熱量限制對急性腦梗死患者神經(jīng)功能的影響

黃亞男 張 敏 劉恒方 郭亞培 張 炎

1）武警上海市總隊醫(yī)院，上海 200000 2）鄭州大學第五附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450052

急性腦梗死（acute cerebral infarction，ACI）已成為中老年人致死致殘的主要原因之一，近年來腦梗死一躍成為除惡性腫瘤外病死率最高的疾病。在ACI的臨床治療上，以恢復腦組織灌注為主，現(xiàn)有的途徑包括通過藥物溶栓以及血管內(nèi)介入治療，然而只有少數(shù)ACI患者有機會使用到急性治療，除患者本人因素外還可能因ACI 癥狀是非致殘抑或因患者存在溶栓禁忌證，導致只有大概25%的ACI患者符合藥物溶栓的條件，另外約10%的患者符合血管介入治療的指征，然而血管介入治療只適于大血管閉塞引起的ACI，且操作需要動脈成像確定閉塞的位置，給臨床實施造成一定困難。研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死造成腦損害的病理過程伴隨著腦源性神經(jīng)因子和炎癥細胞因子的異常表達［1］。研究發(fā)現(xiàn)腦源性神經(jīng)因子和炎癥細胞因子的水平與卒中的預后及神經(jīng)功能恢復密切相關［2-3］。LUO等［4］發(fā)現(xiàn)急性腦梗死患者血清中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）水平相對較低，而BDNF可參與神經(jīng)細胞分化及增殖過程，并降低內(nèi)外源性因子對神經(jīng)元損傷，一方面促進神經(jīng)遞質(zhì)合成，另一方面促進突觸再生，從而改善神經(jīng)功能。轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β1）是一類可調(diào)節(jié)和刺激細胞增殖分化的細胞因子，也是一類重要的抗炎因子，對神經(jīng)元主要起保護作用［3］。這兩類因子在急性腦梗死的進展和預后中都扮演了重要的角色，與患者的預后密切相關。而熱量限制（calorie restriction，CR）是指在不造成患者營養(yǎng)不良的情況下，使機體每日熱量攝入維持在較低水平的方法［5］。被認可的方法主要有兩種，一是減少每日熱量攝入；二是間歇性饑餓，又稱隔日饑餓療法。研究發(fā)現(xiàn)熱量限制可延長壽命，如先前在包括酵母、線蟲、果蠅、小鼠和非人類靈長類動物在內(nèi)的大量物種中所顯示的那樣［6］。如今，CR已廣泛應用于腫瘤、癲癇等疾病患者中，并取得顯著療效［5-9］，而在卒中患者后給予熱量限制療法的研究卻罕見。本研究擬探討急性腦梗死后立即給予熱量限制對患者神經(jīng)功能及細胞因子TGF-β1和BDNF的影響。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標準收集2019-01—2020-04 于鄭州大學第五附屬醫(yī)院住院確診為急性腦梗死并資料完整的病人60 例，均按納入標準及排除標準執(zhí)行。納入標準：（1）首次發(fā)??；（2）72 h內(nèi)的頸內(nèi)動脈系統(tǒng)腦梗死，診斷均按照《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》公布的標準執(zhí)行［10］；（3）有明確神經(jīng)定位體征；（4）腦梗死病因為大動脈粥樣硬化型；（5）無意識障礙。排除標準：（1）椎基底動脈系統(tǒng)腦梗死；（2）腦栓塞或疑似伴心房纖顫、心臟瓣膜疾病或感染性疾病；（3）短暫性腦缺血發(fā)作（TIA）；（4）同時存在精神疾病史或惡性腫瘤患者；（5）存在嚴重其他系統(tǒng)疾病，如肝、腎功能異常；（6）出血性疾病或消化道潰瘍患者；（7）妊娠期及哺乳期婦女；（8）不能配合完成臨床評估的患者。按隨機數(shù)字表法分為熱量限制干預組及對照組，最終完成57 例，干預組3例依從性較差退出研究。

