常壓氧聯(lián)合高壓氧對急性腦梗死患者血清細胞間黏附分子及基質金屬蛋白酶-9的影響

袁海成，許 波，宋 博，孫 鋒

?

常壓氧聯(lián)合高壓氧對急性腦梗死患者血清細胞間黏附分子及基質金屬蛋白酶-9的影響

袁海成*，許 波，宋 博，孫 鋒

（青島市中心醫(yī)院神經內科，青島 266042）

探討常壓氧（NBO）聯(lián)合高壓氧（HBO）對急性腦梗死血清細胞間黏附分子及基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）水平的影響。選擇2011年12月至2014年3月在青島市中心醫(yī)院神經內科住院且發(fā)病24h內來院就診的168例急性腦梗死患者為急性腦梗死組，將其隨機分為常規(guī)治療、HBO治療及NBO聯(lián)合HBO治療3個亞組，分別在治療前、治療10d后采用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）測定各亞組血清可溶性細胞間黏附分子（sICAM-1）、可溶性E-選擇素（sE-selectin，sES）及MMP-9水平，分析各亞組治療前后神經功能缺損變化。另以50名正常人組成正常對照組。3個亞組治療10d后，血清sICAM-1、sES和MMP-9水平分別較治療前顯著下降（＝8.754～11.351，＜0.01）；HBO亞組、NBO＋HBO亞組患者顯著低于常規(guī)亞組（＝2.237～4.162，＜0.05或0.01）；與HBO亞組比較，NBO+HBO亞組患者血清sICAM-1、sES和MMP-9水平均顯著下降（＝2.141～2.366，＜0.01）；HBO亞組、NBO＋HBO亞組治療10d后，NIHSS評分較常規(guī)亞組顯著下降（＝5.367，＜0.01；＝9.943，＜0.01），而NBO＋HBO亞組較HBO亞組治療后NIHSS評分顯著下降，差異具有統(tǒng)計學意義（＝2.827，＜0.01）。NBO聯(lián)合HBO治療抑制血清sICAM-1、sES和MMP-9水平優(yōu)于HBO亞組，且更能改善急性腦梗死患者臨床預后。

腦梗死；細胞間黏附分子1；基質金屬蛋白酶9；高壓氧合作用；常壓氧

急性腦梗死具有高發(fā)病率、高致殘率及高死亡率等特點。研究表明，急性腦梗死后，細胞黏附分子介導的炎癥反應及基質金屬蛋白酶（matrix metallo-proteinase，MMP）表達上調，參與缺血低氧過程和腦水腫的形成，而糾正組織低氧狀態(tài)是有效緩解患者預后的重要因素。我們前期研究表明高壓氧（hyperbaric oxygen，HBO）能夠減輕缺血再灌注損傷及炎癥反應，下調患者血清可溶性細胞間黏附分子（soluble intercellular adhesion molecule-1，sICAM-1）、可溶性E-選擇素（soluble E-selectin，sE-selectin）及MMP-9水平而發(fā)揮神經保護作用[1]；動物實驗已經證實，早期常壓氧（normobaric oxygen，NBO）治療能夠抑制氧化應激及炎癥反應，而起到縮小梗死體積，改善神經功能預后的作用[2]。本研究擬進一步探討NBO聯(lián)合HBO對急性腦梗死進行早期干預，并分析對急性腦梗死患者細胞黏附分子和MMP-9水平的影響，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2011年12月至2014年3月在青島市中心醫(yī)院神經內科住院的急性腦梗死患者，均為發(fā)病24h內來院就診，且入院前未接受任何治療。所有患者入院診斷符合全國第四屆腦血管病會議制定的急性腦梗死診斷標準，并經頭顱CT平掃或MRI平掃確診。所有患者參照急性腦梗死的英國牛津郡社區(qū)腦卒中項目（Oxfordshire Community Stroke Project，OCSP）分型分為前循環(huán)梗死、后循環(huán)梗死，同時采用美國國立衛(wèi)生研究院腦卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）進行神經功能缺損評價，并排除嚴重肝腎功能障礙、風濕免疫性疾病、感染性疾病、惡性腫瘤、血液系統(tǒng)疾病及外傷等。對于接受HBO治療患者，進展性及大面積腦梗死、意識障礙或NIHSS評分≥15分不能獨立完成HBO治療者、繼發(fā)性癲癇、合并高血壓且藥物控制不理想者（血壓＞160/100mmHg；1mmHg＝0.133kPa）、既往有氧中毒及氧過敏者均排除。急性腦梗死組共納入168例急性腦梗死患者，其中男84例，女84例，年齡（66.4±11.5）歲；合并冠心病19例，高血壓40例，糖尿病24例，高脂血癥34例。該組患者隨機分為3個亞組，每個亞組各56例，即常規(guī)治療亞組（常規(guī)亞組）、HBO治療亞組（HBO亞組）和NBO＋HBO亞組，3個亞組患者間性別、年齡、既往史、神經功能缺損評分及OCSP分型示前后循環(huán)梗死比例差異均無統(tǒng)計學意義（＞0.05）。正常對照組選擇同期在我院接受健康體檢的正常人50名，其中男27例，女23例，年齡（65.7±10.6）歲，年齡和性別與急性腦梗死組患者相比，差異無統(tǒng)計學意義，并排除急性腦梗死、嚴重肝腎功能障礙、自身免疫性疾病、感染性疾病、惡性腫瘤、外傷等。

