基質(zhì)金屬蛋白酶-3/9在重型顱腦損傷患者腦脊液中的表達及與預(yù)后關(guān)系的研究

袁子夏蔣廣元

（1 桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2 桂林市南溪山醫(yī)院神經(jīng)外科，廣西 桂林 541002）

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基質(zhì)金屬蛋白酶-3/9在重型顱腦損傷患者腦脊液中的表達及與預(yù)后關(guān)系的研究

袁子夏1蔣廣元2*

（1 桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2 桂林市南溪山醫(yī)院神經(jīng)外科，廣西 桂林 541002）

【摘要】目的 探討基質(zhì)金屬蛋白酶-3/9在重型顱腦損傷患者腦脊液中的表達及其與預(yù)后的關(guān)系。方法 選取我院神經(jīng)外科收治重型顱腦損傷患者30例為實驗組，隨機選取我科30例診斷為單純性腦積水患者為對照組。實驗組患者入院后行腰椎穿刺，分別取傷后3、5、7 d腦脊液各5 mL；對照組30例入院后行腰椎穿刺，取腦脊液5 mL。腦脊液在4 ℃下以3000 rmp離心10 min，取上清液凍存于-70 ℃待檢。MMP-3 和MMP-9采用ELISA法測定。結(jié)果 相比于對照組，實驗組患者腦脊液中MMP-9與MMP-3均有升高，并具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。MMP-9與患者預(yù)后GOS評分呈負相關(guān)。結(jié)論 MMP-3與MMP-9在重型顱腦損傷的病理生理過程中起著重要的作用，傷后3 d的MMP-9濃度可作為重型顱腦損傷患者預(yù)后判斷指標。

【關(guān)鍵詞】重型顱腦損傷；基質(zhì)金屬蛋白酶-3；基質(zhì)金屬蛋白酶-9

創(chuàng)傷性顱腦損傷在全球發(fā)病人數(shù)每年超過一千萬[1]，因缺乏有效的治療手段，致殘及致死率均較高，在美國約1/3外傷致死患者死因為重型顱腦損傷，發(fā)展中國家這個數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢[2]。如何有效的甄別出這部分重型患者，以便知道臨床給予更積極的治療，可能是改善這部分患者預(yù)后的關(guān)鍵因素之一。但目前尚缺乏有效的檢測指標[3]?；|(zhì)金屬蛋白酶家族是一類依賴鋅離子的蛋白酶，其功能是降解和重塑彈力蛋白、明膠等組織鏈接成分，在人體內(nèi)，參與降解多種細胞外基質(zhì)[4]。其中基質(zhì)金屬蛋白酶-3（MMP-3）參與創(chuàng)傷愈合和炎癥過程，被認為參與調(diào)節(jié)腦損傷的病理過程[5]。MMP-9能特異性降解Ⅳ型膠原，層粘連蛋白，和纖連蛋白，這些都是腦血管基底膜的主要成分。許多研究已經(jīng)證明，活化的MMP-9的有助于血-腦屏障的蛋白水解，在TBI患者血腦屏障破壞中發(fā)揮重要的作用[6]。本研究旨在通過檢測30例急性重癥顱腦損傷患者腦脊液MMP-3和MMP-9水平的動態(tài)性變化，明確其變化情況和病情及預(yù)后之間的關(guān)系，以便指導(dǎo)臨床。

1 資料與方法

1.1 一般資料：2014年8月至2015年1月本院神經(jīng)外科共收治重型顱腦損傷患者30例，GCS評分≤8。其中男24例，女6例，年齡24～67歲。對照組隨機選取我科30例腦積水患者，排除惡性腫瘤、心血管疾病、傳染病、蛛網(wǎng)膜下腔出血等疾病后診斷為單純性腦積水（NPH）。其中男15例，女15例，年齡1～72歲。并且，對照組腦脊液中MMP-9及MMP-3的濃度與性別和年齡無關(guān)。

1.2 方法：實驗組患者入院后行腰椎穿刺，分別取傷后3、5、7 d腦脊液；對照組30例入院后行腰椎穿刺，取腦脊液。5 mL腦脊液在4 ℃下以3000 rmp離心10 min，取上清液凍存于-70 ℃待檢。MMP-3和MMP-9采用ELISA法測定（武漢華美生物公司），操作嚴格按說明書進行。

1.3 隨訪：對所有入組的sTBI患者隨訪3個月，選取格拉斯哥預(yù)后評分（GOS）為評價標準。GOS1～3級（1級：死亡；2級：植物生存，長期昏迷，呈去皮質(zhì)或去腦強直狀態(tài)；3級：重殘，需他人照顧）為預(yù)后不良，共23例；GOS4～5級為預(yù)后良好（4級：中殘，生活能自理；5級：良好，成人能工作學(xué)習(xí)），共7例。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法：采用SPSS18.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，定量數(shù)據(jù)用均數(shù)標準差（±s）表示，兩獨立樣本用t檢驗；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

