新生兒腦損傷生物學(xué)標(biāo)志物研究進(jìn)展

2017-07-03 來源：醫(yī)脈通兒科標(biāo)簽：掌上醫(yī)生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護(hù)膚

摘要：最近的動(dòng)物模型及人體研究顯示，腦損傷治療的時(shí)間窗是有限的，即在缺氧缺血損傷后的最初6h。然而，新生兒腦損傷的臨床表現(xiàn)較為隱匿，目前診斷基于臨床、影像學(xué)及實(shí)驗(yàn)室參數(shù)

　　圍生期窒息(perinatalasphyxia，PA)在足月兒的發(fā)生率為0.2%～0.4%，其中20%發(fā)生致命的新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic－ischemicencephalopathy，HIE)，而25%的存活兒可發(fā)生永久性腦損害。缺氧缺血通過改變腦血流量調(diào)節(jié)機(jī)制和引起大腦脈管自動(dòng)調(diào)節(jié)失調(diào)導(dǎo)致腦出血和腦損傷，選擇性神經(jīng)元壞死，旁矢狀面，尤其是頂枕部區(qū)域的腦損害、局灶或多灶的腦損害是最常見的腦損傷。在早產(chǎn)兒，60%的腦損傷歸因于圍生期事件，早產(chǎn)兒15%～20%的PA并發(fā)癥為腦室內(nèi)出血(intraventricularhemorrhage，IVH)，其他常見的腦損傷包括出血后腦積水(posthemorrhagichydrocephalus，PHH)及腦室周圍白質(zhì)軟化(periventricularleukomalacia，PVL)。PHH是IVH最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，是由于血凝塊導(dǎo)致腦脊液(cerebrospinalfluid，CSF)重吸收障礙后腦室進(jìn)行性增大，與IVH的嚴(yán)重程度直接相關(guān)，Ⅱ～Ⅳ級(jí)IVH患兒中約1/4會(huì)出現(xiàn)該并發(fā)癥。PVL是腦室周圍白質(zhì)局灶壞死和神經(jīng)膠質(zhì)增生，在胎齡<32周的早產(chǎn)兒中高發(fā)，是早產(chǎn)兒腦性癱瘓的最常見原因。由于新生兒期腦損傷嚴(yán)重影響患兒的生存質(zhì)量，給家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)，一直以來都是新生兒學(xué)科的研究重點(diǎn)之一。

　　最近的動(dòng)物模型及人體研究顯示，腦損傷治療的時(shí)間窗是有限的，即在缺氧缺血損傷后的最初6h。然而，新生兒腦損傷的臨床表現(xiàn)較為隱匿，目前診斷基于臨床、影像學(xué)及實(shí)驗(yàn)室參數(shù)，當(dāng)臨床癥狀和監(jiān)測(cè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，往往已錯(cuò)過最佳治療時(shí)機(jī)。過去幾十年，生物學(xué)標(biāo)志物作為無創(chuàng)工具在很多疾病的早期診斷及治療中被廣泛應(yīng)用，隨著基因組學(xué)、蛋白組學(xué)及分子病理學(xué)的進(jìn)步發(fā)現(xiàn)了許多有潛在臨床價(jià)值的腦損傷生物學(xué)標(biāo)志物，隨著對(duì)腦損傷發(fā)病機(jī)制認(rèn)知的深入，發(fā)現(xiàn)更多的新標(biāo)志物可幫助臨床醫(yī)師早期發(fā)現(xiàn)高?；純海瑢?duì)指導(dǎo)治療及改善預(yù)后非常關(guān)鍵。

　　一個(gè)理想的圍生期腦損傷標(biāo)志物需要滿足以下條件：(1)高度的敏感性及特異性；(2)半衰期短，可長期監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展；(3)與診斷腦損傷及損害范圍的金標(biāo)準(zhǔn)，如磁共振成像(MRI)顯著相關(guān)；(4)檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，可快速獲得結(jié)果，重復(fù)性好，價(jià)格低；(5)擁有健康新生兒的參考曲線；(6)在不同體液，如尿、血、CSF、羊水、唾液及奶中均有表達(dá)，尤其可在非侵襲性體液中檢測(cè)出。在新生兒腦病的監(jiān)測(cè)及治療中迫切需要這樣的理想標(biāo)志物，現(xiàn)總結(jié)目前研究較多的生物學(xué)標(biāo)志物，如激活素A(ActivinA)、S100B蛋白、膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein，GFAP)、腎上腺髓質(zhì)素(adrenomedullin，AM)、神經(jīng)特異性烯醇化酶(neuronspecificenolase，NSE)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、尿酸(uricacid，UA)、有核紅細(xì)胞(nucleatedredbloodcells，NRBC)、血紅素氧化酶-1(hemeoxygenase－1，HO-1)在監(jiān)測(cè)新生兒腦損傷中的作用。

