腦脊液酶譜在腦血管疾病中的進展

許清源，顏立嬌，劉辰庚，王培昌

(1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院檢驗科，北京 100053； 2.首都醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，北京 100053；3.青海茫崖石棉礦區(qū)中心醫(yī)院檢驗科，青海 海西 816401)

近年來，腦血管疾病的發(fā)病率和死亡率不斷上升，并受到越來越多的關(guān)注。腦血管疾病根據(jù)病因和發(fā)病機制不同可分為出血性腦血管疾病和缺血性腦血管疾病兩類，急性腦血管疾病又稱腦卒中，中醫(yī)稱作中風(fēng)。目前，腦卒中是全球第一大致殘原因，也是我國的首位致死原因，具有高病死率和高致殘率等特點，給患者、家庭和社會帶來嚴(yán)重的負擔(dān)[1]。大腦處在腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)包圍的環(huán)境中，CSF對腦組織有支持、營養(yǎng)和保護的作用,并與腦組織的細胞外液處于動態(tài)平衡中。發(fā)生腦血管意外時，腦組織缺血缺氧或被壓迫，導(dǎo)致神經(jīng)細胞損傷、壞死、細胞膜通透性改變，從而使腦細胞、腦血管中的物質(zhì)(包括一些酶類)進入CSF，因此 CSF中的酶可出現(xiàn)質(zhì)或量的改變。血腦屏障是腦組織的天然屏障，使血液物質(zhì)很難通過血腦屏障影響CSF的成分，同時中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的可能標(biāo)志物向系統(tǒng)血液的遷移也減少，因此CSF中酶的變化能更精確地反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷情況，并使腦脊液酶分析成為評價中樞神經(jīng)系統(tǒng)各種病理改變的方法，可在腦血管疾病早期協(xié)助診斷腦血管疾病，對其嚴(yán)重程度、預(yù)后等進行判斷?，F(xiàn)就近年來腦血管疾病的CSF中酶的研究進展予以綜述。

1 血紅素加氧酶

血紅素加氧酶(heme oxygenase，HO)是血紅素降解過程的限速酶，哺乳動物細胞表達誘導(dǎo)型HO(HO-1)和結(jié)構(gòu)型HO(HO-2)兩種同工酶。最初被描述的第3種同工酶HO-3事實上源于HO-2[2]。HO-2在哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分布廣泛且表達穩(wěn)定，糖皮質(zhì)激素是唯一誘導(dǎo)因素[3]。正常情況下，腦內(nèi)HO的活性主要表現(xiàn)為HO-2的活性，而HO-1只表達于部分神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，在腦中很難被檢測到。僅在高氧、缺氧、熱休克、腦缺血、腦出血、腦外傷、某些藥物刺激等應(yīng)激狀況下，HO-1才在神經(jīng)膠質(zhì)細胞大量表達[4]。

腦血流持續(xù)中斷5 min，神經(jīng)細胞就會發(fā)生不可逆的損害，出現(xiàn)腦梗死。對轉(zhuǎn)基因鼠的實驗發(fā)現(xiàn)，腦缺血后6 h、24 h及發(fā)生永久局灶性腦缺血損傷時，過量表達HO-1的轉(zhuǎn)基因鼠的梗死灶體積和腦水腫程度均較非轉(zhuǎn)基因鼠明顯縮小或減輕，梗死灶周圍的缺血半暗帶也明顯縮窄[5]。另有研究發(fā)現(xiàn)，大鼠腦缺血后HO-1表達增高，缺血再灌注后HO-1表達也增加，并在血管再通后48 h達到高峰[6]，以上研究都表明，HO-1的表達增加能保護腦組織，減少神經(jīng)細胞的損傷和死亡。有實驗研究發(fā)現(xiàn)，HO-1的過表達可使大鼠星形膠質(zhì)細胞的蛋白和脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致細胞死亡，HO抑制劑能減弱這些作用[7]?？梢?，若能使HO-1適量表達則可為腦梗死的治療提供幫助。

