急性脑梗死患者血清MMP-9、TIMP-1水平与认知障碍的相关性

张珂，陈萌珂，王园春，袁彬

(新乡医学院第一附属医院 神经内科，河南 新乡 453100)

脑卒中具有高发病率、致残率和病死率[1]。卒中后认知障碍(post-stroke cognitive impairment，PSCI)是患者生活质量及生存时间的重要影响因素，主要涉及空间执行能力、命名、注意力与计算力、记忆力、执行、推理、计算和定向力等[2]。研究发现，急性脑卒中后3个月内至少出现1个认知领域损害的比率为24%～55%，6个月内为72.7%[3]。急性脑梗死患者血清基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)水平明显升高，且与认知障碍密切相关，提示MMP-9可作为合并认知障碍的判断标准之一，也可能是脑梗死后认知障碍的独立危险因素[4]。金属蛋白酶组织抑制因子-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1)为MMP-9特异性抑制剂，可起到神经保护作用，有助于减轻神经缺损症状，减少神经元死亡[5]。研究表明，脑梗死患者中合并认知障碍者血清MMP-9水平升高，TIMP-1水平降低，而且可能成为预测脑梗死后认知障碍的生物学标志物[6]。相关研究表明，血清MMP-9、TIMP-1水平可能与脑梗死后认知障碍相关，但PSCI的改善是否与MMP-9和TIMP-1的水平有关，目前尚不清楚。本研究通过探讨急性脑梗死患者MMP-9、TIMP-1水平与认知障碍的相关性，寻找与认知障碍发生及预后相关的生物学指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年10月至2019年10月新乡医学院第一附属医院神经内科收治的180例急性脑梗死患者为研究对象。采用蒙特利尔认知评估基础量表(Montreal cognitive assessment-basic，MoCA-B)评估患者认知，根据入院1周时MoCA-B评分，分为非认知障碍组(对照组)和认知障碍组(观察组)。对照组(84例)：男46例，女38例；年龄37～74岁，平均(59.55±7.26)岁。观察组(96例)：男53例，女43 例；年龄29～76岁，平均(57.12±9.21)岁。两组患者性别、年龄比较，差异无统计学意义(P>0.05)。患者及家属自愿参与本研究并签署知情同意书。本研究经新乡医学院第一附属医院医学伦理委员会审批通过。

1.2 选取标准(1)入组标准：①符合2018年《中国急性缺血性脑卒中2018指南》[7]的脑梗死诊断标准，并经影像学检查证实为脑梗死；②年龄18～80岁；③发病时间1～6个月；④生命体征平稳，能正常沟通，且配合量表测评。(2)排除标准：①因梗死灶面积大而致失语、严重意识障碍等，无法配合量表测评；②合并其他可能导致认知障碍的疾病(帕金森病、颅内感染、颅脑外伤、癫痫及精神疾病等)；③合并可能导致痴呆的系统性疾病；④恶性肿瘤、心肝肾功能严重不全以及甲状腺功能异常等其他内分泌代谢异常疾病；⑤有药物、毒物、一氧化碳等中毒史。

1.3 MoCA-B评估由受过一致性训练的2名主治以上的临床医生于患者入院1周及治疗3个月时对其进行评估，并由双人录入。MoCA-B是为适应各种受教育程度的人群编制的量表，可以尽可能减少受教育程度的影响[8]。2017年卒中后认知障碍管理专家共识提到MoCA划界分为<26分时敏感性0.95，结果分析时受教育年限<4 a加1分，不识字再加1分。本研究根据MoCA-B评分结果分为非认知障碍组(MoCA-B评分≥26分)和认知障碍组(MoCA-B评分<26分)，其中39例重度认知障碍(观察组A)患者MoCA-B评分<11分，57例轻度或中度认知障碍(观察组B)患者MoCA-B评分为11～<26分。

1.4 血清标志物水平测定均于入院、治疗3个月时，抽取患者晨起空腹肘静脉血5 mL，放置于真空管中。在3 000 r·min-1转速下，离心10 min后，取上清液，即刻放入-80 ℃低温冰箱进行保存。从上海恒远生物科技有限公司购置酶联免疫试剂盒，采用酶联免疫吸附法检测血清中MMP-9与TIMP-1表达水平。

2 结果

2.1 MMP-9、TIMP-1水平及MoCA-B评分入院时观察组血清MMP-9水平高于对照组，血清TIMP-1水平低于对照组，入院1周时MoCA-B评分低于对照组(P<0.05)。治疗3个月时，两组血清MMP-9水平均较入院时降低，观察组血清TIMP-1水平较入院时升高，MoCA-B评分较入院1周时升高，观察组血清MMP-9水平高于对照组，血清TIMP-1水平及MoCA-B评分均低于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组患者血清MMP-9、TIMP-1水平及MoCA-B评分比较

2.2 观察组不同程度认知障碍患者血清MMP-9、TIMP-1水平入院时及治疗3个月时，观察组A血清MMP-9水平均高于观察组B，血清TIMP-1水平均低于观察组B(P<0.05)。观察组A、观察组B血清MMP-9水平差值、TIMP-1水平差值比较，差异有统计学意义(P<0.05)。治疗3个月时，观察组A、观察组B血清MMP-9水平均较入院时降低，TIMP-1水平均较入院时升高(P<0.05)。见表2。

