缺血性腦卒中致血管性癡呆患者血清HOXA1及SMAD3基因表達與認知功能和預后的關系

佟玲,趙倩,張淑艷,孫蜀寧

缺血性腦卒中是局限性腦組織缺血性壞死導致的腦部血液循環障礙,缺血性腦卒中后發生血管性癡呆(vascular dementia,VD)的概率為30%左右[1-2]。VD表現為語言、記憶、意識、執行等高級認知功能嚴重受損,同時也會出現抑郁、表情淡漠、少語、激越等精神癥狀,對日常生活造成嚴重影響[3-4]。VD易發生不同程度認知功能障礙,且預后欠佳,尋找與VD有關的生物標志物對其治療及預后的提高具有一定積極意義[5]。同源異性盒基因A1(homeobox A1,HOXA1)和SMAD家族成員3(SMAD3)均與神經功能損傷有關,且二者存在正向調控的關系,然而目前尚無二者與缺血性腦卒中所致VD相關的報道[6-7]。因此,本研究通過探討HOXA1和SMAD3基因表達與患者認知功能和預后的關系,為缺血性腦卒中所致VD的臨床治療提供幫助,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2021年1月—2023年2月遼寧省金秋醫院神經內科收治的缺血性腦卒中患者241例為研究對象,根據3個月后是否發生VD分為癡呆組(n=117)和非癡呆組(n=124)。癡呆組中男61例、女56例,年齡52～78(65.09±10.52)歲。非癡呆組中男59例、女65例,年齡51～76(63.24±9.45)歲,2組性別、年齡比較差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。本研究已經獲得醫院倫理委員會批準(202011251904),患者或家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準:①均符合缺血性腦卒中的診斷標準[8],且為首次發病;②經顱腦MR及CT檢查證實;③年齡>50歲;④臨床資料完整;⑤均于治療缺血性腦卒中后3個月復查,癡呆組患者于治療VD出院3個月后再次復查。(2)排除標準:①肝腎功能嚴重異常;②凝血功能異常;③其他類型癡呆;④入院前有癡呆史;⑤由其他原因導致的VD;⑥腦出血史、腦部外傷史;⑦既往認知功能障礙史。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 血清HOXA1和SMAD3基因表達檢測:2組患者均于初次復查時(檢查是否發生VD時)采集清晨空腹肘靜脈血3 ml,離心并收集血清。血清SMAD3水平檢測參照SMAD3 ELISA試劑盒(貨號:BJ-E3912,上海邦景實業有限公司)說明書進行。采用實時熒光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)檢測血清HOXA1水平。從血清中提取樣品總RNA,逆轉錄為cDNA,以cDNA為模板進行擴增,Takara PrimeScriptTMRT reagent Kit with gDNA Eraser 反轉錄試劑盒(貨號:RR047A,北京百奧創新科技有限公司)。HOXA1上游引物 5’-CGGCTTCCTGTGCTAAGTCT-3’,下游引物 5’-TTCATTGTGCCATCCATCAC-3’;GAPDH上游引物5’-AGCCACATCGCTCAGACAC-3’,下游引物 5’-GCCCAATACGACCAAATCC-3’。以GAPDH作為內參,2-△△CT法計算HOXA1相對表達水平,每個樣品重復3次取平均值。

1.3.2 認知功能檢測:癡呆組患者因VD入院后采用簡易精神狀態量表(mini-mental state examination,MMSE)評價患者認知功能,總分30分,根據得分將117例患者分為輕度亞組(>20分,n=43)、中度亞組(10～20分,n=46)、重度亞組(<10分,n=28)。

1.3.3 預后功能障礙分級:癡呆組患者出院3個月后進行復診,采用日常生活活動能力(activity of daily li-ving,ADL)量表(總分100分)評估預后并進行分組[9],Ⅰ級亞組(>60分,n=48)、Ⅱ級亞組(41～60分,n=43)、Ⅲ級亞組(<41分,n=26)。評分越高患者預后越好。