與對照組相比，實驗組患者3 d腦脊液中MMP-3的濃度顯著升高，P=0.001，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義；但在5、7 d濃度相比對照組無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。3 d與5 d濃度相比，有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），結(jié)果顯示傷后MMP-3在3 d到升高，5～7 d時逐漸恢復(fù)至正常水平。然而，MMP-3與預(yù)后GOS評分之間并無相關(guān)性（P＞0.05），提示MMP-3雖在傷后增高，與長期預(yù)后并無相關(guān)性。實驗組中MMP-9在3 d和5 d濃度明顯高于對照組，差異均具統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。且三個時間段之間表達也有差異，提示MMP-9在3 d內(nèi)到升高至7.71 ng/mL，隨即呈下降趨勢，在5 d濃度達到3.75 ng/mL，在7 d接近對照組正常水平（P＞0.05）。MMP-9預(yù)后相關(guān)性顯示，MMP-9在3 d濃度與預(yù)后GOS評分存在相關(guān)性，隨著MMP-9濃度的升高，預(yù)后GOS評分越低。提示MMP-9在3 d的濃度可作為判斷預(yù)后的指標。見表1。

表1 兩組患者3、5、7 d腦脊液中MMP-3、MMP-9濃度的比較（ng/mL）

3 討 論

外傷對顱腦損傷帶來的傷害有2次，即初始損傷和繼發(fā)性損傷，初始損傷為外傷對組織直接的損傷，是無法避免的。繼發(fā)性損傷發(fā)生在神經(jīng)元和膠質(zhì)水平，是組織缺氧缺血、灌注不足、炎癥、自由基和新陳代謝的影響結(jié)果；由于原發(fā)性損害的不可避免，繼發(fā)性損傷就成為重型顱腦損傷的治療重點[7]，且繼發(fā)性損傷的治療是關(guān)于疾病預(yù)后的重要因素。在實際的臨床治療中，鑒于重型腦損傷的復(fù)雜性，幾乎沒有能夠早期評估預(yù)后和功能恢復(fù)情況的指標。許多方法如CT、MRI 或GOS預(yù)后評分量表都被用來判斷預(yù)后，然而其效果仍不理想。因此，找到一種早期判斷的因子就成為研究熱點。

MMP-3是MMPs中間質(zhì)溶解酶的一種，除了降解細胞外基質(zhì)的功能，還能激活其他MMPs，如使MMP-1從酶原變成活性形式[8]，這種級聯(lián)反應(yīng)使得MMP-3的作用得以擴展。MMP-3可通過清除膠質(zhì)瘢痕、促進神經(jīng)生長因子產(chǎn)生的功能促進神經(jīng)突增生，從而促進神經(jīng)損傷的修復(fù)[9]。Falo等通過動物實驗研究證實sTBI后MMP-3表達變化，且變化程度及時相與突觸重塑的情況相關(guān)，可能通過其重塑細胞外基質(zhì)的功能參與了腦外傷后的調(diào)節(jié)與修復(fù)[10-11]。鄭克彬等研究表明，MMP-9 及MMP-2參與了一些炎癥過程，并與重型腦損傷后的血腦屏障破壞有關(guān)[12]。Muradashvili等通過動物實驗證實，正常野生小鼠在腦創(chuàng)傷后，記憶的喪失及FG-PrPC的沉積比MMP-9基因敲除的小鼠更嚴重。提示MMP-9可能參與傷后腦血管通透性增加，引起腦水腫[13]。

本實驗中我們發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，MMP-3在傷后3 d顯著升高，于5 d左右恢復(fù)至正常范圍，這與MarkGrossetete等的研究結(jié)果相一致[14]。MMP-3這種時間性的波動變化，可能與其在傷后參與了繼發(fā)性的神經(jīng)損傷有關(guān)，且此種變化可作為判斷創(chuàng)傷性顱腦損傷時間的指標。

相比于對照組，實驗組中MMP-9在三個時間段內(nèi)都有顯著升高，且呈下降趨勢。MMP-9在3 d濃度與預(yù)后GOS評分存在相關(guān)性，隨著MMP-9濃度的升高，預(yù)后GOS評分越低。提示MMP-9是腦損傷加重的病理過程的重要因子。因此，MMP-9的抑制劑或許可用于減輕腦損傷后的損傷改變。這與L?u等的研究結(jié)果相似，證明MMP-9的確可以作為早期診斷、判斷預(yù)后的指標[6]。Roberts等研究顯示，MMP-9在重型顱腦損傷的動脈血中亦顯著升高，濃度較腦脊液中高出百倍。且在靜脈血亦有表達，動脈血的結(jié)果和腦脊液的結(jié)果是相匹配的[15]。

本文研究結(jié)果提示MMP-3與MMP-9在重型顱腦損傷的病理生理過程中起著重要的作用，MMP-9可作為重型顱腦損傷患者診斷或判斷預(yù)后的重要生理指標，MMP-3可作為判斷損傷時間的指標。

參考文獻

[1] Agoston DV.Bench-to-Bedside and Bedside Back to the Bench；Seeking a Better Understanding of the Acute Pathophysiological Process[J].Front Neurol，2015，6：47.

