颅脑损伤患者血清HIF-1α VEGF水平及与损伤程度和预后的相关性

朱锦江

颅脑损伤是由于加速或减速力、钝挫伤及穿通伤等造成的脑功能暂时或永久性损伤，常见于交通事故、暴力和高处坠落，常继发多器官功能障碍综合征（MODS）和全身炎症反应综合征（SIRS）等并发症，预后差与死亡率高，已成为一个重要的公共卫生问题［1］。血清缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）具有调控炎症反应的能力，血管内皮生长因子（VEGF）是控制血管通透性的关键分子。作者通过检测颅脑损伤患者血清中HIF-1α和VEGF水平，探讨其与颅脑损伤程度和预后的相关性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2015年1月至2017年12月本院神经外科收治的颅脑损伤患者60例，均为外力因素造成颅脑损伤，其中男41例，女19例；年龄16～68岁，平均年龄（41.78±12.52）岁。入院时对患者进行GCS，并根据GCS评分将患者分为轻型颅脑损伤组（GCS评分13～15分）19例、中型颅脑损伤组（GCS评分9～12分）22例和重型颅脑损伤组（GCS评分3～8分）19例。纳入标准：（1）有明确的头部创伤史；（2）受伤后＜12h入院并行头部CT或MRI确诊为单纯性颅脑损伤；（3）无严重骨折、脊髓损伤等严重合并伤；（4）近期无创伤或手术史。排除标准：（1）入院后＜24h死亡；（2）有失血性休克或严重合并伤；（3）合并开放性颅脑损伤或脑脊液漏患者；（4）既往有脑血管意外、心、肝、肾感染、肿瘤、血液系统等疾病患者；（5）年龄＞70岁患者。患者入院后根据《颅脑损伤外科治疗指南》进行基础对症治疗，并给予清创、缝合和营养神经等［2］。选择同期体检健康者20例为对照组，其中男15例，女5例；年龄19～60岁，平均年龄（42.75±10.32）岁。各颅脑损伤组与对照组间性别、年龄等基本资料具有可比性（P＞0.05）。见表1。本研究获得医院医学伦理学委员会批准，且征得患者及家属知情同意，签署知情同意书。

1.2 方法 分别采集患者颅脑损伤后1d、3d和7d静脉血5ml，用枸橼酸钠抗凝，离心分离血清，分装后-80℃保存备用。采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）（试剂盒购于上海酶联生物科技有限公司）检测血清中HIF-1α、VEGF水平。将相应一抗稀释至10 μg/ml，加入到96孔板中，0.1ml/孔，4℃过夜，洗涤3次，加血清0.1ml于上述反应孔中，37℃孵育1h；加入新配置相对应的二抗0.1ml，孵育1h；加入新配置的3，3'，5，5'-四甲基联苯胺（TMB）底物溶液0.1 ml，显色20min；加入2mol/L硫酸0.05ml终止反应，于450nm处测各孔吸光度（A）值。

1.3 预后评估 颅脑损伤后3个月，根据GOS对患者预后进行评估：1级：死亡；2级：植物生存，长期昏迷，仅能睁眼、正常睡眠周期等；3级：重度残疾，生活不能自理，需要他人照顾；4级：轻度残疾，生活可以自理；5级：恢复良好，能正常生活，身体存在（或无）轻度缺陷。

1.4 统计学方法 采用SPSS19.0统计软件。正态分布计量资料以（x±s）表示，用单因素方差分析，组间两两比较用SNK-q检验；若不满足正态性，数据转换后再进行分析，不同时间点HIF-1α和VEGF水平比较用重复测量方差分析，并用Pearson进行相关性分析，P＜0. 05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各颅脑损伤组不同时点HIF-1α水平比较 见表2。