本研究符合醫(yī)學倫理學標準，經(jīng)鄭州大學第五附屬醫(yī)院倫理委員會審查通過，倫理審查編號：KY2020001。

1.2 一般資料干預組男13 例，女14 例；年齡（60.56±6.92）歲；BMI（23.01±1.70）kg/m2；吸煙9例，飲酒12例；基線血糖（7.98±2.75）mmol/L，基線收縮壓（165.83±6.45）mmHg，基線舒張壓（95.67±9.61）mmHg；TC（4.46±1.25）mmol/L，HDL-C（1.18 ± 0.25）mmol/L，LDL-C（2.60 ±0.91）mmol/L；基線NIHSS 評分（10.53±3.22）分；基線梗死體積（43.15±20.03）cm3。對照組男14 例，女16 例；年齡（62.12±8.61）歲；BMI（22.03±1.56）kg/m2；吸煙14例，飲酒15例；基線血糖（8.98±2.35）mmol/L，基線收縮壓（156.38±5.45）mmHg，基線舒張壓（90.17±8.76）mmHg；TC（4.86±1.53）mmol/L，HDL-C（1.08±0.19）mmol/L，LDL-C（2.89 ± 0.98）mmol/L；基 線NIHSS 評分（9.90±2.88）分；基線梗死體積（45.45±19.23）cm3。2 組患者基線資料比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

1.3 方法

1.3.1 干預方法：干預組在對照組治療的基礎上加用熱量限制飲食干預，擬定專門的熱量控制方案，保證熱量限制飲食干預組患者每日攝入所需標準熱量的70%［11］。經(jīng)由患者及家屬配合，并確?；颊唢嬍车臓I養(yǎng)平衡情況下，降低熱量的攝入量。

干預組攝入熱量的計算采用如下公式：成人每日所需總能量=基礎代謝消耗量與體力活動水平（physical activity level，PAL）的乘積［12］，基礎代謝消耗量的使用Harris-Benedict公式計算［13］。受試者均維持輕度體力勞動水平，據(jù)中國營養(yǎng)學會的成年人體力活動水平分級，女性PAL=1.56，男性PAL=1.55。限制飲食的措施：由營養(yǎng)科結合中國居民膳食平衡寶塔統(tǒng)一進行配方膳食，按照每日能量需求的70%干預患者飲食習慣，保證營養(yǎng)比例均衡，按照碳水化合物55%、脂肪30%、蛋白質(zhì)15%的比例［14］進行配餐。每日監(jiān)測生命體征情況，以確保受試者安全，進行為期3個月的觀察期。

1.3.2 檢測血清學指標：采集患者入院第2天及3 個月后清晨空腹狀態(tài)下肘靜脈血約5 mL于EDTA 抗凝管中，以2 500 r/min 速度離心后取上清夜，置于EP管中并做好標記，于—80 ℃的冰箱凍存待檢。使用ELISA 法檢測干預前后血清中TGF-β1、BDNF濃度，試劑購于上海雅吉生物有限公司，所有操作均嚴格按照試劑盒說明進行。

1.4 統(tǒng)計學方法所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 21.0分析軟件處理，符合正態(tài)分布的資料用均數(shù)±標準差（±s）表示，組間樣本均數(shù)比較采用獨立樣本t檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 2組干預前后血清神經(jīng)損傷指標比較干預前2組血清TGF-β1、BDNF水平差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），干預后上述指標比較均有顯著變化，其中干預組血清TGF-β1、BDNF水平顯著高于對照組（P＜0.05）；組內(nèi)比較發(fā)現(xiàn)，干預前后2組血清TGF-β1、BDNF水平比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表1、圖1～2。

圖1 干預前后2組血清TGF-β1水平比較Figure 1 Comparison of serum TGF-β1 levels in the two groups before and after intervention

表1 2組患者干預前后血清神經(jīng)損傷相關指標比較 （±s）Table 1 Comparison of related indexes of nerve injury before and after intervention in the two groups （±s）

表1 2組患者干預前后血清神經(jīng)損傷相關指標比較 （±s）Table 1 Comparison of related indexes of nerve injury before and after intervention in the two groups （±s）