1.2 干預措施

所有急性腦梗死患者均在入院24h內接受常規(guī)藥物治療及HBO治療干預。常規(guī)亞組參照2010年中華醫(yī)學會神經病學分會制定的《急性腦卒中診治指南》的推薦[3]，給予抗血小板聚集、他汀類藥物調脂治療，曲克蘆丁（維腦路通，troxerutin）靜滴輸液治療，并早期針灸及功能康復訓練干預。HBO亞組在接受常規(guī)藥物治療的基礎上，加用HBO治療：采用國產中型多人空氣加壓氧艙，加壓30min至壓力為0.2MPa后穩(wěn)壓，患者戴面罩吸氧60min，氧濃度保持99.0%，緩慢減壓40min出艙，1次/d，連續(xù)治療10次為1個療程，共治療1個療程。對HBO＋NBO亞組的患者，除給予常規(guī)藥物治療及HBO治療外，另給予NBO治療：利用常壓吸氧設備，在常壓下采用面罩吸純氧，1次/d，60min/次，連續(xù)10d。

1.3 檢測指標和方法

常規(guī)、HBO及NBO＋HBO3個亞組患者分別于治療前、治療10d后清晨抽空腹靜脈血5ml，對照組清晨空腹采血1次，室溫中放置，以3000r/min的離心10min，留取上清液，置于-85℃低溫冰箱中保存待測。應用酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）測定血清sICAM-1、sES和MMP-9水平，嚴格按照試劑盒（奧地利Bender Med System公司和美國R&D Systems公司）說明書進行操作。

1.4 療效評定方法

患者入院時及入院10d時采用NIHSS評定其神經功能缺損情況。

1.5 統(tǒng)計學處理

2 結 果

2.1 3個亞組患者血清sICAM-1、sES和MMP-9的水平比較

治療前常規(guī)、HBO和NBO＋HBO3個亞組患者組間兩兩比較，血清sICAM-1、sES和MMP-9水平均顯著高于對照組（＝8.754～11.351，＜0.01）；但3亞組間兩兩比較，差異無統(tǒng)計學意義（＝0.088～1.480，＞0.05）。治療10d后，3亞組患者血清sICAM-1、sES和MMP-9水平與治療前相比均下降，差異具有統(tǒng)計學意義（＝8.754～11.351，＜0.01）。其中，HBO亞組、NBO＋HBO亞組與常規(guī)亞組比較，血清sICAM-1、sES和MMP-9水平均顯著降低（＝2.237～4.162，＜0.05或0.01）；而NBO＋HBO亞組與HBO亞組比較，血清sICAM-1、sES和MMP-9水平亦顯著下降，差異具有統(tǒng)計學意義（＝2.141～2.366，＜0.01；表1）。

