新生儿缺血缺氧性脑病的相关危险因素以及诊疗方法的研究进展

林夕诗 罗琼

新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE）是由围生期新生儿缺血、缺氧引起的新生儿脑损伤，全球有近23%的新生儿死亡原因是HIE[1]。同时，HIE是新生儿出现长期神经系统并发症的重要原因，这些并发症包括新生儿的轻度行为缺陷、严重癫痫发作、智力低下、脑瘫等[2-3]，约25%～30%患有HIE且存活的新生儿可能有终身神经损伤和残疾的风险[4]。在发达国家，每1 000名活产新生儿中，大约有1～6名患有HIE[5-7]；发展中国家，HIE的发生率更高[8]。而在早产儿中，HIE的发生率远高于足月儿，早产儿中的高发HIE也是早产儿死亡和终身神经系统发育障碍的主要原因之一[9-10]。本文就HIE相关危险因素及新型诊疗方法的研究进展作一综述。

1 HIE的相关危险因素

1.1 HIE和Apgar评分系统 1952年，Virginia Apgar博士设计了一种评估新生儿出生状态的量化评分系统，即Apgar评分系统，由5个参数组成，在新生儿出生1、5、10 min时，对新生儿进行健康状态评估，为新生儿复苏及进一步干预治疗提供参考[11]。1、5 min Apgar评分常用于评估是否存在新生儿窒息，但是关于新生儿低Apgar评分与新生儿近远期不良神经系统并发症发生率之间是否存在相关性始终存在争议[11-14]。2018年一项纳入142名新生儿的回顾性研究表明，在确诊新生儿窒息的病例中，有45.8%的病例后续被诊断为HIE，其中大部分确诊HIE的病例为轻度HIE（47.9%）。1 min Apgar评分在4～5分的新生儿中，约25%患有轻度HIE，而1 min Apgar评分在0～3分的新生儿中，约70%患有中至重度HIE（P＜0.01）[12]。此外，在2010年一项纳入543 064名单胎活产新生儿的队列研究中，与Apgar评分＞8分的新生儿相比，Apgar评分＜4分的儿童罹患脑瘫的风险更高[15]。另一项纳入68例新生儿HIE的研究表明，新生儿10 min Apgar评分＜5分对新生儿不良神经系统并发症的阳性预测值为73%（预测灵敏度为50%，特异度为85%）[14]。

低Apgar评分对新生儿不良神经系统并发症发生具有一定预测价值，但这种预测作用在不同出生孕周和不同出生体重新生儿之间也存在差异。虽然已有许多研究表明在足月儿中，低Apgar评分与脑瘫的发生风险之间存在相关性[15-17]。但2021年一项针对早产儿的分析表明，对于分娩孕周≤32周的新生儿，低Apgar评分与脑瘫的发生之间无显著关联；而分娩孕周在32～36周的新生儿，低Apgar评分新生儿罹患脑瘫概率与正常Apgar评分新生儿相比显著升高（5 min Apgar评分＜7，RR=4.96，95%CI：1.87～36.64；5 min Apgar评分＜4，RR=8.27，95%CI：1.89～13.06）[16]。

此外，一项纳入543 064例病例的队列研究表明，低Apgar评分与新生儿脑瘫发生风险之间的相关性在出生体重＞2 500g的新生儿中更为明显（OR=125，95%CI：91～170），在出生体重＜1 500g的新生儿中，这种相关性较低（OR=5，95%CI：2～9）[15]。

因此，单纯1 min和5 min Apgar评分＜7分并不能准确预测新生儿HIE的发生，在医疗资源允许的发达地区，新生儿HIE发生风险的判断仍需结合其他临床指标，如新生儿动脉血pH值、颅脑MRI、脑电图等检查[14,18]。即使在出生时Apgar评分＞7分的新生儿中，与未合并代谢性酸中毒的新生儿相比，Apgar评分＞7但合并代谢性酸中毒（pH＜7.05，pH＜7.10，BE≥12 mmol/L）的新生儿远期发病率升高[19]。

在临床上Apgar评分系统对新生儿HIE发生率存在一定的指导意义，具体相关性仍需结合新生儿分娩孕周，出生体重以及诊疗单位的不同医疗资源，综合判断。

1.2 HIE与胎盘异常 部分研究表明，存在胎盘血管病变的产妇中，新生儿出现新生儿脑病或发生脑瘫风险升高[20-21]。2019年一项针对HIE患儿胎盘病理类型的回顾性研究中发现，在HIE患儿中，胎盘具有慢性病变如母体血管灌注不良（maternal vascular malperfusion,MVM）及胎儿血管灌注不良（fetal vascular malperfusion,FVM）的概率显著高于未患HIE的正常新生儿，除此之外，HIE病例中新生儿产前胎盘早剥概率与未患HIE病例相比亦有增加，说明HIE中胎盘病变包括急性病变[22]。另一项对确诊HIE患儿进行12个月随访的前瞻性队列研究也发现，出现胎盘早剥病例与未出现胎盘早剥病例相比，HIE发生风险明显增高（OR=20.30，P＜0.01）；脐带插入异常也与HIE发生相关（OR=5.63，P＜0.01）[23]。2021年一项多中心HIE 队列研究中发现，急性和慢性的混合性胎盘病变（43%）较单纯的急性胎盘病变（20%）和慢性胎盘病变（21%）更为常见[24]。

