脑外伤患者血钙浓度变化与神经损伤、氧化应激程度的相关性分析

钟永盛，罗成，石佳松

脑外伤是神经外科急重症，其所致脑挫裂伤、脑出血等均可对患者造成不同程度永久性功能障碍甚至直接导致死亡[1-2]。根据患者具体病情严重程度进行对症处理是目前脑外伤治疗的基本原则，但患者脑损伤影像学改变是一个动态过程，具有一定滞后性，寻找对病情具有良好指导性且便于监测的血液学指标是当下研究的重点。钙离子参与神经系统血脑屏障稳定性维持以及神经细胞活性调控，且已有研究发现脑出血患者血钙浓度与血肿体积间存在直接相关关系[3]，故推测血钙浓度检测对脑外伤患者的具体病情评估也有一定价值，但相关研究目前开展不多。本研究探讨不同血钙浓度的脑外伤患者神经损伤及全身氧化应激程度差异，以期明确血钙浓度变化与脑外伤病情间的关系，为后续低钙浓度监测在脑外伤患者病情评估、治疗方案指导、预后判断等中的应用提供参考，报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集汕头大学医学院第一附属医院神经外科2015年4月—2018年3月间收治的脑外伤患者164例作为脑外伤组，同期在本院进行体检的健康志愿者100例作为健康对照组。脑外伤组中男84例,女80例，年龄27～71(40.28±12.19)岁，体质量58～89(64.38±11.95)kg；健康对照组中男53例,女47例，年龄25～74(39.76±11.48)岁，体质量56～88(64.16±10.74)kg。2组性别、年龄、体质量等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准实施，全部患者家属及志愿者知情同意并签署知情同意书。

1.2 选择标准 纳入标准：(1)明确脑外伤病史；(2)脑外伤发生至入院时间间隔不超过6 h；(3)既往无脑梗死、脑出血等脑部疾病病史；(4)年龄≤80周岁；(5)配合并完成相关检查，临床数据获取完整。排除标准：(1)合并基础性甲状旁腺功能亢进、高蛋白血症、肾功能衰竭、维生素D缺乏、高磷酸盐血症等可能影响正常钙代谢的疾病；(2)合并阿尔兹海默症等可导致患者认知功能、神经功能异常的疾病；(3)合并全身感染性疾病；(4)入院后24 h内死亡病例。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 血钙浓度监测：入院即刻采集脑外伤患者及健康对照组患者的外周血标本，分离血清后采用离子选择电极测定其中血钙含量。正常血钙参考值2.1～2.7 mmol/L，将血钙含量<2.1 mmol/L定义为低血钙。根据血钙浓度对脑外伤组患者进行二次分组，包括正常血钙亚组51例、低钙血症亚组113例。

1.3.2 神经损伤、氧化应激相关指标检测：入院即刻同样获取2组研究对象的外周血血清标本，采用ELISA试剂盒检测其中神经损伤指标及氧化应激指标的含量，神经损伤指标包括Tau蛋白、胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)、S100B蛋白(S100B)、神经烯醇化酶(NSE)；氧化应激指标包括谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)。ELISA试剂盒购自上海泽叶生物科技有限公司。

2 结 果

2.1 血钙浓度比较 脑外伤组患者血钙浓度为(1.93±0.48)mmol/L，健康对照组血钙浓度为(2.42±0.29)mmol/L，脑外伤组患者血钙浓度低于健康对照组(t=-9.229，P=0.000)。脑外伤组患者中低钙血症亚组,血钙浓度为(1.62±0.29)mmol/L低于正常血钙亚组,血钙浓度(2.19±0.25)mmol/L(t=-12.143，P=0.000)。

2.2 血清神经损伤指标比较 脑外伤组血清Tau蛋白、S100B、NSE的含量高于健康对照组(P<0.01)，血清IGF-Ⅱ的含量低于健康对照组(P<0.01)；其中低钙血症亚组血清中上述指标含量变化高于/低于正常血钙亚组，差异均有统计学意义(P<0.01)，见表1。

表1 各组血清中神经损伤指标含量的比较

2.3 血清氧化应激指标比较 脑外伤组血清GSH-Px、CAT的含量低于健康对照组(P<0.01)，血清MDA、ox-LDL的含量高于健康对照组(P<0.01)；其中低钙血症亚组血清中上述指标含量变化低于/高于正常血钙亚组，差异均有统计学意义(P<0.01)，见表2。

