S-100蛋白和神经元特异性烯醇化酶对昏迷脑损伤住院死亡的预测价值

漆 敏，程春瑞

(重庆市第四人民医院:1.核医学科；2.内三科 400014)

严重的中枢神经系损伤可能会导致终身残障甚至死亡，常见的损伤原因包括：颅脑外伤、脑卒中、心脏手术以及心搏骤停等。通过神经系统症状、体征能对脑损伤情况作出大致的评估，但对部分病因及损伤范围有时难以作出准确诊断和判断，这些判断有时还取决于医师的经验[1]，此外某些药物会导致神经系统症状、体征的改变，使医生的判断变得更加困难。头颅CT检测对出血性卒中的早期诊断有意义，但对早期的梗死敏感度较差[2]；而MRI检查对脑卒中的诊断有意义[3]，但不少医院因缺乏相应的设备和技术而难以进行这类检查，且检查过程中患者可能存在病情危重导致窒息、呼吸停止及心搏骤停等风险，生命征不稳定和正在使用呼吸机的患者也不宜行检查，且多次行CT和MRI检查具有高的医疗费用。此外，不同医师间对影像学的解释可能存在差异[4]，这种差异可能致使医师难以作出临床决策。

神经系统损伤的生物标志物受到关注，其中胶质细胞标志物——S-100蛋白家族和神经元损伤的标志物——神经特异性烯醇化酶(NSE)研究较多。这些标记物对神经系统损伤及预后有较好的预测作用，但是对预测住院死亡的切点相对较少。本文通过建立死亡与S-100和NSE值之间的关系对该切点进行探索。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择2009年6月至2011年1月本院收治的41例昏迷患者，行S-100检查的34例(男18例，女16例；平均年龄50.8岁)。行NSE检查的36例(男21例，女15例；平均年龄52.3岁)。同时行S-100和NSE检查的30例，(男17例，女13例；平均年龄50.3岁)。分别入住ICU、神经外科。按疾病分类：脑梗死13例，心搏骤停11例，神经系统外伤5例，感染性休克4例，脑炎或脑膜炎、中毒、癫痫各2例，溺水和转移性脑肿瘤各1例。

1.2方法

1.2.1标本采集 所有昏迷患者于入院后24、48、72 h至少采集外周静脉血3 mL(干燥试管)1次，标本经2 000 r/min离心10 min后分离血清，取血清于6 h内检测。

1.2.2测试仪器 采用化学免疫发光测定(CLIA)技术两位点免疫发光法(夹心法)测定血清中S-100蛋白和NSE含量，试剂由LIAISON公司生产。操作步骤按说明书执行，本法检测最小浓度为0.02 μg/L。当S-100蛋白测定值大于或等于30 μg/L时记为30 μg/L；NSE测定值大于或等于200 μg/L时记为200 μg/L。

1.3统计学处理 采用PASW Statistics 18或Stata11软件包进行统计分析。非正态分布的数值变量用中位数表示；非正态分布的数值变量组间比较用Wilcoxon 秩和检验，并以四分位描述，各四分位组构成比采用R×W表χ2分析，计数资料用比率描述，采用χ2检验；采用Spearman相关系数描述两数值变量的相关性。利用接受者工作特征曲线(ROC)分析计算是否死亡的临界点，并计算该点的敏感度和特异度，ROC的曲线下面积(AUC)比较两生物标记物间的检验差异。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1结局 住院期间死亡记为死亡，存活包括出院、自动出院或转院时存活的患者。在41例患者中，16例死亡，25例存活，死亡率39.02%(16/41)。存活组的S-100蛋白存和NSE值中位数显著低于死亡组，且两组的S-100蛋白和NSE不服从正态分布，两组之S-100蛋白和NSE差异采用Wilcoxon秩和检验，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组患者S-100蛋白和NSE比较(μg/L)

2.2S-100蛋白和NSE四分位组的生存与死亡患者数 S-100蛋白各四分位组分别为：0.13～0.38、0.39～0.89、0.93～3.46、4.29～30.00 μg/L，其对应的由低至高四分位组死亡率分别为11.11%(1/9)、37.50%(3/8)、55.56%(5/9)、75.00%(6/8)(χ2=8.857，P=0.031)，见图1。NSE四分位组分别为：7.93～14.77、16.74～25.49、25.68～51.30、53.73～200.00 μg/L，其对应的死亡率分别为0(0/9)、55.56%(5/9)、40.00%(4/10)、75.00%(6/8)(χ2=10.811，P=0.013)，见图2。随着NSE和S-100蛋白水平升高，死亡率也随之升高。

