載脂蛋白E等位基因ε4在重型腦損傷急性期腦電活動(dòng)中作用

賀緒智，徐倫山，許民輝，但 煒，張承蕖，董 倩

1.第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所神經(jīng)外科，重慶 400042;2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬一院神經(jīng)外科，重慶 400016

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，遺傳因素在創(chuàng)傷性腦損傷 (Traumatic brain injury，TBI)后的病情發(fā)展方面起不同程度的作用[1，2]。已有研究證明，遺傳因素載脂蛋白E(Apolipoprotein E，APOE)基因及其啟動(dòng)子區(qū)多態(tài)性是影響TBI急性期病情及預(yù)后的重要因素[3～8]。腦電圖在監(jiān)測(cè)TBI傷情發(fā)展方面具有重要作用。本文先前的研究發(fā)現(xiàn)，APOE基因多態(tài)性影響輕-中型TBI急性期腦電活動(dòng)的改變[9]。為了解在重型TBI患者的急性期，APOE基因多態(tài)性對(duì)腦電活動(dòng)是否有相似的作用，我們進(jìn)行了研究。結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究納入標(biāo)準(zhǔn):(1)有確切的TBI病史;(2)為閉合性顱腦損傷，且在傷后48 h內(nèi)入院;(3)格拉斯哥昏迷評(píng)分，(Glasgow Coma Scale，GCS)≤8;(4)手術(shù)患者的首次腦電圖監(jiān)測(cè)在術(shù)后進(jìn)行(傷后72 h內(nèi))。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)傷前有顱腦損傷、顱內(nèi)占位性病變、顱腦手術(shù)及腦炎等病史;(2)既往有嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)遺傳變性、精神病、高血壓、糖尿病、癡呆及癲癇等疾病;(3)低溫及應(yīng)用對(duì)腦電圖有影響的藥物后行腦電圖監(jiān)測(cè);(4)有嚴(yán)重的合并傷;(5)首次腦電圖監(jiān)測(cè)后血腫明顯擴(kuò)大或再手術(shù);(6)頭皮損傷或手術(shù)切口影響腦電圖監(jiān)測(cè);(7)因患者煩躁影響腦電圖監(jiān)測(cè)。

按以上標(biāo)準(zhǔn)，收集第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院神經(jīng)外科2008年9月-2013年3月重型TBI患者65例，其中男性47例，女性18例，平均年齡40.83歲。記錄每例患者的相關(guān)臨床資料。

1.2 腦電圖監(jiān)測(cè) 采用美國(guó)Cadwell公司16導(dǎo)動(dòng)態(tài)腦電圖記錄儀，所有患者均按照國(guó)際10/20系統(tǒng)安放盤(pán)狀電極，作16導(dǎo)單極導(dǎo)聯(lián)(Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6)，耳電極為參考電極，盤(pán)狀電極用火棉膠固定于頭皮。檢測(cè)時(shí)間:限定在傷后1周內(nèi)，傷后1～3 d和5～7 d內(nèi)各作一次＞24 h的連續(xù)腦電圖監(jiān)測(cè)，確保能采集到足夠無(wú)嚴(yán)重干擾的腦電圖。

1.3 腦電圖變化情況判讀 參照Hockzday[10]對(duì)昏迷或清醒患者腦電圖分級(jí)判讀方法，結(jié)合本研究病例腦電圖均以慢波或平坦腦電波為主的特點(diǎn)，將腦電圖結(jié)果分為5級(jí)，Ⅰ級(jí):以α節(jié)律為主，但其指數(shù)偏低，伴有θ或δ波;Ⅱ級(jí):以θ節(jié)律為主，或伴少量α、β波;Ⅲ級(jí):以δ節(jié)律為主，或伴少量平坦波(暴發(fā)-抑制波)或α昏迷、β昏迷;Ⅳ級(jí):以平坦腦電波為主(波幅10～20 μⅤ)，間或有少量θ、δ波;Ⅴ級(jí):單一平坦腦電波。每次腦電圖監(jiān)測(cè)結(jié)果均按上述標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)。對(duì)每例患者，與第一次比較，如腦電圖分級(jí)由Ⅰ向Ⅴ級(jí)方向發(fā)展，判定為腦電圖惡化;反之，判定為腦電圖穩(wěn)定。

1.4 APOE基因型鑒定 根據(jù)前期的研究方法[9]，運(yùn)用聚合酶鏈反應(yīng)限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(PCRRFLP)對(duì)所有患者進(jìn)行APOE基因型檢測(cè)。將電泳結(jié)果與表1加以對(duì)照，得出分型結(jié)果。見(jiàn)表1。

表1 不同APOE基因片段判讀簡(jiǎn)圖

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn);非條件二分類(lèi)Logistic多因素回歸分析引起傷后腦電圖惡化的相關(guān)因素。

2 結(jié)果

2.1 腦電圖結(jié)果 本組65例首次腦電圖均異常，主要表現(xiàn)為局部或普遍性慢波或平坦波，低波幅，按上述腦電圖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判讀。見(jiàn)表1。

