顱腦損傷患者血清親環(huán)素A水平的變化及臨床意義

趙輝 董曉巧 杜權 鄭永科 胡煒 王昊 楊定博

[摘要]目的揭示顱腦損傷患者血清親環(huán)素A水平檢測的臨床價值。方法選取100例重型顱腦損傷患者和100例健康體檢者（對照組），采用ELISA法測定血清親環(huán)素A、中樞神經特異性蛋白（S100B）、C-反應蛋白、腫瘤壞死因子-α和白介素-6水平，采用格拉斯哥昏迷（GCS）評分評估患者傷情嚴重度，統(tǒng)計分析血清親環(huán)素A水平與傷情嚴重度、上述指標血清水平、30天死亡、急性肺損傷、急性創(chuàng)傷性凝血病和急性進展性出血性腦損傷的關系。結果顱腦損傷患者血清親環(huán)素A、S100B、C-反應蛋白、腫瘤壞死因子-α和白介素-6水平較對照組顯著升高（均P<0.01）。血清親環(huán)素A水平與入院時GCS評分和上述指標血清水平顯著相關性（均P<0.01）。血清親環(huán)素A是顱腦損傷患者30天死亡、急性肺損傷、急性創(chuàng)傷性凝血病和急性進展性出血性腦損傷的獨立預測因素（均P<0.05）。血清親環(huán)素A水平的預測價值超過血清C-反應蛋白、腫瘤壞死因子-α和白介素-6水平（均P<0.05），而與入院時GCS評分和血清S100B水平相似（均P>0.05）。結論親環(huán)素A參與顱腦損傷后繼發(fā)性腦炎性損傷過程，其升高的水平與腦損傷嚴重度及預后密切相關。

[關鍵詞]親環(huán)素A;顱腦損傷;嚴重度;預后;炎癥反應

中圖分類號：R651.1+5

文獻標識碼：A文章編號：1009-816X（2019）01-0048-05

顱腦損傷（traumatic brain injury，TBI）患者住院期間急性肺損傷（acute lung injury，ALI）、急性創(chuàng)傷性凝血?。╝cute traumatic coagulopathy，ATC）和急性進展性出血性腦損傷 （acute progressive hemorrhagic brain injury，PHI）等主要不良事件的發(fā)生可明顯增加患者死亡的風險[1]。格拉斯哥昏迷評分（glasgow coma scale，GCS）是常用的TBI傷情程度和預后的臨床評價指標[2]。中樞神經系統(tǒng)特異性蛋白（S100B）外周血水平可較為準確地反映腦損傷程度[3]。腦損傷炎癥反應標志物C-反應蛋白（C-reactive protein，CRP）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-a）和白介素-6（interlerkin-6，IL-6）參與了ALI、ATC和PHI的發(fā)生發(fā)展過程[4]。親環(huán)素A（cyclophilin A，CypA）是一種小分子的可溶性蛋白，具有肽輔氨酰順反異構酶活性，參與機體免疫調節(jié)、細胞生長、炎癥反應和細胞凋亡等過程[5]。蛛網膜下腔出血、癲癇和TBI大鼠腦組織CypA分泌增加[6～8]。外周血中升高的CypA水平與動脈瘤性蛛網膜下腔出血患者臨床嚴重度和30天神經功能不良預后相關[9]，也與TBI患者90天死亡和神經功能不良預后相關[10]。這些數據提示，CypA可能作為一種促炎因子對腦損傷具有較強的預后預測作用。本研究檢測TBI患者血清CypA、S100B、CRP、TNF-a和IL-6水平，分析CypA水平與GCS評分、S100B、CRP、TNF-a和IL-6水平及30天死亡、ALI、ATC和PHI發(fā)生的關系，旨在揭示CypA在腦損傷中的作用及其與TBI嚴重度和預后的關系。