2.2 各亞組患者治療前后NIHSS評分及臨床療效比較

常規(guī)、HBO與NBO＋HBO3亞組治療后NIHSS評分較同亞組治療前下降，差異有統(tǒng)計學意義（＝2.183，＜0.05；＝5.968，7.638，＜0.01）；而HBO亞組、NBO＋HBO亞組治療后NIHSS評分較常規(guī)亞組治療后下降，差異有統(tǒng)計學意義（＝5.367，＜0.01；＝9.943，＜0.01）。NBO＋HBO亞組較HBO亞組治療后NIHSS評分顯著下降，差異具有統(tǒng)計學意義（＝2.827，＜0.01；表2）。

3 討 論

局灶性缺血再灌注能夠誘導中性粒細胞向缺血區(qū)浸潤，并釋放氧自由基等物質，損傷神經元及神經膠質細胞，并釋放促炎癥因子，從而進一步加重炎癥反應。急性腦梗死能夠誘導血清sICAM-1升高而促進中性粒細胞黏附于血管內皮細胞表面，導致微循環(huán)障礙，同時產生和釋放大量氧自由基及血小板激活因子引起血管內皮細胞損傷，加重腦組織缺血低氧。sES主要參與中性粒細胞與內皮細胞的起始黏附作用。MMP-9過度表達可通過破壞腦血管基膜，在血腦屏障破壞及腦水腫形成過程中發(fā)揮關鍵作用。

血清sICAM-1、sES等細胞黏附分子表達上調參與腦梗死的發(fā)病機制，而HBO能夠通過降低血清sICAM-1、sES及MMP-9水平而改善患者神經功能缺損。然而HBO臨床應用也有一定限制，對于急性腦梗死合并高血壓患者，在HBO治療過程中由于血壓驟升驟降，導致腦動脈破裂或低灌注，從而增加腦出血及腦梗死風險。

近年來，NBO能夠在患者卒中發(fā)病時即可給予面罩高流量吸氧治療，從而改善延緩腦梗死的形成，且設備簡單、安全易行，能夠有效延長溶栓治療時間窗。NBO是指在正常氣壓環(huán)境下，采用面罩吸氧的方式吸入高濃度氧氣的治療方法。研究表明，盡管NBO不能直接提高血氧濃度，但通過提高腦梗死區(qū)域氧化血紅蛋白的濃度、改善局部腦血流容積（cerebral blood volume，CBF）[4,5]，提高機體有氧代謝能力，保護缺血腦組織、改善血腦屏障的通透型[6]，提高缺血組織對缺氧的耐受能力，并為重組組織型纖溶酶原激活物（recombinant tissue-plasminogen activator，rt-PA）溶栓延長時間窗[7]。

本組研究提示，早期NBO聯(lián)合HBO能夠有效降低急性腦梗死血清sICAM-1、sES和MMP-9水平，并且較HBO更能降低急性腦梗死患者炎癥反應、改善患者臨床預后，進一步支持NBO聯(lián)合HBO治療的臨床療效優(yōu)于單純HBO治療[8]。此外，有研究表明，急性腦梗死臨床預后與NBO治療啟動時間有密切相關[9]，但過度延長NBO治療誘導活性氧的生成，造成活性氧?抗氧化系統(tǒng)平衡紊亂，從而加重氧化損傷。目前研究結果支持NBO治療以1～3h為宜。

