神經(jīng)元特異性烯醇化酶的研究進(jìn)展及其在心臟停搏中的應(yīng)用

陳 撓，王秀杰

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院急診內(nèi)科，哈爾濱 150001)

烯醇化酶是一種多功能蛋白質(zhì)，廣泛存在于人體組織，在糖無氧酵解途徑中起催化酶作用。機(jī)體損傷時(shí)，烯醇化酶可從細(xì)胞中釋放出來，在調(diào)控細(xì)胞凋亡及促進(jìn)細(xì)胞存活方面起雙向作用[1]。烯醇化酶在不同組織中具有不同結(jié)構(gòu)，其中神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)主要存在于神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，在神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷、缺血缺氧性腦病、中毒性損傷、神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤等疾病時(shí)，腦脊液和血液中NSE水平可出現(xiàn)不同程度升高，故可作為神經(jīng)系統(tǒng)損傷和神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的生物標(biāo)志物[2-3]。近年來，有學(xué)者研究認(rèn)為，NSE可以通過相關(guān)信號通路促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的生長與再生，有望在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用[4]。目前，心臟停搏是常見急診就診原因，是最常見的死亡原因之一，其導(dǎo)致的缺血缺氧性腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)約50%早期存活，但最終仍無法避免出現(xiàn)無反應(yīng)覺醒綜合征或死于并發(fā)癥[5]。近年來，NSE逐漸受到重視，并用于心臟停搏預(yù)后的評估?，F(xiàn)就NSE的研究進(jìn)展及其在心臟停搏中的應(yīng)用予以綜述。

1 NSE的結(jié)構(gòu)及特性

烯醇化酶又稱為磷酸丙酮酸水合酶，廣泛存在于各種哺乳動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和細(xì)胞表面，可在生理或病理狀態(tài)下起多種作用。烯醇化酶由α、β或γ三種亞基非共價(jià)連接為不同的亞型，不同亞型具有組織特異性，其中α-烯醇化酶存在于所有胎兒和大多數(shù)成年哺乳動(dòng)物組織中，β-烯醇化酶主要存在于骨骼肌和心肌組織，而NSE主要存在于神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌組織[6]。在機(jī)體發(fā)育、損傷或疾病期間，成熟組織中的α-烯醇化酶可在肌肉組織可轉(zhuǎn)化為β-烯醇化酶，在神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為NSE[1]。NSE是一種分子量為78 000的γ同型二聚體，首先在神經(jīng)組織中分離出來，并稱為14-3-2蛋白，后因其具有烯醇化酶活性，被命名為神經(jīng)元特異性烯醇化酶，存在于所有神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，特別是彌漫性神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，如腸道、肺部、甲狀腺、唾液腺和胰腺中[7-8]。另有研究發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞、血小板、乳房組織、子宮等非神經(jīng)元和非神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞或組織中也有較低含量的NSE[9]。NSE有αγ和γγ兩種亞型，其中γγ主要存在于成熟神經(jīng)元，αγ存在于非神經(jīng)元細(xì)胞[10]。

2 NSE的功能

烯醇化酶常在細(xì)胞胞質(zhì)中表達(dá)，并在糖酵解和糖異生中起催化酶的作用，可促進(jìn)2-磷酸甘油酸和磷酸烯醇丙酮酸相互轉(zhuǎn)化。有研究表明，炎癥反應(yīng)時(shí)，烯醇化酶可遷移至細(xì)胞表面，在細(xì)胞乏氧、控制細(xì)胞生長、免疫耐受及變態(tài)反應(yīng)等方面起多重作用[1]。腫瘤細(xì)胞增殖需要大量的能量，因此糖酵解在腫瘤細(xì)胞中明顯增強(qiáng)，并成為腫瘤進(jìn)展的標(biāo)志。烯醇化酶的過度表達(dá)明顯加速了糖酵解過程，以滿足腫瘤細(xì)胞的代謝需求，促進(jìn)腫瘤生長，故認(rèn)為烯醇化酶可能成為腫瘤靶向治療的研究方向[11-12]。

