腦外傷患者血清炎癥細(xì)胞因子與顱內(nèi)壓關(guān)系的研究*

蔣文慶，卞曉星，陳紅春，魏文峰，金 鵬

(江蘇省常州市武進(jìn)人民醫(yī)院神經(jīng)外科 213017)

論著·臨床研究

腦外傷患者血清炎癥細(xì)胞因子與顱內(nèi)壓關(guān)系的研究*

蔣文慶，卞曉星，陳紅春，魏文峰，金 鵬

(江蘇省常州市武進(jìn)人民醫(yī)院神經(jīng)外科 213017)

目的 研究重型腦外傷手術(shù)患者血清炎癥細(xì)胞因子與顱內(nèi)壓(ICP)之間的關(guān)系。方法 32例重型腦外傷患者均于術(shù)中放置ICP探頭，術(shù)前及術(shù)后每12小時(shí)采集血清并測(cè)定白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素8(IL-8)及腫瘤壞死因子α(TNF-α)，并比較各炎癥因子與患者預(yù)后的關(guān)系。記錄每小時(shí)ICP值，以12 h為周期，20 mm Hg為基線，將該時(shí)間段超過(guò)20 mm Hg的ICP差值累加，得到ICP的時(shí)間累積值(PTD-ICP20)，將該值分別與該12 h周期前(Pre)和后(Post)各炎癥因子行直線回歸分析。結(jié)果 血清IL-1β、IL-8及TNF-α均與患者預(yù)后顯著相關(guān)(P<0.05)。本組患者的PTD-ICP20均值為(42.9±60.2)mm Hg/h。Pre-IL-8(r=0.554,P<0.05)、Pre-TNF-α、Post-IL-8及Post-TNF-α均與PTD-ICP20呈正相關(guān)(r=0.554、0.597、0.629、0.538，P<0.05)。結(jié)論 血清IL-8及TNF-α可作為監(jiān)測(cè)腦外傷患者ICP的生物標(biāo)記物，對(duì)指導(dǎo)腦外傷診治，改善患者預(yù)后有重要價(jià)值。

