顱腦創傷患者早期血清PDCD4 GDF11水平及其與病情和預后的關系

劉進 張雷

顱腦創傷具有較高的死亡率和致殘率［1］。顱腦創傷后患者血腦屏障受損，腦實質暴露，導致腦組織損傷、神經功能障礙、腦水腫等多種病理變化，對患者病情及預后極為不利［2］。目前臨床上主要采取影像學手段［3-4］、格拉斯哥昏迷指數（Glasgow coma scale，GCS）［5］、格拉斯哥預后評分（Glasgow outcome score，GOS）［6］等衡量患者病情及預測預后情況，但容易受到醫生主觀因素及患者狀態的影響［7］，準確度并不理想。因此，尋找能夠準確預測患者病情及預后的生物學指標對于臨床判斷患者病情，預測預后情況具有重大現實意義。程序性細胞死亡因子4（programmed cell death4，PDCD4）是一種腫瘤抑制因子，參與各種細胞過程［8］。生長分化因子11（growth differentiation factor 11 ，GDF11）是轉化生長因子-β超家族的成員，能夠改善神經退行和神經血管疾病［9］。本研究通過檢測顱腦創傷患者血清PDCD4、GDF11水平，以探討兩者與患者病情及預后的關系，旨在為PDCD4、GDF11作為顱腦創傷的預后生物標志物提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2020年1月至2022年4月成飛醫院收治的112例顱腦創傷患者為研究對象（研究組），其中男性65例，女性47例，年齡32～58歲，根據GCS評分［5］將研究組患者分為輕度組（48例，13≤GCS評分≤14分），中度組（36例，9≤GCS評分≤12分），重度組（28例，3≤GCS評分≤8分）。使用GOS評分［6］評估患者預后，將患者分為預后不良組（42例，1～3分），預后良好組（70例，4～5分）。另選取同時期在成飛醫院進行健康體檢的志愿者110例為對照（對照組），男性58例，女性52例，研究組與對照組性別、年齡、BMI比較差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。所有受試者簽署書面知情同意書。本研究經成飛醫院倫理委員會批準（審批號：20190226）。

表1 研究組與對照組血清PDCD4、GDF11水平比較（）

表1 研究組與對照組血清PDCD4、GDF11水平比較（）

注：PDCD4為程序性細胞死亡因子4；GDF11為生長分化因子11。

GDF11（mg/L）組別例數PDCD4（pg/mL）0.72±0.21 1.03±0.27 9.559＜0.001研究組對照組t值P值112 110 53.52±14.55 85.36±23.09 12.315＜0.001

表1 兩組研究對象一般資料比較

1.2 納入與排除標準 納入標準：①符合《成人顱腦損傷治療指南》［10］中有關診斷標準；②所有患者顱腦創傷病因明確；③均于創傷發生后12 h以內入院接受治療；④經頭顱CT證實確為顱腦創傷；⑤首次發生顱腦創傷；⑥同意接受隨訪。排除標準：①創傷前合并腦部疾病患者；②伴有顱腦手術史患者；③妊娠期患者；④中途轉院、自動放棄治療患者；⑤惡性腫瘤患者；⑥嚴重的心肝腎器官病變患者；⑦顱腦創傷前合并認知異常患者；⑧有其他部位嚴重創傷患者；⑨失血性休克的患者；⑩術后顱內感染的患者。

1.3 方法

1.3.1 一般資料收集 患者入院后，收集患者基本資料，包括性別、年齡、BMI、高血壓、糖尿病、高血脂、入院體溫、心率、收縮壓、舒張壓、平均動脈壓、并發癥情況（蛛網膜下腔出血、腦積水、硬膜外出血、硬膜下血腫、癲癇、腦疝）、是否有手術治療史以及入院時GCS評分。

1.3.2 生化指標檢測 通過全自動生化分析儀（型號： URIT-8401，購自桂林優利特醫療電子有限公司）檢測入院患者乳酸、血紅蛋白、血尿酸、白蛋白水平；酶聯免疫吸附（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）法檢測所有受試者血清中樞神經特異性蛋白（S100β）和神經元特異性烯醇化酶（NSE）水平（試劑盒貨號：E-EL-H1297c和E-EL-H1047c，均購自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司）。

1.3.3 顱內壓檢測 無創顱腦監測儀（海威廉，型號NIP-200W），持續監測至患者顱內壓穩定。監測方式：患者保持平躺，雙眼閉合并覆蓋眼罩，使用醫用乙醇對貼片及皮膚消毒，電極貼在枕骨粗隆上3 cm，左右兩側各1個電極，前額正中發際處貼上參考電極，眉間位置貼上接地電極，電極間阻抗不超過20 KΩ，記錄入院12 h內患者顱內壓值，每隔1 h記錄一次，連續記錄12次，取平均顱內壓值。

1.3.4 血清PDCD4、GDF11水平檢測 研究組患者入院時（對照組為體檢當日）采集肘部靜脈血5 mL，4℃離心機中3 000 r/min離心15 min，分離出血清置-80℃冰箱保存待測。ELISA法檢測所有受試者血清PDCD4（試劑盒貨號：EH2218，購自武漢菲恩生物科技有限公司）、GDF11（試劑盒貨號：69-45251，購自默沙克生物科技有限公司）水平。嚴格按照ELISA試劑盒說明書進行操作。

