亚低温疗法对重症病毒性脑炎患儿血清和脑脊液中基质金属蛋白酶的干预作用

李强 赵明 郝珉

病毒性脑炎是儿童发病率较高的疾病之一, 严重的病例可留有神经系统后遗症, 甚至死亡。致残率、死亡率高, 危害极大。循证医学证实, 亚低温治疗可以有效降低重症病毒性脑炎患儿的致残率和死亡率。而基质金属蛋白酶(MMPs)可能在重症病毒性脑炎发病过程中通过破坏血脑屏障参与脑损伤［1-3］。作者通过观察亚低温治疗重症病毒性脑炎过程中患儿血清和脑脊液MMP-2、MMP-9的浓度, 探寻其可能的治疗机理, 报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2008年1月～2013年11月在本市3所医院住院治疗的120例重症病毒性脑炎患儿作为研究对象, 均符合《诸福棠实用儿科学》第7版中的相关诊断标准。其中手足口病脑炎58例, 单纯疱疹病毒脑炎17例, 流行性腮腺炎病毒脑炎13例, 其他病毒脑炎32例。所有患儿随机分为对照组和实验组, 每组60例。两组患儿的年龄、性别、病因构成及疾病严重程度比较差异无统计学意义(P>0.05), 具有可比性。所有患儿入组前均征得患儿家长同意。

1.2 方法 所有患儿均给予抗感染、退热、降颅压等对症支持治疗, 必要时给予呼吸机辅助呼吸等生命支持。实验组的患儿在常规治疗的基础上, 应用YZK-1076型医用智能低温治疗仪对头部进行亚低温治疗。并用MC-510型欧姆龙红外线耳式温度计监测鼓膜温度, 使之保持在33～35.5℃之间。

选择性头部亚低温治疗5 d后, 撤掉治疗仪, 使头部自然升温。速度控制在每4小时1℃以内, 24 h升至正常温度为宜。所有患儿分别于治疗前、治疗第3天和治疗第7天穿刺取静脉血和脑脊液。标本取出后置室温2 h, 以1000×g离心20 min, 取上清液, 使用0.1 M的PBS稀释(pH值在7.0～7.2之间)100倍。采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定血清和脑脊液中MMP-2、MMP-9的含量。试剂盒购自厦门慧嘉生物科技有限公司, 严格按照说明书要求进行检测。

1.3 统计学方法 应用SPSS10.0软件分析数据。计量资料以均数±标准差(±s)表示, 采用t检验；计数资料采用χ2检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患儿血清和脑脊液中MMP-2浓度的比较 所有患儿血清和脑脊液中MMP-2的浓度在治疗前较高, 第3天达到高峰, 第7天明显下降。实验组和对照组患儿血清和脑脊液中MMP-2的浓度在治疗前差异无统计学意义(P>0.05)。经过亚低温疗法干预后, 实验组患儿血清和脑脊液中MMP-2的浓度在第3天和第7天均明显低于对照组患儿(P<0.01)。见表1, 2。

2.2 两组患儿血清和脑脊液中MMP-9浓度的比较 同MMP-2相似, 所有患儿血清和脑脊液中MMP-9的浓度也有在治疗前较高、3天达到高峰、7天明显下降的趋势。实验组和对照组患儿血清和脑脊液中MMP-9的浓度在治疗前差异无统计学意义(P>0.05)。经过亚低温疗法的治疗, 实验组患儿血清和脑脊液中MMP-9的浓度在第3天和第7天均明显低于对照组患儿(P<0.01)。见表3, 4。

表1 两组患儿血清中MMP-2浓度的比较( ±s, ng/ml)

表1 两组患儿血清中MMP-2浓度的比较( ±s, ng/ml)

注：与对照组比较, aP<0.01

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表2 两组患儿脑脊液中MMP-2浓度的比较( ±s, ng/ml)

表2 两组患儿脑脊液中MMP-2浓度的比较( ±s, ng/ml)

注：与对照组比较, aP<0.01

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表3 两组患儿血清MMP-9浓度的比较( ±s, pg/ml)

表3 两组患儿血清MMP-9浓度的比较( ±s, pg/ml)

注：与对照组比较, aP<0.01

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表4 两组患儿脑脊液MMP-9浓度的比较( ±s, pg/ml)

表4 两组患儿脑脊液MMP-9浓度的比较( ±s, pg/ml)

