血清血腦屏障標(biāo)志物水平與創(chuàng)傷性腦損傷患兒病情嚴(yán)重程度及預(yù)后的相關(guān)性分析

王學(xué)成,張 敏,朱 磊,盛利萍,李政委,朱炳鑫

1.徐州市兒童醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科,江蘇徐州 221000;2.徐州市中心醫(yī)院心功能室,江蘇徐州 221000

創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)是指非先天性的由外力所致的頭部損傷,常引起運動、言語功能障礙和肌力及肌張力改變等,是導(dǎo)致兒童殘疾和死亡的主要原因之一[1]。目前TBI的病理機制尚未完全明確,可能與血腦屏障功能障礙有關(guān)。LINDBLAD等[2]研究證實,血腦屏障功能障礙是影響患兒病情輕重和預(yù)后的關(guān)鍵因素,故通過檢測血腦屏障標(biāo)志物有望為TBI患兒病情及預(yù)后的評估提供參考。S100鈣化蛋白B(S100B)、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)、緊密連接蛋白(Occludin)、緊密連接蛋白(claudin)-5、水通道蛋白(AQP)-4、膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9均為反映血腦屏障損傷的標(biāo)志物。已有研究證實,血清S100B、NSE、GFAP、AQP-4、MMP-9與TBI患者病情和預(yù)后密切相關(guān)[3-4]。另有研究顯示,Occludin和claudin-5與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有一定聯(lián)系[5]。但目前關(guān)于血清血腦屏障標(biāo)志物水平與TBI患兒病情程度及預(yù)后關(guān)系尚未完全明確。鑒于此,本研究通過具體分析血清血腦屏障標(biāo)志物與TBI患兒病情程度及預(yù)后的關(guān)系,以期為臨床診療提供幫助。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2019年5月至2022年8月徐州市兒童醫(yī)院(以下簡稱本院)收治的TBI患兒92例,根據(jù)入院時格拉斯哥昏迷指數(shù)(GCS)評分[6]將其分為輕度組(28例,13～15分)、中度組(39例,9～12分)和重度組(25例,3～8分)。另選取同期本院因診斷需要行腰椎穿刺檢查而腦脊液結(jié)果正常的患兒46例作為對照組。納入標(biāo)準(zhǔn):所有TBI患兒均經(jīng)頭顱CT掃描或磁共振成像(MRI)檢查證實為TBI,且有明確腦外傷病史;所有TBI患兒受傷至入院時間<24 h;對照組為入院5 d內(nèi)因診斷需要行腰椎穿刺檢查而腦脊液結(jié)果正常患兒。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)存在腎功能不全、房室傳導(dǎo)阻滯、低血壓及低血鈣;(2)存在自身免疫疾病、血液疾病、內(nèi)分泌疾病或惡性腫瘤等基礎(chǔ)疾病;(3)合并中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染;(4)家長拒絕參加或中途退出研究;(5)合并有其他嚴(yán)重臟器功能障礙。本研究經(jīng)本院倫理委員會審核通過。所有入組患兒家屬同意參與此次研究,并簽署知情同意書。

輕度組男18例、女10例,年齡5～13歲、平均(9.16±1.25)歲,創(chuàng)傷原因:交通事故8例,硬物擊傷13例,高空跌落7例;中度組男17例、女22例,年齡5～13歲、平均(9.59±1.08)歲,創(chuàng)傷原因:交通事故14例,硬物擊傷9例,高空跌落16例;重度組男14例、女11例,年齡5～13歲、平均(9.87±1.33)歲,創(chuàng)傷原因:交通事故9例,硬物擊傷11例,高空跌落5例。對照組男29例、女17例,年齡5～13歲、平均(9.58±1.43)歲。各組一般資料對比差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

1.2方法 所有入組患兒均于入院后2 h內(nèi)采集外周血3 mL,離心分離血清,采用酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測血清S100B、GFAP、AQP-4、MMP-9和claudin-5水平,試劑及試劑盒均來自于南京萬木春生物科技有限公司,采用電化學(xué)發(fā)光法檢測血清NSE和Occludin,試劑及試劑盒由武漢博歐特生物科技有限公司提供。所有檢測步驟均按照說明書操作。