1.3.5 隨訪 患者受傷入院后3個月內每2周觀測1次患者預后情況，在醫院住院和按約到醫院復診的直接進行了評估并有隨訪記錄，不能到醫院的進行電話隨訪，記錄隨訪患者GOS評分以評估患者預后情況。

1.4 統計學方法 利用SPSS 25.0軟件分析數據。符合正態分布的計量資料以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；多組比較行單因素方差分析，進一步兩兩比較行SNK-q檢驗；不符合正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，兩獨立樣本比較行Mann-WhitneyU檢驗，3個獨立樣本比較行Kruskal-WallisH檢驗；計數資料以百分比表示，組間比較采用χ2檢驗；Pearson相關性分析研究組血清PDCD4水平與GDF11水平的相關性，Spearman相關性分析研究組患者血清PDCD4、GDF11水平與GCS、GOS評分的相關性；多元線性回歸檢驗血清PDCD4和GDF11水平以及二者分別與GCS的共線性，自變量間容忍度均大于0.1，且方差膨脹因子（variance inflation factor，VIF）小于5表示二者無共線性。多因素logistic回歸分析顱腦創傷患者預后的影響因素；受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線評價血清PDCD4、GDF11對顱腦創傷患者預后的預測價值，PDCD4、GDF11聯合預測與兩者單獨預測ROC曲線下面積（area under the cure，AUC）的比較采用Z檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究組與對照組血清PDCD4、GDF11水平比較研究組血清PDCD4、GDF11水平均低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

2.2 不同病情顱腦創傷患者血清PDCD4、GDF11水平比較 重度組患者血清PDCD4、GDF11水平均低于輕度組和中度組，差異有統計學意義（P＜0.05），中度組患者血清PDCD4、GDF11水平均低于輕度組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 不同病情患者血清PDCD4、GDF11水平比較（）

表2 不同病情患者血清PDCD4、GDF11水平比較（）

注：PDCD4為程序性細胞死亡因子4；GDF11為生長分化因子11；與輕度組比較，①P＜0.05；與中度組比較，②P＜0.05。

GDF11（mg/L）0.88（0.70，1.02）0.71（0.58，0.86）①0.51（0.38，0.65）①②27.960＜0.001組別輕度組中度組重度組F/H值P值例數48 36 28 PDCD4（pg/mL）64.70±12.89 52.13±11.10①36.15±9.81①②53.750＜0.001

2.3 不同預后顱腦創傷患者臨床資料及血清PDCD4、GDF11水平比較 兩組性別、年齡、BMI、高血壓、糖尿病、高血脂、心率、平均動脈壓、硬膜外出血、硬膜下血腫、癲癇、手術治療例數、入院體溫、血紅蛋白、血尿酸比較差異無統計學意義（P＞0.05）；預后不良組腦疝比例、腦積水比例比例、入院后12 h內顱內壓、乳酸、S100β、NSE均高于預后良好組（P＜0.05），清蛋白、GCS評分、GOS評分以及血清PDCD4、GDF11水平均低于預后良好組（P＜0.05）。見表3。

2.4 研究組血清PDCD4、GDF11水平的相關性及兩者與GCS、GOS評分的相關性 研究組血清PDCD4水平與GDF11水平呈正相關（r=0.500，P＜0.001）；Spearman相關性分析顯示，血清PDCD4水平與GCS、GOS評分均呈正相關（r=0.672，0.519，P＜0.001），血清GDF11水平與GCS、GOS評分均呈正相關（r=0.636，0.505，P＜0.001）。

2.5 顱腦創傷患者預后的多因素logistic回歸分析根據結果“2.4”可知血清PDCD4和GDF11水平以及二者分別與GCS存在相關性，進一步通過多元線性回歸驗證后，血清PDCD4和GDF11水平以及二者分別與GCS均不存在共線性（自變量間容忍度=0.491，VIF=2.125）。因此以預后情況（預后良好=0，預后不良=1）為因變量，以是否并發腦疝（是=1，否=0）、是否并發腦積水（是=1，否=0）、入院后12 h內顱內壓（實測值）、乳酸（實測值）、清蛋白（實測值）、GCS評分（實測值）、S100β（實測值）、NSE（實測值）、PDCD4（實測值）、GDF11（實測值）水平為自變量進行多因素logistic回歸分析，結果顯示，腦疝影響是顱腦創傷預后的危險因素，GCS評分、PDCD4、GDF11是影響顱腦創傷預后的保護因素（P＜0.05）。見表4。