[2] Faul M，Coronado V.Epidemiology of traumatic brain injury[J]. Handb Clin Neurol，2015，127：3-13.

[3] Feala JD，Abdulhameed MD.Systems biology approaches for discovering biomarkers for traumatic brain injury[J].J Neurotrauma，2013，30（13）：1101-1116.

[4] Zitka O，Kukacka J.Matrix metalloproteinases[J].Curr Med Chem，2010，17（31）：3751-3768.

[5] Li RB，Guo XC.Study on changes of MMP-3 expression after brain contusion in rats[J].Leg Med （Tokyo），2009，11（Suppl 1）：S176-179.

[6] Liu CL，Chen CC.Matrix metalloproteinase-9 in the ventricular cerebrospinal fluid correlated with the prognosis of traumatic brain injury[J].Turk Neurosurg，2014，24（3）：363-368.

[7] Frattalone AR，Ling GS. Moderate and severe traumatic brain injury[J].Neurosurg Clin N Am，2013，24（3）：309-319.

[8] Visse R，Nagase H.Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases[J].Circ Res，2003，92（8）：827-839.

[9] Van Hove I，Lemmens K.Matrix metalloproteinase-3 in the central nervous system[J].J Neurochem，2012，123（2）：203-216.

[10] Falo MC，F(xiàn)illmore HL，Reeves TM. Matrix metalloproteinase-3 expression profile differentiates adaptive and maladaptive synaptic plasticity induced[J].J Neurosci Res，2006，84（4）：768-781.

[11] 郭曉沖，李如波.基質(zhì)金屬蛋白酶3研究進展及其法醫(yī)學(xué)意義[J].中國法醫(yī)學(xué)雜志，2008，23（3）：184-186.

[12] Zheng K，Li C.Matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in serum and cerebrospinal fluid of patients with moderate[J].Neurol India，2013，61（6）：606-609.

[13] Muradashvili N，Benton RL.Ablation of matrix metalloproteinase-9 gene decreases cerebrovascular permeability and fibrinogen deposition post traumatic brain injury in mice[J].Metab Brain Dis，2015，30（2）：411-426.

[14] Grossetete M，Phelps J.Elevation of matrix metalloproteinases 3 and 9 in cerebrospinal fluid and blood[J].Neurosurgery，2009，65（4）：702-708.

[15] Roberts DJ，Jenne CN. A prospective evaluation of the temporal matrix metalloproteinase response after severe traumatic brain[J].J Neurotrauma，2013，30（20）：1717-1726.

中圖分類號：R651.1+5

文獻標識碼：B

文章編號：1671-8194（2016）07-0010-02

*通訊作者

Expressyon of M atryx M etalloproteynases 3 and 9 yn C erebrospynal Fluyd yn Patyents w yth Severe T raum atyc Brayn Iniury and the C orrelatyon of that w yth the Prognosys of T raum atyc Brayn Iniury

YUAN Zi-xia1， JIANG Guang-yuan2*
（1 Guilin Medical University， Guilin 541004， China； 2 Department of Neurosurgery， Guilin Nanxi Hospital， Guilin 541002， China）

[Abstract]Objective In this study， we investigated the expression of matrix metalloproteinases（MMPs）-3/9 in cerebrospinal fluid （CSF） of traumatic brain injury（TBI） patients，and the correlation of that with the prognosis of traumatic brain injury. Methods A total of 30 patients with severe TBI and 30 agematched controls that patients with hydrocephalus were enrolled in this study. CSF（5 mL）was collected during the lumbar puncture after the patients were in hospital. CSF samples of experimental group were collected within 3 days， at 5 and 7 days post injury after the subarachnoid space drainage tube placement. The ELISA test was employed to detect the MMP concentration in the CSF with a commercial kit（Cusabio）. Results Comparing with the control group， the levels of MMP-9 and MMP-3 was elevation in experimental group （P＜0.05）. Conclusion MMP-3 and MMP-9 played a significant role in the physiological and pathological processes of sTBI. The initial MMP-9 is associated with the neurological outcomes.

[Key words］Severe brain injury； Matrix metalloproteinase-3； Matrix metalloproteinase-9