組別對照組干預組t值P值n BDNF（ng/mL）30 27 TGF-β1（μg/L）干預前34.77±3.91 38.97±4.23 1.674 0.071干預后48.62±5.25 59.69±5.27 3.983 0.046 t值5.472 6.813 P值0.038 0.032干預前23.13±4.01 28.94±4.32 1.157 0.079干預后34.08±3.53 49.05±4.01 5.109 0.041 t值4.871 6.482 P值0.042 6.482

2.2 2 組干預前后NIHSS 評分比較組內(nèi)比較，2 組干預后NIHSS評分均較干預前顯著下降（P＜0.05）；干預3 個月后，干預組NIHSS 評分明顯低于同期對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表2、圖3。

圖2 干預前后2組血清BDNF水平比較Figure 2 Comparison of serum BDNF levels in the two groups before and after intervention

圖3 干預前后2組NIHSS變化比較Figure 3 Comparison of NIHSS changes in the two groups before and after intervention

表2 2組患者干預前后NIHSS變化比較 （±s）Table 2 Comparison of NIHSS changes before and after intervention in the two groups （±s）

表2 2組患者干預前后NIHSS變化比較 （±s）Table 2 Comparison of NIHSS changes before and after intervention in the two groups （±s）

組別干預組對照組t值P值n 27 30治療前10.53±3.22 9.90±2.88 1.967 0.060治療后3.67±1.83 6.60±1.15 5.917 0.039 t值7.649 6.143 P值0.028 0.036

3 討論

人口老齡化是腦血管疾病的潛在危險因素，在老年人中，卒中的發(fā)生率隨著年齡的增長顯著增加，卒中是導致永久性殘疾的常見原因，也造成個人、家庭、社會的成本增加。同一患者隨著其腦梗死發(fā)病次數(shù)的增多，其神經(jīng)功能受損程度就會越嚴重，將會直接影響患者的生活能力、勞動能力，導致社會能力顯著下降，生活質(zhì)量也隨之變差。盡管腦血管病的臨床診治技術有所進步，但大多數(shù)患者仍表現(xiàn)出不同程度的神經(jīng)功能缺損。這些功能缺陷可能會影響未來的工作甚至生活能力，降低生活質(zhì)量。隨著人們生活及飲食方式的改變，在世界范圍內(nèi)，卒中發(fā)生率呈現(xiàn)出急劇增加的趨勢。盡管一些藥物對ACI患者有治療效果，但致殘率及致死率仍在升高。CR對疾病的影響是一大熱點，而CR 對機體的有利作用也正在得到越來越多學者證實［15-17］。學者們發(fā)現(xiàn)，對急性局灶性腦缺血的小鼠給予CR干預后能明顯改善其機體神經(jīng)功能損傷程度［18］，機制可能涉及抗氧化應激、神經(jīng)及血管再生及循環(huán)應激激素調(diào)節(jié)等多個方面［19］。