3 讨 论

脑外伤是临床导致患者神经损伤及死亡的主要病因，头颅CT、核磁共振等影像学检查手段是评估脑外伤后脑损伤、脑出血严重程度的金标准，但检查过程需搬动患者且无法重复多次进行，使其临床应用受限。钙离子是人体含量最丰富的矿物元素，且是维持人体各个系统功能稳态的必需因素，有研究指出低血钙与脑梗死患者溶栓后出血相关[4]，故猜测血钙浓度异常也参与脑外伤后脑出血等过程。本研究结果显示，相较于健康人群，脑外伤患者的血钙浓度呈下降趋势，出现这一结果的原因目前尚未完全明确，推测与以下几点相关：(1)脑外伤后急性应激反应导致患者皮质醇等激素含量反应性升高，其抑制甲状旁腺功能并使之调节血钙浓度的能力减弱[5]；(2)脑外伤所致颅内出血引起继发性脑水肿，加剧脑组织缺氧并损伤细胞膜，导致钙离子大量内移[6-7]；(3)颅内出血后凝血系统功能被激活并消耗大量钙离子[8]。为了明确血钙浓度与脑外伤患者病情间的内在联系，拟进一步从神经损伤、氧化应激两方面展开阐述。

脑外伤后神经损伤一方面是由于外伤发生时外力对神经组织的直接损害[9-10]，另一方面是外伤后脑出血、脑水肿等继发机体内环境紊乱及各项功能异常，均引发病变局部神经元出现缺血缺氧性损伤甚至凋亡[11-12]。神经损伤从症状体征方面可表现为患者智力、行动、语言障碍以及病理性神经反射出现，血清学方面则存在较多神经特异性指标含量的改变，检测其含量也可间接反映神经损伤程度。Tau蛋白、IGF-Ⅱ、S100B、NSE在不同研究中被证实与神经损伤相关，其中Tau蛋白因与阿尔兹海默症的关系而被熟知，牛洪泉等[13]的研究认为血清Tau蛋白含量与脑部损伤严重程度直接相关，随Tau蛋白含量增加，患者病死率上升；IGF-Ⅱ作为神经营养因子具有修复损伤神经、促进轴突再生等作用[14]；S100B、NSE是最典型的神经损伤相关指标，存在于神经组织中并在脑损伤发生后释放进入脑脊液及外周血中[15-16]。本研究脑外伤组患者血清Tau蛋白、S100B、NSE含量异常增高，IGF-Ⅱ含量异常降低，且脑外伤患者中低钙血症者上述指标异常程度增加，说明血钙浓度下降可进一步加剧脑外伤患者的血清神经损伤相关指标的异常程度，血钙水平越低，神经损伤越严重。

上述结果的出现可能与以下两点直接相关：(1)脑外伤后钙离子内流导致神经元细胞内钙超载、钙依赖的细胞凋亡信号通路被激活并促使神经元凋亡发生[17-19]；(2)低血钙浓度进一步导致血脑屏障黏附连接中断，引起继发性脑损伤[20-21]。

氧化应激与脑外伤后神经损伤的发生发展关系密切。脑外伤后血管内皮细胞、中性粒细胞均被激活并大量释放氧自由基(ROS)，引发脂质过氧化反应并使一系列氧化代谢产物局部蓄积，直接损伤神经元并对神经细胞的能量代谢造成影响[22-23]。同时，氧化应激反应还可引发局部炎性反应并对神经元细胞产生间接损害作用。GSH-Px、CAT是具有抗氧化作用的酶类，其可减少或者抑制氧化代谢产物MDA、ox-LDL的合成，脑外伤患者两者平衡被打破并呈MDA、ox-LDL优势状态。本研究中脑外伤患者血清中GSH-Px、CAT含量均异常降低，MDA、ox-LDL含量均异常增高，说明机体存在氧化应激反应。脑外伤患者中血钙浓度较低者上述抗氧化酶/氧化代谢产物失衡状态加剧，说明血钙浓度的降低可进一步加重脑外伤患者的氧化应激状态，这可能是低血钙导致患者神经损伤加重的间接途径之一。

综上所述：与健康人群相比脑外伤患者血钙浓度呈下降趋势，且随血钙浓度下降脑外伤患者神经损伤程度加重，低血钙对机体氧化应激的激发作用是导致脑损伤进展的间接途径。

表2 各组血清中氧化应激指标含量的比较

利益冲突：无

作者贡献声明

钟永盛：负责研究构思、选择课题、课题设计、论文撰写；罗成、石佳松：负责数据获取、统计分析并参与撰写