顱腦損傷患者血清腦紅蛋白與低氧誘導(dǎo)因子1α水平的變化及臨床意義

鄔剛，吳海燕，戰(zhàn)麗萍，李建輝，王晉

（1.昆明醫(yī)科大學(xué)附屬延安醫(yī)院，云南 昆明 650051；2.云南省第一人民醫(yī)院心內(nèi)科，云南 昆明 650032）

顱腦損傷是神經(jīng)外科常見的重癥疾病，具有較高的致死率和致殘率[1]。90%～95%的顱腦損傷患者伴有腦缺血，局部腦組織缺血、缺氧改變是腦外傷后的主要病理學(xué)變化[2]。腦紅蛋白（neuroglobin, Ngb）是主要表達(dá)于腦組織的一種新型攜氧球蛋白，可特異性向腦細(xì)胞提供氧氣[3]，對(duì)缺血、缺氧腦組織具有保護(hù)作用[4]。低氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α）是一種可在缺氧條件下發(fā)揮活性的轉(zhuǎn)錄因子，在維持氧穩(wěn)態(tài)、提高細(xì)胞耐受缺氧及促進(jìn)血管生成等過程中發(fā)揮重要作用[5]。HIF-1α可通過調(diào)控缺氧相關(guān)基因表達(dá)而發(fā)揮神經(jīng)元保護(hù)作用[6]。本研究觀察顱腦損傷患者血清Ngb和HIF-1α水平變化，探討評(píng)估患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2013年6月-2015年12月該院收治的急性期非開放性顱腦損傷患者71例。其中，男性49例，女性22例；年齡20～73歲，平均（50.8±11.4）歲；致傷原因：車禍48例，墜落及其他原因23例；損傷類型：硬腦膜外血腫23例，腦挫裂傷9例，硬腦膜下血腫21例，腦內(nèi)血腫18例；病情嚴(yán)重程度：輕型[入院24 h格拉斯哥昏迷指數(shù)（glasgow coma index, GCS）輕型（13～15分）36例，中型（9～12分）19例，重型（3～8分）16例；入院24 h血腫體積[7]：＜10 ml 39例，10～40 ml 16例，＞40 ml 16例?；颊呷朐簳r(shí)間均在發(fā)生損傷后6 h內(nèi)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①高血壓、糖尿病等慢性病，急慢性感染；②肝腎等重要臟器嚴(yán)重功能障礙；③合并其他嚴(yán)重系統(tǒng)性疾?。虎芙?0 d有手術(shù)或創(chuàng)傷史。同期從醫(yī)院體檢中心選取健康體檢人群40例作為對(duì)照組。其中，男性25例，女性15例；平均（49.9±10.6）歲。本研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者及其家屬均知情同意。兩組性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

1.2 血清Ngb、HIF-1α水平檢測

采用酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)（enzyme-linked immunosorbnent assay, ELISA）?；颊叻謩e于入院后12 h（T1）、24 h（T2）、48 h（T3）及 72 h（T4），對(duì)照組于體檢當(dāng)日，抽取肘靜脈血5 ml，室溫下靜置30 min。4℃條件下3 500 r/min離心15 min，留取血清，置入-70℃冰箱冷凍保存?zhèn)溆?。采用ELISA檢測血清Ngb、HIF-1α水平（試劑盒均購自上海酶聯(lián)生物技術(shù)有限公司），所有操作按照試劑盒說明進(jìn)行。隨訪時(shí)間截至2016年6月30日，患者術(shù)后隨訪3～33個(gè)月，平均（19.3±7.2）個(gè)月。其中，存活18例，死亡53例。比較不同病情、血腫體積及預(yù)后患者各時(shí)間血清Ngb、HIF-1α。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，多組間比較采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同病情的顱腦損傷患者和對(duì)照組血清Ngb、HIF-1α水平比較

2.1.1 不同病情顱腦損傷組和對(duì)照組的血清Ngb水平比較 不同病情的顱腦損傷組和對(duì)照組血清Ngb水平比較，采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間點(diǎn)的血清Ngb水平有差異（F=50.502，P=0.000）；②4組間的血清Ngb水平有差異（F=177.292，P=0.000）；③4組的血清Ngb水平變化趨勢有差異（F=11.685，P=0.000）。見表1和圖1。

表1 各組血清Ngb水平比較 （ng/ml，±s）

表1 各組血清Ngb水平比較 （ng/ml，±s）

組別 T1 T2 T3 T4對(duì)照組（n =40） 11.3±3.2 11.3±3.2 11.3±3.2 11.3±3.2輕型組（n =36） 15.8±4.9 18.4±5.1 16.5±4.3 14.7±4.8中型組（n =19） 20.7±6.7 27.9±6.4 23.5±5.6 19.2±7.1重型組（n =16） 29.6±8.1 38.4±7.2 34.2±5.9 27.5±6.4