1.3.4 臨床資料收集:收集癡呆組患者性別、年齡、體質量指數、文化程度、入院時MMSE評分、癡呆家族史及合并基礎性疾病情況。

2 結 果

2.1 2組血清HOXA1和SMAD3基因表達比較 非癡呆組血清HOXA1為(1.04±0.18)μg/L,SMAD3為(34.58±6.83)μg/L,癡呆組血清HOXA1為(2.21±0.39)μg/L,SMAD3為(52.13±9.22)μg/L,癡呆組2項指標均高于非癡呆組,差異具有統計學意義(t=30.176、16.855,P<0.001)。

2.2 癡呆組不同認知功能障礙患者血清HOXA1和SMAD3基因表達比較 輕度亞組、中度亞組、重度亞組血清HOXA1和SMAD3基因表達依次升高,差異均有統計學意義(P<0.01),見表1。

2.3 癡呆組不同預后功能障礙分級患者血清HOXA1和SMAD3基因表達比較 預后功能障礙Ⅰ～Ⅱ級亞組血清HOXA為(2.05±0.37)μg/L,SMAD3為(47.83±8.71)μg/L,Ⅲ級亞組患者血清HOXA1為(2.77±0.46)μg/L,SMAD3為(67.18±11.02)μg/L,Ⅲ級亞組均明顯高于Ⅰ～Ⅱ級亞組(t=8.274、9.396,P<0.001)。

2.4 癡呆組不同預后功能障礙分級患者臨床資料比較 2亞組患者的性別、年齡、體質量指數、文化程度、癡呆家族史和合并癥比較差異均無統計學意義(P>0.05),Ⅲ級亞組患者入院時MMSE評分>20分占比明顯低于Ⅰ～Ⅱ級亞組(χ2=6.566,P=0.010),見表2。

表2 癡呆組不同預后功能障礙分級患者臨床資料比較Tab.2 Comparison of Clinical Data of Patients with Different Prognostic Dysfunction Grades

2.5 缺血性腦卒中致VD患者血清HOXA1和SMAD3基因表達與MMSE評分的相關性 Spearman相關性分析結果顯示,缺血性腦卒中致VD患者血清HOXA1和SMAD3基因表達與MMSE評分均呈顯著負相關(r=-0.564、-0.518,P<0.01)。

2.6 血清HOXA1和SMAD3基因表達預測缺血性腦卒中致VD患者預后功能障礙為Ⅲ級的價值 繪制血清HOXA1和SMAD3基因表達預測缺血性腦卒中致VD患者預后功能障礙為Ⅲ級的ROC曲線,并計算曲線下面積(area under the curve,AUC),結果顯示,血清HOXA1、SMAD3及二者聯合預測缺血性腦卒中致VD患者Ⅲ級預后功能障礙的AUC分別為0.772、0.831、0.899,二者聯合的AUC大于單項指標(Z/P=2.001/0.045、2.116/0.034),見圖1、表3。

圖1 血清HOXA1和SMAD3基因表達預測缺血性腦卒中致VD患者Ⅲ級預后功能障礙的ROC曲線Fig.1 ROC curve of serum HOXA1 and SMAD3 mRNA expression predicting grade III prognostic dysfunction in patients with ischemic stroke induced VD

表3 血清HOXA1和SMAD3基因表達對缺血性腦卒中致VD患者預后功能障礙為Ⅲ級的預測價值分析Tab.3 Analysis of predictive value of serum HOXA1 and SMAD3 mRNA expression for grade III functional impairment in patients with ischemic stroke induced VD

3 討 論

據統計,VD在我國65%以上人群中的發生率為1.5%,是僅次于阿爾茨海默病的癡呆類型[10]。缺血性腦卒中患者因腦組織缺氧缺血致使神經元受到一定程度損傷,導致認知功能出現異常,從而誘發VD[11]。探討血清HOXA1和SMAD3基因表達與缺血性腦卒中致VD患者認知功能和預后的關系,或可為缺血性腦卒中致VD的防治提供幫助。

