微量元素與腦卒中(5)

秦俊法

(中國科學院上海應用物理研究所，上?！?01800)

微量元素與腦卒中(5)

秦俊法

(中國科學院上海應用物理研究所，上海201800)

摘要：腦卒中是目前中國最重要的公共衛(wèi)生問題，正以其高發(fā)病率、高死亡率對我國造成巨大的社會、經(jīng)濟困難。從腦卒中的流行病學特征、腦卒中發(fā)病的危險因素、腦卒中患者的微量元素失衡及微量元素檢測的臨床意義四個方面闡述了微量元素與腦卒中的關系。

關鍵詞：腦卒中；流行病學；危險因素；微量元素；中國

3.3缺血性腦卒中與微量元素失衡

在血液、頭發(fā)、腦脊液樣品測定的幾十種元素中，已發(fā)現(xiàn)缺血性腦卒中(包括腦梗死和短暫性腦缺血發(fā)作)患者體內(nèi)有20種元素處于不平衡狀態(tài)(表26)，這些元素是：Ca、Mg、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Co、Ni、Se、Mo、Ge、Sr、B、Ba、Sb、Al、Pb、Cd。在不同作者的報道中，對于同類樣品，大多數(shù)結(jié)果是一致的，但也有少數(shù)存在不一致甚至矛盾的結(jié)果，這種現(xiàn)象除別的因素外，或許也與病理過程、病情嚴重程度、急性或慢性發(fā)作等有一定的關聯(lián)。例如：

孫勤樞等[31]測定了213例腦梗死患者和89名正常人血清中Fe、Cu、Zn、Mn、Pb、Cd 6種元素含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)病后不同時間內(nèi)Pb、Cd含量穩(wěn)定升高，F(xiàn)e、Mn幾乎不變；急性期(5 d內(nèi))Cu/Zn 比值顯著升高，但隨時間延長逐漸降低；恢復期(31～60 d)及腦梗后遺癥Cu含量及Cu/Zn比值顯著降低(表27)。

表26　缺血性腦卒中患者的微量元素失衡

表26(續(xù))

作者(年)顯著降低的元素顯著升高的元素腦脊液 黃舜紹(1995)Cu、Zn、Ca 王繼立(1996)Zn、MgCu 夏 昱(2004)MgCu、Zn 孫瑞霞(2008)CuZn、Fe、Cd全血 劉亢丁(1993)Zn、Cr、Fe、V、Sr、B、Ba、PbCa、Mg、Al 孫秀卿(1994)Zn、Se、Cr、MgCu 秦克秀(2009)Zn、V、Cr、Co、Ge、Mo、Cd、Sb、Sr、As

注：作者為第一作者，余表亦同。

表27　不同病程腦梗死患者的血清元素濃度變化　單位：μmol/L

注：① Cd、Mn的濃度單位為nmol/L；② 分組：急性1 — 發(fā)作后5 d內(nèi)，急性2 — 發(fā)作后6～15 d，恢復1 — 發(fā)作后16～30 d，恢復2 — 發(fā)作后31～60 d；③ 與對照組比較，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。

鄭文旭等[32]研究了腦梗死患者血清Fe、Cu、Zn、Mn含量與梗死面積及神經(jīng)功能缺損的關系，將梗死面積分為小梗死(<5 cm2)、中梗死(5～15 cm2)和大梗死(>15 cm2)，又根據(jù)改良的愛丁堡與斯堪的那維亞神經(jīng)功能缺損程度評分分為輕度損傷(0～15分)、中度損傷(16～30分)和重度損傷(31～45分)。結(jié)果表明，腦梗死面積越大，血清Mn、Cu含量就越高，Cu-Zn SOD水平就越低；神經(jīng)功能評分越高，血清Mn、Cu、總SOD、丙二醛水平就越高，Cu-Zn SOD水平就越低(表28)。

表28　不同損傷腦梗死患者的血清元素質(zhì)量濃度變化　單位： mg/L

注：分組細節(jié)見正文。

秦克秀等[33]觀察了急、慢性心腦血管病患者全血中的微量元素改變，他們測定了27例急性腦梗死、急性心肌梗死和急性高血壓腦出血患者(急性組)、27例明確診斷的冠心病患者(慢性組)和32例健康正常人(對照組)全血中18種元素含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常人比較，兩類病人V、Cr、Co、Cu、Zn、Ge、As、Sr、Mo、Cd、Sb含量均顯著降低，急性患者除Cu、Zn外，其余元素有更顯著的下降(表29)。