表2 各次腦電圖分級(jí)結(jié)果及惡化情況

2.2 APOE基因鑒定結(jié)果 本組65例患者經(jīng)檢測(cè)共 有5種基因型:ε2/3為10例;ε2/4為1例;ε3/3為42例;ε3/4為11例;ε4/4為1例。其中APOEε4攜帶者13例。ε2、ε3、ε4等位基因分布頻率符合遺傳學(xué)Hardy-Weinberg平衡定律。

2.3 ε2、ε3、ε4 等位基因與重型 TBI后腦電圖變化的關(guān)系 65例患者腦電圖惡化21例，其中8例為ε4攜帶者(n=13)，13例為非ε4攜帶者(n=52)，前者比例(61.5%)明顯高于后者(25%，P=0.0117);而 ε2、ε3 攜帶者中腦電圖惡化的比例與非ε2、ε3攜帶者比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。見(jiàn)表3。

表3 ε2、ε3、ε4攜帶者腦電圖變化情況

2.4 腦電圖變化組相關(guān)臨床資料比較 腦電圖惡化組與腦電圖穩(wěn)定組在性別、年齡、煙酒嗜好、GCS評(píng)分、受傷機(jī)制及臨床治療等構(gòu)成上差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05)。見(jiàn)表4。

表4 腦電圖惡化組與腦電圖穩(wěn)定組相關(guān)臨床資料比較

應(yīng)用非條件二分類(lèi)logistic回歸多因素分析ε2、ε3、ε4攜帶者腦電圖變化情況與性別、年齡、煙酒嗜好、GCS評(píng)分、CT表現(xiàn)、臨床治療及受傷機(jī)制等因素的相關(guān)性。結(jié)果顯示，ε4與腦電圖惡化存在顯著的相關(guān)性 (P=0.016，OR=4.8，95%CI=1.33～17.29)。

3 討論

TBI是隨機(jī)事件，其發(fā)生與遺傳因素關(guān)系不大，但是，TBI后病情的發(fā)展及預(yù)后，與遺傳因素有著密切的聯(lián)系[1，2]。目前研究表明，遺傳因素 APOE 多態(tài)性既影響TBI早期階段的病理改變[3]和急性期的病情發(fā)展[5-8]，同時(shí)也影響重型 TBI的預(yù)后[11]。這些影響不僅發(fā)生在 TBI后的神經(jīng)生物學(xué)代謝方面，同時(shí)也發(fā)生在TBI后的腦電活動(dòng)方面[9]。

3.1 AOPE多態(tài)性與重型TBI apoE是血漿中重要的載脂蛋白，編碼apoE的基因(AOPE)具有多態(tài)性，包括 APOEε2、APOEε3、APOEε4 3 個(gè)等位基因，分別表達(dá)apoE2、apoE3和 apoE4 3種不同的蛋白亞型[12]。腦是合成 apoE的第二大器官。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)里，apoE促進(jìn)突觸發(fā)生，同時(shí)也調(diào)節(jié)膽固醇、磷脂及硫脂(sulfatides，ST)的運(yùn)輸，在調(diào)節(jié)神經(jīng)損傷的修復(fù)及腦抗炎免疫應(yīng)答方面，apoE也發(fā)揮著重要作用[13～15]。這些作用存在 APOE亞型特異性，在重型TBI患者中也有體現(xiàn)，與非APOEε4攜帶者比較，APOEε4攜帶者6個(gè)月后的神經(jīng)心理學(xué)和神經(jīng)行為學(xué)功能更差[16]，2年后腦功能的康復(fù)好轉(zhuǎn)率，APOEε4 攜帶者明顯偏低[11](P ＜ 0.05)。另外，APOEε4也是重型TBI遲發(fā)性癲癇的危險(xiǎn)因素，而APOEε2是保護(hù)性因素[17]。但是，近期的一些報(bào)道又有不同的意見(jiàn)[18，19]，研究者認(rèn)為，APOEε4 與重型腦傷的預(yù)后無(wú)相關(guān)性。這幾項(xiàng)研究都是在TBI的后期。研究發(fā)現(xiàn)，在 TBI的急性期，白色人種的APOEε4與TBI早期階段的病理改變及嚴(yán)重性有關(guān)[3，4]，黃色人種的 APOEε4 及其啟動(dòng) -491AA 是TBI急性期病情惡化的危險(xiǎn)因素[5～8]，但 APOE 多態(tài)性與TBI急性期CT影像學(xué)上的血腫增加和遲發(fā)性血腫無(wú)關(guān)[20]。這些研究提示，APOEε4在 TBI急性期就開(kāi)始發(fā)揮負(fù)向調(diào)節(jié)作用，這種負(fù)向調(diào)節(jié)作用不完全發(fā)生在形態(tài)學(xué)上，可能也發(fā)生在apoE參與的神經(jīng)代謝或腦功能上起負(fù)向調(diào)節(jié)作用。我們前期對(duì)輕-中型 TBI的研究證實(shí)了這一點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)APOEε4對(duì)輕-中型TBI患者急性期的腦電圖起負(fù)向調(diào)節(jié)作用[9]。本文同時(shí)對(duì)重型 TBI的急性期，APOEε4在腦電活動(dòng)方面是否也起負(fù)向調(diào)節(jié)作用進(jìn)行研究。

