HO-1、HMGB1在早產(chǎn)兒支氣管肺發(fā)育不良發(fā)病中的作用及近期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育評估中的價值

杜薇薇 韓愛民 劉文強 李明磊 王軍

支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD），即早產(chǎn)兒慢性肺病綜合征，是一種極/超低出生體重兒常見的慢性肺部疾病。近年來，隨著醫(yī)療技術的發(fā)展，極/超低出生體重兒的存活率逐漸升高，同時BPD的發(fā)病率也在不斷增高。據(jù)報道，極低出生體重兒BPD的發(fā)病率高達24.9%，部分早產(chǎn)兒可能遺留神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不良等問題[1-2]。目前有研究發(fā)現(xiàn)，血紅素氧合酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）、高遷移率族蛋白 B1（high mobility group box 1，HMGB1）參與了急性肺損傷、肺纖維化等多種肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展[3-4]。但是關于兩者在BPD發(fā)病機制中作用的研究仍然較少，此外有研究發(fā)現(xiàn)兩者與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育密切相關[5-6]。近年來研究發(fā)現(xiàn)振幅整合腦電圖（amplitude-integrated EEG，aEEG）評分的變化與新生兒神經(jīng)發(fā)育水平相一致[7-8]，可反映新生兒近期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育情況。本研究通過比較早產(chǎn)兒出生后不同時期血清中HO-1、HMGB1水平及aEEG評分的差異，探討HO-1、HMGB1在BPD發(fā)病過程中的可能作用及早產(chǎn)兒近期神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育評估中的臨床價值。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2019年12月至2021年3月徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院新生兒重癥監(jiān)護室收治的早產(chǎn)兒120例作為研究對象。納入標準：胎齡≥28周且＜32周、出生體重＜1 500 g的早產(chǎn)兒，要求至少存活至出生后矯正胎齡40周。排除標準：嚴重的先天發(fā)育畸形、重癥感染、復雜型先天性心臟病、遺傳代謝性疾病、Ⅲ度及Ⅲ度以上顱內(nèi)出血、膽紅素腦病、缺血缺氧性腦病、小于胎齡兒等。研究期間自動放棄4例，死亡1例，發(fā)生重癥感染、實驗數(shù)據(jù)不完整者19例，最終納入96例。根據(jù)第4版《實用新生兒學》[9]中BPD診斷標準，將早產(chǎn)兒分為BPD組40例和非BPD組56例。兩組早產(chǎn)兒性別、胎齡、出生體重、1 min及5 min Apgar評分、肺表面活性物質（pulmonary surfactant，PS）使用情況、母親妊娠期糖尿病及妊娠期高血壓發(fā)生率比較差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），但兩組早產(chǎn)兒無創(chuàng)通氣時間、有創(chuàng)通氣時間比較差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），見表1。根據(jù)矯正胎齡36周時需吸入氧濃度（fraction of inspired oxygen，F(xiàn)iO2）情況[9]將BPD組分為輕度亞組（未用氧）、中度亞組（FiO2＜30%）及重度亞組（FiO2≥30%或需機械通氣）。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審核通過（XYFY2021-KL114），所有患兒家屬均知情同意。

表1 BPD組與非BPD組早產(chǎn)兒一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 血清HO-1、HMGB1水平檢測 所有入選對象于出生后第1、7、14、28天采集動脈血1 ml，采用ELISA法檢測血清HO-1、HMGB1水平，試劑盒均購自上海將來實業(yè)股份有限公司，嚴格按照試劑盒說明書進行操作。

1.2.2 aEEG評分監(jiān)測 由于早產(chǎn)兒出生后早期病情危重，于出生后1周內(nèi)及矯正胎齡40周時使用美國NATUS公司生產(chǎn)的Nicolet One視頻腦電圖監(jiān)測儀記錄腦電圖，每次監(jiān)測至少4 h，并參照Burdjalov等[10]aEEG評分系統(tǒng)由專業(yè)醫(yī)師進行評分，分值范圍0～13分，分值越低提示腦損傷越重[11]。