1資料和方法

1.1一般資料：本研究分為腦外傷組和對照組。腦外傷組為2014年2月至2017年6月本院收治的重型TBI（GCS<9分）患者，共100例。男59例，女41例，年齡18～77歲，平均（38.49±15.02）歲。外傷到入院時間0.50～6.00h，平均（2.63±1.42）h;其中車禍58例，砸傷21例，摔傷14例，其他7例。閉合性顱腦損傷72例，開放性顱腦損傷28例。硬膜外血腫29例，硬膜下血腫40例，腦內血腫26例，顱底骨折27例，顱蓋骨骨折48例，廣泛性腦挫裂傷35例，顱內靜脈竇損傷12例，蛛網膜下腔出血62例。入院時GCS評分3～8分，平均（5.66±5.70）分。環(huán)池消失34例，瞳孔散大32例，中線移位（>5mm）49例。急診手術治療65例。30天內死亡21例，ALI 27例，ATC 39例，PHI 31例。對照組為本院2016年6月至2017年6月健康體檢者，共100例，年齡和性別與腦外傷組比較，差異均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05）。所有研究對象均排除高血壓病、肥胖癥、糖尿病和高脂血癥等心腦血管高危因素，既往頭部外傷、腦出血、腦腫瘤和腦梗死等神經系統(tǒng)疾病;使用抗凝劑或抗小血板聚集藥物，合并白血病、特發(fā)性血小板減少性紫癜、血友病等血液系統(tǒng)性疾病;近1個月內感染，惡性腫瘤，心肝肺腎等器官嚴重疾病史。腦外傷組同時排除其他部位嚴重外傷、原發(fā)性腦干損傷、年齡小于18歲和外傷到入院時間超過6小時。

1.2方法：對照組于體檢時經肘靜脈采集靜脈血，腦外傷組患者在腦外傷后2.00～12.00h，平均（5.49±2.69）h經肘靜脈采集靜脈血，按照常規(guī)方法檢測凝血功能及血常規(guī)，并按照試劑盒說明書在美國BIO-RAD Coda全自動酶免疫分析儀上檢測血清CypA、S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平。

1.3臨床診斷：ATC定義為活化部分凝血活酶時間>40s和/或國際標準化比值>1.2和/或血小板計數<120×109/L[11]。PHI是指經過再次頭顱CT掃描或者手術證實，于傷后首次頭顱CT掃描上所顯示的血腫或腦挫傷等出血性病灶的擴大或新出現的出血性病灶[12]。當患者出現呼吸頻數和/或呼吸窘迫，胸部X線檢查顯示雙肺浸潤陰影，肺毛細血管楔壓≤18mmHg或臨床上能排除心源性肺水腫，血氧分壓/吸氧濃度的比值≤300mmHg時，可診斷ALI[13]。

1.4統(tǒng)計學處理：采用SPSS 19.0版統(tǒng)計軟件對數據進行處理，使用Kolmogorov-Smirnov法對計量資料進行正態(tài)性檢驗，因所有數據為非正態(tài)分布，以中位數（四分之一位數）表示。計數資料和計量資料組間比較分別采用χ2檢驗和Mann-Whitney U檢驗。血清CypA水平與腦外傷后30天死亡、ALI、ATC和PHI發(fā)生的關系采用二分類Logistic回歸分析。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析和比較入院時GCS評分及血清CypA、S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平對腦外傷后30天死亡、ALI、ATC和PHI發(fā)生的預測價值，曲線下面積（area under curve，AUC）比較采用Z檢驗。血清CypA水平的相關性采用Spearman相關系數分析，P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2結果

2.1兩組血清標志物水平比較：腦外傷組血清CypA、S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平均顯著高于對照組（均P<0.01），見表1。

2.2腦外傷患者血清CypA水平的相關性分析：血清CypA水平與入院時GCS評分、血清S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平呈顯著相關性（r=-0.69、0.59、0.50、0.45和0.42，均P<0.01）。

2.3腦外傷患者各亞組血清標志物水平的比較：腦外傷后30天死亡、ALI、ATC或PHI患者血清CypA、S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平均顯著高于腦外傷后30天生存或腦外傷后非ALI、ATC或PHI患者（均P<0.05），見表2。

2.4腦外傷患者血清CypA水平與臨床不良預后的相關分析：以血清CypA水平>中位數（99.31ng/mL）為自變量，以腦外傷后30天死亡、ALI、ATC和PHI為因變量，單因素Logistic回歸分析顯示，血清CypA水平>99.31ng/mL與腦外傷后30天死亡、ALI、ATC和PHI顯著相關，經多因素Logistic回歸分析調整性別、年齡、入院時間、外傷形式、入院時GCS評分、瞳孔散大、環(huán)池消失、中線移位（>5mm）和急診手術等因素后，血清CypA水平>99.31ng/mL仍是腦外傷后30天死亡、ALI、ATC和PHI的獨立危險因素，見表3。