圖1 各組血清Ngb水平在不同時(shí)間的變化趨勢

2.1.2 各組顱腦損傷和對(duì)照組的血清HIF-1α水平比較 4組的血清HIF-1α水平比較，采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間的血清HIF-1α水平有差異（F=104.000，P=0.000）；②4組的血清HIF-1α水平有差異（F=123.576，P=0.000）；③4組的血清HIF-1α水平變化趨勢有差異（F=24.024，P=0.000）。見表2和圖2。

2.2 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb、HIF-1α水平比較

2.2.1 不同血腫體積顱腦損傷組的血清Ngb水平比較 3組不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較，采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間點(diǎn)的血清Ngb水平有差異（F=20.503，P=0.000）；②3組不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb水平有差異（F=195.934，P=0.000）；③不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb水平變化趨勢有差異（F=2.922，P=0.009）。見表3和圖3。

2.2.2 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較 3組不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較，采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間點(diǎn)的血清HIF-1α水平有差異（F=219.165，P=0.000）；②3組不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平有差異（F=2315.612，P=0.000）；③3組不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平變化趨勢有差異（F=9.177，P=0.000）。見表4和圖4。

表2 各組的血清HIF-1α水平比較（ng/ml，±s）

表2 各組的血清HIF-1α水平比較（ng/ml，±s）

組別 T1 T2 T3 T4對(duì)照組（n =40） 28.7±4.1 28.7±4.1 28.7±4.1 28.7±4.1輕型組（n =36） 47.1±4.7 56.4±5.8 59.2±6.4 53.5±6.1中型組（n =19） 61.3±6.6 74.2±7.1 81.5±7.6 79.3±7.3重型組（n =16） 72.9±5.8 84.2±6.4 97.1±7.0 89.4±6.7

圖2 各組血清HIF-1α水平在不同時(shí)間的變化趨勢

2.3 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清Ngb、HIF-1α水平比較

2.3.1 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較，采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①兩組不同時(shí)間的血清Ngb水平有差異（F=124.547，P=0.000）；②兩組的血清Ngb水平有差異（F=337.902，P=0.000），存活組的血清Ngb水平低于死亡組；③兩組血清Ngb水平變化趨勢有差異（F=29.498，P=0.000）。見表5和圖5。

表3 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較（ng/ml，±s）

表3 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較（ng/ml，±s）

血腫體積 T1 T2 T3 T4＜10 ml（n =39） 14.5±5.1 19.4±5.8 17.5±6.3 15.8±5.5 10～40 ml（n =16）22.6±5.9 28.6±6.7 27.4±6.6 19.2±7.1＞40 ml（n =16） 31.4±7.1 43.6±8.3 38.6±6.4 32.4±7.4

圖3 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清Ngb水平在不同時(shí)間的變化趨勢

表4 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較 （ng/ml，±s）

表4 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較 （ng/ml，±s）

血腫體積 T1 T2 T3 T4＜10 ml（n =39） 24.6±3.5 49.2±4.6 53.5±5.1 46.7±6.7 10～40 ml（n =16）67.9±5.979.8±6.784.6±6.274.1±6.2＞40 ml（n =16） 81.3±6.5 94.6±8.2 109.6±7.7 97.3±6.1

圖4 不同血腫體積顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平在不同時(shí)間的變化趨勢

2.3.2 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較 兩組的血清HIF-1α水平比較，采用重復(fù)測量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間點(diǎn)的血清HIF-1α 水平有差異（F=262.477，P=0.000）；②兩組的血清HIF-1α水平有差異（F=524.275，P=0.000），存活組的血清HIF-1α水平低于死亡組；③兩組的血清HIF-1α水平變化趨勢有差異（F=8.736，P=0.000）。見表6和圖6。

表5 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較（ng/ml，±s）

表5 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清Ngb水平比較（ng/ml，±s）

組別 T1 T2 T3 T4存活組（n =18） 18.7±5.5 33.6±6.1 41.9±5.8 39.7±5.6死亡組（n =53） 34.8±6.3 61.7±5.6 53.4±7.1 45.4±6.3

圖5 兩組血清Ngb水平在不同時(shí)間的變化趨勢

表6 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較（ng/ml，±s）

表6 不同預(yù)后顱腦損傷患者的血清HIF-1α水平比較（ng/ml，±s）

組別 T1 T2 T3 T4存活組（n =18） 47.5±5.4 64.5±6.1 74.4±6.5 59.2±5.9死亡組（n =53） 67.6±4.3 81.5±5.3 91.6±5.7 81.2±6.3

