顱腦創(chuàng)傷生物標記物的研究進展

王萍 梁肖肖 涂悅

【摘要】顱腦創(chuàng)傷（Traumatic Brain Injury，TBI）是目前世界范圍內(nèi)發(fā)生率高、死亡率高、致殘率高的常見疾病，嚴重威脅著人類的健康和生命，給家庭和社會帶來了沉重的負擔，對TBI的嚴重程度及預后的評估早已成為國內(nèi)外醫(yī)學界的研究熱點。通常僅能依靠神經(jīng)系統(tǒng)檢查和計算機斷層掃描（CT），來進行簡單的病情評估，評估方法是非常有限的。但最新的研究表明，TBI生物標志物檢驗有潛力評估TBI的嚴重程度并預測其可能的預后結果。

【關鍵詞】TBI；預后評估；生物標記物

【中圖分類號】R153 【文獻標識碼】A 【文章編號】ISSN.2095-6681.2019.6..02

TBI簡述：TBI是目前世界范圍內(nèi)導致患者死亡和殘疾的最常見病因，發(fā)生率高達56/10萬～836/10萬[1]，是由一系列物理力量，包括墜落傷、車禍、暴力等造成。它不是一個單一的疾病，是由這些物理力量的不同機制和強度，引起廣泛的大腦功能、細胞和分子的變化，而二次損傷是由一系列的炎癥反應、生化和細胞變化引起的神經(jīng)細胞凋亡和死亡，破壞血腦屏障等[2]。長期的研究結果顯示，對于許多患者而言，創(chuàng)傷性腦損傷的概念是可以轉化為慢性健康狀況，代表了多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的風險因素，包括癲癇、中風、和神經(jīng)退行性疾病[3]，許多幸存者，甚至是一些看似輕微的損傷，可能會造成永久性殘疾且需要長期的康復。因此對創(chuàng)傷性腦損傷預后的評估就顯得尤為重要。

1 目前研究最多、最有應用價值的顱腦創(chuàng)傷生物標記物有以下幾種

1.1 S100β蛋白

S100β是一種胞內(nèi)11KDa的鈣結合蛋白，主要存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的星形膠質細胞和雪旺細胞的細胞質中，因為它的分子大，不能通過完整的血腦屏障。他不是腦內(nèi)特有的蛋白，也存在于其他非神經(jīng)組織中，主要在黑素細胞、脂肪組織、軟骨、骨、肝臟、和肌細胞中，若中樞神經(jīng)系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)的S100β在同一基線測量時，他們的濃度變化可以用來評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷程度，在早期能很好的預測顱腦創(chuàng)傷的嚴重程度[4]。研究發(fā)現(xiàn)顱腦創(chuàng)傷患者的血清中S100β的測量值與格拉斯昏迷評分、格拉斯哥預后評分呈負相關，在顱腦創(chuàng)傷急性期獲得的測量值，能預測顱腦創(chuàng)傷患者長期的認知功能。腦損傷后的生化反應引起神經(jīng)膠質激活，增加了血液和腦脊液中S100β的水平，這種濃度和細胞變化是兩個主要變量，確定細胞外S100β發(fā)揮營養(yǎng)或毒性作用，過多的S100β會增加小膠質和星形膠質細胞的激活，以及神經(jīng)細胞的死亡，釋放S100β可以刺激產(chǎn)生與氧化應激相關的酶和炎性實體，S100β不僅可以作為顱腦創(chuàng)傷的生物標志，降低S100β也可以作為一個潛在的治療目標。

1.2 神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE）

烯醇化酶是一種糖酵解酶，催化2-磷酸甘油酯轉化為磷酸烯醇丙酮酸，烯醇化酶有三種同工酶：烯醇化酶α普遍存在，烯醇化酶β是肌肉特異性酶，烯醇化酶γ具有神經(jīng)元特異性，是一種多功能蛋白，在神經(jīng)元胞漿中特別豐富，特異性的位于神經(jīng)元、神經(jīng)內(nèi)分泌組織，研究發(fā)現(xiàn)，NSE幾乎存在于所有類型的神經(jīng)元中，但他也可以存在于紅細胞和血小板中，因此其測量值也受溶血過程的影響。NSE的表達和活性在神經(jīng)元和膠質細胞的激活和損傷時升高，這是顱腦創(chuàng)傷后造成神經(jīng)退行性疾病的主要因素。血清NSE是一種有效的、簡單的生物標記物檢測，可以在無創(chuàng)途徑下判斷神經(jīng)元的損傷程度。顱腦創(chuàng)傷發(fā)生后，神經(jīng)細胞中NSE的表達和活性明顯上調(diào)，表明它在損傷后的炎癥反應中發(fā)揮一定的作用，然而NSE也具有廣泛的神經(jīng)營養(yǎng)特性，是神經(jīng)細胞存活所必需的，對神經(jīng)元存活有調(diào)節(jié)作用，NSE是多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病神經(jīng)變性和再生的有價值的生物標志物。