2.5腦外傷患者血清標志物水平對臨床不良預后的預測價值分析：腦外傷患者入院時GCS評分、血清CypA、S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平均顯著預測腦外傷后30天死亡、ALI、ATC和PHI發(fā)生（均P<0.01），且血清CypA水平對上述預后不良因子的預測價值均顯著超過血清CRP、TNF-α和IL-6水平（均P<0.05），而相似于入院時GCS評分和血清S100B水平（均P<0.05），見表4。

3討論

重型TBI死亡率高，預后差。本研究報道的30天死亡率是21%，與既往研究報告的22.6%相符合[14]。重型TBI患者住院期間往往出現ALI、ATC和PHI，具有一定的發(fā)生率，本研究報道的發(fā)生率依次為27%、39%和31%，也與既往研究報道的28.4%、40.2%和32.4%相符合[14]。TBI可導致腦組織神經元細胞破壞，特異性蛋白通過破壞的血腦屏障滲透入外周血中，而外周血中這些蛋白水平的升高可反映腦組織的損傷程度，進而評估腦損傷臨床嚴重度及預測臨床預后，同時也可預測ALI、ATC和PHI的發(fā)生[3]。正如本研究所示，血清S100B水平在腦外傷后顯著升高，而30天內死亡或ALI、ATC或PHI患者血清S100B水平升高尤為明顯。TBI除了引起腦組織的破壞外，也可誘發(fā)繼發(fā)性腦損傷（secondary brain injury，SBI）。SBI是一個復制的病理生理過程，涉及細胞凋亡、炎癥反應和氧化自由基反應等。TBI后神經膠質細胞可分泌大量的炎癥因子，如CRP、TNF-α和IL-6等，這些炎癥因子參與炎癥反應，從而增加腦組織的損傷，造成ALI、ATC和PHI的發(fā)生發(fā)展，甚至造成患者死亡，也可通過破壞的血腦屏障滲透到外周血中，造成了外周血中炎癥因子水平的升高[4]。本研究顯示，血清CRP、TNF-α和IL-6水平在TBI后顯著升高，而在30天內死亡、ALI、ATC或PHI患者中，這些因子的水平升高尤其明顯。同時，ROC曲線也證實，入院時GCS評分、血清S100B、CRP、TNF-α和IL-6水平對TBI患者30天內死亡、ALI、ATC或PHI的發(fā)生有良好的預測價值。綜上所述，入院時GCS評分可作為TBI患者良好的臨床嚴重度和預后評價指標[2]，血清S100B水平可作為一個較好的實驗室指標來反映TBI后腦組織的損傷程度[3]，而CRP、TNF-α和IL-6可作為較好的炎癥標志物來反映腦炎癥反應的程度[4]。人類親環(huán)素類型主要包括CypA、CypB、CypC、CypD、CypE、Cyp40和CypNK等16余種。CypA是最早發(fā)現也是研究最廣泛的親環(huán)素。CypA具有多種生物學功能，參與信號傳導、細胞凋亡調節(jié)和蛋白質折疊催化等，是環(huán)孢素A的細胞內受體，介導環(huán)孢素A發(fā)揮免疫抑制作用[5]。最近的研究顯示，CypA可調節(jié)機體免疫功能和炎性反應，在慢性阻塞性肺病、急性心肌梗死和心力衰竭等炎性相關性疾病中發(fā)揮重要的作用[15～17]。缺血、缺氧、炎癥或氧化因子可刺激組織分泌和釋放大量的CypA[18]。

在本研究中，TBI患者血清CypA水平較正常人群顯著升高，且與血清CRP、TNF-α和IL-6水平呈正相關。這些數據提示，外傷性腦損傷可導致腦組織釋放大量的CypA，從而可能參與繼發(fā)性腦炎癥反應。

已有研究顯示，動脈瘤性蛛網膜下腔出血患者血清CypA水平顯著升高，其水平與世界神經外科醫(yī)師聯(lián)盟委員會蛛網膜下腔出血分級呈顯著正相關性，也與患者30天神經功能不良預后顯著相關[9]。2018年的臨床研究發(fā)現，外周血中升高的CypA水平與TBI患者入院時GCS評分相關，是外傷后90天死亡和神經功能不良預后的獨立危險因素[10]。本文研究數據顯示，血清CypA水平對腦外傷后30天內死亡、ALI、ATC和PHI的預測價值與入院時GCS評分和血清S100B水平相似，而明顯超過血清CRP、TNF-α和IL-6水平。這個研究結果說明，血清CypA可能對TBI有很強的預后預測能力。綜上所述，CypA可能參與了外傷性腦損傷后炎癥反應過程，而升高的血清CypA水平與TBI的傷情程度和臨床預后密切相關，臨床檢測該指標可為TBI嚴重度評估和預后的早期預測提供實驗室依據，指導臨床治療。

參考文獻

[1]Dong XQ， Yu WH， Zhang ZY， et al. Serum thioredoxin and in-hospital major adverse events after traumatic brain injury[J]. Clin Chim Acta，2017，469：75-80.