有研究認(rèn)為，炎癥反應(yīng)時(shí)，烯醇化酶釋放至細(xì)胞表面可能與尿激酶型纖溶酶原激活劑、尿激酶型纖溶酶原激活劑受體和纖溶酶原相互作用有關(guān)。細(xì)胞表面的烯醇化酶可與纖溶酶原結(jié)合，隨后被裂解，產(chǎn)生活化的纖溶酶，降解細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)病原體侵入，加重炎癥反應(yīng)及細(xì)胞破壞，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，也促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移；增加的烯醇化酶可增強(qiáng)纖溶酶活性和激活蛋白酶激活受體2，從而激活內(nèi)皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞[1,13]。烯醇化酶可以刺激免疫球蛋白產(chǎn)生，從而可激活體液免疫和細(xì)胞免疫，并加重?fù)p傷后炎癥反應(yīng)[14]。烯醇化酶快速從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面時(shí)，可引發(fā)多種反應(yīng)，如產(chǎn)生活性氧類、一氧化氮、炎癥細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-1β、γ干擾素、轉(zhuǎn)化生長因子-β等)、趨化因子(人單核細(xì)胞趨化蛋白-1、人巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1α等)促進(jìn)細(xì)胞凋亡[1]。以往研究主要集中于神經(jīng)元損傷后NSE過度表達(dá)對細(xì)胞的有害影響，認(rèn)為NSE是評估神經(jīng)元損傷的重要標(biāo)志物，但近年來研究認(rèn)為，可控的NSE表達(dá)可以促進(jìn)神經(jīng)元的存活和再生[4]。NSE的C端與糖酵解途徑無關(guān)，通過介導(dǎo)磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和促分裂原活化的蛋白激酶/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移，促進(jìn)細(xì)胞存活，其機(jī)制可能是NSE作用于磷酸脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路使RhoA激酶失活，從而促進(jìn)神經(jīng)生長，并通過快速肌動(dòng)蛋白聚合影響神經(jīng)突向外生長[2,15]。對小鼠模型NSE的神經(jīng)營養(yǎng)作用的研究發(fā)現(xiàn)，組織蛋白酶X可在酸性環(huán)境下切斷NSE的C端結(jié)構(gòu)，從而影響NSE促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞生長分化的功能[16]。通過對以上途徑或酶的干預(yù)可能減少神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，甚至促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的再生，可為未來腦部、脊髓損傷等神經(jīng)系統(tǒng)損傷中促進(jìn)神經(jīng)生長再生、修復(fù)等方面的研究提供新思路[4]。

目前，NSE的臨床應(yīng)用仍主要集中在神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤或神經(jīng)系統(tǒng)損傷的特異性方面，并作為神經(jīng)系統(tǒng)損傷及部分腫瘤標(biāo)志物的臨床應(yīng)用，如腦卒中、腦外傷等。近年來，NSE在HIE中的應(yīng)用逐漸在國內(nèi)外受到重視，并逐步應(yīng)用到臨床。

3 NSE與心臟停搏

心臟停搏直接導(dǎo)致腦組織缺血缺氧，腦細(xì)胞崩解破壞，呼吸心臟停搏4～6 min內(nèi)無法恢復(fù)腦灌注將直接導(dǎo)致不可逆的腦損傷，出現(xiàn)HIE。此外，心臟停搏后綜合征患者的炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致全身缺血再灌注損傷、心功能不全等，可能導(dǎo)致繼發(fā)性腦損傷[17-18]。腦損傷是心臟停搏后神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后不良和死亡的最常見原因[19]。評估心臟停搏患者腦功能恢復(fù)的可能性是臨床決定后續(xù)治療和判斷預(yù)后的重要手段，現(xiàn)通常依據(jù)醫(yī)師的臨床經(jīng)驗(yàn)(如瞳孔和角膜反射、發(fā)病3 d內(nèi)是否有去大腦強(qiáng)直、24 h內(nèi)是否出現(xiàn)癲癇或肌陣攣等)，往往缺乏量化指標(biāo)的評估[20]。既往心臟停搏患者心肺復(fù)蘇后腦功能評估可依照各種評分，如格拉斯哥昏迷評分量表、腦功能分類等，但此類方法存在一定主觀性，極易受各種因素干擾，而腦電圖、頭部CT、頭部磁共振成像等常需要一定的檢查條件。近年來，一些生物標(biāo)志物逐步用于腦損傷的評估，如NSE、S-100β蛋白等，但目前尚沒有公認(rèn)的心肺復(fù)蘇術(shù)預(yù)后標(biāo)準(zhǔn)的NSE標(biāo)本留取時(shí)間和NSE閾值。