表2 观察组不同程度认知障碍患者血清MMP-9、TIMP-1水平比较

2.3 相关性分析观察组入院1周时MoCA-B评分与入院时血清MMP-9水平呈负相关(r=-0.681，P<0.05)，与入院时血清TIMP-1水平呈正相关(r=0.501，P<0.05)，入院时血清MMP-9水平与TIMP-1水平呈负相关(r=-0.367，P<0.05)。治疗3个月时，观察组MoCA-B评分与血清MMP-9水平呈负相关(r=-0.548，P<0.05)，与血清TIMP-1水平呈正相关(r=0.473，P<0.05)，治疗3个月时血清MMP-9水平与TIMP-1水平呈负相关(r=-0.664，P<0.05)。

2.4 血清MMP-9及TIMP-1水平对患者认知障碍发生及预后的预测ROC曲线结果显示，入院时血清MMP-9及TIMP-1水平预测认知障碍发生的曲线下面积分别为0.834(95% CI：0.743～0.926，P<0.05)和0.746(95% CI：0.646～0.846，P<0.05)。血清MMP-9值为468.47 μg·L-1时预测急性脑梗死患者出现认知障碍的敏感度为79.5%，特异度为89.5%；TIMP-1值为26.09 μg·L-1时预测急性脑梗死患者出现认知障碍的敏感度为97.4%，特异度为1.8%。ROC曲线结果显示，治疗3个月时血清MMP-9及TIMP-1水平预测认知障碍发生的曲线下面积分别为0.795(95% CI：0.696～0.895，P<0.05)和0.880(95% CI：0.810～0.951，P<0.05)。血清MMP-9值为365.24 μg·L-1时预测急性脑梗死患者治疗3个月时出现认知障碍的敏感度为69.2%，特异度为91.2%；TIMP-1值为39.14 μg·L-1时预测急性脑梗死患者治疗3个月时出现认知障碍的敏感度为97.4%，特异度为1.8%。见图1～4。

图1 入院时血清MMP-9预测患者出现认知障碍的

图2 入院时血清TIMP-1预测患者出现认知障碍的

图3 治疗3个月时血清MMP-9预测患者出现

图4 治疗3个月时血清TIMP-1预测患者出现

3 讨论

急性脑梗死患者梗死部位的侧支循环不能及时有效建立，容易导致大脑皮质或皮质下损伤，从而导致患者出现认知功能障碍，而脑梗死后最常见的认知功能损害区域集中在执行/反应速度、语言、记忆、视觉空间功能等方面[2]。本研究发现在脑梗死急性期1周内53.3%的患者出现不同程度的认知障碍，其中轻度或中度的认知障碍患者与重度认知障碍患者血清MMP-9、TIMP-1水平有显著差异，说明早期的认知评估和针对性的干预对于改善患者认知障碍可能有帮助。

MMP-9能够降解和重塑神经血管细胞外基质，破坏脑血管屏障，脑梗死发生时其可同时存在于脑脊液与血液中，可能是出现认知障碍的重要机制[9]。本研究发现观察组患者血清MMP-9水平高于对照组，且与MoCA-B评分呈负相关，提示MMP-9可能与脑梗死后认知障碍有关。MMP-9水平的升高可能会影响大脑神经元再生以及突触的有效建立，从而造成脑梗死部位不可逆的损伤，MMP-9降低神经元突触后膜钙离子通道的活性，从而降低突触后神经元兴奋性，造成学习能力减退和记忆障碍[10]。这与本研究中发现观察组血清MMP-9水平与认知障碍相关的结果一致。有研究证明，MMP-9作为一种金属酶，能够迅速诱发部分细胞因子的释放，促进神经炎症的发生，加快神经元凋亡，从而导致海马区功能紊乱，海马区神经元密度降低[11]。海马区与人体的记忆功能密切相关，神经元密度降低，导致记忆功能障碍，尤其是记忆存储与转化能力会明显下降，严重者可能会出现定向力障碍[12]。因此，MMP-9水平可以作为脑梗死后出现认知障碍的生物学标志物。本研究还发现脑梗死后认知障碍患者血清TIMP-1水平降低，且与MoCA-B评分呈正相关。TIMP-1不仅能够调节患者MMP-9表达水平，且对急性期脑梗死患者的神经元起到一定的保护作用[13]。研究发现，给予急性脑梗死患者MMP特异性抑制剂，能够有效缩小脑梗死面积，而且能减少神经元的死亡[14]。通过降低相关脑区MMP-9的表达水平，缺血再灌注大鼠的学习能力和记忆障碍较前有明显的改善[13]。结合以上研究及本研究结果，说明脑梗死患者MMP-9与TIMP-1水平对脑梗死后认知障碍有影响。

本研究发现脑梗死患者经过3个月的治疗，MMP-9水平降低，TIMP-1水平升高，随着认知功能的改善，患者MMP-9、TIMP-1水平均发生变化，且与认知功能存在相关性。本研究结果显示，入院时血清MMP-9水平与入院1周时MoCA-B评分呈负相关，治疗3个月时血清MMP-9水平与MoCA-B评分呈负相关，血清MMP-9水平对预测急性脑梗死患者认知障碍的敏感度和特异度均较高，且特异度更高，血清TIMP-1水平预测急性脑梗死患者认知障碍的敏感度较高，但特异度较低。血清TIMP-1预测脑梗死后认知障碍的特异度低可能与其广泛作用于神经元、可诱导多种疾病有关。考虑血清MMP-9水平显示的较高特异度、敏感度及TIMP-1水平较高的敏感度，且MMP-9水平与TIMP-1水平存在相关性，结合既往研究结果[13-14]，推测血清MMP-9和TIMP-1联合检测有助于预测急性脑梗死患者认知障碍的发生和预后。

综上所述，急性脑梗死患者血清MMP-9和TIMP-1水平与脑梗死后认知障碍密切相关。血清MMP-9、TIMP-1水平在一定程度上可以预测急性脑梗死患者认知障碍的发生与预后。