　　1ActivinA

　　ActivinA屬于TGF-β超家族成員，由2個(gè)βA亞基組成，其受體在新生兒及早產(chǎn)兒腦組織中廣泛存在[5]，可在不同體液，如CSF、血、尿中表達(dá)。越來越多的證據(jù)顯示不同的腦損傷(如PA、HIE、IVH)均上調(diào)ActivinA的表達(dá)，其表達(dá)增加代表不同原因?qū)е碌募毙陨窠?jīng)損傷的共同反應(yīng)，目前ActivinA表達(dá)增加的功能尚不清楚。一些實(shí)驗(yàn)研究指出ActivinA可促進(jìn)神經(jīng)元的分化和增殖，保護(hù)大鼠紋狀體神經(jīng)元不受神經(jīng)毒損傷。關(guān)于缺氧缺血損傷，單側(cè)的缺氧缺血腦損傷模型損傷1hActivinA的表達(dá)即在非結(jié)扎半球的齒狀回中顯著上調(diào)；損傷24h在非結(jié)扎側(cè)半球的海馬、皮質(zhì)及杏仁核中顯著上調(diào)；損傷后第5天，在梗死區(qū)的中心可發(fā)現(xiàn)ActivinA的表達(dá)，提示ActivinA在缺氧缺血后的血管生成中可能發(fā)揮重要作用。

　　研究表明，窒息足月新生兒CSF中ActivinA水平顯著增高，重度HIE的新生兒尤其明顯，提示窒息缺氧可觸發(fā)ActivinA的釋放。報(bào)道指出，ActivinA表達(dá)水平在閾值之上的新生兒發(fā)展為HIE的概率高達(dá)100%，且其表達(dá)在缺氧缺血早期其他生物學(xué)標(biāo)志物表達(dá)改變之前即出現(xiàn)變化。最新的研究顯示，窒息足月兒出生后立即收集尿液評(píng)估其中ActivinA的表達(dá)水平，中重度HIE較輕度HIE及對(duì)照組顯著增高，其表達(dá)>0.08ng/L預(yù)測(cè)中重度HIE的敏感性達(dá)83.3%、特異性達(dá)100.0%。

　　IVH早產(chǎn)兒出生72h內(nèi)評(píng)估臍帶血中ActivinA的表達(dá)水平，結(jié)果表明，IVH早產(chǎn)兒ActivinA水平顯著增高，敏感性為100%、特異性為93%，可獨(dú)立預(yù)測(cè)IVH早產(chǎn)兒[9]。同樣，IVH早產(chǎn)兒尿中ActivinA的表達(dá)水平較對(duì)照組顯著升高。

　　因此，ActivinA是一個(gè)預(yù)測(cè)HIE足月兒及IVH早產(chǎn)兒的有效生物學(xué)標(biāo)志物，然而，仍需要大量關(guān)于該生物學(xué)標(biāo)志物的進(jìn)一步研究，如目前鮮有數(shù)據(jù)提示ActivinA與MRI顯示腦損害范圍的相關(guān)性等。

　　2S100B蛋白

　　S100B蛋白是S100蛋白家族的成員之一，主要富集于中樞神經(jīng)系統(tǒng)(centralnervoussystem，CNS)的星形膠質(zhì)細(xì)胞和垂體前葉細(xì)胞，存在于多種體液，如CSF、血、尿、羊水、唾液及奶中，CSF中表達(dá)最高，與新生兒腦損傷的范圍及預(yù)后密切相關(guān)。據(jù)報(bào)道，S100B可能發(fā)揮雙重作用，低劑量時(shí)有益，高劑量時(shí)有害，原因可能為高水平的S100B蛋白導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放有神經(jīng)毒性的NO。動(dòng)物模型顯示，缺氧缺血1h后S100B蛋白的表達(dá)即顯著增加；而剝奪氧氣、葡萄糖或血清等模擬其他腦損傷的細(xì)胞模型中，星形膠質(zhì)細(xì)胞亦釋放大量S100B蛋白，提示S100B是不同腦損傷的有效生物學(xué)標(biāo)志物。