注：与对照组比较, aP<0.01

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3 讨论

在重症病毒性脑炎的发病过程中, 病毒感染引发脑组织和毛细血管的炎症反应, 使血脑屏障受损, 通透性增加, 造成脑水肿, 进而损害脑细胞, 使其毒性水肿甚至死亡。血管基底膜上的Ⅳ型胶原、层粘连蛋白和纤维粘连蛋白等细胞外基质(ECM)是构成血脑屏障的重要结构。MMPs是一组蛋白水解酶家族, 依赖钙、锌离子维持稳定, 可分解ECM。它们在机体内与其内源性抑制剂TIMPs以非共价键形式结合成复合物, 处于失活状态。当脑组织出现炎症反应时, 氧自由基等缺氧代谢产物可以促进复合物分解, 激活MMPs。MMPs通过分解细胞外基质破坏了血脑屏障的完整性, 导致其通透性增加。除了引发脑水肿外, 还便于活化白细胞的趋化运动, 使炎症加重［4,5］。研究发现, 所有重症病毒性脑炎患儿血清和脑脊液中的MMP-2、MMP-9随着病情的变化在第3天达到高峰,然后降低。表明MMPs在重症病毒性脑炎脑损伤中发挥作用。

研究表明, 亚低温治疗可能通过以下几个方面来保护脑细胞、减少脑损伤：①减少脑细胞的耗氧, 减少乳酸、氧自由基等细胞缺氧代谢产物的生成及在脑组织中的堆积；②保护受损的血脑屏障, 降低其通透性, 减轻脑水肿；③抑制炎症因子的释放从而抑制炎症反应。感染后的组织可以通过释放炎症因子来杀灭病原体。但如果炎症因子过多, 也会损伤组织, 加重组织的缺氧、缺血, 并造成再灌注损伤。亚低温治疗可抑制白细胞介素(IL)-1、6、8和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎症因子的释放, 减少炎症损伤；④抑制细胞毒素的释放。脑损伤可以促使细胞释放兴奋性神经递质(如谷氨酸等)、乙酰胆碱等细胞毒素, 造成惊厥, 加重脑损伤。亚低温可以抑制这些细胞毒素生成和释放；⑤抑制钙离子的内流。钙离子在脑细胞内的堆积可造成脑细胞坏死。亚低温治疗可以降低钙离子内流速度, 降低其在脑细胞中的浓度；⑥抑制凋亡基因的表达, 减少脑细胞凋亡；⑦调节脑组织内各种酶和蛋白质的表达, 减轻损伤, 促进修复。通过本实验可以看到, 实验组的患儿的MMP-2、MMP-9在治疗第3天、第7天的血清和脑脊液中的浓度均显著低于对照组患儿(P<0.01)。表明亚低温治疗降低了血清和脑脊液中MMPs,减少其损伤血脑屏障, 从而减轻脑水肿。亚低温治疗可能通过抑制氧自由基、钙离子或其他炎症因子来抑制MMPs的活性 , 从而减少脑损伤［6］。

综上所述, 重症病毒性脑炎患儿血清和脑脊液中的MMP-2和MMP-9在脑损伤过程中起重要作用, 而亚低温治疗可以有效抑制其浓度, 从而减轻损害、促进修复。

［1］李红云, 韩迪, 纪晓军.亚低温治疗对单纯疱疹病毒性脑炎早期康复的影响.中华物理医学与康复杂志, 2009, 31(1):51-54.

［2］Barber PA, Rushforth D, Agrawal S, et al.Infrared optical imaging of matrix metalloproteinases (MMPs)up regulation following ischemia reperfusion is ameliorated by hypothermia.BMC Neurosci, 2012(13):76.

［3］李红云, 韩迪, 纪晓军.亚低温治疗单纯疱疹病毒性脑炎.中华急诊医学杂志, 2009, 18(3):306-308.

［4］张传新, 贾国存, 陈国洪, 等.结核性脑膜炎患儿脑脊液中IL-17和MMP-9的水平及意义.中国实用医刊, 2013, 40(18):25-26.

［5］李小鹏, 张伦理, 黄呈辉.金属基质蛋白酶-9在中枢神经系统感染患者脑脊液中的表达水平及意义.中华传染病杂志, 2012,30(3):141-145.

［6］郝珉, 李好兰, 宋文, 等.亚低温治疗对新生儿缺氧缺血性脑病血清MMP-9水平的影响.中国中医药现代远程教育, 2012,10(23):52-53.