腦損傷；顱內(nèi)壓；炎癥細(xì)胞因子；神經(jīng)炎癥；生物標(biāo)記物

顱腦外傷是當(dāng)今社會(huì)致死率和致殘率最高的疾病之一。顱內(nèi)壓(intracranial pressure,ICP)增高是重型腦外傷最常見(jiàn)的并發(fā)癥，一旦未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，腦組織將缺血缺氧，患者可出現(xiàn)昏迷和神經(jīng)功能障礙，危及生命。目前，對(duì)于ICP增高的診斷主要手段為觀察患者的神志、瞳孔、生命體征、頭顱CT及有創(chuàng)ICP監(jiān)測(cè)。由于ICP探頭代價(jià)高昂，且有相關(guān)并發(fā)癥，故ICP監(jiān)測(cè)在國(guó)內(nèi)尚不普及。最近研究發(fā)現(xiàn)炎癥細(xì)胞因子作為腦外傷繼發(fā)性損害的關(guān)鍵因素，與ICP可能存在相關(guān)性[1-2]。本課題組遂進(jìn)行前瞻性研究，觀察白細(xì)胞介素1β(IL-1β)、白細(xì)胞介素8(IL-8)及腫瘤壞死因子α(TNF-α)與重型腦外傷術(shù)后ICP之間的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取本科2014年1月至2015年6月收治的重型腦外傷患者32例。納入標(biāo)準(zhǔn)：患者有明確的閉合性頭部外傷史；經(jīng)CT證實(shí)有顱腦損傷，符合《中國(guó)顱腦創(chuàng)傷外科手術(shù)指南》的手術(shù)指征，并在入院24 h內(nèi)行開顱手術(shù)治療；術(shù)前格拉斯哥昏迷評(píng)分(GCS)≤8分。排除標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前雙瞳散大，呈去腦強(qiáng)直的瀕死患者；有嚴(yán)重合并傷的患者；合并嚴(yán)重心肺腎功能障礙的患者。本組患者男23例，女9例，年齡22～75歲，平均(52.9±15.3)歲。其中車禍傷19例，高處墜落傷7例，平面跌倒傷5例，重物打擊傷1例。術(shù)前GCS評(píng)分(5.3±1.7)分。本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者家屬已簽署相關(guān)知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)方法 所有患者均于手術(shù)按操作規(guī)范放置ICP探頭(Codman，美國(guó)，腦室型REF 82-6653或基本型REF 82-6631)。置入腦室內(nèi)4例，硬膜下10例，腦實(shí)質(zhì)內(nèi)18例，其中硬膜下ICP探頭置于骨窗旁正常顱骨下方。探頭從切口旁3～4 cm處皮下穿出并固定，調(diào)零后連接Codman顱內(nèi)壓監(jiān)護(hù)儀。術(shù)后連續(xù)監(jiān)測(cè)ICP 3～7 d。探頭穿出頭皮處每2天更換1次敷料。監(jiān)測(cè)期間要求控制ICP在20 mm Hg以下[3]。ICP>20 mm Hg且持續(xù)時(shí)間超過(guò)5 min時(shí)立即按階梯療法控制ICP，包括抬高上身30°體位；適度鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛；控制體溫在37 ℃以下；帶腦室型ICP探頭或腦室外引流管的患者適度引流腦脊液；帶插管或氣管切開的患者通過(guò)呼吸機(jī)控制動(dòng)脈血二氧化碳分壓(PaCO2)在32～35 mm Hg；20%甘露醇125～250 mL快速靜滴。經(jīng)階梯療法30 min后ICP仍大于20 mm Hg或短時(shí)間內(nèi)ICP大幅上升(≥30 mm Hg)的患者，立即復(fù)查頭顱CT，必要時(shí)再次手術(shù)治療。

1.2.2 顱內(nèi)壓數(shù)值及相關(guān)評(píng)分 記錄本組患者術(shù)后ICP監(jiān)測(cè)期間ICP數(shù)值，每小時(shí)1次。收集所有患者術(shù)前GCS評(píng)分及6個(gè)月病死率、格拉斯哥預(yù)后擴(kuò)展評(píng)分(GOSE)、預(yù)后不良率。GOSE評(píng)分5～8分為預(yù)后良好，1～4分為預(yù)后不良。

1.2.3 標(biāo)本采集與測(cè)定 所有患者分別于術(shù)前及術(shù)后ICP監(jiān)測(cè)期間每12小時(shí)用EDTA抗凝管采集中心靜脈血6 mL，3 000 r/min離心10 min后收集血清，置于-80 ℃冰箱保存。采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)分別檢測(cè)各標(biāo)本IL-1β、IL-8及TNF-α的水平，三者試劑盒購(gòu)自美國(guó)eBioscience公司。

2 結(jié) 果

2.1 炎癥細(xì)胞因子水平與ICP值的關(guān)系 本研究共采集235份血清樣本并進(jìn)行ELISA檢測(cè)，所得各細(xì)胞因子水平,見(jiàn)表1。術(shù)后ICP值統(tǒng)計(jì)以12 h為周期，以20 mm Hg為基線，將該12 h內(nèi)超過(guò)基線的ICP差值進(jìn)行累加，得到ICP的時(shí)間累計(jì)值(PTD-ICP20)[4]。本組患者的PTD-ICP20的值為0～239 mm Hg/h，平均(42.9±60.2)mm Hg/h。

表1 患者血清樣本細(xì)胞因子水平(pg/mL)

將PTD-ICP20分別與該12 h周期前的炎癥細(xì)胞因子水平和12 h周期后的炎癥細(xì)胞因子水平進(jìn)行直線回歸分析(圖1、2)。PTD-ICP20與Pre-IL-8、Pre-TNF-α、Post-IL-8及Post-TNF-α均呈正相關(guān)(r=0.554、0.597、0.629、0.538，P<0.05)；與Pre-IL-1β與Post-IL-1β水平無(wú)相關(guān)性。

