新生兒窒息腦損傷早期診斷中S100B蛋白表達(dá)研究進(jìn)展

李羚瑋 綜述 宋文秀 審校

新生兒窒息腦損傷主要為腦缺血缺氧而導(dǎo)致的腦部損傷，主要臨床表現(xiàn)為一系列中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，同時(shí)也是導(dǎo)致兒童神經(jīng)傷殘的重要原因。當(dāng)前新生兒窒息腦損傷診斷由于對(duì)頭顱CT等影像學(xué)檢查過(guò)分依賴，使其在診斷中存在一定的誤區(qū)[1，2]。近年來(lái)，將S100B蛋白作為腦損傷標(biāo)志物的判定受到國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)工作者的青睞，逐漸成為對(duì)新生兒窒息腦損傷進(jìn)行早期診斷及預(yù)后判定的可靠指標(biāo)[3，4]。筆者針對(duì)S100B蛋白的生物學(xué)特征、主要檢測(cè)方法及對(duì)患兒病情診斷與預(yù)后等方面進(jìn)行綜述。

1 S100B蛋白

S100B蛋白由于能夠在飽和的硫酸銨溶液內(nèi)進(jìn)行100%溶解而得名[5]。目前，已發(fā)現(xiàn)的該家族成員有20個(gè)，大部分以同源二聚體的形式存在。S100B蛋白主要是分子量相對(duì)較小的EF手形的一類鈣結(jié)合蛋白[6]，經(jīng)與鈣離子進(jìn)行有效結(jié)合促使其構(gòu)象發(fā)生改變，進(jìn)而使其生物學(xué)效應(yīng)得到充分發(fā)揮[7，8]。其中心肌病、炎性反應(yīng)、腫瘤及神經(jīng)系統(tǒng)類疾病是與S100B蛋白表達(dá)水平相關(guān)的4種疾病類型[8]。S100B蛋白主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷相關(guān)疾病診斷的應(yīng)用中較為廣泛，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染及出血性、缺血性腦血管疾病等[9]。

S100B蛋白最初主要從腦組織中進(jìn)行提取，曾被認(rèn)為是一種神經(jīng)系統(tǒng)特異性蛋白，近年來(lái)的研究表明，該蛋白主要在非神經(jīng)細(xì)胞中廣泛分布[10]，此外機(jī)體的脂肪組織中也含有一定量的S100B蛋白[11，12]。S100B蛋白在細(xì)胞分化的不同時(shí)期內(nèi)表達(dá)水平也不相同，生理狀態(tài)下腦組織中的S100B蛋白在胚胎第14 d存在相對(duì)微弱的表達(dá)，之后與神經(jīng)系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育情況呈平行關(guān)系，出生后1～2個(gè)月則較為顯著，成年后比較穩(wěn)定[13]。在正常成年人的血漿中的含量相對(duì)較低，大多小于0.02 μg/L[14]。其生物學(xué)作用的主要表現(xiàn)為：(1)細(xì)胞之內(nèi)的生物學(xué)作用，目前針對(duì)S100B蛋白在細(xì)胞內(nèi)的生物學(xué)作用尚未清晰，主要存在的假說(shuō)有刺激酶活性、細(xì)胞骨架構(gòu)成的抑制功能及與轉(zhuǎn)化因素之間的相互作用等；(2)細(xì)胞之外的生物學(xué)作用，S100B蛋白細(xì)胞外的生物學(xué)作用是目前研究的重要內(nèi)容，S100B蛋白在其生理濃度的范圍之內(nèi)作為細(xì)胞因子對(duì)機(jī)體神經(jīng)具有營(yíng)養(yǎng)功能，能夠有效促進(jìn)神經(jīng)的發(fā)育及再生，但濃度較高的情況下具有神經(jīng)毒性功能，在神經(jīng)性疾病發(fā)生病變的過(guò)程中能夠進(jìn)行有效參與，例如阿爾茲海默癥[15-17]。此外，由于S100B蛋白的基因主要位于機(jī)體內(nèi)21號(hào)染色體的長(zhǎng)臂之上，因此，若出現(xiàn)基因異位則會(huì)導(dǎo)致唐氏綜合癥等情況的出現(xiàn)[18]。