1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以表示，方差齊時，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；方差不齊時，兩組間比較采用校正t檢驗。非正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，兩組間比較采用Mann-Whitney U檢驗；多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗，兩兩比較采用Nemenyi法。計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗。兩組間不同時間點血清HO-1、HMGB1水平變化采用重復測量數(shù)據(jù)的方差分析。BPD組血清HO-1、HMGB1水平與aEEG評分的相關性采用Pearson相關。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 BPD組與非BPD組早產(chǎn)兒血清HO-1、HMGB1水平的變化與比較 BPD組早產(chǎn)兒出生后第7、14、28天血清HO-1、HMGB1水平均高于非BPD組，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；而兩組早產(chǎn)兒出生后第1天血清HO-1、HMGB1水平比較差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。與同組出生后第1天比較，BPD組早產(chǎn)兒出生后第 7、14、28天血清 HO-1、HMGB1水平均升高；非BPD組早產(chǎn)兒出生后第7、14天血清HO-1、HMGB1水平均升高，而出生后第28天血清HO-1、HMGB1水平均下降，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。與同組出生后第7天比較，BPD組早產(chǎn)兒出生后第14天血清HMGB1水平升高，出生后第 28天血清 HO-1、HMGB1水平均下降；非BPD組早產(chǎn)兒出生后第14天血清 HMGB1水平下降，出生后第28天血清HO-1、HMGB1水平均下降，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。與同組出生后第14天比較，兩組早產(chǎn)兒出生后第28天血清HO-1、HMGB1水平均下降，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），見表2。

表2 BPD組與非BPD組早產(chǎn)兒血清HO-1、HMGB1水平的變化與比較（ng/ml）

2.2 BPD各亞組與非BPD組出生后1周內(nèi)、矯正胎齡40周時aEEG評分比較 BPD輕度、中度及重度亞組早產(chǎn)兒出生后1周內(nèi)、矯正胎齡40周時aEEG評分均低于非BPD組，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；BPD中度及重度亞組早產(chǎn)兒出生后1周內(nèi)、矯正胎齡40周時aEEG評分均低于輕度亞組，重度亞組早產(chǎn)兒出生后1周內(nèi)、矯正胎齡40周時aEEG評分均低于中度亞組，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 BPD各亞組與非BPD組出生后1周內(nèi)、矯正胎齡40周時aEEG評分比較（分）

2.3 BPD組血清HO-1、HMGB1水平與aEEG評分的相關性分析 BPD組出生后第7天血清HO-1水平與出生后1周內(nèi) aEEG評分呈負相關（r=-0.718，P＜0.01），出生后第7、14、28天血清HO-1水平與矯正胎齡40周時aEEG評分均呈負相關（r=-0.800、-0.762、-0.704，均P＜0.01）。BPD組出生后第7天血清HMGB1水平與出生后1周內(nèi)aEEG評分呈負相關（r=-0.784，P＜0.01），出生后第 7、14、28 天血清 HMGB1 水平與矯正胎齡40周時aEEG評分均呈負相關（r=-0.746、-0.753、-0.721，均 P＜0.01）。

3 討論

BPD是早產(chǎn)兒常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，以肺血管系統(tǒng)破壞、肺泡發(fā)育受阻、肺組織損傷后異常為主要病理特征[12]。近年來關于BPD發(fā)病機制的研究較多，主要為氧化應激、感染、炎癥反應、機械通氣損傷等[13-14]。HO-1作為應激蛋白，已被證實參與急性肺損傷、肺纖維化等多種肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展[3-4]，但是HO-1在BPD發(fā)病機制中的研究仍然較少。

