颅脑创伤病人S100β、神经元特异性烯醇化酶水平变化及其与炎症因子和凝血指标的相关性研究

黄忻涛，闫青云，王士洲，徐新娟，刘 泽2，马 宁，张文举，药天乐

颅脑创伤(TBI)好发于中青年，致残率、致死率高，给社会和家庭带来巨大的负担，已成为严重的公共卫生问题[1-2]。近年来国内外研究发现，S100β蛋白和神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)分别为神经胶质细胞和神经元细胞结构破坏后的成分，其血清浓度变化与TBI严重程度及预后有一定关系[3]。但目前研究多趋向于单一指标，而对TBI后S100β、NSE等反应脑损伤程度的指标及其他病理变化指标(炎症、凝血等)之间的关系研究尚少。因此，本研究旨在动态观察TBI病人血清S100β、NSE、白介素-8(interleukin-8，IL-8)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和外周血小板计数的动态变化以及它们之间的相关性，为TBI病人病理机制研究及临床诊疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 纳入标准：诊断为闭合性颅脑损伤且未手术或脑室穿刺病人；发病在入院前24 h之内；头颅CT有阳性发现。排除标准：合并其他器官严重损伤；患血液系统疾病、癌症、严重感染、自身免疫性疾病、肝肾功能障碍；入院后3 d内死亡者；年龄<16岁或>80岁。共纳入2015年9月—2018年9月在山西医科大学第一医院神经外科住院治疗的TBI病人60例，其中男49例，女11例，年龄17～78岁，平均50岁。致伤原因：交通伤46例，摔伤8例，高处坠落伤3例，打击伤3例。所有病人损伤均位于小脑幕上，至少存在以下一种类型，其中硬膜外血肿6例，硬膜下血肿15例，脑挫裂伤或脑内血肿48例，蛛网膜下腔出血24例，颅骨骨折27例。本研究获山西医科大学第一医院医学伦理委员会批准，并取得受试对象或其亲属的知情同意。另选取20名年龄、性别相匹配的健康人群作为正常对照组。

1.2 观察指标 按照入院时格拉斯哥昏迷评分(GCS)分为轻型组(13～15分，20例)、中型组(9～12分，20例)和重型组(3～8分，20例)。所有病人入院后根据颅脑创伤救治指南及时给予规范干预。在入院后第1天、第4天、第7天和第14天分别采集血液样本，4 ℃下离心提取上清液，-80 ℃储存，用ELISA试剂盒检测S100β、NSE、IL-8、TNF-α的含量，同时检测相应时间点血小板计数。比较不同组间各项指标变化，进一步分析损伤严重程度及各指标之间的相关性。ELISA试剂盒购于上海西塘生物有限公司。

2 结 果

2.1 各组伤后不同时间点血清S100β、NSE、IL-8、TNF-α的变化 检测了TBI后病人损伤标志S100β、NSE以及炎性细胞因子IL-8、TNF-α的表达。正常对照组在整个14 d的监测期间各指标值保持稳定。重型组血清S100β水平从伤后第1天开始逐渐下降，第7天和第14天分别与第1天相比明显下降，差异具有统计学意义(P<0.01)；而轻型组和中型组在伤后各时间点变化不明显。不同组间在同一时间比较，重型组S100β水平在伤后各时间点较轻型组、中型组和正常组升高，组间差异具有统计学意义(P<0.05)；轻型组、中型组、正常组间比较，差异无统计学意义。详见图1。各TBI组血清IL-8水平在伤后变化趋势不明显。组间比较，在伤后第7天，重型组IL-8水平较轻型组和正常组降低，差异具有统计学意义(P<0.05)；伤后第14天，中型组和重型组IL-8水平较正常组降低，差异具有统计学意义(P<0.05)。详见图2。血清NSE和TNF-α，无论是组内各时间点比较还是同一时间点的组间比较，差异无统计学意义。详见图3、图4。

注：与重型组相比，*P<0.05；与第1天相比，#P<0.01。

注：与重型组相比，*P<0.05。

图3 各组血清NSE的动态变化

图4 各组血清TNF-α的动态变化

2.2 各组伤后不同时间点外周血小板计数的变化 伤后第14天各TBI组外周血小板计数与前3个时间点相比均升高，差异具有统计学意义(P<0.05)；不同损伤程度的TBI组间比较，只有伤后第14天，重型组的血小板计数较轻型组和中型组升高，组间差异具有统计学意义(P<0.01)，而轻型组和中型组比较，差异无统计学意义。详见图5。

注：与重型组相比，*P<0.01；与伤后14 d相比，#P<0.05。

2.3 相关性分析 检测伤后TBI各组指标之间的关联，采用Pearson法对各指标间的相关性进行分析。结果显示伤后第1天，各TBI组血清S100β水平与外周血小板计数均呈负相关(P<0.05)。而在伤后第14天，中型组血清S100β水平与IL-8呈正相关(P<0.05)，血清NSE水平与IL-8(P<0.01)、TNF-α(P<0.05)呈正相关；重型组血清S100β水平与IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)呈正相关，血清NSE水平与IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)呈正相关。详见表1、表2。

中型组血清S100β水平仅与IL-8呈正相关(P<0.05)，而中型组血清NSE水平与IL-8(P<0.01)、TNF-α(P<0.05)均呈正相关；重型组血清S100β水平与IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)均呈正相关，同样血清NSE水平与IL-8(P<0.05)、TNF-α(P<0.05)也均呈正相关。