表4 顱腦創傷患者預后的多因素logistic回歸分析

2.6 血清PDCD4、GDF11對顱腦創傷患者預后的預測價值 以血清PDCD4、GDF11和Logistic回歸模型公式計算兩指標聯合預測患者預后概率值為檢驗變量，以顱腦創傷患者預后情況為狀態變量（預后不良=1，預后良好=0）繪制ROC曲線，ROC曲線分析顯示，血清PDCD4單獨預測顱腦創傷患者預后的AUC為0.894（95%CI：0.837～0.951），靈敏度72.9%、特異度92.9%，截斷值為55.23 pg/mL；GDF11單獨預測顱腦創傷患者預后的AUC為0.840（95%CI：0.765～0.914），靈敏度77.1%，特異度88.1%，截斷值為0.70 mg/L；兩者聯合預測的AUC為0.961（95%CI：0.928～0.994），靈敏度92.9%、特異度81.4%，兩者聯合預測的AUC大于PDCD4單獨預測的AUC（Z=1.993，P=0.046）及GDF11單獨預測的AUC（Z=2.907，P=0.004）。見圖1。

圖1 血清PDCD4、GDF11預測顱腦損傷患者預后的ROC曲線

3 討論

顱腦創傷多由高空墜落、交通事故、鈍器等直接或間接作用腦部造成，患者傷后會出現不同程度的昏迷。多數患者顱腦創傷后會出現多種病理變化，患者神經系統受損的同時會導致全身多個器官功能受損［11-12］。我國顱腦創傷患者死亡率高達0.13%［13］。尋找能夠準確判斷患者病情及預后的生物標志物對于顱腦創傷的治療具有重要意義。GCS評分被認為是創傷性腦損傷患者意識狀態的金標準。有學者認為在復蘇后生命體征平穩狀態下的GCS評分用于預后判斷準確性更高［14］。孫國章等［15］發現首診GCS評分是創傷性顱腦損傷患者不良預后的影響因素。本研究結果顯示，預后不良組患者GCS評分較低，且回歸分析發現GCS評分越低，患者預后越差，與以往研究一致［15］。

PDCD4已被證實在乳腺癌［16］、慢性淋巴細胞白血病［17］、結腸癌［18］等多種惡性腫瘤中表達下調，增加其表達具有腫瘤抑制作用。Zhou等［19］研究發現，PDCD4在心肌梗死大鼠模型中表達降低。Redell等［20］通過對創傷性腦損傷大鼠模型進行研究發現，PDCD4在腦損傷后的海馬區表達降低。本研究中，研究組血清PDCD4水平低于對照組，提示PDCD4的表達可能與顱腦創傷的發生有關。PDCD4是miR-21的直接靶標，接受miR-21的負向調控，miR-21已被證實在顱腦創傷海馬區及細胞外囊泡中表達上調［20-21］，這可能是PDCD4在顱腦創傷中的作用機制之一。研究證實，GDF11在腦缺血再灌注小鼠模型中表達下調［22］。而在另一項研究中發現，GDF11能夠通過減輕線粒體動力學異常及功能障礙進而減輕腦出血后的繼發性腦損傷［23］。本研究中，研究組血清GDF11水平低于對照組，可能與顱腦創傷后線粒體功能受損有關［24］。Chen等［22］研究發現，miR-125b-5p/GDF11信號通路受circUCK2的調控參與腦缺血再灌注損傷中的細胞凋亡，GDF11在顱腦創傷中的具體作用機制可能與circUCK2/miR-125b-5p/GDF11信號通路有關，需進一步研究證實。

本研究還發現，重度組患者血清PDCD4、GDF11水平均低于輕度組和中度組，且中度組水平低于輕度組，同時相關性分析顯示，患者血清PDCD4水平與GDF11水平呈正相關且兩者水平與GCS評分均呈正相關，提示兩者共同參與顱腦創傷的病情進展過程。隨訪3個月后依據GOS評分對患者進行分組，結果發現，預后不良組血清PDCD4、GDF11水平均低于預后良好組，相關性分析顯示，兩者水平與GOS評分均呈正相關，同時多因素logistic回歸分析表明，PDCD4、GDF11是影響顱腦創傷患者預后的保護因素，提示血清PDCD4、GDF11水平越低，越可能出現不良預后。進一步的ROC曲線表明，PDCD4、GDF11聯合對于顱腦創傷患者預后具有更高的預測價值。為臨床評估患者預后提供了參考。顱腦創傷患者病情變化快，其預后受到多種因素的影響，臨床醫師可根據患者血清PDCD4、GDF11水平，結合影像學手段、GCS評分等對患者病情嚴重程度做出判斷，對可能出現的預后情況做出推測，并對出現腦疝并發癥的患者給予關注，及時采取有效的治療措施和干預措施。

綜上所述，顱腦創傷患者血清PDCD4、GDF11水平降低，兩者與患者病情及預后關系密切，兩者聯合對患者預后具有較高的預測價值，可作為顱腦創傷的生物標志物。本研究不足之處：①所納入樣本數量較小，由于個體差異的存在，所檢測出的實驗數據可能會存在一定的偏頗；②僅以患者入院時血清樣品進行研究，沒有動態演變；③未結合細胞實驗、動物實驗，從信號傳導通路等方面深入探究PDCD4、GDF11在顱腦創傷中的具體作用機制。針對上述局限性，后期將擴大樣本量，收集多個時間點PDCD4、GDF11水平變化，并結合基礎實驗明確二者在顱腦創傷中具體作用。