新生兒腦損傷生物學標志物研究進展

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

摘要：最近的動物模型及人體研究顯示，腦損傷治療的時間窗是有限的，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、影像學及實驗室參數(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)機制和引起大腦脈管自動調(diào)節(jié)失調(diào)導致腦出血和腦損傷，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最嚴重的并發(fā)癥之一，是由于血凝塊導致腦脊液(cerebrospinalfluid，CSF)重吸收障礙后腦室進行性增大，與IVH的嚴重程度直接相關，Ⅱ～Ⅳ級IVH患兒中約1/4會出現(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重影響患兒的生存質(zhì)量，給家庭和社會帶來沉重的負擔，一直以來都是新生兒學科的研究重點之一。

　　最近的動物模型及人體研究顯示，腦損傷治療的時間窗是有限的，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、影像學及實驗室參數(shù)，當臨床癥狀和監(jiān)測參數(shù)發(fā)生變化時，往往已錯過最佳治療時機。過去幾十年，生物學標志物作為無創(chuàng)工具在很多疾病的早期診斷及治療中被廣泛應用，隨著基因組學、蛋白組學及分子病理學的進步發(fā)現(xiàn)了許多有潛在臨床價值的腦損傷生物學標志物，隨著對腦損傷發(fā)病機制認知的深入，發(fā)現(xiàn)更多的新標志物可幫助臨床醫(yī)師早期發(fā)現(xiàn)高危患兒，對指導治療及改善預后非常關鍵。

　　一個理想的圍生期腦損傷標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)測疾病的進展；(3)與診斷腦損傷及損害范圍的金標準，如磁共振成像(MRI)顯著相關；(4)檢測方法簡單，可快速獲得結果，重復性好，價格低；(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，尤其可在非侵襲性體液中檢測出。在新生兒腦病的監(jiān)測及治療中迫切需要這樣的理想標志物，現(xiàn)總結目前研究較多的生物學標志物，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)、白細胞介素-6(IL-6)、轉化生長因子-β(TGF-β)、尿酸(uricacid，UA)、有核紅細胞(nucleatedredbloodcells，NRBC)、血紅素氧化酶-1(hemeoxygenase－1，HO-1)在監(jiān)測新生兒腦損傷中的作用。

　　1ActivinA

　　ActivinA屬于TGF-β超家族成員，由2個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。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，其表達增加代表不同原因導致的急性神經(jīng)損傷的共同反應，目前ActivinA表達增加的功能尚不清楚。一些實驗研究指出ActivinA可促進神經(jīng)元的分化和增殖，保護大鼠紋狀體神經(jīng)元不受神經(jīng)毒損傷。關于缺氧缺血損傷，單側的缺氧缺血腦損傷模型損傷1hActivinA的表達即在非結扎半球的齒狀回中顯著上調(diào)；損傷24h在非結扎側半球的海馬、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，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。報道指出，ActivinA表達水平在閾值之上的新生兒發(fā)展為HIE的概率高達100%，且其表達在缺氧缺血早期其他生物學標志物表達改變之前即出現(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估其中ActivinA的表達水平，中重度HIE較輕度HIE及對照組顯著增高，其表達>0.08ng/L預測中重度HIE的敏感性達83.3%、特異性達100.0%。

　　IVH早產(chǎn)兒出生72h內(nèi)評估臍帶血中ActivinA的表達水平，結果表明，IVH早產(chǎn)兒ActivinA水平顯著增高，敏感性為100%、特異性為93%，可獨立預測IVH早產(chǎn)兒[9]。同樣，IVH早產(chǎn)兒尿中ActivinA的表達水平較對照組顯著升高。

　　因此，ActivinA是一個預測HIE足月兒及IVH早產(chǎn)兒的有效生物學標志物，然而，仍需要大量關于該生物學標志物的進一步研究，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)細胞和垂體前葉細胞，存在于多種體液，如CSF、血、尿、羊水、唾液及奶中，CSF中表達最高，與新生兒腦損傷的范圍及預后密切相關。據(jù)報道，S100B可能發(fā)揮雙重作用，低劑量時有益，高劑量時有害，原因可能為高水平的S100B蛋白導致星形膠質(zhì)細胞釋放有神經(jīng)毒性的NO。動物模型顯示，缺氧缺血1h后S100B蛋白的表達即顯著增加；而剝奪氧氣、葡萄糖或血清等模擬其他腦損傷的細胞模型中，星形膠質(zhì)細胞亦釋放大量S100B蛋白，提示S100B是不同腦損傷的有效生物學標志物。

　　足月HIE患兒在臨床、實驗室檢查或超聲發(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達到高峰，24h逐漸下降。出生后2hS100B蛋白水平達到8.5μg/L對HIE預測的敏感性為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到0.28μg/L預測腦損傷不良預后的敏感性為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、實驗室或超聲診斷之前，血液中S100B蛋白水平達到0.72μg/L，預測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達高峰。出生2hS100B蛋白水平達到0.70μg/L，預測IVH的敏感性為100.0%，特異性為100.0%。

　　3GFAP

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

　　4AM

　　AM最早是從人嗜鉻細胞瘤中分離出來的，能夠增加環(huán)磷酸腺苷的產(chǎn)生，主要表達于神經(jīng)元及內(nèi)皮組織，可在CSF、血及羊水中檢測出，主要功能是擴張血管，其他功能包括神經(jīng)調(diào)節(jié)及抑制凋亡。缺氧及炎癥可導致AM的表達上調(diào)，與形成新生血管有關。有研究提示，AM的表達水平與PA、HIE、IVH相關。PA發(fā)展為IVH的新生兒出生時及出生后12h的AM水平較未發(fā)展為IVH的PA新生兒及對照組顯著增高。此外，AM可能參與了缺氧后腦血管自身調(diào)節(jié)的紊亂，可預測不良預后的高危新生兒。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)和短長期預后的相關性也需要進一步的深入研究。

