脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β对蛛网膜下腔出血发病机制和预后判断的研究

王敏娟，李亚军，师蔚

(1.西安医学院第一附属医院全科医学科，710077；2.西安交通大学第二附属医院神经外科，陕西 西安　710004)



脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β对蛛网膜下腔出血发病机制和预后判断的研究

王敏娟1，李亚军1，师蔚2

(1.西安医学院第一附属医院全科医学科，710077；2.西安交通大学第二附属医院神经外科，陕西 西安710004)

目的：研究蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH)患者脑脊液和血清巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9，MMP-9)及白细胞介素1β(Interleukin-1β，IL-1β)水平的变化，及其三者之间的相关性，探讨其对SAH发病机制及预后判断的意义。方法：选择本院2012年1月到2015年1月收治的92例SAH患者，并以30例体检健康者作为对照，检测其脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平的表达，并进行统计学分析。结果：本研究SAH组患者脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平的表达均较对照组明显升高，具有统计学意义(P<0.05)；且在SAH组、对照组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β相互之间具有明显的正相关性。结论：SAH患者脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平明显升高及其正相关性提示SAH患者脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平变化对其发病机制及预后判断具有重要的临床意义，可作为对SAH早期脑损伤和预后评估的一项参考指标。

蛛网膜下腔出血；巨噬细胞移动抑制因子；基质金属蛋白酶-9；白细胞介素；预后

蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage，SAH)是脑血管疾病的一种临床常见病，致死率和致残率较高，预后多不良[1]。SAH早期出现脑血管痉挛和脑组织损伤被认为可能是患者预后不佳的主要原因[2-3]。人类巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor，MIF)既是炎症因子，又具有趋化作用，能激活多种炎症因子；基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinases-9，MMP-9)能调节其他蛋白酶及细胞因子的活性；白细胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)能激活多个信号转导通路。上述3种因子均参与机体炎症反应，与脑组织损伤有重要关系[7,9,11]，故本文就SAH患者脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平的表达及相关性进行研究，探讨其对SAH发病机制、诊治及预后的意义。

1　材料与方法

1一般资料

收集西安医学院第一附属医院2012年1月至2015年1月收治的SAH患者92例，所有患者均经颅脑CT和(或)腰椎穿刺证实，诊断符合《脑出血诊疗指南》的要求。全部入选对象均知情同意，入院后经相关检查，排除有严重的肝肾、心脏、恶性肿瘤、血液病、药物、免疫系统及内分泌等疾病引起的脑出血；年龄37～85岁，平均(64.7±12.1)岁，记录其性别、评分等相关信息。另选体检正常者30例作为对照组，年龄20～66岁，平均(51.7±15.2)岁；入组对象均知情同意，无神经系统病变及心肺等重要脏器疾病。

1.2方法

1.2.1标本采集SAH组患者于入院后次日清晨空腹采静脉血4 mL，在入院48 h内行腰穿，抽取脑脊液2 mL。脑脊液采集后即刻离心，2 500 r/min，离心15 min，取其上清液-20℃冰箱内保存待用。静脉血采集后，静置30 min，4 000 r/min，离心15 min，取其血清按上述方法保存待用。

1.2.2检测方法按照标本采集法收集的脑脊液和血清标本，采用酶联免疫吸附测定法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)对其MIF、MMP-9及IL-1β表达的水平进行检测，所有步骤均严格按照其说明书操作。

1.3统计学分析

2　结果

2.1一般资料

本研究中，SAH组患者女性较男性多发(1.4∶1)。结果提示按Hunt-Hess分级、改良Fisher评级，在SAH组患者以中重度为主，并可反映发病情况、预后与相关因素之间的关系。具体见表1。

2.2各组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的表达情况

本研究发现，SAH组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的表达水平较对照组均明显升高，且具有统计学意义(P<0.05)。结果提示，SAH患者发病时脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平变化较发病前正常水平显著升高，反映三者在SAH的发病过程中具有重要的作用。见表2。

表1　SAH组和对照组一般资料

表2　两组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β表达情况

*P<0.05，与对照组比较。

2.3SAH组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的相关性分析

通过对SAH组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β表达水平的相关性分析发现：(1)脑脊液MIF与MMP-9具有显著的相关性，MMP-9与IL-1β次之，而MIF与IL-1β更次之；(1)血清MIF与MMP-9具有显著的相关性，MMP-9与IL-1β、MIF与IL-1β的相关性基本上相同。结果提示患者发生SAH时，脑脊液和血清MIF被大量激活后，其与MMP-9和IL-1β的激活显著相关，MIF可能在其中起主导作用。见表3及表4。

表3　SAH组脑脊液MIF、MMP-9及IL-1β相关性分析

表4　SAH组血清MIF、MMP-9及IL-1β相关性分析

2.4对照组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的相关性分析

采用相关性分析对照组脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β的表达水平得到：(1)脑脊液MIF与MMP-9具有一定的相关性，MMP-9与IL-1β、MIF与IL-1β的相关性基本相同；(2)血清MIF与MMP-9、MMP-9与IL-1β、MIF与IL-1β三者的相关性基本相同。结果提示正常情况下，健康人群脑脊液MIF和MMP-9的活化有一定关系，但脑脊液IL-1β与MIF、MMP-9之间，血清MIF、MMP-9及IL-1β相互之间在活化过程中没有显著的相关性。见表5。