　　足月HIE患兒在臨床、實(shí)驗(yàn)室檢查或超聲發(fā)現(xiàn)前的48～72h血液S100B蛋白水平即顯著增高。Nagdyman等報(bào)道了PA及HIE足月兒的臍帶血S100B蛋白水平顯著增高，外周血S100B蛋白水平在出生后6h達(dá)到高峰，24h逐漸下降。出生后2hS100B蛋白水平達(dá)到8.5μg/L對(duì)HIE預(yù)測(cè)的敏感性為71%，特異性為90%。腦損傷新生兒尿液S100B蛋白的水平較健康新生兒顯著增高，其在出生后最初的尿液中達(dá)到0.28μg/L預(yù)測(cè)腦損傷不良預(yù)后的敏感性為100.0%，特異性為87.3%，出生12h及72h尿液中該值的敏感性及特異性分別上升到100.0%及98.2%。

　　IVH早產(chǎn)兒血液中的S100B蛋白水平也顯著增高，且亦早于臨床、實(shí)驗(yàn)室或超聲診斷之前，血液中S100B蛋白水平達(dá)到0.72μg/L，預(yù)測(cè)IVH的敏感性為100.0%，特異性為99.3%。IVH早產(chǎn)兒尿液中的S100B蛋白水平也在早期即顯著增高，出生后72h達(dá)高峰。出生2hS100B蛋白水平達(dá)到0.70μg/L，預(yù)測(cè)IVH的敏感性為100.0%，特異性為100.0%。

　　3GFAP

　　GFAP是星形膠質(zhì)細(xì)胞獨(dú)有的細(xì)胞骨架蛋白，位于CNS的白質(zhì)和灰質(zhì)中，是腦組織特異性的分子標(biāo)志物，在腦損傷后迅速釋放，因星形膠質(zhì)細(xì)胞增生而表達(dá)增加。PA足月兒出生12～48hCSF中的GFAP水平較對(duì)照組增加5倍，與HIE的嚴(yán)重程度一致。此外，HIE新生兒GFAP水平可用于監(jiān)測(cè)接受亞低溫治療的患兒，對(duì)腦功能異常HIE患兒的預(yù)測(cè)能力強(qiáng)于其他臨床指標(biāo)。在早產(chǎn)兒中的研究結(jié)果顯示，PA早產(chǎn)兒的GFAP水平增高，預(yù)后較差的早產(chǎn)兒升高更明顯；早產(chǎn)兒出生后立即檢測(cè)血中GFAP水平可能預(yù)測(cè)PVL的發(fā)生、發(fā)展，有助于早期干預(yù)。

　　4AM

　　AM最早是從人嗜鉻細(xì)胞瘤中分離出來的，能夠增加環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生，主要表達(dá)于神經(jīng)元及內(nèi)皮組織，可在CSF、血及羊水中檢測(cè)出，主要功能是擴(kuò)張血管，其他功能包括神經(jīng)調(diào)節(jié)及抑制凋亡。缺氧及炎癥可導(dǎo)致AM的表達(dá)上調(diào)，與形成新生血管有關(guān)。有研究提示，AM的表達(dá)水平與PA、HIE、IVH相關(guān)。PA發(fā)展為IVH的新生兒出生時(shí)及出生后12h的AM水平較未發(fā)展為IVH的PA新生兒及對(duì)照組顯著增高。此外，AM可能參與了缺氧后腦血管自身調(diào)節(jié)的紊亂，可預(yù)測(cè)不良預(yù)后的高危新生兒。然而，目前尚無新生兒期AM水平的參考曲線，AM水平、腦損害范圍(MRI)和短長期預(yù)后的相關(guān)性也需要進(jìn)一步的深入研究。

