顱腦損傷后外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平與發生腦血管痙攣的關系研究

吳文彬

福建省安溪縣醫院 362400

腦血管痙攣(Cerebral vasospasm,CVS)指顱內動脈血管處于長時間收縮狀態,常繼發于蛛網膜下腔出血、顱腦損傷、顱腦手術等。有研究表明[1],在急性重型顱腦損傷的患者中,約有30%以上患者出現CVS,在因顱腦損傷死亡的患者中,約有90%患者存在CVS。顱腦損傷患者繼發CVS后,腦組織出現持續血供障礙,進一步加重腦水腫,嚴重者可造成腦組織梗死,最終導致患者終身殘疾或死亡[2]。因此,顱腦損傷患者早期積極進行CVS評估并及時治療對避免患者病情進一步惡化具有重要意義。顱腦損傷患者繼發CVS的病因較復雜,可能與機體血管內皮功能不全、炎癥反應等多因素、多環節相互作用有關[3]。有既往研究顯示[4],缺氧誘導因子1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)核心調控機體缺氧適應過程,參與顱腦損傷患者血管的重新修復及再生過程。可溶性細胞間黏附分子-1(Soluble intercellular adhesion molecule-1,SICAM-1)可參與和調節炎癥反應,引起炎癥反應加重[5]。可溶性Fms樣酪氨酸激酶-1(Soluble FMS like tyrosine kinase-1, sFlt-1) 是調節血管內皮生長因子 (Vascular endothelial growth factor,VEGF)生物活性的抗血管生成因子之一,可導致內皮功能障礙[6]。基于上述研究,本研究旨在探討顱腦損傷后外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平與發生CVS的關系,從多角度尋找與顱腦損傷患者繼發CVS相關的生物指標,以期為顱腦損傷患者繼發CVS提供更快速、便捷的臨床評估方法,現報道如下。

1 對象和方法

1.1 研究對象 選取2019年1月—2022年1月我院收治的139例顱腦損傷患者(均為顱內出血)為研究對象,收集患者臨床基礎資料,包括性別、年齡、體重指數、創傷類型、格拉斯哥昏迷指數的評分(Glasgowcomascale,GCS)等。詳細情況見表1。根據患者是否繼發CVS分為無CVS組與CVS組,兩組患者臨床基礎資料比較無統計學差異(P>0.05)。納入標準：(1)參照《中國腦出血診治指南(2019)》[7]中相關診斷標準,經我院診斷為顱腦損傷顱內出血,均行頭顱CT檢查確診;(2)治療方式均為開顱清理血腫。排除標準：(1)存在顱腦外傷病史或神經系統其他疾病史如精神病史等;(2)存在其他嚴重疾病如嚴重全身感染性疾病、惡性腫瘤等。CVS診斷標準：參照《腦血管痙攣防治神經外科專家共識》[8]中腦血管痙攣診斷標準,(1)出現顱內壓升高征象如嘔吐、頭痛、視乳頭水腫;(2)存在意識障礙且呈進行性加重;(3)出現失語、偏癱、感覺異常等局部神經功能受損表現;(4)經顱多普勒血流分析顯示血流速度超過120cm/s,有湍流現象;(5)大腦CT檢查顯示存在梗死灶。

表1 兩組臨床基礎資料比較

1.2 檢測方法 (1)血清HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1測定方法：研究對象均于入院術后第3天清晨空腹采集外周靜脈血5ml,送至檢驗科以3 500r/min進行離心處理(離心半徑為12cm,時間為20min),將所得血清置于低溫環境(-80℃)保存備檢,且于24h內完成檢測。采用酶聯免疫吸附法測定血清HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1濃度,試劑盒提供者為武漢伊萊瑞特生物科技股份。(2)CVS嚴重程度分級標準：以正常腦血管直徑為標準。①無CVS：患者腦血管直徑減少幅度<10%;②輕度CVS：患者腦血管直徑減少幅度≥10%,但<35%;③中度CVS：患者腦血管直徑減少幅度≥35%,但<70%;④重度CVS：患者腦血管直徑減少幅度≥70%。

2 結果

2.1 無CVS組與CVS組外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平比較 與未發生CVS顱腦損傷患者相比,發生CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平顯著升高,差異有統計學意義(P<0.05),見表2。

表2 無CVS組與CVS組外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平比較

2.2 不同程度CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平比較 三組不同程度CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平比較差異有統計學意義(P<0.05);其中重度CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平高于中度組和輕度組,中度CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平高于輕度組,差異均有統計學意義(P<0.05),見表3。

表3 不同程度CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平比較

2.3 外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平與顱腦損傷患者CVS嚴重程度的相關性分析 Pearson相關性分析結果顯示,HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1與顱腦損傷患者CVS嚴重程度呈正相關(r=0.793、0.811、0.758,P均<0.001)。

2.4 外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS的價值 ROC曲線結果顯示,外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS的曲線下面積分別為0.800、0.818、0.769,見表4、圖1。