3.1NSE的閾值 臨床上檢驗(yàn)指標(biāo)常設(shè)定特定的閾值以便于診斷與治療。正常人血清中僅存在極少量的NSE。心臟停搏患者腦部缺血缺氧后出現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞崩解，導(dǎo)致NSE釋放入腦脊液，透過血腦屏障進(jìn)入血液，導(dǎo)致血清中NSE水平升高，神經(jīng)細(xì)胞損傷越重，NSE水平越高，因此NSE可用于評估腦損傷嚴(yán)重程度及預(yù)后[3]。但NSE水平評估短期預(yù)后受采血時(shí)間的影響較大，閾值范圍很廣[21]。有研究認(rèn)為，心臟停搏后第1～3天NSE>33 ng/mL，提示預(yù)后不良，患者可能死亡或處于植物狀態(tài)，但假陽性率為29.3%，易導(dǎo)致誤診[22-23]。隨后Daubin等[20]也證實(shí)，NSE水平越高，心臟停搏患者預(yù)后越差；并將NSE閾值設(shè)定為97 ng/mL，發(fā)現(xiàn)NSE測定值高于設(shè)定閾值的患者均出現(xiàn)植物狀態(tài)或最終死亡，但對心臟停搏幸存患者的后續(xù)治療方案仍建議聯(lián)合腦電圖和體感誘發(fā)電位等檢查進(jìn)行評估。隨著低溫誘導(dǎo)治療及低溫治療對神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)作用的研究進(jìn)展，以往設(shè)定的心臟停搏NSE閾值受到質(zhì)疑，Stammet等[24]對目標(biāo)溫度管理的研究認(rèn)為，NSE預(yù)測值并不受33 ℃或36 ℃目標(biāo)溫度的顯著影響，并對患者自主循環(huán)恢復(fù)后24、48、72 h分別留取NSE血液標(biāo)本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，NSE閾值的設(shè)定與靈敏度和特異度的相關(guān)性較大，24 h時(shí)NSE靈敏度過低，不具有臨床意義，48 h和72 h的NSE值更適合預(yù)測預(yù)后；既往將NSE閾值設(shè)定為33 ng/mL，假陽性率過高，設(shè)定為100 ng/mL時(shí)靈敏度過低；48～72 h的NSE增加6 ng/mL則提示預(yù)后不佳，故認(rèn)為NSE水平升高并不能決定可對患者消極治療。Streitberger等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，NSE閾值設(shè)定為70 ng/mL時(shí)，陽性預(yù)測值為94%，靈敏度為55%；NSE閾值設(shè)定為80 ng/mL時(shí)，陽性預(yù)測值為97%，靈敏度為51%；NSE閾值設(shè)定為90 ng/mL時(shí)，陽性預(yù)測值為99%,靈敏度為48%，可見高水平NSE提示心臟停搏患者預(yù)后不良，尤其是NSE>90 ng/mL時(shí)，患者恢復(fù)的可能性較小；而較低NSE血清水平預(yù)示出現(xiàn)嚴(yán)重HIE的可能性較小，但低NSE水平對腦功能分類評分在1～3的預(yù)測靈敏度低至33%，故需結(jié)合其他參數(shù)重新評估。NSE對院外心臟停搏患者的預(yù)測準(zhǔn)確性優(yōu)于非創(chuàng)傷性院內(nèi)心臟停搏患者，可能由于院外心臟停搏幸存者往往恢復(fù)自主循環(huán)的時(shí)間較長，易出現(xiàn)較為嚴(yán)重的HIE，而非創(chuàng)傷性院內(nèi)心臟停搏患者搶救及時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重HIE的概率較低，且很多患者未經(jīng)過HIE而直接死亡。由于NSE評估心臟停搏病情及預(yù)后的特異性不高，故難以獨(dú)立評價(jià)，仍需與其他指標(biāo)聯(lián)用。

3.2NSE的留取標(biāo)本時(shí)間 NSE等生物標(biāo)志物(如心肌酶、氨基轉(zhuǎn)移酶等)在機(jī)體不同階段存在動(dòng)態(tài)變化。心臟停搏后不同時(shí)間的NSE值存在差異，其代表意義也不同。Sugita等[18]分別留取0、24、48、168 h院外心臟停搏后恢復(fù)自主循環(huán)患者的標(biāo)本進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，與預(yù)后良好組相比，預(yù)后不良組NSE水平在0 h無明顯差異，24 h后NSE開始增加，48 h可達(dá)到峰值，與預(yù)后良好組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證實(shí)NSE作為生物標(biāo)志物是動(dòng)態(tài)的變化過程。馬宇潔等[26]對心臟停搏大鼠心肺復(fù)蘇模型自主循環(huán)恢復(fù)后6、12、24、48 h血NSE的研究發(fā)現(xiàn)，6 h時(shí)NSE出現(xiàn)升高，24 h達(dá)到峰值，隨后NSE下降，這與上述研究略有出入，可能與研究對象和方法的差異有關(guān)。Vondrakova等[27]研究認(rèn)為，NSE水平雖可預(yù)測患者未來30 d的神經(jīng)系統(tǒng)功能，但NSE水平與預(yù)測結(jié)果之間的相關(guān)性受采血時(shí)間的影響：心臟停搏第4天NSE檢測結(jié)果與預(yù)后相關(guān)性最大，第3天NSE數(shù)值和NSE最大值與預(yù)后相關(guān)性相對較大，第1天NSE值與預(yù)后相關(guān)性較小，NSE最大值是1年內(nèi)死亡的獨(dú)立預(yù)測因子。留取峰值更能預(yù)測病情預(yù)后，但有研究發(fā)現(xiàn)，心臟停搏48～72 h期間NSE持續(xù)升高，預(yù)示患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)較大，可見早期動(dòng)態(tài)監(jiān)測NSE水平對疾病診治至關(guān)重要[28]。