　　5NSE

　　NSE是一種糖酵解酶，對(duì)CNS的損傷有高度的敏感性和特異性，主要存在于神經(jīng)元及神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的胞質(zhì)中，是神經(jīng)元損傷非常敏感的標(biāo)志物。研究表明，CSF及血液中NSE的水平與PA和HIE相關(guān)，當(dāng)神經(jīng)元受損時(shí)，胞質(zhì)中的NSE迅速釋放入CSF中，導(dǎo)致NSE的水平增高；在血腦屏障發(fā)育不成熟或受損的情況下，CSF中的NSE進(jìn)入血液中，導(dǎo)致血液中NSE水平也隨之升高，其水平可反映神經(jīng)元死亡的程度，盡早了解腦損傷程度。然而，值得注意的是，NSE也存在于血小板及紅細(xì)胞上，所以NSE水平亦與溶血程度相關(guān)，但此相關(guān)性僅維持較短的時(shí)間，如體外循環(huán)20min后，因?yàn)殚L期的NSE總濃度中還包含腦組織中釋放的NSE。因此，在決定是否檢測(cè)NSE水平前應(yīng)先評(píng)估溶血指標(biāo)，如游離血紅蛋白水平等。同樣的，目前尚缺乏NSE圍生期的參考曲線及NSE水平、腦損傷范圍(MRI)及短長期預(yù)后的相關(guān)性。

　　6IL-6

　　IL-6是一種由T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子，促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子，刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞增生，進(jìn)而加快腦損傷后神經(jīng)細(xì)胞的恢復(fù)。研究表明，HIE時(shí)IL-6水平明顯升高，導(dǎo)致腦細(xì)胞的水腫或壞死，與HIE的嚴(yán)重程度和預(yù)后密切相關(guān)，而孕母血清IL-6水平與新生兒發(fā)生HIE的風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)。此外，很多研究指出IL-6是早產(chǎn)兒神經(jīng)系統(tǒng)不良預(yù)后的早期生物學(xué)標(biāo)志物：Heep等指出血清IL-6水平可獨(dú)立預(yù)測(cè)IVH的發(fā)展；Poralla等指出IL-6水平的增加與IVH極早產(chǎn)兒存在相關(guān)性；Sorokin等的一項(xiàng)前瞻性研究報(bào)道孕母IL-6水平升高與IVH的發(fā)生率相關(guān)。值得注意的是，Kassal等檢測(cè)了69例極低出生體質(zhì)量?jī)耗殠а蠭L-6的水平，IVH患兒的IL-6水平明顯增高；然而，另一項(xiàng)前瞻性研究表明，有或無IVH的早產(chǎn)兒臍帶血IL-6的水平比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此，臍帶血IL-6的水平與早產(chǎn)兒IVH發(fā)生的相關(guān)性需要進(jìn)一步的研究探索。

　　7TGF-β

　　TGF-β是一種多功能細(xì)胞因子，能調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化。近年來的研究表明，TGF-β在缺氧缺血所致的神經(jīng)元死亡中起保護(hù)性作用，但其機(jī)制尚未明確。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，缺氧缺血腦損傷可誘導(dǎo)TGF-β核酸的表達(dá)，從損傷后24h內(nèi)開始，第3天達(dá)高峰；缺氧缺血性腦損傷時(shí)TGF-β在CSF中的水平升高，外周血循環(huán)中的水平降低，推測(cè)是由于外周血中的TGF-β通過血腦屏障進(jìn)入顱內(nèi)，以及受損組織對(duì)TGF-β過度利用，導(dǎo)致其在外周血中的水平降低。目前臨床上PHH被研究最多的標(biāo)志物之一是TGF-β。Whitelaw等指出PHH早產(chǎn)兒CSF中TGF-β的水平較無神經(jīng)損傷的早產(chǎn)兒明顯增高。然而，Heep等指出PHH及對(duì)照組CSF中TGF-β的水平?jīng)]有不同，但持續(xù)高TGF-β水平與腦白質(zhì)損傷之間有相關(guān)性。Lipina等提出行內(nèi)窺鏡第三腦室手術(shù)的PHH患兒中，CSF中TGF-β水平增高的患兒手術(shù)失敗、需要分流器的比例明顯增高，因此，推論TGF-β是預(yù)測(cè)手術(shù)是否成功的有效標(biāo)志物。