圖1 HIF-1α、SICAM-1、sFlt-1評估顱腦外傷患者發生CVS的ROC曲線圖

表4 外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS的價值

3 討論

CVS是顱腦損傷患者較嚴重的并發癥之一,由于腦動脈血管持續收縮導致相應區域腦組織出現血氧供應障礙,且隨著時間的延長呈進行性加重,最終難以逆轉導致腦組織梗死,危及患者生命。DSA、TCD等檢查是臨床診斷CVS 的常用手段,均有較高的陽性檢出率,但局限性也相對明顯。 DSA 為有創檢查,操作煩瑣且易加重患者病情,不可動態監測病情[9], TCD 受顱骨厚度影響,診斷只針對顱內特定區域的血管節段較敏感,且兩項檢查均滯后于CVS病情變化[10]。國內外多項研究表明[11-12],多項細胞因子參與顱腦損傷后CVS 發生發展過程,能輔助判斷顱腦損傷后繼發CVS風險,并可為臨床治療提供指導。本研究結果顯示,與未發生CVS顱腦損傷患者相比,發生CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平顯著升高,提示HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1可能與顱腦損傷患者發生CVS存在一定關系。

HIF-1α是一種調節氧水平的轉錄因子,在低氧條件下可穩定的表達,在缺血缺氧性疾病中起關鍵用。當機體處于低氧狀態下,HIF-1α通過調節數百個參與血管生成、紅細胞生成、炎癥反應的基因來幫助組織細胞適應低氧環境[13]。Amin N等[14]研究中指出,HIF-1α可能是腦缺血性疾病的潛在治療靶點,通過調節炎癥反應和膠質細胞活性減輕缺血缺氧對腦組織的損傷。本研究結果顯示,三組不同程度CVS顱腦損傷患者外周血HIF-1α表達水平存在顯著差異,其中CVS重度組高于中度組和輕度組,中度組高于輕度組,結果提示HIF-1α與顱腦損傷患者繼發CVS存在相關性。CVS導致相應區域腦組織處于低血氧環境,氧感受器傳遞一種信號,HIF-1α產生通路被激活,機體HIF-1α水平升高,低氧環境改善后逐漸下降[15]。本研究進一步行Pearson相關性分析得出,HIF-1α與顱腦損傷患者CVS嚴重程度呈正相關(r=0.793,P<0.001),ROC曲線結果顯示,外周血HIF-1α表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS有較好的價值,提示HIF-1α可作為顱腦損傷患者CVS嚴重程度的輔助參考指標。

SICAM-1 是屬于免疫球蛋白超家族的一種跨膜糖蛋白,研究表明[16],SICAM-1在正常生理狀態下僅低度表達或無表達,但在許多病理狀態下如缺血、炎癥、損傷等呈現過度表達,表達場所涉及白細胞、上皮細胞、內皮細胞等多種細胞,尤以血管內皮細胞表達最高。有研究對顱腦損傷患者繼發CVS后通過對痙攣的動脈血管壁行超微檢查,結果發現動脈中膜細胞呈現變性壞死,外膜可見大量炎細胞浸潤[16]。 當出現腦損傷后,細胞間黏附分子-1(Intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)與相應抗原相結合,介導白細胞向血管內皮細胞黏附,并進入組織參與炎癥反應、動脈粥樣硬化、腦缺血再灌注損傷等過程。有研究發現[17],對ICAM-1的表達采取抑制措施后,CVS 的程度可明顯緩解。SICAM-1為ICAM-1可溶形式,與其具備相同功能,其高表達提示內皮細胞激活或損害。本研究結果顯示,三組不同程度CVS顱腦損傷患者外周血SICAM-1表達水平存在顯著差異,其中CVS重度組高于中度組和輕度組,中度組高于輕度組,差異均有統計學意義(P<0.05),且進一步行Pearson相關性分析得出,SICAM-1與顱腦損傷患者CVS嚴重程度呈正相關(r=0.811,P<0.001),ROC曲線結果顯示,外周血SICAM-1表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS有較好的價值,提示SICAM-1可作為顱腦損傷患者CVS嚴重程度的輔助參考指標。

sFlt-1是調節血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF) 生物活性的抗血管生成因子之一。研究表明[18],sFlt-1可特異性地與VEGF結合,使得舒血管物質生成受到抑制,在血管生成、動脈粥樣硬化和先兆子癇等過程中發揮重要作用。VEGF對促進血管的新生有重要作用。sFlt-1對VEGF有高度親和力,由于sFlt-1不存在細胞跨膜區,使得與跨膜受體相互作用的細胞池減少,VEGF介導的相關信號轉導能力減弱,導致血管生成減少但通透性增加,引起外周血中蛋白過多流失[19]。由此可見,sFlt-1對VEGF產生拮抗作用,其表達水平可反映出血管內皮細胞是否有損傷及損傷程度。顱腦損傷后,腦動脈血管血管壁結構呈現異常,血管內皮存在功能障礙,由此猜想sFlt-1的異常表達與顱腦損傷后繼發CVS存在一定關系。本研究結果顯示,三組不同程度CVS顱腦損傷患者外周血sFlt-1表達水平存在顯著差異,其中CVS重度組高于中度組和輕度組,中度組高于輕度組,差異均有統計學意義(P<0.05),且進一步行Pearson相關性分析得出,sFlt-1與顱腦損傷患者CVS嚴重程度呈正相關(r=0.758,P<0.001),ROC曲線結果顯示,外周血sFlt-1表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS有較好的價值,提示sFlt-1可作為顱腦損傷患者CVS嚴重程度的輔助參考指標。

綜上所述,顱腦損傷患者繼發CVS后外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平明顯升高,ROC曲線結果顯示,外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表達水平評估顱腦外傷患者發生CVS有較好的價值,有可能成為評估CVS重要生物學指標。