腦損傷時，血清GFAP水平增高，且與腦損傷的嚴重程度呈正相關，及早檢測GFAP水平有助于新生兒缺血、缺氧腦損傷的診斷和治療。Sanches等[21]研究結果與以上相符，其利用質子譜檢測相關腦代謝產物，發現HIE小鼠GFAP水平明顯高于正常對照組。另有Douglas-Escobar等[22]研究發現，HIE患兒臍血GFAP水平明顯高于正常健康新生兒，出生至生后96h內血清GFAP水平能夠預測患兒運動發育結果、基底神經節及腦白質的損傷。穆艷順等[23]回顧性分析筆者醫院新生兒科收治的81例新生兒窒息中重度腦損傷患兒，發現經過亞低溫聯合腦蛋白水解產物治療3、7天后患兒血清GFAP水平明顯低于治療前，差異有統計學意義，結果表明GFAP有助于檢測新生兒窒息腦損傷的預后判斷。在發生腦損傷時，GFAP變化要早于CT等影像學變化，其濃度與損傷程度呈正相關，因此早期檢測其水平極為重要。

6.腦源性神經營養因子(BDNF)：BDNF是體內含量最多的神經營養因子，主要是在中樞神經系統內表達，其中海馬和皮質的含量最高。它可以增加突觸可塑性，影響長時程增強；促進神經發生尤其是海馬神經的發生；維持和促進神經元細胞的發育分化與生長再生。臍帶血BDNF可以早期篩查腦損傷高危新生兒，循環血樣本BDNF水平可反映腦損傷進展的嚴重程度。當發生腦損傷時，BDNF水平將會升高，且與腦損傷嚴重程度呈正相關，對早期預測腦損傷有一定的參考價值。Massaro等[24]研究發現，腦組織發生損害時，BDNF可通過抗凋亡作用促進神經細胞生存，減輕腦損傷,且BDNF水平越高，頭顱核磁顯示腦損傷程度越低，運動功能改善程度越大。HIE患兒在經過8天高壓氧聯合GM1治療后BDNF水平較治療前明顯降低，提示BDNF可作為神經修復及腦損傷預后的生物學標志物[25]。

7.炎性細胞因子(TNF-α、IL-6、IL-8等)：除了神經元及神經膠質細胞損傷標志物外，還有一些炎性細胞因子(如INF-α、IL-6、IL-8)與新生兒腦損傷診斷和預后相關。腫瘤壞死因子有3種亞型，其中TNF-α最重要的一種亞型。TNF-α能夠誘導細胞發生凋亡，當發生腦損傷時，會破壞神經膠質細胞，穿過受損血-腦脊液屏障侵襲腦組織，腦組織將會大量釋放TNF-α，提高上皮細胞的穿透性，上調淋巴細胞和中性粒細胞的黏附能力，同時還可誘導產生急性反應期蛋白，進一步導致組織損傷。IL-6是T細胞核巨噬細胞產生的炎性細胞因子，在中樞神經系統內主要由神經膠質細胞合成和分泌，發生腦損傷時可引起其釋放入血。IL-6過度表達刺激和活化炎性細胞分泌TNF-α等因子，導致血-腦脊液屏障破壞、通透性增加，促進繼發性腦損傷。IL-8是中性粒細胞移行、達到炎癥部位的重要的趨化因子。它不僅可以增加血管內皮細胞的通透性，還可以增強TNF-α神經毒性，加劇炎性反應。眾多研究表明，當新生兒發生腦損傷時，血清INF-α、IL-6、IL-8水平將會升高，且隨著病情不斷進展，其升高將會越明顯[26,27]。雖然這些炎性細胞因子易于檢測，但特異性較低，容易受到多種因素的影響，因此并未常規應用于新生兒腦損傷的早期診斷和判斷其預后的生物學指標，而常規應用于臨床。

三、展 望

目前S100B蛋白、NSE等腦損傷血清學指標已被臨床廣泛使用，GFAP因檢測試劑盒較昂貴，僅用于少數發達地區，一些炎性細胞因子易于檢測但受多種因素影響診斷腦損傷特異性較低，Tau蛋白、MBP等仍處于研究中，需要大量的動物實驗及臨床研究取得支持。選取理想的血清學指標早期識別、診斷新生兒腦損傷，并作出積極有效的干預極為重要。新生兒腦損傷病因復雜，發病機制尚不完全明確，因此單一的血清學指標不能早期、準確地反映新生兒腦損傷的情況，應根據實際情況聯合兩個或兩個以上血清學指標，結合患兒臨床表現及影像學檢查，進行全面診斷，以盡早對患兒進行積極有效的治療。臨床上較理想的用于腦損傷的血清學指標未被確定，關于新生兒腦損傷的分子生物學水平研究較少，仍需研究者進行大量的動物實驗及臨床分析探索其可能機制，以期早期診斷新生兒腦損傷，積極治療，改善預后。