腦出血后大多數(shù)腦組織的損傷不能直接歸因于缺血，可能是血腫釋放的毒素引發(fā)的損傷級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細胞丟失和預(yù)后不良。體外實驗發(fā)現(xiàn)，在含有膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元的初級細胞培養(yǎng)物中，與血塊共培養(yǎng)的大多數(shù)細胞損失可歸因于血紅素介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和興奮毒性[8]。Chenroetling和Regan等[9]對血液注射性腦出血模型的實驗研究發(fā)現(xiàn)，用膠質(zhì)原纖維酸性蛋白基因啟動子驅(qū)動轉(zhuǎn)基因小鼠表達人HO-1，血液注射7 h后，轉(zhuǎn)基因鼠組同側(cè)紋狀體HO-1表達量超過野生型對照組鼠7倍，主要定位于血管周圍星形膠質(zhì)細胞，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因鼠組死亡率顯著降低(34.8%比0%)，這與紋狀體細胞活力增加、血腦屏障破壞和神經(jīng)學(xué)缺陷減少有關(guān)。實驗證據(jù)表明，HO-1升高對腦出血的良好預(yù)后有重要作用[10-11]。此外，Wang等[11]的研究結(jié)果顯示，與正常大鼠對照組比較HO-2基因缺失大鼠，腦損傷的體積在腦出血后第1天和第3天分別增加30%和67%；神經(jīng)功能的損傷在第1天和第3天分別增加26%和38%。由此可見，HO-1和HO-2在腦血管疾病以及再灌注損傷的治療中起重要作用，可作為藥物作用的新靶點，改善患者預(yù)后。

2 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶(superoxide dismutases，SODs)是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，能催化超氧陰離子O2-發(fā)生歧化反應(yīng)，清除體內(nèi)氧自由基，平衡機體的氧化與抗氧化系統(tǒng)，保護機體免受自由基的損害。SOD有3種同工酶，分別位于胞質(zhì)[分子量為32 000的CuZnSOD(SOD1)]、線粒體[分子量為85 000的MnSOD(SOD2)]和細胞外[分泌性EC-SOD(SOD3)，分子量為135 000]。

在缺血性卒中期間，神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞在急性期和神經(jīng)炎癥階段受到損傷，其中活性氧類的產(chǎn)生和活化免疫細胞的侵襲是導(dǎo)致神經(jīng)變性的重要原因。對急性腦卒中患者臨床CSF樣本的SOD水平進行檢測發(fā)現(xiàn)，發(fā)生腦缺血的時間越久，CSF中SOD水平越高，中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能性損害的程度越重；急性期CSF中SOD水平較高患者的預(yù)后往往較差；SOD在CSF中的消除時間較短，提示它可以是急性期中樞神經(jīng)系統(tǒng)受缺血影響細胞數(shù)量的定量標(biāo)志，但可能不是細胞功能永久性喪失的良好標(biāo)志，對預(yù)后判斷有一定的作用[12]。Davis和Pennypacker[13]的研究指出，SOD3過表達作為神經(jīng)保護策略的有效性源于其在大腦中低水平的基礎(chǔ)表達，SOD1和SOD2在基礎(chǔ)條件下就處于高度表達狀態(tài)，但SOD3僅在損傷期間神經(jīng)元中被誘導(dǎo)表達。以上數(shù)據(jù)表明，SOD3的上調(diào)在腦缺血期間可能具有強大的神經(jīng)保護作用，氧化應(yīng)激在不同疾病中均扮演重要角色，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，其對神經(jīng)元的損傷作用應(yīng)引起關(guān)注。在大多數(shù)情形下，由于CSF中較完善的氧化還原緩沖體系，使其處于合理范圍內(nèi)，但在某些疾病中，尤其是腦血管疾病等急性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其平衡遭到破壞，故有必要對其進行有效監(jiān)控。

腦卒中只造成局部的腦組織缺血，缺血區(qū)常圍繞受缺血影響小的水腫區(qū)，可能由氧化應(yīng)激損傷導(dǎo)致。有實驗表明，腦卒中伴有或不伴腦水腫患者的SOD水平均升高，但不伴腦水腫患者的SOD水平更高，與正常對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義[14]。由此可見，SOD可阻止腦卒中后的繼發(fā)性腦損傷，具有治療卒中后腦水腫的潛在價值，但應(yīng)建立在患者梗死灶大小相似的條件下，才可將腦水腫組和無腦水腫組進行比較，與前述腦梗死灶越大，SOD水平越高，預(yù)后越差的結(jié)論不相斥。