3.3干擾因素 導(dǎo)致心臟停搏的原因極為復(fù)雜，大致分為心源性疾病和非心源性疾病兩大類。非心源性疾病中還包括呼吸系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、中毒等，但腦外傷、腦卒中等疾病也可引起血清NSE水平的升高，故用NSE評估非心源性疾病導(dǎo)致的心臟停搏和單純HIE尚待確定。有研究發(fā)現(xiàn)，NSE可大量存在于各類神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤，包括胰島細(xì)胞瘤、嗜鉻細(xì)胞瘤、甲狀腺髓樣癌、燕麥細(xì)胞癌和胰腺癌、胰腺癌和胰腺癌、肺癌等[29]。心臟停搏治療過程中極易合并膿毒癥。Anderson等[30]對124例膿毒癥患者進(jìn)行回顧性分析發(fā)現(xiàn)，NSE水平每增加1倍，膿毒癥患者30 d病死率增加7.3%、意識障礙風(fēng)險(xiǎn)增加5.2%；NSE>12.5 ng/mL是30 d病死率增加23.3%和意識障礙風(fēng)險(xiǎn)增加29.3%的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。NSE水平可能受到患者病史和合并癥的影響，給心臟停搏的預(yù)后評估帶來困難。Stammet等[24]對治療過程溫度控制影響的研究認(rèn)為，在33 ℃或36 ℃目標(biāo)溫度管理下，對NSE的影響不明顯。NSE存在于紅細(xì)胞和血小板內(nèi)的血清半衰期約30 h[31]。標(biāo)本溶血后可導(dǎo)致血清NSE值成比例增加，可見標(biāo)本采集溶血以及使用體外循環(huán)、主動(dòng)脈球囊反搏等治療均可影響NSE水平[31-33]。由于NSE的特異度不高，且存在諸多干擾因素，故使用NSE進(jìn)行心臟停搏預(yù)后評估時(shí)，需避免上述干擾因素的影響。

4 小 結(jié)

NSE是長期用于肺癌診斷治療的生物標(biāo)志物。近年來，分子生物學(xué)研究逐漸發(fā)現(xiàn)，過量表達(dá)的NSE可以加重炎癥反應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，甚至在腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移中也起作用；可控的NSE表達(dá)能通過相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通道控制神經(jīng)細(xì)胞的生長與再生，此功能尚需進(jìn)一步證實(shí)，但已為促進(jìn)神經(jīng)生長和恢復(fù)提供了思路，有望應(yīng)用于腦部、脊髓等神經(jīng)系統(tǒng)損傷的修復(fù)中。心臟停搏后HIE是心臟停搏幸存者預(yù)后不良和死亡的主要原因之一，目前仍依靠臨床癥狀及功能評分評估心臟停搏的預(yù)后，雖然CT等影像學(xué)檢查可以評估預(yù)后，但需要一定的條件，適當(dāng)?shù)纳飿?biāo)志物在臨床上更易使用。目前，NSE的明顯升高預(yù)示心臟停搏患者預(yù)后不良，低NSE預(yù)測的靈敏度較低，但對心臟停搏的良好轉(zhuǎn)歸仍有提示作用，故建議連續(xù)留取NSE標(biāo)本，前3～4 d明顯升高提示預(yù)后不良，且第3天、第4天的NSE值具有更高的預(yù)測價(jià)值，第3天血清NSE>90 ng/mL提示預(yù)后嚴(yán)重不良，但能否作為閾值尚有待確定。NSE存在很多限制因素，包括基礎(chǔ)疾病、繼發(fā)感染、體外循環(huán)、溶血等，因此，臨床應(yīng)用時(shí)需考慮以上干擾因素，故應(yīng)結(jié)合影像學(xué)檢查和其他檢查方式對心臟停搏預(yù)后進(jìn)行評估更為準(zhǔn)確。