1.3 HIE与生物标志物 MRI被广泛应用于HIE的诊断、预后以及治疗效果的评估[25]，不同的MRI评分系统在HIE诊断以及HIE的脑损伤程度评估上可能存在差异[26]。影像学结果判断依赖于阅片医师，存在主观差异性，且影像学上出现脑损伤表现与真正新生儿脑损伤的发生之间存在一定时间差距，可能导致患儿错过最佳治疗时间，而使用生物标志物预测HIE发生风险和监测HIE脑损伤程度，有助于早期干预。目前相关生物学标志物研究主要集中在与神经细胞或神经纤维功能有关的蛋白。

1.3.1 S-100B蛋白 S-100B蛋白是一种钙结合蛋白，主要在大脑星形胶质细胞中表达分泌，可以一定程度上作为神经损伤标志物[27]。在发生新生儿窒息及脑损伤的新生儿中，可以监测到血清S-100B变化[28-29]。一项关于早产儿的研究发现，在新生儿出生3 h、1 d及2 d后，皆可监测到出现新生儿窒息的早产儿血清S-100B水平较正常早产儿显著上升，且血清S-100B水平在正常早产儿、轻度窒息早产儿及重度窒息早产儿之间比较存在统计学差异；另外在新生儿自身比较中，可以发现新生儿出生1周后的血清S-100B水平较之前有所上升，因此，可以将血清S-100B作为大脑缺血再灌注期神经胶质细胞损伤标志物[29]。除此之外，对于新生儿HIE，目前临床常用的治疗手段之一为亚低温治疗。在一项关于接受亚低温治疗新生儿与处于常温环境新生儿的对比中可发现，接受亚低温治疗的新生儿血清S-100B水平更低，这种差异性在新生儿出生48h后血清学检测中有统计学意义（P＜0.05）[28]。

2018年一项关于HIE新生儿生物标志物的研究中，新生儿出生后24 h内，发现与脑损伤相关血清S-100B水平升高，而在新生儿出生5 d后，血清S-100B的水平变化与新生儿脑损伤程度未发现显著相关性[30]。另外，2020年一项研究对确诊HIE新生儿进行了出生后18个月的神经系统功能发育随访，并未发现血清S-100B水平与新生儿长期神经系统功能发育结局之间的相关性[31]。但血清S-100B水平是否可为新生儿脑保护治疗中疗效评估提供参考意义，以及最佳血清S-100B检测时间仍需要更多远期研究来验证。

1.3.2 Tau蛋白 Tau蛋白是一种参与微管稳定的微管相关蛋白，可以维持神经元结构稳定性，与神经退行性疾病发病及脑损伤相关[32]，因此可用于评估中枢神经系统损伤程度。

已有部分研究表明血浆Tau蛋白水平在发生围生期窒息或确诊HIE新生儿中明显升高[33-34]。血浆中Tau蛋白对于HIE新生儿急性期及远期神经系统发育预测可能存在较高参考潜能。Massaro等[30]发现血浆Tau蛋白水平不仅与新生儿出生24 h后脑损伤程度具有显著相关性，在新生儿出生5 d后，仍与脑损伤程度相关联，且与HIE患儿1年后神经系统发育功能具有一定相关性。2019年一项对HIE新生儿进行的9个月随访研究中发现，血清Tau蛋白水平与HIE患儿远期神经系统发育功能呈负相关（r=-0.4277，P＜0.05）[35]。因此血浆Tau蛋白可以为HIE患儿脑损伤的纵向监测提供一定的参考价值。

1.3.3 炎性细胞因子 HIE可能是感染与缺血、缺氧共同作用下出现的大脑损伤，因此炎性细胞因子对HIE脑损伤程度和疗效评估亦存在一定指导意义。在一项多中心临床试验中，对HIE新生儿血清细胞因子水平进行了4 d连续测定，其中，新生儿出生后9 h内的单核细胞趋化蛋白1、IL-6的升高以及出生后60～70 h巨噬细胞炎性蛋白1a的降低与12月龄新生儿死亡和严重神经系统发育异常相关；而在接受亚低温治疗的HIE新生儿中，远期神经系统发育预后与新生儿出生后24～36 h IL-6、IL-8及IL-10水平降低有关[36]。

除了血清炎性细胞因子水平，脑脊液炎性细胞因子也与HIE相关。2017年一项前瞻性队列研究显示，虽然脑脊液炎性细胞因子如IL-1β、IL-6和IL-18和TNF-α水平变化与HIE发生的风险相关，但并没有发现与HIE具体分期相关的新生儿脑脊液炎性细胞因子水平之间存在统计学差异[37]。该研究中同时观察到不同血清炎性细胞因子升高与神经系统发育异常程度的相关性也存在差异。对发生围生期窒息的新生儿进行随访研究发现，在12月龄时，血清IL-6、IL-18水平显著升高与轻度神经发育异常相关，而血清TNF-α水平升高与重度神经发育异常相关。并且，在新生儿出生后4 d内，与脑脊液细胞因子水平相比，血清IL-6和TNF-α水平升高与新生儿出现缺血、缺氧的相关性更强。