2 S100B蛋白的主要檢測(cè)方法

目前，主要從血清、羊水、腦脊液及尿液等體液中進(jìn)行S100B蛋白的檢測(cè)，當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)腦損傷的情況后，雖然S100B蛋白含量在腦脊液中升高的情況較血清中更為明顯，但臨床診斷中仍以進(jìn)行血清樣本的檢測(cè)為主，主要是由于其診斷的敏感性相對(duì)較高，且較為方便[19，20]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)局灶性腦缺血的小鼠模型出現(xiàn)腦損傷48 h后，其血清及腦脊液中的S100B蛋白水平呈現(xiàn)較為良好的相關(guān)性，因此可采用血清水平對(duì)由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷而導(dǎo)致腦脊液出現(xiàn)變化的情況進(jìn)行有效反應(yīng)[21]。同時(shí)，在對(duì)新生兒進(jìn)行診斷的過(guò)程中，尿液收集相對(duì)困難，早產(chǎn)兒經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)尿的情況，因此，當(dāng)出現(xiàn)缺氧缺血性腦損傷情況需進(jìn)行S100B蛋白檢測(cè)時(shí)，仍以血清檢測(cè)為主要方式。對(duì)S100B檢測(cè)實(shí)際是進(jìn)行S100B亞單位的檢測(cè)，主要采用免疫法，分別為熒光免疫測(cè)定法、免疫放射測(cè)定法、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)及放射免疫分析法4種[22，23]。以上檢測(cè)均是采用抗原抗體夾心法的原理，但由于熒光免疫測(cè)定法的價(jià)格相對(duì)較高，不易在基層醫(yī)院內(nèi)進(jìn)行普及，而免疫放射測(cè)定法及放射免疫分析法均具有一定的放射性，且試劑盒穩(wěn)定期及核素半衰期相對(duì)較短，操作繁瑣，在臨床應(yīng)用過(guò)程中具有一定的限制性[24]。因此，目前臨床主要采用酶聯(lián)免疫吸附法進(jìn)行檢測(cè)，該檢測(cè)方式具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單、無(wú)污染且靈敏度相對(duì)較高等特點(diǎn)，應(yīng)用相對(duì)廣泛。

3 S100B檢測(cè)在新生兒窒息腦損傷中的應(yīng)用

3.1 新生兒窒息腦損傷情況的診斷 目前主要通過(guò)患兒的臨床表現(xiàn)、頭顱核磁共振成像、腦電圖及計(jì)算機(jī)頭顱斷層掃描等對(duì)新生兒腦病進(jìn)行臨床確診。但由于新生兒的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育尚未成熟，缺少臨床特異性表現(xiàn)，核磁共振及腦電圖等雖然能夠?qū)純翰∏榈膰?yán)重程度及預(yù)后進(jìn)行有效判定，但仍存在輻射性、滯后性及患兒需要制動(dòng)鎮(zhèn)靜等不足[25]。計(jì)算機(jī)頭顱斷層掃描會(huì)對(duì)患兒產(chǎn)生輻射性的損傷，相關(guān)研究表明，DNA對(duì)輻射損傷的敏感性與年齡緊密相聯(lián)，在兒童時(shí)期若進(jìn)行計(jì)算機(jī)頭顱斷層掃描，患者腦部腫瘤及白血病的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高[26]。在臨床診斷中，核磁共振由于幾乎不存在電離輻射而得到廣泛應(yīng)用，但部分腦損傷患兒的核磁共振顯示陰性。在當(dāng)前對(duì)腦損傷血清標(biāo)志物的研究中，主要包含對(duì)于神經(jīng)元特異性烯醇化酶(neuron specific snolase，NSE)、膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)、泛素C端水解酶L1(ubiquitin C-terminal hydrolase L1，UCH-L1)及S100B等的檢測(cè)[27]。與S100B比較，NSE的生物半衰期及峰值時(shí)間均較長(zhǎng)，不利于對(duì)后期有害事件的預(yù)測(cè)，同時(shí)較易受標(biāo)本放置時(shí)間及溶血等情況的影響。UCH-L1在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌細(xì)胞中均有表達(dá)，并不特定于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，使其在臨床應(yīng)用上存在一定的限制性。而S100B具有相對(duì)較高的特異性及敏感性，生物半衰期及峰值時(shí)間相對(duì)較短，不易受標(biāo)本溶血等情況的影響，因此在對(duì)患兒腦損傷情況的判定中是一種較為理想的血清標(biāo)志物。