本研究發(fā)現(xiàn) BPD組出生后第 7、14、28天血清HO-1水平均高于非BPD組，其機制可能是：機體在對抗氧化應激及炎癥反應時激活Nrf2/Keap1信號傳導通路，上調(diào)HO-1的表達，促進血紅素氧化分解為膽綠素、一氧化碳、Fe2+，減少氧自由基的產(chǎn)生，發(fā)揮抗炎、抗氧化及抗凋亡，從而減輕肺泡Ⅱ型上皮細胞（AECⅡ）的損傷，抑制肺部炎癥反應，改善血管重構[15-16]；此外HO-1通過下調(diào)凋亡相關蛋白Bcl-2表達，上調(diào)Caspase-3蛋白表達，同時通過促進線粒體融合，從而發(fā)揮AECⅡ保護作用[17-18]，進而參與調(diào)節(jié)BPD的發(fā)生、發(fā)展。本研究還發(fā)現(xiàn)BPD組血清HO-1水平雖較非BPD組高，但可能因其水平仍相對不足，機體抗氧化抗凋亡等作用失衡，導致AECⅡ凋亡破壞較多，引起肺部發(fā)生重構等異常，最終發(fā)展為BPD。

此外有研究證實在p38MAPK/Nrf2/HO-1信號通路上，HMGB1作為HO-1下游，通過上調(diào)HO-1可以抑制HMGB1水平，減輕炎癥反應[13,19-20]。本研究中兩組早產(chǎn)兒出生后第1天血清HO-1、HMGB1水平無明顯差異，可能與其采樣時間較早，患兒尚未暴露在高氧、炎癥環(huán)境中或通氣時間較短有關。本研究發(fā)現(xiàn)BPD組無創(chuàng)通氣及有創(chuàng)通氣時間均高于非BPD組，而BPD組患兒出生后第7、14、28天血清HMGB1水平均高于非BPD組，可能因為機械通氣激活了肺組織表皮生長因子受體，經(jīng)p38MAPK信號通路誘導HMGB1表達增加[19]。

BPD早產(chǎn)兒腦組織中神經(jīng)膠質分化和髓鞘形成較為敏感，由于生后長期氧療，更易發(fā)生腦損傷，部分患兒可出現(xiàn)神經(jīng)行為發(fā)育落后，甚至腦癱等[21-23]。近年來研究發(fā)現(xiàn)HO-1可通過分解血紅素起到保護神經(jīng)細胞的關鍵作用[5]。而HMGB1也被證實存在于腦細胞中，可以參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育，且與細胞因子等相互作用而介導炎癥反應，參與神經(jīng)損傷的發(fā)生、發(fā)展[6]。aEEG作為一種床旁監(jiān)測神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育情況的檢查方法，由于操作簡單已被廣泛用于臨床。本研究于出生后1周內(nèi)及矯正胎齡40周時監(jiān)測aEEG，結果示BPD組aEEG評分低于非BPD組，BPD組血清HO-1及HMGB1水平與出生后1周內(nèi)、矯正胎齡40周時aEEG評分均呈負相關。其機制可能為當機體神經(jīng)系統(tǒng)損傷時可刺激機體保護性基因HO-1表達，通過抗炎、抗氧化、調(diào)節(jié)凋亡自噬等機制發(fā)揮保護神經(jīng)細胞作用。但本研究未結合顱腦超聲、MRI及神經(jīng)行為學檢查等指標，對早產(chǎn)兒神經(jīng)發(fā)育的評估存在一定的局限性。

綜上所述，HO-1/HMGB1可能與早產(chǎn)兒BPD的形成有關，同時可能影響早產(chǎn)兒的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。因此，通過增加HO-1表達或抑制HMGB1表達可能改善BPD形成。如近年來有學者發(fā)現(xiàn)過氧化物酶體增殖物激活受體γ激動劑（如羅格列酮等）可以促進HO-1的表達，目前部分已應用于臨床[24-25]，這可能為BPD的治療提供一個新的研究方向。