3 烯醇化酶

烯醇化酶是催化2-磷酸-D-甘油酯和磷酸烯醇式丙酮酸在糖酵解途徑中相互轉(zhuǎn)化的二聚酶，可根據(jù)所含的亞單位分為αα、ββ、γγ、αβ、αγ五種同工酶。在神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)膠質(zhì)細胞只含αα烯醇化酶，而γγ烯醇化酶只局限于神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞內(nèi)，因此γγ烯醇化酶又稱為神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)。NSE不與細胞骨架相結(jié)合，易于釋放，當(dāng)發(fā)生腦損傷時，CSF中NSE可發(fā)生顯著變化，能靈敏地反映腦損傷程度。研究顯示，腦梗死患者CSF中具有免疫活性的α、γ烯醇酶濃度都隨梗死灶體積的增大以及神經(jīng)系統(tǒng)功能性損害程度的加重而升高，且α值與γ值的升高具有強相關(guān)性，α烯醇酶上升的速度是γ烯醇酶的 4.8倍[15]。CSF中的烯醇酶水平與臨床預(yù)后有關(guān)，α烯醇酶與γ烯醇酶濃度之和越高(>50 μg/L)，預(yù)后越差；所有預(yù)后較好患者的CSF總烯醇酶<50 μg/L。缺血性和出血性卒中患者CSF中的NSE均會升高，但Brouns等[16]測定89例卒中后8.7 h的CSF中NSE水平的研究發(fā)現(xiàn)，NSE水平與卒中嚴(yán)重程度、位置和預(yù)后無相關(guān)性，可能是CSF樣本抽取時間過早，NSE還未釋放到CSF中所致，有數(shù)據(jù)顯示，CSF中NSE的顯著升高一般發(fā)生在腦缺血后24～48 h[17]。此外，對比觀察腦出血患者與正常體檢者發(fā)現(xiàn)，腦出血組血清NSE水平與美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表評分和病灶大小呈正相關(guān)，即NSE水平越高，病情越嚴(yán)重，神經(jīng)功能損傷越嚴(yán)重[18]。NSE主要存在于神經(jīng)細胞中，血清NSE升高是血腦屏障破壞使NSE從腦細胞中逸出進入血液循環(huán)所致，故可推測，CSF中NSE對評估腦出血病情和預(yù)后更具價值。除腦血管疾病外，腦腫瘤、腦炎、腦膜炎、癡呆、癲癇、腦外傷以及多發(fā)性硬化等可引起腦組織損傷的疾病中，患者CSF烯醇化酶都會升高。烯醇化酶雖然對腦血管疾病的診斷沒有特異性，但它對病情評估，調(diào)整治療方案，判斷預(yù)后有重要作用，在不同神經(jīng)系統(tǒng)損傷中，烯醇化酶水平或活性的差別是進一步探索的方向。

4 脂蛋白相關(guān)磷脂酶A2

脂蛋白相關(guān)磷脂酶A2(lipoprotein-associated phospholipase A2，Lp-PLA2)是血管內(nèi)膜中巨噬細胞、T細胞和肥大細胞分泌的炎性標(biāo)志物，可特異性催化氧化型低密度脂蛋白中磷脂酰膽堿水解，生成溶血磷脂酰膽堿和氧化非酯化脂肪酸等脂類促炎物質(zhì)，進而促進動脈粥樣硬化的發(fā)生[19]。

Lp-PLA2的數(shù)量和活性與種族、性別、脂質(zhì)代謝以及他汀類降脂藥和新型Lp-PLA2抑制劑的應(yīng)用有關(guān)。在平衡這些因素后，動脈粥樣硬化病變尤其是復(fù)雜斑塊和易破裂的纖維帽中仍發(fā)現(xiàn)Lp-PLA2活性上調(diào)。有研究表明，血漿中Lp-PLA2活性和濃度與短暫性腦缺血發(fā)作或急性卒中患者神經(jīng)功能損害的嚴(yán)重程度或復(fù)發(fā)性腦卒中的短期風(fēng)險相關(guān)[20-21]。另有實驗發(fā)現(xiàn)，伴有動脈粥樣硬化的腦卒中患者，尤其是頸內(nèi)動脈或大腦中動脈閉塞患者，對靜脈溶栓有抵抗作用。大量研究表明，Lp-PLA2是冠心病和缺血性卒中的獨立危險因素[22-29]。美國食品藥品管理局已批準(zhǔn)LP-PLA2可用于預(yù)測冠心病和缺血性卒中風(fēng)險[30]。有文獻報道，血漿中Lp-PLA2的活性是女性患無癥狀性腦梗死的重要預(yù)測因子，但對男性并無此作用[29]。