人類HOXA1基因位于7號染色體上,是一種DNA結合轉錄因子,是細胞分化、凋亡、增殖的關鍵調節基因,目前報道的關于HOXA1的研究多與癌癥相關,與神經損傷、認知功能障礙相關的研究尚少[12-13]。陳玉蘭等[6]研究發現,HOXA1表達抑制后，細胞氧化應激損傷得到緩解,缺氧復氧誘導的神經元損傷得到改善;然而Wei等[14]的研究表明,微小RNA-150通過上調HOXA1表達改善VD癥狀。本研究與陳玉蘭等[6]的研究結果一致,結合前人研究結果推測HOXA1可能通過介導神經元氧化應激和凋亡影響缺血性腦卒中后VD的發生。本研究結果還表明,HOXA1可能與缺血性腦卒中致VD患者認知功能障礙嚴重程度和預后功能障礙分級有關。但由于目前尚無HOXA1在VD中的臨床研究,因此本研究結果仍需后續驗證。此外,本研究Spearman分析結果進一步表明HOXA1與患者認知功能障礙嚴重程度有關,ROC曲線表明血清HOXA1基因表達對缺血性腦卒中致VD患者預后功能障礙分級具有一定預測價值。

SMAD3基因定位于人15號染色體長臂區,由9個外顯子和8個內含子組成,既往研究表明,SMAD3是與神經功能、認知功能相關的重要基因[15-16]。Xu等[17]進行的研究表明,抑制巨噬細胞中SMAD3表達后,阿爾茨海默病小鼠大腦中β-淀粉樣蛋白的外排得到促進,從而減輕阿爾茨海默病小鼠認知功能障礙和相關病理特征。李雁翔等[18]的研究也表明,急性缺血性腦卒中患者血清SMAD3基因表達顯著高于健康人群,且與患者神經功能缺損程度密切相關,可能與SMAD3刺激促炎細胞因子白介素-23的合成有關。本研究結果顯示,癡呆組血清SMAD3水平較非癡呆組顯著升高,推測SMAD3可能通過促進促炎細胞因子合成促進缺血性腦卒中致VD的發生[19]。本研究結果還發現,血清SMAD3基因表達隨患者認知功能障礙嚴重程度和預后功能障礙分級的升高而升高,血清SMAD3水平與MMSE評分呈負相關,這表明SMAD3可能通過影響炎性反應強度影響患者認知功能障礙嚴重程度和預后功能障礙[20]。此外,ROC曲線分析結果表明,血清SMAD3水平對缺血性腦卒中致VD患者Ⅲ級預后功能障礙具有較高的預測價值。Chen等[21]研究表明,HOXA1通過與SMAD3啟動子結合增強SMAD3轉錄,進而促進膀胱癌的增殖和轉移。本研究進一步比較發現,血清HOXA1和SMAD3聯合預測缺血性腦卒中致VD患者Ⅲ級預后功能障礙的價值優于二者分別單獨預測,建議臨床上聯合預測,根據預測結果合理調整治療方案,盡可能降低患者預后功能障礙程度。

綜上所述,缺血性腦卒中所致VD患者血清HOXA1和SMAD3基因表達明顯升高,二者與患者認知功能和預后密切相關,且血清HOXA1和SMAD3基因表達對缺血性腦卒中所致VD患者預后功能障礙具有較高的預測價值。然而,本研究尚未分析HOXA1與SMAD3之間的關系,二者影響缺血性腦卒中致VD患者認知功能障礙和預后功能障礙嚴重程度的具體機制有待后續深入研究。

利益沖突:所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

佟玲、孫蜀寧:設計研究方案,實施研究過程,資料搜集整理,論文撰寫,論文修改;趙倩、張淑艷:分析試驗數據,進行統計學分析,論文審核