探討垂體前葉細胞缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)與腦組織神經(jīng)生長因子(NGF)的表達水平在顱腦損傷中的臨床意義

陳明銳 吳萬福 薛興森

創(chuàng)傷性顱腦損傷(traumatic brain injury，TBI)主要指在外界暴力因素直接或間接作用于頭顱，造成的一種顱腦組織損傷疾病。創(chuàng)傷性顱腦損傷起病急、病情重，具有較高發(fā)病率、致殘率和致死率的特點[1-2]。受傷后患者不僅會出現(xiàn)一系列的神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙和內(nèi)分泌功能紊亂，而且會給患者遺留各種軀體功能、認知能力及心理方面障礙和缺陷等并發(fā)癥[3-4]。創(chuàng)傷性顱腦損傷會給患者的個人和家庭帶來沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。有研究發(fā)現(xiàn)，TBI患者顱腦損傷的程度與垂體前葉激素水平、大腦缺氧缺血情況及腦組織神經(jīng)生長因子等密切相關(guān)，直接影響患者的病情恢復(fù)和預(yù)后轉(zhuǎn)歸[3-4]。本研究主要通過檢測顱腦損傷患者血液和腦脊液中垂體前葉激素、HIF-1α和NGF水平表達變化，以探討相關(guān)細胞因子的檢測與顱腦損傷程度的關(guān)系和臨床意義。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015 年7月-2017年7月本院收治60例顱腦損傷患者，根據(jù)格拉斯哥昏迷(GCS)評分分為輕型組(GCS評分13～15分)、中型組(GCS評分9～12分)和重型組(GCS評分3～8分)。本研究經(jīng)過本院倫理委員會的批準，經(jīng)患者或家屬同意，自愿簽署知情同意書(表1)。

3組患者的年齡(F=0.315，P=0.731)、性別(χ2=0.268，P=0.875)和病因(χ2=1.653，P=0.990)無明顯差異，具有可比性(P>0.05)。

表1 患者一般資料比較

入組標準：(1)患者均經(jīng)頭部CT及MRI影像學(xué)的檢查證實顱腦損傷，按格拉斯哥昏迷評分標準，可臨床明確診斷為TBI；(2)生命體征平穩(wěn)且預(yù)期生存期≥1個月；(3)入院前未接受激素的替代療法，無內(nèi)分泌相關(guān)疾病史；(4)無心、肺、肝等重要臟器功能障礙；(5)既往無顱腦損傷及神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史，無他基礎(chǔ)性疾病。

排除標準：(1)伴有原發(fā)性內(nèi)分泌疾病史或接受內(nèi)分泌治療的患者；(2)合并有外傷性部位或心、肺、肝等嚴重損傷者；(3)傷后出現(xiàn)糖尿病腎病或嚴重傳染性疾病及過度肥胖者；(4)妊娠及哺乳期婦女。

1.2 血清和腦脊液內(nèi)HIF-1α和NGF水平檢測

所有患者分別于入院當(dāng)天采集清晨空腹患者靜脈血和腦脊液；對照組患者于相同日期采集腦脊液和清晨空腹靜脈血。主要方法為取患者清晨空腹靜脈血6 mL注入含3.8%質(zhì)量濃度的枸櫞酸鈉的抗凝管(安徽信靈檢驗醫(yī)學(xué)科技有限公司生產(chǎn))，低溫離心2000 r/min×15 min，常規(guī)分離血清血漿，備用進行細胞因子水平的檢測；通過腰椎穿刺和腦室引流方法采集患者腦脊液標本5 mL，低溫離心4000 r/min×5 min，留取上清液待測。

瑞士羅氏cobase 601型全自動電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀采用電化學(xué)發(fā)光法測定顱腦損傷患者血清內(nèi)促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)、生長激素(growth hormone，GH)、促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)和黃體生成素(luteotropic hormone，LH)水平，按照試劑盒的操作說明書嚴格進行實驗。采用免疫酶聯(lián)吸附法(ELISA)檢測患者血清和腦脊液內(nèi)HIF-1α和NGF水平，試劑盒購于上海太陽生物技術(shù)有限公司，按照試劑盒的操作說明書嚴格進行實驗。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 3組血清垂體前葉激素、HIF-1α和NGF水平