[2]Nik A， Sheikh Andalibi MS， Ehsaei MR， et al. The Efficacy of Glasgow Coma Scale （GCS） Score and Acute Physiology and Chronic Health Evaluation （APACHE） II for Predicting Hospital Mortality of ICU Patients with Acute Traumatic Brain Injury[J]. Bull Emerg Trauma，2018，6（2）：141-145.

[3]Thelin EP， Nelson DW， Bellander BM. A review of the clinical utility of serum S100B protein levels in the assessment of traumatic brain injury[J]. Acta Neurochir （Wien），2017，159（2）：209-225.

[4]Knigs M， Engenhorst PJ， Oosterlaan J. Intelligence after traumatic brain injury： meta-analysis of outcomes and prognosis[J]. Eur J Neurol，2016，23（1）：21-29.

[5]Dawar FU， Xiong Y， Khattak MNK， et al. Potential role of cyclophilin A in regulating cytokine secretion[J]. J Leukoc Biol，2017，102（4）：989-992.

[6]Redell JB， Zhao J， Dash PK. Acutely increased cyclophilin a expression after brain injury： a role in blood-brain barrier function and tissue preservation[J]. J Neurosci Res，2007，85（9）：1980-1988.

[7]Dang B， Li H， Xu X， et al. Cyclophilin A/cluster of differentiation 147 interactions participate in early brain injury after subarachnoid hemorrhage in rats[J]. Crit Care Med，2015，43（9）：e369-e381.

[8]Lo WY， Tsai FJ， Liu CH， et al. Uncaria rhynchophylla upregulates the expression of MIF and cyclophilin A in kainic acid-induced epilepsy rats： A proteomic analysis[J]. Am J Chin Med，2010，38（4）：745-759.

[9]Kao HW， Lee KW， Chen WL， et al. Cyclophilin A in ruptured intracranial aneurysm： A prognostic biomarker[J]. Medicine （Baltimore），2015，94（39）：e1683.[10]Jin HH， Mao TM， Bai ZQ， et al. The 90-day prognostic value of serum cyclophilin A in traumatic brain injury[J]. Clin Chim Acta，2018，484：258-264.

[11]Shrestha A， Joshi RM， Devkota UP. Contributing factors for coagulopathy in traumatic brain injury[J]. Asian J Neurosurg，2017，12（4）：648-652.

[12]Kurland D， Hong C， Aarabi B， et al. Hemorrhagic progression of a contusion after traumatic brain injury： a review[J]. J Neurotrauma，2012，29（1）：19-31.

[13]Lou M， Chen X， Wang K， et al. Increased intracranial pressure is associated with the development of acute lung injury following severe traumatic brain injury[J]. Clin Neurol Neurosurg，2013，115（7）：904-908.

[14]Feng MJ， Ning WB， Wang W， et al. Serum S100A12 as a prognostic biomarker of severe traumatic brain injury[J]. Clin Chim Acta，2018，480：84-91.

[15]Zhang M， Tang J， Yin J， et al. The clinical implication of serum cyclophilin A in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis，2018，13：357-363.

[16]Huang CH， Chang CC， Kuo CL， et al. Decrease in plasma cyclophilin A concentration at 1 month after myocardial infarction predicts better left ventricular performance and synchronicity at 6 months： a pilot study in patients with ST elevation myocardial infarction[J]. Int J Biol Sci，2015（1），11：38-47.[17]Zuern CS， Müller KA， Seizer P， et al. Cyclophilin A predicts clinical outcome in patients with congestive heart failure undergoing endomyocardial biopsy[J]. Eur J Heart Fail，2013，15（2）：176-184.

[18]Satoh K. Cyclophilin A in cardiovascular homeostasis and diseases[J]. Tohoku J Exp Med，2015，235（1）：1-15.（收稿日期：2018-7-27）