到目前为止，尚无明确的新生儿血浆或脑脊液的生物标志物水平与HIE发生及其严重程度之间相关性的定义，且各项生物标志物的最佳检测时间也待更深层次的研究。

2 HIE的未来治疗手段

目前为止，HIE仍局限于亚低温治疗，低温治疗可以一定程度上改善HIE患儿存活率，降低神经功能障碍发生风险[38-40]。但由于HIE发病机制较为复杂，目前仍没有针对性治疗手段，但目前已有部分研究阐述了具有改善HIE预后潜力的针对性药物[41]。

2.1 HIE与褪黑素 褪黑素对于HIE的神经保护作用在动物实验中已经被证实[42-44]。在2015年的一项随机对照研究中发现，褪黑素和低温治疗联合应用可以有效降低HIE新生儿死亡率，并与6月龄的HIE新生儿较好的神经系统发育结果相关[45]。但目前为止仍缺乏新生儿应用褪黑素制剂安全剂量的相关研究，关于新生儿褪黑素用药的远期安全性仍待进一步研究。

2.2 HIE与促红细胞生成素（erythropoietin,EPO） 目前已有关于EPO与亚低温联合治疗HIE新生儿的Ⅰ期临床试验，试验纳入了24名HIE新生儿，每名新生儿接受了共6剂EPO静脉注射给药，每剂EPO 1 000 U/kg，给药间隔48 h。该项试验中HIE新生儿对EPO联合低温治疗耐受良好，且试验表明该给药剂量可达到在动物试验中已证实具有神经保护作用的EPO血药浓度，肯定了联合治疗的安全性[46]。但是EPO诱导的神经干细胞增殖也可能影响正常的神经元发育[47]，且外源性EPO可能抑制内源性EPO的表达，影响正常的大脑发育，因此外源性EPO给药仍然需要慎重[41]。同时，胎盘病理类型也可能影响HIE的治疗效果。存在绒毛膜羊膜炎或胎盘粪染的病例，即使接受亚低温治疗，与正常胎盘病例相比，新生儿出现脑损伤风险仍较高[48]。除此之外，一项使用EPO治疗HIE的2期临床试验，对于存在慢性胎盘病变的HIE病例组，EPO并无神经保护作用[49]。

2.3 HIE与二甲双胍 有部分研究探讨了二甲双胍对HIE治疗作用的可能性[50-51]。在肥胖和代谢综合征的妊娠期大鼠模型中，从确认妊娠第1天开始对妊娠大鼠进行对二甲双胍口服治疗（300 mg/kg）可以有效地降低胎儿和胎盘中细胞因子如TNF-α、IL-6水平，以此预防胎儿炎症的发生；因为胎儿宫内炎症是新生儿出现围生期HIE的高危因素之一，因此对高危的母体应用二甲双胍可能可以预防新生儿HIE的发生[52]。另外在HIE大鼠模型中发现，对新生鼠应用二甲双胍有利于改善其由HIE引起的远期行为缺陷[50]。

2.4 HIE与膜联蛋白A1 当前的部分研究认为新生儿血脑屏障的破坏是HIE新生儿发生脑损伤的原因之一[53-54]。因此，对于血脑屏障具有保护作用的靶向药物对HIE伴发的脑损伤存在治疗潜力。一项利用绵羊胎儿HIE模型的研究发现，含有膜联蛋白A1的间充质干细胞/基质细胞衍生的细胞外小泡（MSC EV）可以改善HIE中血脑屏障的破坏，所以利用MSC EV或膜联蛋白A1对未成熟胎儿脑部进行靶向治疗，或许可以预防HIE后发生的血脑屏障损害以及伴发脑损伤。该项研究同时发现，内源性膜联蛋白A1主要在脑室缺血前3 d被耗尽，目前认为HIE病理过程中存在最佳治疗窗口，即HIE发病潜伏期（新生儿出现缺血、缺氧后约6 h）[55-56]，故外源性膜联蛋白A1最好在治疗窗口期内补充，最晚应该不超过内源性膜联蛋白A1耗竭时间。

综上所述，目前HIE尚无明确的早期风险预测指标以及针对性的治疗手段，鉴于HIE对新生儿死亡率和远期神经系统发育的影响，在未来的研究中，仍需要更进一步地发掘HIE相关早期无创检测方法。综合多项指标，结合新生儿Apgar评分、分娩孕周、出生体重、胎盘异常、新生儿血气分析、新生儿生物标志物以及MRI等，建立关于HIE多模态风险预测模型，以早期识别、诊断HIE。同时对于HIE，针对其发病机制，仍需研究更多靶向治疗手段，改善HIE的预后。