表5　对照组脑脊液、血清MIF、MMP-9及IL-1β的相关性

3　讨论

如今，SAH在临床上的发病率有逐渐增多的趋势，临床上患者病死率较高。尽管对SAH已有很多研究成果且应用于临床，但治疗效果及预后仍不甚理想。为研究发病早期特异性的检测指标或治疗靶点，本文主要研究了SAH患者脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平及相关性。

MIF是一个包括3个外显子和2个内含子的同源三聚体，定位于人22号染色体，广泛存在于一些与应激反应有关的内分泌器官(如肾上腺、垂体及下丘脑等)，能被多种细胞分泌、表达[4-5]。它的多态性功能区域与炎症性疾病(如风湿性关节炎、溃疡性结肠炎等)发病有关[6]。MIF发生趋化作用时，能激活TLR4受体的表达和NF-κB、MAPK、PI3K/Akt、ERK等下游信号转导通路，且能直接刺激巨噬细胞分泌TNF-α、IL-1及IL-1β等，加重炎症反应；也可通过MEK1/2-JNK(AP-1)-MMPs 通路直接上调基质金属蛋白酶的功能；还可以介导NF-κB与p53的活化，对组织细胞发生炎症反应、恶变等多方面产生影响[7-8]。本研究发现MIF在SAH患者脑脊液和血清较对照组明显升高(P<0.05)，且与SAH患者的MMP-9、IL-1β水平均呈现显著的正相关性(P<0.05)，说明MIF在SAH患者发病早期即显著升高，且通过特定的通路激活MMP-9和IL-1β表达，使机体发生炎症或免疫反应。

MMP-9是基质金属蛋白酶家族中的一员，主要由单核细胞、巨噬细胞，由肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等多种炎性细胞因子诱导产生。在 SAH发生时，脑组织局部发生炎症反应，激活细胞因子IL-18、MMP-9等爆发性释放，激活多种信号通路，增加SAH 后并发脑血管痉挛的发生概率[9-10]。本研究MMP-9在SAH患者脑脊液和血清中较对照组明显升高(P<0.05)，且与SAH患者的MIF、IL-1β水平均呈现明显的正相关性(P<0.05)，说明MMP-9在SAH发病过程中参与其炎症反应，其活化受MIF的调节，且与IL-1β的激活有关。

IL-1主要通过刺激炎症和自身免疫病相关基因的表达，诱导环氧化酶2、磷脂酶A2、一氧化氮合酶、干扰素γ、黏附分子等效应蛋白的表达，在免疫调节及炎症进程中起着非常重要的作用。IL-1β作为IL-1的一种亚型，主要由单核巨噬细胞产生，具有广泛的生物学活性，参加早期的炎症反应，起着促炎、促凝、调节细胞生长等作用。当中枢神经系统内细菌或病毒感染时IL-1β表达增加，但IL-1β在脑损伤中的具有重要的作用[11]。研究发现，较少的IL-1β即可引起T细胞的免疫反应，大量的IL-1β释放就会促进广泛的炎症反应，进而导致组织损伤[12-13]。本研究IL-1β在SAH患者脑脊液和血清较对照组明显升高(P<0.05)，且与SAH患者的MIF、MMP-9水平均呈现显著的正相关性(P<0.05)，说明IL-1β参与SAH患者的发病过程，其激活受MIF和MMP-9的调节。

本文研究发现，MIF、MMP-9及IL-1β在SAH患者早期就参与脑损伤等机体的重要炎症或免疫反应，其对SAH的发病机制可能是在SAH发生早期，MIF激活MMP-9、IL-1β，启动炎症因子级联反应，导致早期脑组织损伤，最终出现严重的并发症，影响患者的生存率及生存质量等。由此可知，SAH患者脑脊液和血清MIF、MMP-9及IL-1β水平变化对其发病机制和预后判断具有重要的临床意义，可作为对SAH早期脑损伤和预后评估的一项参考指标。但是由于炎症因子的作用机制和过程较复杂，加之血脑屏障的存在，MIF是通过何种途径与MMP-9和IL-1β发挥作用，其在SAH发病过程中是否仅参与炎症反应仍有待于进一步研究。

[1]Rinkel GJ.Management of patients with aneurysmal subarachnoid haemorrhage[J].Curr Opin Neurol,2016,29(1):37-41.

[2]Kumar G,Shahripour RB,Harrigan MR.Vasospasm on transcranial Doppler is predictive of delayed cerebral ischemia in aneurysmal subarachnoid hemorrhage:a systematic review and meta-analysis[J].J Neurosurg,2015,23(1):1-8.

[3]Marbacher S,Neuschmelting V,Andereggen L,etal.Early brain injury linearly correlates with reduction in cerebral perfusion pressure during the hyperacute phase of subarachnoid hemorrhage[J].Intensive Care Med Exp,2014,2(1):30.