圖1 PTD-ICP20與Pre-IL-8水平及P re-TNF-α水平的關(guān)系

2.2 炎癥細(xì)胞因子水平與患者預(yù)后的關(guān)系 所有患者隨訪6個(gè)月至1.5年，平均(8.9±4.1)個(gè)月，GOSE評(píng)分平均為(4.0±2.4)分，死亡7例(21.9%)。預(yù)后良好組15例(46.9%)，預(yù)后不良組17例(53.1%)，兩組的炎癥細(xì)胞因子中位數(shù)經(jīng)非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，IL-1β(1.2 pg/mLvs.3.5 pg/mL)、IL-8(21.0 pg/mLvs.72.8 pg/mL,)及TNF-α(4.9 pg/mLvs.10.3 pg/mL)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

圖2 PTD-ICP20與Post-IL-8水平及 Post-TNF-α水平的關(guān)系

3 討 論

許多研究證實(shí)，積極預(yù)防和治療腦外傷后ICP的增高，防止繼發(fā)性腦損害，是改善患者預(yù)后的關(guān)鍵[3，5-6]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于ICP增高的診斷主要依賴于CT檢查及觀察患者的神志、瞳孔及生命體征。近年來(lái)，有創(chuàng)ICP監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)逐漸推廣，但由于ICP探頭價(jià)格昂貴，且受監(jiān)護(hù)室條件限制，故而尚未普及，特別是在基層醫(yī)院應(yīng)用較少。因此，臨床醫(yī)生一直致力于尋找可以反映甚至預(yù)測(cè)ICP增高的生物標(biāo)記物。

目前，對(duì)于腦外傷后炎癥細(xì)胞因子變化的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究日益增多。炎癥細(xì)胞因子作為人體重要的炎癥介質(zhì)，參與腦外傷后多種病理生理過(guò)程，包括腦水腫、血腦屏障通透性改變、神經(jīng)元死亡等，在炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)中起著舉足輕重的作用[2]。已發(fā)現(xiàn)腦外傷患者血清或腦脊液中IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α、單核細(xì)胞趨化因子-1(MCP-1)等炎癥細(xì)胞因子水平較正常明顯升高，且與患者預(yù)后有相關(guān)性[1，2，7]，但對(duì)于此類炎癥細(xì)胞因子與ICP關(guān)系的研究則比較罕見(jiàn)。本課題選取IL-1β、IL-8及TNF-α 3種炎癥細(xì)胞因子與ICP進(jìn)行相關(guān)性研究。

腦外傷后患者血液、腦脊液和腦組織細(xì)胞間隙的IL-1β水平可顯著升高，尤其是在傷后24 h內(nèi)，其mRNA和蛋白的表達(dá)亦與腦外傷的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[8-10]。IL-1β在腦組織細(xì)胞間隙濃度最高，腦脊液水平次之，血液水平最低，提示腦組織是腦外傷后IL-1β的主要來(lái)源。早期研究也表明腦脊液IL-1β水平升高與患者ICP增高及預(yù)后差呈相關(guān)性[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，重型腦外傷患者術(shù)后血清IL-1β水平與患者預(yù)后顯著相關(guān)，但未發(fā)現(xiàn)其與ICP有相關(guān)性。

IL-8是一種重要的趨化因子，主要由小膠質(zhì)細(xì)胞分泌，在腦外傷后的炎性反應(yīng)中趨化和激活中性粒細(xì)胞，亦可激活嗜堿性粒細(xì)胞、T細(xì)胞及單核細(xì)胞，生成氧化代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和基底膜損害，破壞血腦屏障，誘發(fā)腦水腫發(fā)生[2]。IL-8在腦脊液中水平最高，其次為血液和腦組織細(xì)胞間隙。有研究發(fā)現(xiàn)，腦外傷患者血清IL-8水平與其預(yù)后有相關(guān)性[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，血清IL-8水平與重型腦外傷患者術(shù)后ICP及其預(yù)后均有顯著相關(guān)性，提示該炎癥細(xì)胞因子可作為監(jiān)測(cè)患者ICP的生物標(biāo)記物之一，也是今后治療腦外傷的潛在靶點(diǎn)。

