血鈣變化通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑加重顱腦外傷患者神經(jīng)損傷的臨床研究

張鵬，王增亮，王瑞，王堅

顱腦外傷是腦組織遭受打擊引發(fā)的一系列病理變化過程，隨交通意外事故等發(fā)生率升高，顱腦外傷發(fā)生率逐年上升，給患者及家人帶來巨大痛苦[1-2]。顱腦外傷患者伴隨著不同程度的腦組織損壞，明確腦損傷進展的核心因素并進行積極干預是保護神經(jīng)功能、改善治療結(jié)局的關(guān)鍵所在。已有研究指出[3]，升高機體血鈣水平有助于優(yōu)化腦出血患者的病情，同時減少相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生，推測血鈣水平異常在腦損傷性疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。目前關(guān)于顱腦損傷后血鈣水平變化在其病情進展中扮演的角色及具體機制研究較少，基于此，現(xiàn)觀察顱腦外傷患者血鈣變化對腦神經(jīng)損傷的影響，報道如下 。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017年9月—2019年10月新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院急救創(chuàng)傷中心創(chuàng)傷重癥醫(yī)學科及神經(jīng)外科收治顱腦外傷患者138例，根據(jù)格拉斯哥昏迷評分(GCS)及傷后原發(fā)性昏迷時間長短分為3組：輕度組56例，中度組49例，重度組33例。輕度組男31例，女25例，年齡32～59(40.28±7.31)歲；體質(zhì)量指數(shù)(BMI)21～25(23.74±1.20)kg/m2；發(fā)病至入院時間1～5(2.04±0.76)h;致傷原因：交通意外24例，墜落傷22例，其他10例。中度組男29例，女20例，年齡23～64(40.09±6.88)歲；BMI 22～26(24.01±1.32)kg/m2；發(fā)病至入院時間1～6(2.10±0.84)h；致傷原因：交通意外21例，墜落傷22例，其他6例。重度組男19例，女14例，年齡25～71(39.96±7.11)歲；BMI 21～27(23.60±1.15)kg/m2；發(fā)病至入院時間1～4(2.03±0.71)h;致傷原因：交通意外13例，墜落傷14例，其他6例。3組患者的基礎(chǔ)資料比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準，患者或家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準：①具有明確的顱腦外傷史，經(jīng)頭顱CT或磁共振(MR)確定顱腦損傷；②既往無腦梗死、腦出血、腦炎、腦外傷病史；③入院至急診手術(shù)時間間隔<4 h。(2)排除標準：①合并阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾??；②合并甲狀旁腺亢進等影響鈣磷代謝的疾??；③合并顱腦腫瘤。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 血鈣水平檢測： 留取3組研究對象入院時的外周靜脈血5 ml，分離血清并經(jīng)貝克曼庫爾特AU5800全自動生化分析儀測定。

1.3.2 腦神經(jīng)指標檢測：上述血清標本采用放射免疫法測定神經(jīng)損傷標志物，包括髓鞘堿性蛋白(MBP)、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)、S100B蛋白(S100B)；單胺類神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸(Glu)、門冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、γ- 氨基丁酸(GABA)的水平。

1.3.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑相關(guān)蛋白檢測：3組研究對象均行急診外科手術(shù)，術(shù)中留取壞死腦組織標本，采用免疫組織化學法測定磷酸化的真核翻譯起始因子2α(P-eIF2α)、生長停滯與 DNA 損害可誘導蛋白34(GADD34)表達。組織切片在普通顯微鏡下顯示細胞漿染色棕褐色或棕黃色為陽性，隨機選取5個視野并拍照，分析各組P-eIF2α、GADD34的光密度值并取平均值。

2 結(jié) 果

2.1 3組患者血鈣水平比較 隨顱腦外傷程度加重血鈣水平進一步下降，輕度組(2.03±0.28)mmol/L>中度組(1.76±0.22)mmol/L>重度組(1.39±0.19)mmol/L，3組間比較差異均有統(tǒng)計學意義(F/P=73.984/0.000)。

2.2 3組患者血清腦神經(jīng)損傷標志物比較 隨顱腦外傷程度加重MBP、NSE、S100B水平進一步增加，3組間比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，見表1。

表1 3組患者血清神經(jīng)損傷標志物水平比較

2.3 3組患者血清單胺類神經(jīng)遞質(zhì)水平比較 隨顱腦外傷程度加重，Glu、Asp水平增加，Gly、GABA水平降低，3組間比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，見表2。

表2 3組患者血清單胺類神經(jīng)遞質(zhì)水平比較

2.4 3組患者腦組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑相關(guān)蛋白水平比較 隨顱腦外傷程度加重，P-eIF2α陽性表達率增加，GADD34陽性表達率下降，組間比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，見表3。