與輕型組顱腦損傷患者血液內(nèi)細胞因子水平比較，中型組和重型組顱腦損傷患者體內(nèi)ACTH、GH、HIF-1α和NGF水平顯著升高，且隨著疾病嚴重程度的加重而逐漸升高(P<0.05)，而輕型組、中型組和重型組顱腦損傷患者體內(nèi)TSH和LH水平隨著疾病嚴重程度的加重，患者血清內(nèi)水平并無明顯改變(表2)。

2.2 3組腦脊液HIF-1α和NGF水平

與輕型組顱腦損傷患者腦脊液內(nèi)HIF-1α和NGF含量比較，中型組和重型組顱腦損傷患者體內(nèi)HIF-1α和NGF水平顯著升高，且隨著疾病嚴重程度的加重而逐漸升高(P<0.05)(表3)。

3 討 論

顱腦損傷的繼發(fā)性損傷如腦組織缺氧缺血、腦組織水腫及自由基和炎性因子等毒性產(chǎn)物的大量堆積，可造成大量神經(jīng)元死亡，繼而加重機體精神、認知及行為障礙[5-6]。顱腦損傷可直接或間接損傷下丘腦、垂體導(dǎo)致垂體前葉激素水平發(fā)生變化，而垂體位于腦底部中央的蝶鞍內(nèi)，在患者顱腦損傷時容易造成垂體供血功能障礙，引起垂體門脈系統(tǒng)釋放抑制因子減少，最終導(dǎo)致ACTH、PRL、TSH和LH等激素分泌紊亂[7-8]。

HIF-1α是機體在低氧狀態(tài)下做出適應(yīng)性反應(yīng)的細胞內(nèi)氧穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)性因子。缺氧時HIF-1α在細胞核內(nèi)與HIF-1β聚合成HIF-1，HIF-1與血管內(nèi)皮因子結(jié)合介導(dǎo)VEGF的轉(zhuǎn)錄激活，激活相關(guān)的缺血缺氧轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進受損腦組織中新生血管生成[9-10]。同時，HIF-1α 可參與介導(dǎo)顱腦損傷中的神經(jīng)元凋亡作用。HIF-1α可增加p53穩(wěn)定性來促進缺氧誘導(dǎo)的神經(jīng)元凋亡或誘導(dǎo)BNIP3表達，從而促進神經(jīng)元凋亡[11-12]。HIF-1α是一種可以適應(yīng)低氧環(huán)境的關(guān)鍵性細胞轉(zhuǎn)錄因子，在顱腦損傷所致的缺血缺氧腦損傷發(fā)生、發(fā)展過程中HIF-1α發(fā)揮著十分重要的作用。

NGF廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，主要是大腦皮質(zhì)、海馬及腦干中的神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞內(nèi)，NGF對神經(jīng)系統(tǒng)具有重要的神經(jīng)營養(yǎng)和促進神經(jīng)突起生長的生物效應(yīng)，參與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、分化及損傷的修復(fù)[13-14]。顱腦損傷后NGF可有效保護損傷的神經(jīng)元，促進神經(jīng)纖維的再發(fā)育和再生，修復(fù)受損的神經(jīng)系統(tǒng)。腦脊液中的NGF表達水平可用于臨床判斷顱腦損傷的嚴重程度和預(yù)后情況。機體發(fā)生顱腦損傷后NGF在神經(jīng)再生和神經(jīng)保護機制中起著重要的作用。

表2 患者血液細胞因子水平)

注：與輕型組比較，*P<0.05；與中型組比較，#P<0.05

組別例數(shù)HIF-1α(ng/mL)NGF(ng/mL)輕型組2014.17±2.180.52±0.14中型組2017.36±2.29*0.89±0.26*重型組2022.53±2.36*#1.82±0.19*#