TNF-α是中樞神經(jīng)系統(tǒng)參與免疫應(yīng)答和炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的重要介質(zhì)，在正常腦組織中水平極低。腦外傷后，TNF-α由星形細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞等釋放，可激活多形核白細(xì)胞及巨噬細(xì)胞，維持并加重炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致腦組織二次損傷。另外，TNF-α對(duì)可損傷毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，增加血腦屏障通透性。本研究發(fā)現(xiàn)，重型腦外傷患者的血清TNF-α水平與術(shù)后ICP及預(yù)后均有顯著相關(guān)性，與以往研究一致[13-14]。1項(xiàng)860例患者的三期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，地塞比諾(TNF-α抑制劑)并未改善重型腦外傷患者的預(yù)后[15]。結(jié)合既往動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果，提示TNF-α可能在腦外傷初期誘導(dǎo)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，后期則作為神經(jīng)保護(hù)因子修復(fù)腦損傷[2]。盡管如此，TNF-α仍可作為監(jiān)測(cè)ICP的免疫指標(biāo)之一。

綜上所述，重型腦外傷患者血清IL-1β、IL-8及TNF-α水平與其預(yù)后均有顯著相關(guān)性，其中，IL-8及TNF-α水平與患者術(shù)后ICP顯著相關(guān)，可作為監(jiān)測(cè)ICP的生物標(biāo)記物，為今后腦外傷的診治提供重要依據(jù)，對(duì)改善患者預(yù)后有重要意義。

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Relationship between inflammatory cytokines and intracranial pressure in patients with traumatic brain injury*

JiangWenqing,BianXiaoxing,ChenHongchun,WeiWenfeng,JinPeng

(DepartmentofNeurosurgery,WujinPeople′sHospital,Changzhou,Jiangsu213017,China)

Objective This study investigates the relationship of serum inflammatory cytokine levels with intracranial pressure (ICP) in patients with severe traumatic brain injury (TBI) after surgery.Methods A total of 32 cases with severe TBI and placement of ICP monitor were prospectively enrolled.Serum was collected before surgery and every 12 h after surgery.Cytokines levels of interleukin (IL)-1β,IL-8,and tumor necrosis factor (TNF)-α were analyzed and compared with outcome of patients.Hourly values of ICP were recorded.The degree of ICP above treatment threshold (20 mm Hg) were calculated every 12 h as "pressure times time dose " (PTD-ICP20),which was compared with serum cytokine levels before (Pre) and after (Post) the 12-hour time period using linear regression method.Results Serum IL-1β (P<0.05),IL-8 (P<0.01) and TNF-α (P<0.01) levels elevated dramatically after severe TBI and were significantly associated with outcome of patients.Mean PTD-ICP20 was (42.9±60.2)mm Hg/h and was correlated with increased Pre-IL-8 (r=0.554,P<0.001),Pre-TNF-α (r=0.597,P<0.001),Post-IL-8 (r=0.629,P<0.001) and Post-TNF-α (r=0.538,P<0.001) levels.Conclusion Serum IL-8 and TNF-α demonstrated the most promising candidate biomarkers of impending ICP elevation in this study.These findings indicate a feasible way of monitoring patients with severe TBI.

brain injuries;intracranial pressure;inflammatory cytokine;neuroinflammation;biomarker

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.08.017

常州市武進(jìn)區(qū)科研基金資助項(xiàng)目(WS201406)。 作者簡(jiǎn)介：蔣文慶(1984-)，主治醫(yī)師，在職博士，主要從事腦外傷、腦腫瘤研究工作。

R651.1

A

1671-8348(2017)08-1060-03

2016-09-28

2016-12-26)