3.2 在新生兒窒息腦損傷患兒中的早期診斷價(jià)值 有研究表明，窒息新生兒的S100B蛋白水平在其腦損傷后會(huì)出現(xiàn)迅速升高的情況，大多采用神經(jīng)電生理檢查及影像學(xué)檢查[28]。在新生兒出生后通過(guò)對(duì)其72 h內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)唾液中的S100B蛋白含量檢測(cè)顯示，無(wú)腦損傷患兒的S100B與輕度窒息患兒比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但對(duì)預(yù)后較差及合并并發(fā)癥患兒72 h內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的唾液檢測(cè)中顯示，其S100B蛋白水平增高[29]。在部分學(xué)者的研究中顯示，與正常新生兒及感染性腦膜炎患兒比較，感染性腦炎組患兒腦脊液中的S100B蛋白水平較高，但由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染新生兒腦損傷的發(fā)生情況不會(huì)像腦出血那樣顯著，并且外周S100B蛋白在達(dá)到峰值后會(huì)出現(xiàn)較快降解的情況，因此，采樣時(shí)間的確定具有至關(guān)重要的作用[30]。此外，經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示，腦周圍或者腦室出血和腦室周圍出現(xiàn)白質(zhì)軟化的患兒在出生后24、72及120 h，尿S100B蛋白濃度均出現(xiàn)明顯增高的情況，同時(shí)腦周圍或者腦室出血患兒與腦室周圍軟化患兒比較，尿S100B蛋白水平明顯較高。腦室周圍白質(zhì)軟化的情況大多在患兒發(fā)病后的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)經(jīng)影像學(xué)檢查才能夠顯示為陽(yáng)性，并且在對(duì)無(wú)囊性、<5 mm的囊性病灶及擴(kuò)散的軟化組織的識(shí)別能力存在一定的局限性[31]，因此，采用尿S100B蛋白檢查能夠有效彌補(bǔ)影像學(xué)檢查的不足，并可作為早期較為敏感的有效標(biāo)志物。

3.3 在新生兒窒息腦損傷病情嚴(yán)重程度方面的判定 S100B蛋白是在S100蛋白家族中中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)的活性形式，并具有腦特異性，由此說(shuō)明，S100B蛋白在新生兒窒息腦損傷早期存在不同程度的升高情況，且其升高水平與患兒病情的嚴(yán)重程度緊密相關(guān)[32]。經(jīng)過(guò)對(duì)正常新生兒與患病新生兒出生后1 d、6 d血清中S100B蛋白水平的比較顯示，窒息腦損傷組新生兒與正常新生兒比較，出生后1 d血清中的S100B蛋白水平較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而其他患病組新生兒的S100B蛋白水平則與正常新生兒比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，同時(shí)表明，存在重度窒息患兒的S100B蛋白水平與輕、中度者比較明顯較高。由此說(shuō)明，血清S100B蛋白水平是對(duì)圍產(chǎn)期急性腦損傷患兒進(jìn)行評(píng)估的有效標(biāo)志物，尤其是對(duì)于存在胎內(nèi)窘迫史的患兒具有相對(duì)較高的診斷價(jià)值[33]。有關(guān)學(xué)者通過(guò)將正常新生兒臍動(dòng)脈血中的S100B蛋白水平與窒息腦損傷新生兒比較，發(fā)現(xiàn)窒息腦損傷組新生兒的S100B蛋白水平較高，同時(shí)與窒息患兒病情的嚴(yán)重程度存在顯著相關(guān)性，隨著患兒病情嚴(yán)重情況的增加，其S100B蛋白水平也相應(yīng)升高，因此，對(duì)患兒臍動(dòng)脈血中的S100B蛋白水平進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于腦損傷患病病情診斷及分度具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值[34]。此外，經(jīng)過(guò)對(duì)正常新生兒與窒息腦損傷新生兒尿液中的S100B蛋白水平與乳酸肌酐率比率比較顯示，出生后3 d窒息腦損傷組患兒尿液中的S100B蛋白水平較高，且S100B蛋白水平會(huì)隨著患兒病情嚴(yán)重情況而升高，差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[35]。通過(guò)上述研究證實(shí)，S100B蛋白是對(duì)新生兒窒息腦損傷情況進(jìn)行早期診斷的重要標(biāo)志物，并且具有敏感、使用方便等特點(diǎn)，利于對(duì)患兒預(yù)后情況的判定。