1.3 神經(jīng)膠質原纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）

GFAP是一種單體50KDa的中間絲蛋白，由星形膠質細胞完全表達的，和星形膠質細胞的細胞骨架有著至關重要的關系，是許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞類型結構的中間絲蛋白，是TBI的重要生物標志物，與TBI的嚴重程度程正相關。研究表明測定GFAP和泛素C末端水解酶L1對TBI具有較高的靈敏度和預測價值，對于輕型顱腦創(chuàng)傷患者減少CT掃描有潛在的臨床作用。與健康人的CT相比，輕型顱腦創(chuàng)傷患者中CT異常的患者血清中GFAP升高，在顱腦創(chuàng)傷后檢測GFAP較S100B明顯，特別是在顱骨骨折的患者中。膠質細胞在神經(jīng)元損傷時被激活和增殖（膠質增生），在星形膠質細胞骨架損傷后激活釋放GFAP，在體內(nèi)和體外很容易受到鈣蛋白酶修飾，并可能存在42或38 kDa的GFAP分解產(chǎn)物GFAP-BDP，中重度TBI患者腦脊液和血清中GFAP和GFAP-BDP均升高，顱腦損傷后免疫反應的自身抗體能夠識別GFAP和GFAP-BDP，抗GFAP抗體陽性可能作為一種新穎的亞急性和慢性人類的創(chuàng)傷性腦損傷的生物標志物。

1.4 半胱氨酸蛋白酶抑制劑（Cystatin，CST）

顱腦創(chuàng)傷后缺血缺氧導致線粒體功能障礙積累乳酸、鈣離子和使ATP減少，導致ATP依賴性離子泵和谷氨酸攝取障礙，TBI后細胞死亡的主要原因是在原發(fā)性損傷后，突觸中興奮性氨基酸谷氨酸的過度堆積，谷氨酸通過超載鈣離子激活突觸后離子型谷氨酸受體，而細胞內(nèi)Ca2+增加的直接效應之一是半胱氨酸蛋白酶的激活，它能破壞細胞骨架蛋白，如神經(jīng)絲蛋白和微管相關蛋白和膠質纖維酸性蛋白（GFAP），而TBI后的細胞死亡，正是激活了半胱氨酸蛋白酶，從而導致神經(jīng)元和少突膠質細胞死亡，而CST可以抑制溶酶體分泌半胱氨酸蛋白酶，顱腦創(chuàng)傷后CST在非常早的時間點表達，可以在早期評估TBI的嚴重程度，被認為是一種潛在的生物標志。

2 展 望

我們在臨床上對于患者嚴重程度的判斷最常用的就是CT，而CT 對患者的輻射傷害也是不容忽視的，尤其是在兒童中，生物標記物的出現(xiàn)與檢測可以在一定程度上減少這種傷害，尤其是對輕型顱腦創(chuàng)傷患者。迄今為止利用外周血，對于顱腦創(chuàng)傷的生物檢測并沒有一個確切的標準，但將TBI的生物標志物作為評估TBI嚴重程度和預后的工具是很有前途的，單一的生物標記物可能缺乏準確性和特異性，聯(lián)合每種生物標記物變化的特征可能用于指導臨床的治療。TBI生物標記物也可以為臨床研究者提供顱腦創(chuàng)傷后的損傷機制和藥物靶點識別。隨著科技的迅猛發(fā)展，基于生物流體的蛋白質生物標志物檢測技術也在快速發(fā)展，在TBI預后評估和治療方面提供新的依據(jù)，是未來發(fā)展的新趨勢，將會有非常可觀的研究前景。

參考文獻

[1] Lawrence F.Marshall.Head Injury： Recent Past，Present， and Future[J].Neurosurgery，2000，47（3）.

[2] Amorini AM，Lazzarino G，Di Pietro V，Signoretti S，Lazzarino G，Belli A，et al.Metabolic，enzymatic and gene involvement in cerebral glucose dysmetabolism after traumatic brain injury[J].Biochim Biophys Acta，2016，1862：679-87.

[3] Wilson Lindsay，Stewart William，Dams-O'Connor Kristen et al.The chronic and evolving neurological consequences of traumatic brain injury[J].Lancet Neurol，2017，16（10）：813-825.

[4] Thelin Eric Peter，Jeppsson Emma，F(xiàn)rostell Arvid，et al.Utility of neuron-specific enolase in traumatic brain injury；relations to S100B levels，outcome，and extracranial injury severity[J].Crit Care，2016，20：285.

本文編輯：劉欣悅