1：0.13～0.38 μg/L；2：0.39～0.89 μg/L；3：0.93～3.46μg/L；4：4.29～30.00 μg/L。

2.3S-100蛋白与NSE对住院死亡的预测意义 S-100蛋白与NSE的ROC AUC分别为0.779(P=0.002)和0.696(P=0.042)，见图3。其95%CI分别为0.665～0.960和0.529～0.871。S-100蛋白和NSE的Youden指数的切点分别为0.85 μg/L和16.77 μg/L。S-100蛋白和NSE的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为0.875、0.737、0.737、0.867和0.938、0.450、0.542、0.833。

1：7.93～14.77 μg/L；2：16.74～25.49 μg/L；3：25.68～51.30 μg/L；4：53.73～200.00 μg/L。

图3 S-100蛋白和NSE的ROC曲线AUC

2.4S-100蛋白与NSE相关性 S-100蛋白与NSE存在正相关(Spearman相关系数为0.791，P<0.01)。

3 讨 论

本研究显示，昏迷的脑损伤患者死亡率与S-100蛋白和NSE水平有关，即死亡率随着这两项生物标记物的水平增高而上升；S-100蛋白对死亡的预测效能可能高于NSE；此两项生物标记物对死亡有较好的预测效果。S-100蛋白主要存在于星型胶质细胞，健康人血液浓度很低，但各种原因导致脑损伤时，S-100蛋白会溢出细胞膜，并通过损伤的血脑屏障进入血液[5]。NSE主要存在于神经元和神经内分泌细胞的细胞质中，当神经元变性、坏死时，NSE释放入脑脊液和外周血液。临床上多种原因可以导致脑损伤。脑梗死、心肺复苏后的脑血流障碍，持续性或较长时间的血供障碍导致脑胶质细胞和神经元细胞受损，且伴有血脑屏障功能异常；创伤性脑损伤开始因为脑细胞的机械性损伤而出现S-100升高，24 h后因继发性缺血而致第2个S-100蛋白的高峰[6]。上述原因导致的脑损伤致使血中S-100蛋白、NSE等水平升高，升高的水平与预后密切相关。

3.1S-100蛋白水平与昏迷脑损伤患者不良预后存在关联 S-100蛋白由低到高的不同四分位，其住院死亡率也逐渐升高，且各组间差异有统计学意义(P<0.05)；死亡组与存活组间S-100蛋白水平比较，差异有统计学意义(P<0.05)。这与多数研究结论相似。在缺血性卒中患者，高S-100蛋白水平预示更大的梗死区域，具有更高的死亡率[7]。颅脑创伤患者也存在S-100蛋白水平越高，脑功能越差，死亡率越高的类似发现[8-9]。Grubb等[10]的研究表明死亡组与存活组间S-100蛋白水平差异显著。由此可见，与存活组比较，不同原因脑损伤致死亡的患者S-100蛋白血中水平明显增高。

3.2NSE与昏迷脑损伤患者的不良预后存在关联 本分析显示NSE和S-100蛋白间存在较高的相关性，Spearman相关系数达0.791(P<0.01)，提示脑损伤导致两项标记物升高可能具有相似的机制，且可能具有同样的临床意义。可见血清NSE由低到高的不同四分位组，各组住院死亡率也逐渐升高，且组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。这与其他研究结论类似[10]。提示死亡组与存活组具有明显不同的NSE水平，水平愈高不良临床结局的可能性愈大。

3.3两项生物标志物对死亡预测的敏感度和特异度 绘制ROC曲线，S-100蛋白和NSE的临界值分别为0.85 μg/L和16.77 μg/L。本研究显示S-100蛋白临界值要高于部分研究，而NSE低于这些研究[10-11]。这可能与采血的时间、标本保存的时间和方法不同，以及测定的方法不同有关。吕婉娴等[9]的研究表明，起病后，不同时间采血所获得的检测值会有所不同。而Bottiger等[11]的标本保存方法与本研究不同。S-100蛋白的ROC AUC略高于NES，提示S-100蛋白的预测效果可能更好，但二者95%CI部分重合，差异无统计学意义(P>0.05)。S-100蛋白的ROC AUC略高于NES与部分研究不同[10]，其原因可能是本组患者采血多在24 h内。而Grubb等[10]以24～48 h采血的测定值所作ROC AUC，显示24 h内的S-100蛋白和NSE水平与24～48 h有所不同，这些因素可能是导致ROC AUC差异的原因，但他们的研究未对该面积作直接比较，缺乏两面积统计的可信区间，因此尚难确定其真实差异。一些研究认为，24 h内测定S-100蛋白对神经系统不良结局的预测作用好于NSE[12-13]。