1.3觀察指標(biāo) (1)比較不同嚴(yán)重程度TBI患兒血清S100B、GFAP、AQP-4、MMP-9、claudin-5、NSE和Occludin水平;(2)采用Spearman等級相關(guān)分析上述指標(biāo)與GCS評分的關(guān)系;(3)隨訪6個月后,根據(jù)格拉斯哥預(yù)后量表(GOS)評分將92例TBI患兒分為預(yù)后良好組(GOS為4～5分)和預(yù)后不良組(GOS為1～3分),比較不同預(yù)后患兒的血清血腦屏障標(biāo)志物水平;(4)采用受試者工作特征(ROC)曲線評價血腦屏障標(biāo)志物水平對TBI患兒預(yù)后的預(yù)測價值。

2 結(jié) 果

2.1各組血腦屏障標(biāo)志物水平比較 輕度組、中度組和重度組血清NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9和Occludin水平均高于對照組,claudin-5低于對照組(P<0.05);重度組血清NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9和Occludin水平高于輕、中度組,血清claudin-5水平低于輕、中度組(P<0.05);中度組和重度組血清S100B水平高于對照組和輕度組(P<0.05),且中度組血清S100B水平低于重度組(P<0.05),但輕度組和對照組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 各組血腦屏障標(biāo)志物水平比較

2.2血腦屏障標(biāo)志物水平與嚴(yán)重程度的關(guān)系 Spearman等級相關(guān)性分析顯示,疾病嚴(yán)重程度均與血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、Occludin水平呈正相關(guān)(r=0.221、0.215、0.328、0.335、0344、0.222,均P<0.05),與claudin-5呈負(fù)相關(guān)(r=-0.371,P<0.05)。

2.3不同預(yù)后TBI患兒血清血腦屏障標(biāo)志物水平比較 隨訪6個月后,92例TBI患兒的GOS評分為(3.68±0.41)分。根據(jù)GOS評分將其分為預(yù)后良好組(65例)和預(yù)后不良組(27例)。預(yù)后良好組血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、Occludin水平均低于預(yù)后不良組(P<0.05),claudin-5水平高于預(yù)后不良組(P<0.05)。見表2。

表2 不同預(yù)后TBI患兒血腦屏障標(biāo)志物水平比較

2.4血腦屏障標(biāo)志物對TBI患兒預(yù)后的預(yù)測價值 ROC曲線分析結(jié)果顯示,血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、claudin-5、Occludin及7項聯(lián)合檢測預(yù)測TBI患兒預(yù)后的曲線下面積(AUC)分別為0.798、0.756、0.779、0.781、0.765、0.785、0.777和0.923。見表3。

表3 血腦屏障標(biāo)志物對TBI患兒預(yù)后的預(yù)測價值

3 討 論

TBI是臨床常見的危急重癥,其發(fā)病率逐年增加,已成為全球范圍內(nèi)重大的公共衛(wèi)生問題,具有高致殘率和高致死率的特點[7]。兒童因危險意識不足,自我保護能力欠佳,是TBI的好發(fā)人群,TBI不僅嚴(yán)重影響患兒生長發(fā)育,還會出現(xiàn)諸多并發(fā)癥如健忘、失憶甚至心理問題等。故早期予以病情評估有利于指導(dǎo)臨床治療,起到改善患兒預(yù)后的作用。以往臨床常采用GCS評分對病情嚴(yán)重程度進行評估,但僅根據(jù)臨床特征進行評分,可能存在特異性缺乏,在一定程度上使臨床應(yīng)用受限[8]。腦組織與血腦屏障聯(lián)系密切,當(dāng)發(fā)生TBI后會造成血腦屏障破壞,從而引起腦水腫、神經(jīng)炎癥和神經(jīng)細(xì)胞死亡等繼發(fā)性病理生理反應(yīng)。此外,血腦屏障破壞是TBI后重要的病理生理變化之一,其既是TBI后導(dǎo)致的后果,也是進一步加重TBI損傷的重要因素[9]。故血腦屏障標(biāo)志物水平檢測可能有助于TBI患兒病情和預(yù)后評估。