[4]Zwiech R.Macrophage migration inhibitory factor urinary excretion revisited-MIF a potent predictor of the immunosuppressive treatment outcomes in patients with proliferative primary glomerulonephritis[J].BMC Immunol,2015,16(1):1-9.

[5]Choi M,Lee M,Rhim T.Dexamethasone-conjugated polyethylenimine/MIF siRNA complex regulation of particulate matter-induced airway inflammation[J].Biomaterials,2013,34 (30):7453-7461.

[6]Russell KE,Chung KF,Clarke CJ,etal.The MIF Antagonist ISO-1 Attenuates Corticosteroid-Insensitive Inflammation and Airways Hyperresponsiveness in an Ozone-Induced Model of COPD[J].PLoS One,2016,11(1):e0146102.

[7]Rex S,Kraemer S,Grieb G,etal.The role of macrophage migration inhibitory factor in critical illness[J].Mini Rev Med Chem,2014,14(14):1116-1124.

[8]Lerch JK,Puga DA,Bloom O,etal.Glucocorticoids and macrophage migration inhibitory factor (MIF) are neuroendocrine modulators of inflammation and neuropathic pain after spinal cord injury[J].Semin Immunol,2014,26(5):409-414.

[9]Meng XY,Zhang Q,Li Q,etal.Immunohistochemical levels of cyclo-oxygenase-2,matrix metalloproteinase-9 and vascular endothelial growth factor in papillary thyroid carcinoma and their clinicopathological correlations[J].J Int Med Res,2014,42(3):619-627.

[10]Jayasooriya RG,Dilshara MG,Park SR,etal.8β-Glycyrrhetinic acid suppresses TNF-α induced matrix metalloproteinase-9 and vascular endothelial growth factor by suppressing the Akt-dependent NF-κB pathway[J].Toxicol In Vitro,2014,28(5):751-758.

[11]McPherson CA,Aoyama M,Harry GJ.Interleukin (IL)-1 and IL-6 regulation of neural progenitor cell proliferation with hippocampal injury:differential regulatory pathways in the subgranular zone (SGZ) of the adolescent and mature mouse brain[J].Brain Behav Immun,2011,25(5):850-862.

[12]Singh A,Singh V,Tiwari RL,etal.The IRAK-ERK-p67phox-Nox-2 axis mediates TLR4,2-induced ROS production for IL-1β transcription and processing in monocytes[J].Cel Mol Immunol,2015,Doi:10.1038/cmi.2015.62.

[13]Abarikwu SO.Kolaviron,a natural flavonoid from the seeds of Garcinia kola,reduces LPS-induced inflammation in macrophages by combined inhibition of IL-1β secretion,and inflammatory transcription factors,ERK1/2,NF-κB,p38,Akt,p-c-JUN and JNK [J].Biochim Biophys Acta,2014,1840(7):2373-2381.

(学术编辑：李成国)

The study of MIF,MMP-9 and IL-1β in cerebrospinal fluid and serum for the pathogenesis and prognosis of subarachnoid hemorrhage

WANG Min-juan1,LI Ya-jun1,SHI Wei2

(1.DepartmentofGeneralMedicine,TheFirstAffiliatedHospitalofXi’anMedicalUniversity，Xi’an710077；2.DepartmentofNeurosurgery,TheSecondAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,Xi’an710004，Shaanxi,China)

Objective：To study the changes of macrophage migration inhibitory factor(MIF),matrix metalloproteinases-9(MMP-9) and Interleukin-1β(IL-1β) levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with subarachnoid hemorrhage(SAH) and the correlation of the 3 cases,and to explore the pathogenesis and prognosis of SAH.Methods：92 cases of SAH patients were selected in our hospital from January 2012 to January 2015,and 30 cases of healthy persons as the control,to detect the expression of MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum,statistical analysis.Results：The expression of MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with SAH was significantly higher than that in control group,with statistical significance (P<0.05),and there was a significant positive correlation between IL-1β,MMP-9 and MIF in cerebrospinal fluid and serum in patients with SAH and control group.Conclusion：MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with SAH were significantly elevated and the positive correlation suggest that MIF,MMP-9 and IL-1β levels in cerebrospinal fluid and serum of patients with SAH have important clinical significance.It can be used as a reference index for early brain injury and prognosis assessment of SAH.

Subarachnoid hemorrhage (SAH)；Macrophage migration inhibitory factor (MIF)；Matrix metalloproteinases-9 (MMP-9)；Interleukin 1β (IL-1β)；Prognosis

10.3969/j.issn.1005-3697.2016.05.014

陕西省教育厅项目(2010JK808)；西安医学院项目(2007QN02)；西安医学院附属医院项目(XYFY08-08)

2016-03-16

王敏娟(1977-)，女，硕士，副主任医师。E-mail：2602942082@163.com

师蔚，E-mail：Sweins@21cn.com

时间：2016-10-2511∶31

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20161014.1716.028.html

1005-3697(2016)05-0674-04

R743.3

A