表29　急慢性心腦血管病患者的全血元素質(zhì)量濃度比較 　單位：mg/L

注：與對照組比較，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001。

4微量元素在腦卒中診斷中的意義

微量元素在健康與疾病中起著舉足輕重的作用，分析腦卒中患者體內(nèi)的微量元素狀況可以了解患者的微量元素平衡狀態(tài)，可以確定腦卒中的特征性標志物，可以輔助診斷疾病，可以判別相關因子的作用大小或貢獻，可以提供治療策略和護理措施的參考依據(jù)。

4.1危險因素和保護因素

李新華等[34]按1：1配對對50例腦血管病(腦血栓、腦出血)患者作病理對照研究，他們測定了頭發(fā)中9種元素含量，發(fā)現(xiàn)Cu、Mn、Se、V、Cr、Ca、Mg 7種元素低于對照組，而Zn、Na高于對照組。多因素Logistic回歸模型分析顯示，Cu、Cr、Mg、Se、V對腦血管病有保護作用，而Zn、Na是危險因素。由標準化回歸系統(tǒng)可以看出，危險因素的作用大小依次為Na、Zn，保護因素的作用大小依次為Cr、V、Mg(表30)。

表30　腦血管病的頭發(fā)元素的logistic回歸模型

4.2臨床意義

張玉芝[35]測定了72例腦梗死病人血清中13種元素(Sr、Ni、Co、Cr、Fe、Mn、Mo、Cd、Cu、Zn、Ca、Mg、Se)含量，與46例健康人相對照，發(fā)現(xiàn)病人組Zn、Mg、Ca、Mo、Se顯著降低，Sr、Mn、Cu顯著升高。作者采用兩種方法評估了血清微量元素對腦梗死的臨床意義。

(1) 判別分析。應用Fisher法進行判別，經(jīng)回代選出Sr — Mn和Mg — Se判別式。

Sr — Mn判別：利用判別式x2=(0.198 1-1.236 4x1)/3.827 8進行回代，對照組全部在臨界值之下，腦梗死組有3例低于臨界值，判別正確率為95.8%，但此3例在Mg — Se判別中被列為“腦梗死”。

Mg — Se判別：利用判別式x2=(1.330 5-0.044 3x1)/5.867 3進行回代，腦梗死組有1例低于臨界值，判別正確率為98.6%，但此例在Sr — Mn判別中又被判為“腦梗死”。故作者認為，該兩類判別式結(jié)合使用，可使腦梗死判別正確率幾乎為100%。

(2) 比值分析。選擇呈高度負相關的元素對作比值分析，發(fā)現(xiàn)兩組的Sr/Se、Mn/Se、Cu/Zn比值存在顯著差異，特別是Sr/Se、Mn/Se比值對腦梗死判別更有臨床價值。

Sr/Se比值：腦梗死組為1.103 4，對照組為0.269 9。經(jīng)組內(nèi)回代，腦梗死組均大于0.60，對照組全低于0.60，故此臨界值可將正常人和腦梗死病人完全區(qū)別開來。

Mn/Se比值：腦梗死組為0.922 4，對照組為0.308 3。經(jīng)組內(nèi)回代，腦梗死組僅1例為0.360 7，其余均大于0.52，對照組全部低于0.52。判別正確率為98.6%。

4.3輔助診斷

蔣淑梅等[36]測定了40例腦栓塞患者和健康人血清中8種元素(Cu、Zn、Fe、Ca、Mg、Mn、Cr、Sr)含量，根據(jù)網(wǎng)絡計算的兩組元素相對偏離度大小選取Cu、Mn、Ca、Cr 4種元素作特征量。將40個樣本隨機分為學習集(30個)和預測集(10個)。對學習集作人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析，選定OPi=0.5作判別標準：OPi>0.5為腦栓塞患者，OPi<0.5則為健康人。由此建立的腦栓塞神經(jīng)網(wǎng)絡識別系統(tǒng)對預測集進行預測，其識別率為100%，與臨床診斷結(jié)果完全一致(表31)。

表31　腦栓塞的人工神經(jīng)網(wǎng)絡識別

注：臨界值為0.5；識別正確率為100%。

4.4貢獻率

孫勤樞等[31]在對213例腦梗死病人和69名正常人的血清微量元素研究中，觀察到患者Pb、Cd含量顯著升高、Cu/Zn比值隨時間而變。作者選擇資料齊全的40例恢復期(發(fā)作30 d后)病人和40例正常人作判別分析。建立的判別方程為：

y=1.384 4x1(Pb)+0.064 7x2(Cd)-0.186 5x3(Cu/Zn)