3.4 在新生兒窒息腦損傷患兒預(yù)后判定中的應(yīng)用價(jià)值 S100B對(duì)于窒息腦損傷新生兒尤其是中重度窒息患兒具有至關(guān)重要的預(yù)后判定價(jià)值，S100B蛋白水平在逐漸上升的同時(shí)，窒息腦損傷患兒遠(yuǎn)期后遺癥及病死率與正常新生兒比較均相對(duì)較高[36]。經(jīng)過(guò)將窒息腦損傷新生兒與正常新生兒在出生后第1次及出生后1 d、2 d、3 d尿液中的S100B蛋白水平檢測(cè)顯示，新生兒出生后1 d、3 d窒息腦損傷組的S100B蛋白水平與正常組比較較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且經(jīng)過(guò)對(duì)窒息腦損傷患兒進(jìn)行腦電圖與核磁共振檢查顯示，其腦損傷程度與患兒的S100B蛋白水平呈現(xiàn)正相關(guān)性，S100B蛋白水平越高，患兒腦損傷情況相對(duì)嚴(yán)重，預(yù)后情況較差[37，38]。因此，對(duì)窒息腦損傷的新生兒在進(jìn)行S100B蛋白水平檢測(cè)的過(guò)程中，若其水平顯著增高，則表示患兒預(yù)后的情況相對(duì)較差，且存在較高的死亡風(fēng)險(xiǎn)。

此外，為了將S100B蛋白作為更加可靠的篩查標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)患兒進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中可采取與其他生物標(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)的方式，增加預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[39，40]。相關(guān)研究顯示，將S100B蛋白與白細(xì)胞介素6(Interleukin-6，IL-6)或早期NSE進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，能夠提升患兒腦損傷檢出率，且能夠?qū)δX損傷的不同類型進(jìn)行準(zhǔn)確判定，從而采取科學(xué)、合理的防治措施，利于患兒預(yù)后[41]。

綜上所述，新生兒窒息是在新生兒期較為常見(jiàn)且多發(fā)性疾病，其病情嚴(yán)重，病死率較高，是導(dǎo)致兒童出現(xiàn)腦性偏癱、癲癎及智力障礙等的重要原因。對(duì)新生兒窒息腦損傷情況進(jìn)行治療的最佳時(shí)間窗為出生后6 h之內(nèi)，因此對(duì)患者進(jìn)行早期診斷具有至關(guān)重要的作用。S100B蛋白是一種腦損傷的特異性神經(jīng)生化標(biāo)志物，對(duì)新生兒窒息腦損傷病情診斷及預(yù)后判定均具有重要作用。但在目前的研究中，針對(duì)S100B蛋白在新生兒窒息腦損傷方面的研究仍缺少大樣本的基礎(chǔ)研究與臨床研究，因此，在后期的研究中可通過(guò)擴(kuò)大樣本量對(duì)S100B蛋白在新生兒窒息腦損傷后出現(xiàn)時(shí)間及峰值出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，使診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。