3.2 APOEε4對(duì)重型TBI后腦電圖的影響 本研究發(fā)現(xiàn)，13例APOEε4攜帶者中，8例出現(xiàn)腦電圖惡化，52例非APOEε4中，僅13例出現(xiàn)腦電圖惡化，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.0117)。而 ε2、ε3攜帶者出現(xiàn)腦電圖惡化與非ε2、ε3攜帶者比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P＞0.05)。再應(yīng)用非條件二分類(lèi)logistic回歸多因素分析性別、年齡、煙酒嗜好、GCS評(píng)分、CT 表現(xiàn)、臨床處理、受傷機(jī)制等因素與 ε2、ε3、ε4 攜帶者腦電圖惡化的相關(guān)性，結(jié)果顯示，ε4與腦電圖惡化存在明顯的相關(guān)性 (P=0.016，OR=4.8，95%CI=1.33～17.29)。這些結(jié)果提示，在重型 TBI的急性期，APOEε4也參與了神經(jīng)電生理的負(fù)向調(diào)節(jié)作用。Lehtovirta等[21]首先在阿爾采默病(AD)患者中觀察到 APOE基因多態(tài)性對(duì)腦電圖的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在AD患者腦電圖普遍慢化的基礎(chǔ)上，APOEε4攜帶者的腦電圖波形明顯更慢。隨后的系列研究均提示，在 AD患者的早期和進(jìn)展期，APOEε4攜帶者腦電圖參數(shù)與非APOEε4攜帶者比較都存在明顯差異[22-24]。這些研究提示，APOEε4在AD患者的早期和進(jìn)展期都參與了神經(jīng)電生理方面的負(fù)向調(diào)節(jié)作用。我們先前的研究發(fā)現(xiàn)，APOEε4也參與了輕-中型TBI急性期腦電活動(dòng)的負(fù)向調(diào)節(jié)作用[9]。本研究結(jié)果提示，apoEε4也參與了重型TBI急性期腦電活動(dòng)的負(fù)向調(diào)節(jié)作用。AD是慢性病，TBI是急性病，apoE都參與了二者的病理生理過(guò)程，其確切機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，AD和TBI有一個(gè)共同的病理改變，即腦內(nèi)β-淀粉狀蛋白(Aβ)沉積，而APOEε4促進(jìn)了這一共同的病理改變[25，26]。這可能就是 AD 和 TBI患者APOEε4攜帶者腦電圖改變有相似之處的原因。

3.3 APOEε4影響重型TBI后腦電圖的作用機(jī)制

腦電圖來(lái)源于大腦皮質(zhì)層錐體細(xì)胞及其頂樹(shù)突突觸后電位的綜合波，突觸后電位在神經(jīng)細(xì)胞物質(zhì)代謝過(guò)程中產(chǎn)生，因此，腦電圖波的周期和節(jié)律將受神經(jīng)細(xì)胞物質(zhì)代謝速度的影響。在重型TBI的急性期，APOEε4影響腦電圖的可能機(jī)制有:(1)與AD的發(fā)病學(xué)相似，促進(jìn)Aβ沉積[26]，可以發(fā)生在重型TBI后的數(shù)小時(shí)之內(nèi)，傷后5d左右達(dá)高峰[27]，可能損害膽堿能神經(jīng);(2)促進(jìn)重型TBI急性期(＜5d)興奮性天冬氨酸神經(jīng)遞質(zhì)釋放和提高乳酸丙酮酸比率[28]，從而出現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞電生理的差異;(3)增加重型TBI急性期傷側(cè)大腦半球的血流量，并在傷后24 h內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)腦血流量的增加，使相應(yīng)供血區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞的代謝也具有 APOE亞型特異性[29];(4)參與促進(jìn)重型TBI急性期腦特異性蛋白(S-100B)和神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)的釋放[30]，高濃度的S-100B具有神經(jīng)毒性作用。這些機(jī)制所引起的代謝或神經(jīng)毒性作用都可直接或間接引起神經(jīng)細(xì)胞突觸后電位的變化，從而使腦電圖改變也具有APOE基因亞型特異性。

本研究正在進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，用數(shù)字化信息技術(shù)定量分析腦電活動(dòng)與APOE基因表達(dá)劑量依賴(lài)關(guān)系，并跟蹤調(diào)查患者中后期的腦電圖改變及預(yù)后，更深入研究APOE基因多態(tài)性與重型TBI后腦電圖變化的關(guān)系，從而通過(guò)應(yīng)用無(wú)創(chuàng)傷的腦電圖監(jiān)測(cè)進(jìn)行早期預(yù)測(cè)APOEε4在重型TBI中的特異性損害，指導(dǎo)臨床早期個(gè)性化治療APOEε4對(duì)重型TBI患者的特異性損害，進(jìn)一步改善重型TBI的預(yù)后。

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