本研究前瞻性納入30 例未飲食干預的ACI患者和27例熱量飲食干預的ACI患者，從營養(yǎng)角度來看，這可能不是卒中患者的理想策略。為了規(guī)避營養(yǎng)缺乏帶來的弊端，將熱量限制組患者低卡路里飲食進行均衡計劃，使得該飲食與正?？防镲嬍尘哂邢嗤闹|(zhì)、蛋白質(zhì)、微量營養(yǎng)素和維生素含量，并通過對其神經(jīng)損傷指標檢測發(fā)現(xiàn)，抑炎因子TGF-β1及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子BDNF 均較治療前升高（P＜0.05），發(fā)現(xiàn)熱量限制干預后TGF-β1 及BDNF不同程度的激活，且抗炎細胞因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子較對照組升高更明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，適度熱量限制飲食可能提供了神經(jīng)保護作用。在一項基礎研究中同樣發(fā)現(xiàn)低熱量飲食的動物大腦和肝臟中顯示出促進生存、代謝相關以及抗氧化反應的一些特征，考慮這可能是有助于ACI好轉(zhuǎn)的潛在原因，并在梗死病灶周圍的腦組織中發(fā)現(xiàn)多效性生長因子BDNF 和NAD依賴性脫乙酰酶以及長壽蛋白Sirt1的表達，這些因子在穩(wěn)定線粒體功能和調(diào)節(jié)代謝中有不可或缺的作用［20］。另一項基礎研究發(fā)現(xiàn)，在56天的低熱量飲食后，Gpx3（一種降解過氧化氫的過氧化物酶）和谷氨酰胺合成酶水平升高，在蛋白水解條件下將其他有毒的銨轉(zhuǎn)移到谷氨酸中，從而催化氨基酸谷氨酰胺的形成，減輕了自由基的神經(jīng)毒性作用，熱量限制的有利作用進一步顯現(xiàn)［21］。一項在大腦中動脈閉塞前7～30 d小鼠進行低熱量飲食對其神經(jīng)功能影響的研究發(fā)現(xiàn)，這種卡路里含量減少60%的飲食使小鼠在飲食暴露期間體質(zhì)量30 d 內(nèi)下降約20%；在更低熱量飲食中，小鼠的營養(yǎng)狀況表現(xiàn)為顯著受損。部分小鼠表現(xiàn)出腸道吸收不良紊亂綜合征，糞便蒼白，有血墊物、增粗等現(xiàn)象，說明熱量限制的程度在一定范圍內(nèi)能使收益最大化，在人類的熱量限制研究中也可能存在類似的效應，具體限制程度有待進一步驗證。14 d 的低熱量飲食暴露可顯著減少急性大腦中動脈閉塞后小鼠24 h 后神經(jīng)功能缺損評分、梗死體積、神經(jīng)元損傷和血-腦屏障破壞的程度［22］。在人類早期關于熱量限制的研究中，將肥胖人群分為正常熱量和低熱量飲食組的隨機對照試驗中發(fā)現(xiàn)，熱量限制減少能量損耗并有效降低脂質(zhì)的過氧化，數(shù)據(jù)顯示，人類對低熱量飲食有持續(xù)代謝適應性，此作用與人類氧化應激的減少及炎癥指標的降低密切相關，且不會對人體造成危害［23］。在另一項研究中發(fā)現(xiàn)，14 d的低熱量飲食干預可減少大腦中動脈急性梗死后24 h 的神經(jīng)功能缺損、梗死體積、神經(jīng)元損傷和血-腦屏障破壞，發(fā)病開始后的低熱量飲食也可減少急性腦卒中的缺血性損傷，組織化學研究發(fā)現(xiàn)低熱量飲食顯著減少了梗死體積，這與本研究發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)保護作用類似［24］。研究證明全腦缺血后開始的熱量限制不影響神經(jīng)功能恢復和神經(jīng)元存活，并有有益作用。DIRK等［25］研究發(fā)現(xiàn)，給予8%的CR 能顯著改善機體各種生化指標和炎癥標志物，這與本研究中發(fā)現(xiàn)的熱量限制改善炎癥指標的結果相似。而對卒中患者神經(jīng)功能的改善可能因ACI的發(fā)生發(fā)展與激活機體炎癥反應和氧自由基的產(chǎn)生密切相關［26-27］。TGF-β主要調(diào)節(jié)因子，可驅(qū)動多種細胞死亡和促炎信號通路，使其成為治療缺血性腦卒中有希望的治療靶點［28］。TGF-β1 是一種多功能的多效細胞因子，是腦缺血病理生理過程中重要的免疫抑制因子。