两项生物标志物的检测对昏迷脑损伤患者死亡的敏感度较高，而特异度略低，NSE的敏感度略高于S-100蛋白，而特异度低于后者。两项检查具有不同的作用，高敏感度意味着临床医生较不易漏掉高危患者，高特异度有利于判断预后。但本研究的敏感度与特异度与部分研究部分不同[10,14]，这些研究或S-100蛋白的敏感度低于NSE，或特异度前者高于后者。这可能与前述因采血时间不同而导致的ROC AUC差异有关，这种差异导致Youden指数具有不同的切点。但本研究与其他研究间的数值的绝对差异不很明显。

S-100的阳性预测值优于NSE，而阴性预测值二者相差不明显。总体上阳性预测值要低于阴性预测值，这与Vos等[14]研究类似，但该研究死亡的预测切点值比本研究高，阳性预测值比本研究低，而阴性预测值略高，可能与实验方法存在差异有关。本研究认为S-100蛋白对昏迷脑损伤患者的住院死亡阳性预测略好于NSE，而阴性时S-100蛋白和NSE的预测效果相当，可有相对高把握度排除死亡。

由于本研究纳入的患者数量较少，可能因机遇产生误差；且纳入不同疾病种类的昏迷脑损伤患者，因入住不同临床单位，各单位关注的重点不同而采用了不同的危险度分层方法或评分，故难以确定不同分层方法与S-100蛋白和NSE的关系，未对患者进行危险度分层，可能产生一定程度的混杂。但本研究采用的方法也会简化临床医生的工作。

综上所述，S-100蛋白和NSE在预测昏迷脑损伤患者的住院死亡中有较高的价值。二者血清水平愈高死亡率也愈高，相应的对死亡的切点值有利于临床医生对不良预后做出合理的判断。

[1]Hand PJ,Kwan J,Lindley RI,et al.Distinguishing between stroke and mimic at the bedside:the brain attack study[J].Stroke,2006,37(2):769-775.

[2]Elting JW,de Jager AE,Teelken AW,et al.Comparison of serum S-100 protein levels following stroke and traumatic brain injury[J].J Neurol Sci,2000,181(12):104-110.

[3]Fiebach JB,Schellinger PD,Jansen O,et al.CT and diffusion-weighted MR imaging in randomized order:diffusion-weighted imaging results in higher accuracy and lower interrater variability in the diagnosis of hyperacute ischemic stroke[J].Stroke,2002,33(9):2206-2210.

[4]Grotta JC,Chiu D,Lu M,et al.Agreement and variability in the interpretation of early CT changes in stroke patients qualifying for intravenous rtPA therapy[J].Stroke,1999,30(8):1528-1533.

[5]Blyth B,Farhavar A,Gee C,et al.Validation of serum markers for blood-brain barrier disruption in traumatic brain Injury[J].J Neurotrauma,2009,26(9):1497-1507.

[6]Hardemark HG，Ericesson N，Kotwica E，et al．S-100 protein and neuron specific enolase in CSG after experimental traumatic or focal ischemic brain damagel[J]．J Neurosurg,1989,71(11):727-731．

[7]Foerch C,Otto B,Singer OC,et al.Serum S100B predicts a malignant course of infarction in patients with acute middle cerebral artery occlusion[J].Stroke,2004,35(9):2160-2164.

[8]Pelinka LE,Kroepfl A,Leixnering M,et al.GFAP versus S100B in serum after traumatic brain injury:relationship to brain damage and outcome[J].J Neurotrauma,2004,21(11):1553-1561.

[9]吕婉娴,钟冕,黄洁明,等.血清S-100蛋白在急性颅脑损伤患者中的检测及其临床意义[J].医学检验与临床，2010,21(1):31-35.

[10]Grubb NR,Simpson C,Sherwood RA,et al.Prediction of cognitive dysfunction after resuscitation from out-of-hospital cardiac arrest using serum neuron-specific enolase and protein S-100[J].Heart,2007,93(10):1268-1273.

[11]Bottiger BW,Mobes S,Glatzer R,et al.Astroglial protein S-100 is an early and sensitive marker of hypoxic brain damage and outcome after cardiac arrest in humans[J].Circulation,2001,103(22):2694-2698.

[12]Shinozaki K,Oda S,Sadahiro T,et al.S-100B and neuron-specific enolase as predictors of neurological outcome in patients after cardiac arrest and return of spontaneous circulation:a systematic review[J].Crit Care,2009,13(4):R121

[13]Mörtberg E,Zetterberg H,Nordmark J,et al.S-100B is superior to NSE,BDNF and GFAP in predicting outcome of resuscitation from cardiac arrest with hypothermia treatment[J].Resuscitation,2011,82(1):26-31.

[14]Vos PE,Lamers KJ,Hendriks JC,et al.Glial and neuronal proteins in serum predict outcome after severe traumatic brain injury[J].Neurology,2004,62(9):1303-1310.