　　8UA

　　HIE患兒機(jī)體缺氧缺血再灌注時(shí)，黃嘌呤氧化酶利用組織重新獲得的氧將次黃嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤，繼而將黃嘌呤轉(zhuǎn)化為UA，同時(shí)產(chǎn)生大量氧自由基，故UA的測(cè)定可反映體內(nèi)自由基的水平。Perlman和Risser指出生第1天UA水平增加的早產(chǎn)兒會(huì)出現(xiàn)IVH，但Sysyn和Rozycki未能觀察到早產(chǎn)兒IVH與UA的明顯相關(guān)性，故仍需大樣本的研究闡明UA在IVH中的預(yù)測(cè)作用。

　　9NRBC

　　NRBC是未成熟的紅細(xì)胞，通常存在于骨髓等造血組織和器官中，在缺氧的情況下，機(jī)體促紅細(xì)胞生成素(erythopietin，EPO)合成增加，在EPO的刺激下，造血系統(tǒng)會(huì)過早釋放NRBC進(jìn)入血循環(huán)中，使血循環(huán)中的血紅蛋白量增加從而增加氧氣的攜帶能力而改善機(jī)體缺氧狀況。因此，NRBC比例升高是機(jī)體缺氧的標(biāo)志。很多研究主張?jiān)诔錾鷷r(shí)檢出NRBC反映了圍生期缺氧，可以用來評(píng)估PA導(dǎo)致腦損傷的嚴(yán)重程度及早期預(yù)后。這個(gè)標(biāo)志物也被用來早期預(yù)測(cè)早產(chǎn)兒PVL的發(fā)生、發(fā)展。Silva等配對(duì)比較了176個(gè)<32周PVL或腦室擴(kuò)大的早產(chǎn)兒與無腦損傷對(duì)照組的NRBC數(shù)量，結(jié)果顯示腦白質(zhì)損傷的早產(chǎn)兒中NRBC明顯增多。然而，有報(bào)道指出急性和慢性缺氧均導(dǎo)致NRBC增多，表明這個(gè)標(biāo)志物無法預(yù)測(cè)缺氧的時(shí)間。此外，Marom等在一項(xiàng)回顧性的病例對(duì)照研究中未找到預(yù)測(cè)PVL的絕對(duì)NRBC數(shù)值。因此，尚需要進(jìn)一步研究去評(píng)估NRBC在預(yù)測(cè)早產(chǎn)兒腦損傷中的作用。

　　10HO-1

　　HO-1是血紅素氧化酶(HO)家族中的一員，具有抗氧化、抗炎和抗凋亡等作用。HIE時(shí)缺氧、氧化應(yīng)激、內(nèi)源性NO增加等多種因素導(dǎo)致HO-1的表達(dá)增加，繼而減輕缺氧缺血后的腦損傷，因此，檢測(cè)血中HO-1的表達(dá)可反映HIE患兒的病情嚴(yán)重程度，對(duì)HIE的診斷及指導(dǎo)恢復(fù)期治療具有一定價(jià)值。然而，仍缺乏圍生期PA、HIE、IVH情況下及不同體液中HO-1的參考曲線及與腦損傷程度(MRI)和短長期隨訪的相關(guān)性。

　　目前，越來越多的證據(jù)顯示這些生物學(xué)標(biāo)志物是早期預(yù)測(cè)新生兒腦損傷的有用工具，然而，在用于臨床指導(dǎo)前尚有許多問題需要進(jìn)一步探索：(1)用不同的技術(shù)及測(cè)定方法(如酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)、化學(xué)發(fā)光、氣相層析法等)測(cè)量同一個(gè)標(biāo)志物；(2)每種生物學(xué)標(biāo)志物用不同測(cè)量技術(shù)及在不同體液中的參考曲線，尤其是在非侵襲性體液如尿液和唾液中的檢測(cè)結(jié)果；(3)與胎齡、性別及分娩方式相關(guān)的參考曲線等。這些工作需要多學(xué)科的協(xié)作，包括新生兒學(xué)專家、重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)學(xué)專家、兒科醫(yī)師、生物化學(xué)家、神經(jīng)科學(xué)家以及生產(chǎn)廠家的共同努力，許多研究仍在進(jìn)行，結(jié)果值得期待。未來，這些生物學(xué)標(biāo)志物的研究可能為早期診斷新生兒腦損傷、改善患兒的預(yù)后做出巨大貢獻(xiàn)。