　　5NSE

　　NSE是一種糖酵解酶，對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)分泌細胞的胞質(zhì)中，是神經(jīng)元損傷非常敏感的標志物。研究表明，CSF及血液中NSE的水平與PA和HIE相關，當神經(jīng)元受損時，胞質(zhì)中的NSE迅速釋放入CSF中，導致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進入血液中，導致血液中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胞上，所以NSE水平亦與溶血程度相關，但此相關性僅維持較短的時間，如體外循環(huán)20min后，因為長期的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NSE水平前應先評估溶血指標，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)及短長期預后的相關性。

　　6IL-6

　　IL-6是一種由T淋巴細胞和巨噬細胞產(chǎn)生的炎性細胞因子，促進膠質(zhì)細胞分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子，刺激星形膠質(zhì)細胞增生，進而加快腦損傷后神經(jīng)細胞的恢復。研究表明，HIE時IL-6水平明顯升高，導致腦細胞的水腫或壞死，與HIE的嚴重程度和預后密切相關，而孕母血清IL-6水平與新生兒發(fā)生HIE的風險無關。此外，很多研究指出IL-6是早產(chǎn)兒神經(jīng)系統(tǒng)不良預后的早期生物學標志物：Heep等指出血清IL-6水平可獨立預測IVH的發(fā)展；Poralla等指出IL-6水平的增加與IVH極早產(chǎn)兒存在相關性；Sorokin等的一項前瞻性研究報道孕母IL-6水平升高與IVH的發(fā)生率相關。值得注意的是，Kassal等檢測了69例極低出生體質(zhì)量兒臍帶血中IL-6的水平，IVH患兒的IL-6水平明顯增高；然而，另一項前瞻性研究表明，有或無IVH的早產(chǎn)兒臍帶血IL-6的水平比較差異無統(tǒng)計學意義，因此，臍帶血IL-6的水平與早產(chǎn)兒IVH發(fā)生的相關性需要進一步的研究探索。

　　7TGF-β

　　TGF-β是一種多功能細胞因子，能調(diào)節(jié)細胞的增殖和分化。近年來的研究表明，TGF-β在缺氧缺血所致的神經(jīng)元死亡中起保護性作用，但其機制尚未明確。動物實驗表明，缺氧缺血腦損傷可誘導TGF-β核酸的表達，從損傷后24h內(nèi)開始，第3天達高峰；缺氧缺血性腦損傷時TGF-β在CSF中的水平升高，外周血循環(huán)中的水平降低，推測是由于外周血中的TGF-β通過血腦屏障進入顱內(nèi)，以及受損組織對TGF-β過度利用，導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)損傷之間有相關性。Lipina等提出行內(nèi)窺鏡第三腦室手術的PHH患兒中，CSF中TGF-β水平增高的患兒手術失敗、需要分流器的比例明顯增高，因此，推論TGF-β是預測手術是否成功的有效標志物。

　　8UA

　　HIE患兒機體缺氧缺血再灌注時，黃嘌呤氧化酶利用組織重新獲得的氧將次黃嘌呤轉變?yōu)辄S嘌呤，繼而將黃嘌呤轉化為UA，同時產(chǎn)生大量氧自由基，故UA的測定可反映體內(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的明顯相關性，故仍需大樣本的研究闡明UA在IVH中的預測作用。

　　9NRBC

　　NRBC是未成熟的紅細胞，通常存在于骨髓等造血組織和器官中，在缺氧的情況下，機體促紅細胞生成素(erythopietin，EPO)合成增加，在EPO的刺激下，造血系統(tǒng)會過早釋放NRBC進入血循環(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體缺氧狀況。因此，NRBC比例升高是機體缺氧的標志。很多研究主張在出生時檢出NRBC反映了圍生期缺氧，可以用來評估PA導致腦損傷的嚴重程度及早期預后。這個標志物也被用來早期預測早產(chǎn)兒PVL的發(fā)生、發(fā)展。Silva等配對比較了176個<32周PVL或腦室擴大的早產(chǎn)兒與無腦損傷對照組的NRBC數(shù)量，結果顯示腦白質(zhì)損傷的早產(chǎn)兒中NRBC明顯增多。然而，有報道指出急性和慢性缺氧均導致NRBC增多，表明這個標志物無法預測缺氧的時間。此外，Marom等在一項回顧性的病例對照研究中未找到預測PVL的絕對NRBC數(shù)值。因此，尚需要進一步研究去評估NRBC在預測早產(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時缺氧、氧化應激、內(nèi)源性NO增加等多種因素導致HO-1的表達增加，繼而減輕缺氧缺血后的腦損傷，因此，檢測血中HO-1的表達可反映HIE患兒的病情嚴重程度，對HIE的診斷及指導恢復期治療具有一定價值。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性。

　　目前，越來越多的證據(jù)顯示這些生物學標志物是早期預測新生兒腦損傷的有用工具，然而，在用于臨床指導前尚有許多問題需要進一步探索：(1)用不同的技術及測定方法(如酶聯(lián)免疫吸附試驗、化學發(fā)光、氣相層析法等)測量同一個標志物；(2)每種生物學標志物用不同測量技術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結果；(3)與胎齡、性別及分娩方式相關的參考曲線等。這些工作需要多學科的協(xié)作，包括新生兒學專家、重癥監(jiān)護醫(yī)學專家、兒科醫(yī)師、生物化學家、神經(jīng)科學家以及生產(chǎn)廠家的共同努力，許多研究仍在進行，結果值得期待。未來，這些生物學標志物的研究可能為早期診斷新生兒腦損傷、改善患兒的預后做出巨大貢獻。