表3 3組患者腦組織中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑相關(guān)蛋白陽性表達率情況比較

2.5 相關(guān)性分析 Pearson檢驗顯示，顱腦外傷患者血鈣水平與神經(jīng)損傷標志物MBP、NSE、S100B水平呈負相關(guān)(r=-0.498、-0.672、-0.574，P均<0.05)；與單胺類神經(jīng)遞質(zhì)Glu、Asp水平呈負相關(guān)，與Gly、GABA水平呈正相關(guān)(r=-0.661、-0.548、0.499、0.621，P均<0.05)；與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑相關(guān)蛋白P-eIF2α的陽性表達率呈負相關(guān)，與GADD34的陽性表達率呈正相關(guān)(r=-0.712、0.657，P均<0.05)。

3 討 論

目前有不少顱腦外傷患者并發(fā)急性心臟驟停，與腦損傷發(fā)生后患者血鈣水平的急劇變化、心臟搏動動力缺乏等密切相關(guān)[4-5]。血鈣水平變化是否存在，其對患者腦損傷進展是否也產(chǎn)生重要影響，尚未有明確定論。本研究檢測不同嚴重程度的顱腦外傷患者血鈣水平發(fā)現(xiàn)，隨顱腦損傷程度加重患者血鈣水平下降，明確了顱腦外傷患者的“鈣缺乏”現(xiàn)象且推測持續(xù)性血鈣水平下降參與腦損傷進展。

檢測血清中與神經(jīng)功能直接相關(guān)的指標可用于評估顱腦外傷患者的腦損傷嚴重程度，不同研究發(fā)現(xiàn)MBP、NSE、S100B表達高于腦炎或者缺氧患者，被認為是腦損傷的標志物分子[6-8]。本研究隨顱腦外傷程度加重上述神經(jīng)損傷標志物的血清水平增加，且與患者血鈣水平呈負相關(guān)，說明患者血鈣缺乏程度與腦損傷嚴重程度直接相關(guān)。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)是另一敏感反映患者神經(jīng)功能的指標，其中Glu、Asp屬于興奮性氨基酸，其過度釋放將增加神經(jīng)元鈉離子內(nèi)流并導致細胞腫脹壞死，對神經(jīng)元具有毒性作用[9-10]；Gly、GABA屬于抑制性氨基酸，生理狀態(tài)下與興奮性氨基酸水平保持動態(tài)平衡，兩者功能相互制衡并維持神經(jīng)元功能形態(tài)穩(wěn)定，腦損傷發(fā)生后Gly、GABA表達減少并導致興奮性氨基酸相對占優(yōu)勢，進一步加劇腦損傷[11-13]。本研究中隨患者顱腦外傷程度加重，其血清Glu、Asp水平增加，Gly、GABA水平下降，與客觀現(xiàn)實吻合，且Glu、Asp水平與血鈣水平呈負相關(guān)，Gly、GABA水平與血鈣水平呈正相關(guān)，說明鈣缺乏程度與顱腦外傷患者的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)紊亂程度密切相關(guān)，持續(xù)低血鈣可能通過影響神經(jīng)遞質(zhì)表達來影響病情，但其具體直接作用途徑有待后續(xù)細胞實驗進一步明確。

低血鈣對顱腦外傷患者神經(jīng)功能的負面作用機制未明。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在鈣離子儲存、調(diào)節(jié)及蛋白質(zhì)合成等生命活動中扮演重要角色，缺血缺氧反應均可誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激并促使其標志蛋白P-eIF2α大量表達，轉(zhuǎn)錄內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)凋亡基因，使蛋白質(zhì)合成受阻，促使神經(jīng)元凋亡[14-15]。GADD34屬于細胞周期蛋白，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激蛋白質(zhì)合成受阻后的再啟動，對維持細胞活力具有重要意義[16-18]。本研究中隨顱腦損傷程度加重，損傷腦組織中P-eIF2α陽性表達率上升，GADD34陽性表達率下降，且患者鈣缺乏程度與上述蛋白質(zhì)表達率的變化幅度直接相關(guān)，說明低血鈣通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑導致顱腦外傷患者神經(jīng)損傷進展。

總之，顱腦外傷患者存在明顯低血鈣，是導致神經(jīng)損傷進展的重要原因之一，可能通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激途徑導致神經(jīng)元損傷及凋亡。關(guān)于低血鈣對神經(jīng)元具體功能及活性的影響，有待后續(xù)研究進一步明確。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

張鵬：設(shè)計研究方案，實施研究過程，論文撰寫；王增亮、王瑞：提出研究思路，分析試驗數(shù)據(jù)，論文審核;王堅：資料搜集整理，論文修改，進行統(tǒng)計學分析