表1各組血清sICAM-1、sE-selectin和MMP-9水平比較

Table 1 Comparison of serum sICAM-1, sE-selection and MMP-9 between different groups ()

sICAM-1: soluble intercellular adhesion molecule; sE-selectin: soluble E-selectin; MMP-9: matrix metalloproteinase-9; HBO: hyperbaric oxygen; NBO: normobaric oxygen. Compared with control group,**＜0.01; compared with the same subgroup before treatment,##＜0.01; compared with the routine treatment subgroup after treatment,△＜0.05,△△＜0.01; compared with HBO subgroup after treatment,▲▲＜0.01

表2 3個亞組患者治療前后NIHSS評分比較

NIHSS: National Institutes of Health Stroke Scale; HBO: hyperbaric oxygen; NBO: normobaric oxygen. Compared with before treatment in the same subgroup,*＜0.05,**＜0.01; compared with the routine treatment subgroup,##＜0.01; compared with the HBO subgroup,△△＜0.01

關于氧療對于sICAM-1、sES的作用機制是直接抑制黏附分子mRNA表達，還是間接作用于細胞因子從而影響?zhàn)じ椒肿拥乃?，目前尚不明確；由于MMP-9的活性受到多種細胞因子調節(jié)[10]，HBO治療如何抑制MMP-9表達的機制也不清楚。此外，不同OCSP類型的急性腦梗死對NBO及HBO治療的療效有無差異，仍待進一步探索。

本組研究表明，NBO聯(lián)合HBO能夠通過調節(jié)炎癥介質水平發(fā)揮腦保護作用，并且優(yōu)于單純HBO；并且由于NBO簡便易行，可操作性強，能夠在急性腦梗死發(fā)生時即刻進行，因此NBO結合HBO治療，對于盡早改善急性腦梗死缺血組織的血氧供應，提高腦組織的缺血耐受性，減輕患者神經功能缺損等均具有重要臨床意義。

[1] Zhao RL, Wang CX, Yu Y,. Effects of hyperbaric oxygenation therapy on the concentrations of sICAM-1, sVCAM-1, sE-selectin and matrix metalloproteinase-9 in patients with cerebral infarction[J]. Chin J Phys Med Rehabil, 2007, 29(9): 612?616. [趙仁亮, 王春霞, 于 揚, 等. 高壓氧輔助治療對腦梗死患者血清細胞黏附分子及基質金屬蛋白酶-9的影響及其臨床意義[J]. 中華物理醫(yī)學與康復雜志, 2007, 29(9): 612?616.]

[2] Singhal AB, Ratai E, Benner T,. Magnetic resonance spectroscopy study of oxygen therapy in ischemic stroke[J]. Stroke, 2007, 38(10): 2851?2854.

[3] Acute Ischemic Stroke Treatment Guidelines Writing Group, Society of Neurology of Chinese Medical Association. Guidelines for Diagnosis and Treatment of Acute Ischemic Stroke in China 2010[J]. Chin J Neurol, 2010, 43(2): 146?153. [中華醫(yī)學會神經病學分會腦血管病學組急性缺血性腦卒中診治指南撰寫組. 中國急性缺血性腦卒中診治指南2010[J]. 中華神經科雜志, 2010, 43(2): 146?153.]

[4] Sun L, Strelow H, Mies G,. Oxygen therapy improves energy metabolism in focal cerebral ischemia[J]. Brain Res, 2011, 1415: 103?108.

[5] Wu O, Lu J, Mandeville JB,. Dynamic functional cerebral blood volume responses to normobaric hyperoxia in acute ischemic stroke[J]. J Cereb Blood Flow Metab, 2012, 32(9): 1800?1809.

[6] Liu BY, Zhang XM, Guo XS,. The effect of normobaric oxygenation on the blood-brain barrier damage after reperfusion in cerebral ischemic rats[J]. J Shandong Univ (Health Sci), 2010, 48(12): 27?31. [劉寶義, 張曉明, 郭曉筍, 等. 常壓氧療對大鼠腦缺血再灌注后血腦屏障損傷的作用及機制[J]. 山東大學學報(醫(yī)學版), 2010, 48(12): 27?31.]