按此方程，病人組平均值y=0.318 4，對照組平均值y=0.117 0，據(jù)此確定臨界判別值yc=0.217 7：y>yc為病人，y

4.5影像學研究

許多腦病在臨床癥狀出現(xiàn)以前，某些病變部位就可能已經(jīng)發(fā)生微量元素含量異常。檢測病變部位的特征元素變化就有可能達到診斷或輔助診斷疾病的目的，腦部微量元素影像研究還可為研制診斷疾病的靶向影像劑提供依據(jù)。

腦卒中模型動物研究發(fā)現(xiàn)，腦卒中動物腦組織中許多元素的含量和分布與正常腦組織中有很大不同。德國于利希(Julich)Becker實驗室利用Brain Met技術研究了Watson光致血栓中風模型大鼠的大腦金屬影像學[37]。他們用La-ICP-MS(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)檢測了腦卒中大鼠腦冠狀切片中的多種元素，結(jié)果觀察到梗死區(qū)周圍分界區(qū)Cu、Fe、Zn、Ni和Ti含量顯著增高，而在丘腦中Mn和Ti也異常富集(圖3)。

圖3　Watson腦卒中模型大鼠腦血栓分界區(qū)金屬影像圖

5小結(jié)

(1) 腦卒中是我國目前最重要的公共衛(wèi)生問題之一。中國居民腦卒中的平均患病率為849/10萬，平均發(fā)病率為257/10萬，平均死亡率為137/10萬，發(fā)病率和死亡率均高于歐美國家。在兩種主要類型中，缺血性腦卒中發(fā)病率高于出血性腦卒中，而后者的死亡率高于前者。

(2) 不同類型的腦卒中有共同的危險因素，但高脂血癥、房顫、肥胖可能是缺血性腦卒中的最主要危險因素，而高血壓、高血糖(糖尿病)、酗酒可能是出血性腦卒中的最主要危險因素。

(3) 腦卒中的1年總體復發(fā)率大致在10%～30%之間。腦卒中發(fā)病的危險因素也是腦卒中復發(fā)的危險因素。腦卒中復發(fā)和死亡與腦卒中的類型和年齡有關。

(4) 腦卒中患者存在微量元素穩(wěn)態(tài)障礙，目前已發(fā)現(xiàn)至少有24種元素處于不平衡狀態(tài)。檢測微量元素水平可為腦卒中的判別和診斷提供輔助依據(jù)。

(5) 國人應當重視腦卒中的微量元素組學研究和大腦微量元素影像學(Brain Met)研究。

參考文獻：

[31]孫勤樞,朱軍,陳鐘道,等.腦梗塞患者血清中微量元素Cu、Pb、Cd、Zn、Fe、Mn分析[J].濟寧醫(yī)學院學報,1996,19(2):16-18.

[32]鄭文旭,和軍.腦梗死患者血清微量元素與梗死面積及神經(jīng)功能缺損[J].中國臨床康復,2005,9(21):101-103.

[33]秦克秀,俞鳳.急性心腦血管病患者體內(nèi)微量元素的改變及臨床意義[J].臨床醫(yī)學工程,2009,16(2):1-2.

[34]李新華,譚紹熙.腦血管病微量元素研究的條件logistic回歸分析[J].實用預防醫(yī)學,1999,6(5):336-338.

[35]張玉芝.腦梗塞病人血清微量元素測定分析及臨床意義[J].重慶醫(yī)學,2002,31(9):817-818.

[36]蔣淑梅,柯以侃,葉彥,等.腦栓塞患者血清中微量元素的AAS測定及人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析[J].北京化工大學學報:自然科學版,1999,26(3):70-72.

[37]BECKER J S,METUSCH A,BECKER J S,et al.Mass Spectro-metric Imaging(MSI) of metals using advanced BrainMet technigues for biomedical research[J].Int J Mass Spectrom,2011,307:3-15.

(完)

Trace Elements and Stroke(5)

QIN Junfa

(Chinese Academy of Sciences Shanghai Institute of Applied Physics, Shanghai 201800, China)

Abstract：At present,stroke is the most important health problem in China,which causes huge social and economic difficulties to our country,carries with its substantial morbidity and mortality. Epidemiological characteristics of stroke,risk factors for stroke and the trace elements imbalance of stroke patients,as well as clinical significance for detecting trace elements,from these four aspects,we expounded the relationship between the trace elements and cerebral apoplexy.

Key words:stroke; epidemiology; risk factors; trace elements; China

文章編號：1006-446X(2016)06-0001-08

收稿日期：2015 - 08 - 24

中圖分類號：R 743.3

文獻標識碼：A