注：與輕型組比較，*P<0.05；與中型組比較，#P<0.05

本研究結(jié)果表明，顱腦損傷患者體內(nèi)ACTH、GH、HIF-1α和NGF水平且隨著疾病嚴重程度的加重而逐漸升高，而輕型組、中型組和重型組顱腦損傷患者體內(nèi)TSH和LH水平隨著疾病嚴重程度的加重，患者血清內(nèi)水平并無明顯改變，說明顱腦損傷可以影響垂體前葉激素的分泌，造成垂體前葉的功能損傷。顱腦損傷患者血清和腦脊液內(nèi)HIF-1α和NGF水平隨著疾病嚴重程度的加重而逐漸升高，說明HIF-1α和NGF在顱腦損傷的發(fā)生發(fā)展過程中起到重要的作用，并且可以有效反映顱腦損傷的程度。綜上所述，顱腦損傷患者血液和腦脊液內(nèi)垂體前葉激素、HIF-1α和NGF水平異常升高；患者血液和腦脊液垂體前葉激素、HIF-1α和NGF水平異常升高與顱腦損傷的嚴重程度有一定的關(guān)系。

[1] 王忠安,楊玉林,黎開谷,等.重型顱腦損傷患者垂體前葉激素水平及MRI改變的臨床分析[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2014,43(2):150-154.

[2] 祝斐,黃新,王來興.影響早期開顱去骨瓣減壓術(shù)治療急性顱腦損傷致半球腦腫脹預(yù)后的因素分析[J].中國臨床神經(jīng)外科雜志,2012,17(6):336-338.

[3] Plowey DE,Egbert RP.Histologic artifacts of autolytic müller cell foot process swelling in postmortem exa mination of infant eyes:potential pitfall in the evaluation of traumatic retinal hemorrhages[J].JAMA Ophthalmol,2015,133(6):706-709.

[4] 齊潤花.顱內(nèi)動脈瘤再出血的危險因素分析及護理對策[J].實用心腦肺血管病雜志,2010,18(11):1705.

[5] 陳中珍,吳思榮,李向東,等.性顱腦創(chuàng)傷患者垂體功能的改變及其臨床意義[J].蘇州大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版,2012,17(01):349-350.

[6] 陶裕川.中,重度顱腦損傷患者垂體激素,甲狀腺激素水平變化與預(yù)后相關(guān)性研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生,2015,09(24):110-111.

[7] 沈云龍,崔玉婷,李偉光,等.創(chuàng)傷性顱腦損傷患者急性期垂體前葉激素水平的變化及意義[J].廣東醫(yī)學(xué),2015,36(23):3662-3665.

[8] 楊渭林,馮亞萍,黃禮明,等.腦創(chuàng)傷患者早期腺垂體激素變化及其與預(yù)后的關(guān)系[J].浙江醫(yī)學(xué),2013,16(09):538-539.

[9] 趙愛華.冠心病患者血清HIF-1α及HO-1水平的變化及其意義[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué)雜志,2011,17(9):48.

[10] Kumral A,Tuzun F,Yesilirmak D,et al.Role of epigenetic regulatory mechanisms in neonatal hypoxic-ischemic brain injury[J].Med Hypotheses,2009,72(6):692-693.

[11] Dong YS,Li YE,Feng DY,et al.Protective effect of HIF-1 alpha against hippocampal apoptosis and cognitive dysfunction in an experimental rat model of subarachnoid hemorrhage[J].Brain Res,2013,1517(23):114-121.

[12] 張大紅,朱衛(wèi)國,岳順.缺氧誘導(dǎo)因子-1α在原發(fā)性肝癌血清中的表達及其與腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移的關(guān)系[J].細胞與分子免疫學(xué)雜志,2011,27(5):551-554.

[13] 吳曉平.神經(jīng)生長因子對重型顱腦損傷患者血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶和髓鞘堿性蛋白的影響[J].中國藥師,2013,16(7):1046-1047.

[14] Kim MS,Shutov LP,Gnanasekaran A,et al.Nerve growthfactor(NGF)regulates activity of nuclear factor of activated T-cells(NFAT)in neurons via thephosphatidylinositol 3-kinase(PI3K)-Akt-glycogen synthase kinase 3β(GSK3β)pathway[J].J Biol Chem,2014,289(45):31349-31360.