[7] Liu W, Hendren J, Qin XJ,. Normobaric hyperoxia reduces the neurovascular complications associated with delayed tissue plasminogen activator treatment in a rat model of focal cerebral ischemia[J]. Stroke, 2009, 40(7): 2526?2531.

[8] Michalski D, H?rtig W, Schneider D,. Use of normobaric and hyperbaric oxygen in acute focal cerebral ischemia: a preclinical and clinical review[J]. Acta Neurol Scand, 2011, 123(2): 85?97.

[9] Pan XL, Xu LM, Fan QP,. Application combination of normobaric and hyperbaric oxygen therapy in the elderly with hypertension cerebral infarction[J]. Chin J New Clin Med, 2009, 2(1): 66?67. [盤曉榮, 許立民, 樊秋萍, 等. 常壓氧聯(lián)合高壓氧對老年高血壓性腦梗死的治療價值探討[J]. 中國臨床新醫(yī)學, 2009, 2(1): 66?67.]

[10] Liu A, Sui SJ, Zhou XC,. Effect of different durations of normobaric oxygenation on cerebral ischemic-reperfusion injury in rats[J]. J Nurs Sci, 2013, 28(6): 1?4. [劉 盎, 隋樹杰, 周曉辰, 等. 常壓氧持續(xù)不同時間對大鼠腦缺血再灌注損傷的影響[J]. 護理學雜志, 2013, 28(6): 1?4.]

（編輯: 李菁竹）

Effect of normobaric oxygen combined with hyperbaric oxygen on serum soluble intercellular adhesion molecule and matrix metalloproteinase-9 in patients with acute cerebral infarction

YUAN Hai-Cheng*, XU Bo, SONG Bo, SUN Feng

(Department of Neurology, Central Hospital of Qingdao, Qingdao 266042, China)

To determine the effect of the combination of normobaric oxygen (NBO) and hyperbaric oxygen (HBO) on the serum levels of soluble intercellular adhesion molecule-1 (sICAM-1), soluble E-selectin (sE-selectin, sES) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in the patients with acute cerebral infarction.A total of 168 patients with acute cerebral infarction within 24 h after onset hospitalized in our department from December 2011 to March 2014 were enrolled in this study as acute cerebral ischemia group. They were prospectively and randomly divided into 3 subgroups, that is, routine treatment subgroup, HBO subgroup and NBO+HBO subgroups. Their serum levels of sICAM-1, sES and MMP-9 were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) before and at 10d after treatment. The National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) was employed to assess their neurological defects. The other 50 practical health persons were enrolled as control group.After 10 days’ treatment, the serum levels of sICAM-1, sES and MMP-9 were significantly decreased in all 3 treatment groups. (＝8.754?11.351，＜0.01), with those of HBO and NBO+HBO subgroups obviously lower than the routine group (＝2.237?4.162,＜0.05 or 0.01). Compared with the HBO subgroup, these levels were more significantly decreased in the NBO+HBO subgroup (＝2.141?2.366,＜0.01). The HBO and NBO+HBO subgroups had markedly lower NIHSS scores than the routine subgroup at 10d after treatment (＝5.367,＜0.01;＝9.943,＜0.01), and the scores of the NBO+HBO subgroup were more significantly decreased than that of HBO subgroup (＝2.827,＜0.01).The combined therapy of NBO+HBO is superior to HBO monotheray in the inhibition of serum sICAM-1, sES and MMP-9 levels, and improves the clinical prognosis of the patients with acute cerebral infarction.

cerebral infarction; intercellular adhesion molecule-1; matrix metalloproteinase 9; hyperbaric oxygen; normobaric oxygen

R743.33; R341.6

A

10.3724/SP.J.1264.2014.000210

2014?09?11;

2014?10?25

袁海成, E-mail: yuanhaicheng@sina.com