腦血栓形成是腦梗死的主要發(fā)病機制之一，其病變基礎(chǔ)是腦動脈粥樣硬化，可見，CSF中Lp-PLA2水平與腦血管疾病的發(fā)生可能密切相關(guān)。由于血腦屏障的存在，CSF中的Lp-PLA2幾乎全部來自腦血管，故CSF中的Lp-PLA2能否準(zhǔn)確預(yù)測腦梗死，尚有待進一步的研究。目前，對腦血管疾病患者CSF中Lp-PLA2的研究有限，對Lp-PLA2的研究幾乎都是采用血清學(xué)樣本，Ye等[31]第一次報道有關(guān)測定CSF中Lp-PLA2活性的研究發(fā)現(xiàn)，CSF中有Lp-PLA2存在，且可測量，這將為后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)。

5 肌酸激酶、乳酸脫氫酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶

肌酸激酶(creatine kinase，CK)能催化肌酸和ATP發(fā)生可逆反應(yīng)，形成磷酸肌酸和ADP。磷酸肌酸可被視為“高能磷酸鹽”的儲存庫，能夠按需供應(yīng)ATP，對有間歇性高能量需求細胞的能量穩(wěn)態(tài)起重要作用。CK是由2個亞單位組成的二聚體，形成CK-MM、CK-MB和CK-BB三個不同的亞型，CK-MM主要存在于骨骼肌和心肌中；CK-MB主要位于心肌中；而CK-BB主要分布于腦組織中，CSF中測得的CK幾乎都是CK-BB[32]。乳酸脫氫酶是一種在糖酵解酶和糖異生過程中催化乳酸和丙酮酸之間氧化還原反應(yīng)的重要酶類，廣泛存在于機體各種組織細胞的胞質(zhì)中。當(dāng)腦細胞損傷時，乳酸脫氫酶可從細胞內(nèi)滲出而被檢測到。天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶是催化L-門冬氨酸與α-酮戊二酸之間氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)的酶，主要分布于心肌與肝臟的線粒體內(nèi)，臨床常作為肝實質(zhì)和心肌損害的輔助檢查。血管緊張素轉(zhuǎn)換酶屬于血管內(nèi)皮細胞膜結(jié)合酶，廣泛分布于人體各組織，以肺中含量最高，能催化血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ，使緩激態(tài)失活，導(dǎo)致血管收縮，增加血管壓力。

6 小 結(jié)

腦血管疾病的病因和發(fā)病機制包括動脈粥樣硬化、血栓形成、動脈栓塞、動脈狹窄和閉塞、腦動脈炎、腦動脈硬化、腦動脈瘤、顱內(nèi)血管畸形等，最終引起腦組織缺血或出血，因此，能反映以上病理變化的CSF酶譜可對腦血管疾病有預(yù)測和診斷作用。目前，對腦血管疾病的診斷主要依賴患者癥狀、影像學(xué)檢查和腦電圖，而用于測定CSF中酶的實驗室檢查尚不完善。影像學(xué)技術(shù)在腦血管疾病的診斷中占極其重要的地位，是不可缺少的檢查之一,但并不適用于生命體征不穩(wěn)定或使用呼吸機的患者，當(dāng)患者出現(xiàn)癥狀并在影像學(xué)檢查表現(xiàn)出異常時，往往疾病已經(jīng)進入晚期，甚至出現(xiàn)不可逆的損傷和死亡。因此，探測腦血管疾病生化指標(biāo)的改變具有重要的臨床應(yīng)用價值?，F(xiàn)已對CSF中一些與腦血管疾病有關(guān)的酶進行研究，但尚未找到特異的酶，這與CSF中酶的檢測方法的局限性也有一定的關(guān)系。在未來研究中，若能在CSF中找到可靈敏反映腦血管疾病早期的某種特異酶或在腦血管疾病未發(fā)生時進行風(fēng)險評估，將為腦血管疾病的預(yù)防、診斷和治療提供新的思路，并大大減少腦血管疾病帶來的損失。