圖6 兩組的血清HIF-1α水平在不同時(shí)間的變化趨勢

3 討論

顱腦損傷患者往往病情進(jìn)展迅速、并發(fā)癥較多及預(yù)后較差。早期判斷患者病情，對(duì)指導(dǎo)治療及改善預(yù)后具有重要意義[8]。臨床主要依靠CT檢查和GCS評(píng)分來判斷及評(píng)估顱腦損傷患者的病情，但兩者均受醫(yī)師水平、醫(yī)院硬件設(shè)施等因素的影響，且部分患者難以入院即刻開展CT檢查[9]。因此，積極尋找早期客觀診斷及評(píng)估指標(biāo)具有重要意義。

Ngb作為攜氧球蛋白家族成員，定位于腦神經(jīng)元胞漿內(nèi)，可特異性向腦組織供應(yīng)氧，具有和氧氣結(jié)合率高、解離率低的特點(diǎn)，能夠可逆性結(jié)合氧，且在低血氧濃度時(shí)仍能通過血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)氧，保證腦組織氧供應(yīng)[10]。有研究指出，Ngb可能與缺血低氧性損傷關(guān)系密切（如腦外傷、膿毒癥腦病等），可在缺血缺氧狀態(tài)下發(fā)揮保護(hù)作用[11]。YU等[12]指出，Ngb在缺血性腦卒中患者血漿中水平升高，且與患者預(yù)后有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，隨著時(shí)間延長，不同病情、血腫體積及預(yù)后的顱腦損傷患者血清Ngb水平均先升高后降低，基本上于入院24 h達(dá)到高峰。分析原因，可能是顱腦損傷繼發(fā)腦腫脹，使顱內(nèi)出現(xiàn)低灌注而導(dǎo)致缺氧、缺血性損傷發(fā)生，從而加劇腦組織缺氧，并誘導(dǎo)Ngb表達(dá)。隨著治療深入及病情緩解，患者血清Ngb水平逐漸降低。隨著病情加重及血腫體積增大，顱腦損傷患者不同時(shí)間血清Ngb水平均逐漸升高，且死亡患者不同時(shí)間血清Ngb水平均高于生存患者，表明顱腦損傷患者血清Ngb水平升高與損傷程度及預(yù)后有關(guān)，血清Ngb水平越高提示病情越嚴(yán)重、患者預(yù)后越差。

HIF-1α是機(jī)體在缺氧狀態(tài)下誘導(dǎo)基因表達(dá)和恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的關(guān)鍵性核心調(diào)控因子。在缺氧環(huán)境下可大量表達(dá)，在與靶基因結(jié)合后，通過調(diào)控缺氧相關(guān)基因而參與細(xì)胞保護(hù)及修復(fù)，引起一系列細(xì)胞對(duì)缺氧的適應(yīng)性反應(yīng)，在維持機(jī)體氧穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[13]。目前已知的HIF-1α作用靶基因包括60多種，可通過對(duì)靶基因的調(diào)控而參與糖代謝、氧運(yùn)輸、細(xì)胞生長及凋亡等[14]。研究指出，血漿HIF-1α水平升高與缺血性腦卒中患者缺血、缺氧的發(fā)生有關(guān)[15]。本研究結(jié)果顯示，隨著時(shí)間延長，不同病情、血腫體積及預(yù)后的顱腦損傷患者血清Ngb水平均先升高后降低，并于入院48 h達(dá)到高峰，其達(dá)峰時(shí)間晚于血清Ngb，提示血清Ngb對(duì)顱腦損傷病情的早期判斷價(jià)值高于HIF-1α。隨著病情加重及血腫體積增大，顱腦損傷患者不同時(shí)間血清HIF-1α水平均逐漸升高。分析原因，顱腦損傷患者發(fā)生腦組織缺血、缺氧，導(dǎo)致HIF-1α表達(dá)升高，而血腫會(huì)壓迫腦組織，減少血供，加劇組織缺血、缺氧，因此血清HIF-1α水平升高與損傷嚴(yán)重程度有關(guān)。研究指出，在腦組織缺血缺氧過程中HIF-1α可能誘導(dǎo)Ngb表達(dá)[16]，但本研究未對(duì)兩者關(guān)系進(jìn)行探討，未來需進(jìn)一步研究。本研究中死亡患者不同時(shí)間點(diǎn)血清HIF-1α水平均高于生存患者，說明顱腦損傷患者血清HIF-1α水平升高提示預(yù)后不良。

綜上所述，顱腦損傷患者血清Ngb、HIF-1α水平先升高后降低，其水平升高與患者的病情嚴(yán)重程度及預(yù)后有關(guān)，有望成為評(píng)價(jià)判定患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后的可靠指標(biāo)。