表2 各颅脑损伤组不同时点HIF-1α水平比较［pg/ml，（x±s）］

2.2 各颅脑损伤组不同时点VEGF水平比较 见表3。

表3 各颅脑损伤组不同时点VEGF水平比较［pg/ml，（x±s）］

2.3 HIF-1α和VEGF预测颅脑损伤严重程度诊断的ROC曲线 颅脑损伤后3个月，轻型颅脑损伤组预后均良好；中型颅脑损伤组预后良好15例（68.18%），预后不良7例（31.82%）；重型颅脑损伤组预后良好5例（26.32%），预后不良14例（73.68%）。以预后不良作为阳性结果，颅脑损伤患者血清中HIF-1α和VEGF水平绘制受试者工作特征曲线（ROC），HIF-1α和VEGF ROC曲线下面积分别为0.655、0.905，HIF-1α和VEGF对预测颅脑损伤严重程度有一定的诊断价值（Z=3.84、4.92，P＜0.05）。ROC曲线下面积进行Z检验比较，可得VEGF＞HIF-1α（Z=2.94，P＜0.05）。见表 4、图 1。

表4 HIF-1α和VEGF预测颅脑损伤严重程度诊断的ROC曲线

图1 HIF-1α和VEGF预测颅脑损伤严重程度诊断的ROC曲线

3 讨论

目前，对颅脑损伤尚未有针对性的药物或治疗方法。对于颅脑损伤患者，神经外科医师常仅关注原发性颅脑损伤的严重程度，而对于继发性颅脑损伤产生的损害常被忽略。在大脑受到创伤后可以造成神经细胞短时间内大量死亡和神经血管重塑［3］。随着病情的进展，持续的炎症反应和脑部微循环障碍，引起血脑屏障通透性增高，造成脑水肿、细胞凋亡和细胞坏死，导致神经功能障碍的再次恶化［4］。继发性病变较原发性损伤造成的后果更严重，故继发性脑损伤的干预和治疗对预后具有重要意义，其中炎症反应的控制和血管生成的调节越来越受到重视。

HIF-1是一种具有转录活性的DNA结合蛋白，由Semenza和Wang在1992年首次发现，有HIF-1α和HIF-1β两个亚型，HIF-1α与低氧调节有关，而HIF-1β为非特异性结构［5］。在低氧环境中，HIF-1α通过特异性结合靶基因特定系列的TAD-C结构域而增强其转录水平，使机体适应并维持缺氧状态下的生命机能，其靶基因包括红细胞生成素（EPO）、VEGF及一系列参与机体代谢有关的基因［6］。当发生颅脑损伤时，由于炎症反应和血管结构破坏可造成损伤部位脑组织缺血缺氧，而缺氧又增加炎症因子如白细胞介素-2、4（IL-2、4）等的释放，继续加重脑组织缺血缺氧［7］。在对大鼠头部贯通伤实验发现，抑制HIF-1α后可加重脑组织缺血缺氧的发生［8］。因此HIF-1α是颅脑损伤中神经保护及恢复的研究靶点。研究显示，颅脑损伤后脑组织内环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB）被激活，促进HIF-1α的表达，而HIF-1α表达增加可启动下游的具有刺激血管生成作用因子（VEGF）大量释放，在HIF-1α和VEGF的协同作用下，促进损伤区脑组织的血供和神经再生［9］。VEGF是具有多种功能的分泌性糖蛋白，主要通过提高酪氨酸激酶受体的亲和力引起细胞的多种生理反应，具有特异性刺激血管内皮增殖及血管生成的功能［10］。缺血缺氧是诱导VEGF表达的最主要因素，在低氧环境时，VEGF能迅速上升，其增加血管通透性的作用比组胺强5万倍，加重了脑组织的水肿［11］。通过脑缺氧模型实验发现，造模成功后大鼠脑组织内HIF-1α和VEGF表达升高，刺激神经和血管的增生，从而改善脑组织缺血缺氧状态［12］。同时，研究发现，HIF-1α在脑组织损伤3h后表达显著增高，并不断增高，到损伤后期逐渐恢复［13］。本资料结果显示，各颅脑损伤组患者在创伤后各时点的HIF-1α和VEGF水平均比对照组高；损伤程度越重，HIF-1α和VEGF水平越高；损伤时间越长，HIF-1α和VEGF水平越高；HIF-1α和VEGFROC曲线下面积分别为0.655、0.905，对预测颅脑损伤严重程度有一定的诊断价值，VEGFROC曲线下面积大于HIF-1α。

综上所述，颅脑损伤后血清中HIF-1α和VEGF水平升高，与颅脑损伤的严重程度和预后相关，VEGF对病情诊断和预后判定价值高于HIF-1α。