作為一種抗炎細胞因子，TGF-β1 可以在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中將小膠質(zhì)細胞從激活狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o息狀態(tài)［29］，在小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞中的表達以旁分泌方式調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細胞纖溶酶原激活物抑制劑1（PAI-1）的表達，從而促進內(nèi)源性組織型纖溶酶原激活物的活性并誘導神經(jīng)元恢復過程，被認為是一些神經(jīng)營養(yǎng)因子［30］。本研究選取的TGF-β1 不僅可反映腦梗死患者的預后，同時發(fā)現(xiàn)其有促進血管新生、抗炎、減輕腦水腫等作用，腦損傷后其血清水平升高密切影響側(cè)支循環(huán)的形成［31-32］，熱量限制組明顯改善了TGF-β1 的表達。另一指標腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與神經(jīng)元的存活密切相關，是神經(jīng)系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)蛋白之一。目前BDNF 是神經(jīng)內(nèi)科應用較多的血清學指標之一，也是腦發(fā)育過程中最豐富的神經(jīng)營養(yǎng)因子，其功能體現(xiàn)在能增強突觸之間的傳遞性、介導神經(jīng)元的存活以及改善神經(jīng)可塑性等方面［33］。BDNF 不僅能使神經(jīng)胞體重新發(fā)出突起，促進軸突以及樹突的出芽，還能將神經(jīng)遞質(zhì)由胞體順行運輸至軸突末端進行釋放并被次級神經(jīng)元攝取利用，增強了突觸間遞質(zhì)的信息釋放和信號轉(zhuǎn)導，參與了突觸可塑性的過程。因此，BDNF也被稱為神經(jīng)元受損傷到發(fā)生病變時促使其存活和再生的必需因子［34］。研究發(fā)現(xiàn)BDNF 通過影響神經(jīng)纖維再生，從而促進神經(jīng)功能恢復。臨床一些藥物治療機制即通過增加BDNF 水平進而有效控制疾病的發(fā)生進展［35-36］，改善神經(jīng)功能。BDNF 目前被廣泛作為潛在藥物分子［37］用來治療包括腦梗死等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究發(fā)現(xiàn)敲除BDNF 基因或抑制其表達梗死面積表現(xiàn)為較正常表達組擴大的結果，應用BDNF治療腦梗死，可促進神經(jīng)功能恢復，進而改善卒中預后［38］。BDNF 的作用方式為先與其受體結合而后激活特定信號傳導途徑，同時對轉(zhuǎn)錄因子結合的去氧核糖核酸的活性造成直接影響［39］，使機體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)避免受到代謝性和興奮性氨基酸毒性的損傷，且血清BDNF可減少體內(nèi)氧自由基聚集，調(diào)節(jié)突觸傳遞和突觸可塑，減輕對神經(jīng)元的損害［40-41］，從而發(fā)揮作用。本研究發(fā)現(xiàn)CR能明顯提升ACI患者體內(nèi)的釋放水平。據(jù)此推測聯(lián)合適度熱量限制可能通過抑制炎癥反應及增加機體的神經(jīng)營養(yǎng)因子水平改善患者的神經(jīng)功能。本研究發(fā)現(xiàn)，合理CR 飲食不易出現(xiàn)不良反應。相對于CR，過度營養(yǎng)給予造成大量醫(yī)療資源浪費，同時也增加患者及其家庭經(jīng)濟負擔。本研究的優(yōu)勢在于控制良好的營養(yǎng)評估和廣泛的行為測試和免疫組織化學的分析使用，最大程度控制對研究影響較大的變量因素，如血管危險因素（高脂血癥或肥胖）或合并疾?。ㄈ缣悄虿。?。本次研究也存在不足，如還應考慮不同類型飲食改變（包括減少蛋白質(zhì)的飲食）的后果、劑量反應關系、時間和潛在機制的研究，這些可能為飲食改變?nèi)绾斡绊懖煌X卒中環(huán)境中的缺血性腦損傷和缺血后腦重塑提供具有臨床意義的見解。除本研究設計的CR 飲食外，還應考慮不同類型的飲食改變（包括減少蛋白質(zhì)的飲食）的作用是否會通過代謝產(chǎn)物的不同而產(chǎn)生不同的作用以及保護作用與限制熱量程度的關系和潛在機制的研究等。臨床上ACI 患者的治療需結合患者的個體病情特征，進行個體化、針對性的有效治療，而針對ACI 患者的多方式的結合治療可能會是未來的發(fā)展方向。CR的有利作用亟待進一步的臨床驗證，設計方案更需因人而異。這些研究可能為飲食改變?nèi)绾斡绊懽渲协h(huán)境中的缺血性腦損傷和缺血后神經(jīng)功能重塑提供具有意義的見解。