表1 各TBI组伤后第1天血清S100β与外周血小板计数的相关性分析

表2 各TBI组伤后第14天血清S100β、NSE与IL-8、TNF-α的相关性分析

3 讨 论

本研究根据入院时GCS评分进行分组，分为轻型组、中型组、重型组。结果显示重型组血清S100β水平从伤后第1天开始逐渐下降，重型组S100β水平在伤后各时间点较轻型组、中型组和正常组升高，轻型组、中型组、正常组比较，差异无统计学意义。而对于血清NSE，无论是组内各时间点比较还是同一时间点组间比较，差异均无统计学意义。检测炎性细胞因子和血小板的变化，进一步相关性分析得出，伤后第1天，TBI各组血清S100β水平与外周血小板计数均呈负相关；在伤后第14天，中型组、重型组血清S100β、NSE水平与IL-8、TNF-α呈正相关。

目前，对于TBI后脑损害程度及预后的评估一直是临床研究的热点，近年来许多研究集中于S100β和NSE。S100β是低分子量的钙结合蛋白，主要存在于中枢神经系统的胶质细胞和周围神经系统的施万氏细胞。NSE是糖酵解过程中的关键酶，特异定位于神经元和神经内分泌细胞。二者分别反映白质和灰质损伤程度[3]。中枢神经系统细胞受损时，S100β和NSE可释放并经受损的血脑屏障进入血液循环。最近也有研究表明，颅内类淋巴系统也可能参与释放过程并独立于血脑屏障[4]。

S100β和NSE可参与多种病理过程，二者与脑缺氧、颅内压升高、脑灌注不足有关。尤其在TBI的发生、发展及转归方面，以上指标可评估脑损伤的严重程度，还可作为评价疗效和选择治疗方案的重要指标。已有研究表明，TBI后早期血清S100β、NSE浓度与入院时GCS、伤后6个月格拉斯哥预后评分(GOS)有关[5-6]。本研究得出重型组血清S100β水平从伤后第1天开始逐渐下降，重型组S100β水平在伤后各时间点较轻型组、中型组和正常组升高，说明S100β与疾病严重程度有关，这与以往研究结果一致。但对于NSE却未得出阳性结果。血清S100β和NSE浓度在长期冻存中可保持稳定，但NSE会因红细胞溶血而产生的异常升高，而S100β不会因溶血而受影响因为其并不存在于红细胞中[7]。因此，本研究与以往研究结果的差异可能与不同的试剂及采血、离心过程中溶血等有关。由于血清S100β的稳定性及更强的预测能力，已经被编入一些国家的TBI治疗指南，而NSE还远未到此程度[3]。

生理浓度的S100β可以促进轴突生长和神经元修复，但高浓度S100β可通过RAGE (receptor for advanced glycation end products) 通路激活星形细胞和小胶质细胞产生促炎因子和一氧化氮(NO)，促炎因子白介素1(interleukin-1，IL-1)进一步刺激星形细胞活化和增殖产生大量的S100β蛋白，从而形成正反馈调节，最终导致神经元死亡和神经功能的紊乱。因此，S100β可能不仅是反映TBI严重性及预后的标志，高浓度的S100β更可能是导致损伤加重的原因[8]。TNF-α是TBI后最早升高的细胞因子，还可以诱导其他细胞因子(如白介素家族)的产生，它既有神经毒性也具有神经保护作用；IL-8属于嗜中性粒细胞趋化因子，特异性较强，在TBI后炎症反应中扮演着关键角色[9-11]。本研究相关性分析表明，TBI后亚急性期(第14天)S100β、NSE的表达与炎性细胞因子IL-8、TNF-α的表达呈正相关，说明越严重的病人IL-8、TNF-α浓度也越高。提示炎症反应在TBI亚急性期参与并加重继发性脑损伤的病理生理过程，影响功能恢复。二者相关性也提示在TBI亚急性期从抑制炎症反应的角度来进行药物治疗。

TBI引起的凝血功能障碍与临床不良预后有关[12-13]。但TBI病人并不像其他创伤病人一样存在颅外创伤、失血性休克以及大量液体输入等引起凝血功能障碍的关键因素，最新研究表明TBI后脑源性微粒(brain-derived microparticles， BDMPs)从中枢释放入外周循环，这些BDMPs表达脑组织富含的组织因子和磷脂酰丝氨酸，因此具有高度的促凝作用，BDMPs的释放引起系统性高凝以及随后的消耗性低凝，二者可以同时发生[14-17]。伤后消耗性低凝导致机体反应性调节血小板生成的巨核系集落刺激因子和促血小板生成素增多，导致TBI后期血小板生成增加[18]。本研究得出伤后第14天各组外周血小板计数与前3个时间点相比均升高，伤后第14天，重型组血小板计数较轻型组和中型组升高。因此，血小板的动态变化可能与TBI病人严重性有关，TBI后期再次出现高凝状态应给予重视，尤其是对于重型TBI并长期卧床病人，后期高凝状态可能会引起继发性脑缺血及深静脉血栓，必须及早发现并采取措施。同时本研究还显示，伤后第1天，各组血清S100β水平与外周血小板计数均呈负相关，提示TBI后早期越严重的病人血小板计数越低，出血风险越高。早期的出血倾向和随后的血栓形成使治疗更为复杂，随着TBI病人发病年龄的增加，老年病人存在更多的伴随疾病和抗血小板或抗凝药物消耗，这些都会增加伤后出血风险，受伤前口服抗凝药华法令可增加伤后的死亡率，但口服阿司匹林或氯吡格雷等抗血小板药是否会伴随着出血增加以及不良预后仍有争议[19-20]。因此，进一步探讨凝血功能各指标与相关危险因素之间的关系，可从另一角度提供理论依据。

本研究对病人住院期间的炎症因子及凝血指标进行初步研究，未能对TBI病人各指标与术后远期的疗效包括格拉斯哥预后评分(GOS)、日常生活指数(ADL-BI)等进行分析，这需要更长时间的随访观察及进一步的研究。