血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、claudin-5、Occludin均為反映血腦屏障功能的標(biāo)志物,其中S100B是中樞神經(jīng)系統(tǒng)特異性生物蛋白,正常生理情況下,因腦細(xì)胞和血腦屏障的完整性,血液中的S100B水平極低,而當(dāng)血腦屏障受損時,S100B會從細(xì)胞液中滲出進入腦脊液,再經(jīng)受損的血腦屏障釋放到血液中,從而導(dǎo)致S100B水平顯著升高。PARK等[10]研究認(rèn)為,在TBI患兒血清中S100B水平早期顯著升高,并與GCS評分呈負(fù)相關(guān),可作為監(jiān)測患兒病情進展和預(yù)后的敏感指標(biāo)。NSE是烯醇化酶的同工酶,主要分布于神經(jīng)元細(xì)胞和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞內(nèi),在血清中的變化情況可反映腦部缺氧狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)TBI后神經(jīng)系統(tǒng)受損,NSE會通過破壞的血腦屏障進入到血液中,導(dǎo)致血清NSE水平增高[11]。相關(guān)研究證實,NSE在診斷TBI患兒預(yù)后中具有一定應(yīng)用價值,且可對患兒臨床轉(zhuǎn)歸的評估起輔助作用[12]。AQP-4是腦組織中最重要的水通道蛋白,大多存在于血腦屏障的星形膠質(zhì)細(xì)胞膜表面,對維持腦內(nèi)水平衡有積極意義,且參與維持TBI后血腦屏障完整[13]。既往研究顯示,AQP-4水平越高,血腦通透性越好,腦水腫越明顯,神經(jīng)功能恢復(fù)越差[14]。GFAP是星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物,有助于促進血腦屏障功能,抑制神經(jīng)元增殖和神經(jīng)突觸延伸,從而形成物理屏障以隔離受損組織,其血清表達水平與TBI嚴(yán)重程度和預(yù)后均具有相關(guān)性[15]。Occludin是血腦屏障緊密連接的重要組成部分,可維持其結(jié)構(gòu)和功能的完整性。有研究表明,血清Occludin是血腦屏障損傷的重要標(biāo)志物,在TBI中呈現(xiàn)異常高表達[16]。MMP-9可用于基底膜降解,當(dāng)其水平升高后可通過降解血腦屏障基質(zhì)膜內(nèi)的Occludin破壞血腦屏障完整性,從而促使炎癥細(xì)胞透過血腦屏障,加重神經(jīng)系統(tǒng)疾病病情[17]。claudin-5在調(diào)節(jié)血腦屏障的完整性和通透性中起著關(guān)鍵作用,是構(gòu)成血腦屏障的主要跨膜蛋白[18],當(dāng)其水平降低時表明TBI患兒血腦屏障損傷。本研究中,輕度組、中度組和重度組血清NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9和Occludin水平均高于對照組,claudin-5低于對照組,中度組和重度組血清S100B水平高于對照組和輕度組,且Spearman等級相關(guān)性顯示,疾病嚴(yán)重程度均與血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、Occludin水平呈正相關(guān),與claudin-5呈負(fù)相關(guān),提示血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、claudin-5和Occludin參與了TBI患兒的病情進展。即隨著病情的加重,血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9和Occludin水平呈上升趨勢,血清claudin-5水平呈下降趨勢,考慮為TBI患兒因腦組織受損嚴(yán)重,導(dǎo)致血腦屏障完整性被破壞,進一步加重了神經(jīng)功能缺損,最終使得患兒病情加重。

本研究中預(yù)后良好組血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、Occludin水平均低于預(yù)后不良組,claudin-5水平高于預(yù)后不良組,提示血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、Occludin水平升高及claudin-5水平降低可能導(dǎo)致TBI患兒預(yù)后不良,高水平的血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、Occludin和低水平的claudin-5會加速TBI患兒血腦屏障損傷,繼發(fā)腦水腫,進而引發(fā)炎癥級聯(lián)反應(yīng),進一步加重神經(jīng)功能的缺損,致使患兒預(yù)后不良。ROC曲線分析結(jié)果顯示,血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、claudin-5、Occludin預(yù)測TBI患兒預(yù)后的AUC分別為0.798、0.756、0.779、0.781、0.765、0.785和0.777,提示血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、claudin-5、Occludin對TBI患兒預(yù)后的有較高的預(yù)測價值,且聯(lián)合檢測的AUC最高,為0.923,表明臨床醫(yī)師可以此為參考,通過聯(lián)合檢測上述指標(biāo)來早期診斷TBI患兒預(yù)后,從而制訂針對性治療方案,控制疾病進展。

綜上所述,TBI患兒血清S100B、NSE、AQP-4、GFAP、MMP-9、claudin-5、Occludin水平與病情嚴(yán)重程度有關(guān),臨床可通過檢測上述指標(biāo)來輔助診斷TBI患兒預(yù)后情況。