颅脑损伤后外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平与发生脑血管痉挛的关系研究

吴文彬

福建省安溪县医院 362400

脑血管痉挛(Cerebral vasospasm,CVS)指颅内动脉血管处于长时间收缩状态,常继发于蛛网膜下腔出血、颅脑损伤、颅脑手术等。有研究表明[1],在急性重型颅脑损伤的患者中,约有30%以上患者出现CVS,在因颅脑损伤死亡的患者中,约有90%患者存在CVS。颅脑损伤患者继发CVS后,脑组织出现持续血供障碍,进一步加重脑水肿,严重者可造成脑组织梗死,最终导致患者终身残疾或死亡[2]。因此,颅脑损伤患者早期积极进行CVS评估并及时治疗对避免患者病情进一步恶化具有重要意义。颅脑损伤患者继发CVS的病因较复杂,可能与机体血管内皮功能不全、炎症反应等多因素、多环节相互作用有关[3]。有既往研究显示[4],缺氧诱导因子1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)核心调控机体缺氧适应过程,参与颅脑损伤患者血管的重新修复及再生过程。可溶性细胞间黏附分子-1(Soluble intercellular adhesion molecule-1,SICAM-1)可参与和调节炎症反应,引起炎症反应加重[5]。可溶性Fms样酪氨酸激酶-1(Soluble FMS like tyrosine kinase-1, sFlt-1) 是调节血管内皮生长因子 (Vascular endothelial growth factor,VEGF)生物活性的抗血管生成因子之一,可导致内皮功能障碍[6]。基于上述研究,本研究旨在探讨颅脑损伤后外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平与发生CVS的关系,从多角度寻找与颅脑损伤患者继发CVS相关的生物指标,以期为颅脑损伤患者继发CVS提供更快速、便捷的临床评估方法,现报道如下。

1 对象和方法

1.1 研究对象 选取2019年1月—2022年1月我院收治的139例颅脑损伤患者(均为颅内出血)为研究对象,收集患者临床基础资料,包括性别、年龄、体重指数、创伤类型、格拉斯哥昏迷指数的评分(Glasgowcomascale,GCS)等。详细情况见表1。根据患者是否继发CVS分为无CVS组与CVS组,两组患者临床基础资料比较无统计学差异(P>0.05)。纳入标准：(1)参照《中国脑出血诊治指南(2019)》[7]中相关诊断标准,经我院诊断为颅脑损伤颅内出血,均行头颅CT检查确诊;(2)治疗方式均为开颅清理血肿。排除标准：(1)存在颅脑外伤病史或神经系统其他疾病史如精神病史等;(2)存在其他严重疾病如严重全身感染性疾病、恶性肿瘤等。CVS诊断标准：参照《脑血管痉挛防治神经外科专家共识》[8]中脑血管痉挛诊断标准,(1)出现颅内压升高征象如呕吐、头痛、视乳头水肿;(2)存在意识障碍且呈进行性加重;(3)出现失语、偏瘫、感觉异常等局部神经功能受损表现;(4)经颅多普勒血流分析显示血流速度超过120cm/s,有湍流现象;(5)大脑CT检查显示存在梗死灶。

表1 两组临床基础资料比较

1.2 检测方法 (1)血清HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1测定方法：研究对象均于入院术后第3天清晨空腹采集外周静脉血5ml,送至检验科以3 500r/min进行离心处理(离心半径为12cm,时间为20min),将所得血清置于低温环境(-80℃)保存备检,且于24h内完成检测。采用酶联免疫吸附法测定血清HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1浓度,试剂盒提供者为武汉伊莱瑞特生物科技股份。(2)CVS严重程度分级标准：以正常脑血管直径为标准。①无CVS：患者脑血管直径减少幅度<10%;②轻度CVS：患者脑血管直径减少幅度≥10%,但<35%;③中度CVS：患者脑血管直径减少幅度≥35%,但<70%;④重度CVS：患者脑血管直径减少幅度≥70%。

2 结果

2.1 无CVS组与CVS组外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平比较 与未发生CVS颅脑损伤患者相比,发生CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平显著升高,差异有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 无CVS组与CVS组外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平比较

2.2 不同程度CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平比较 三组不同程度CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平比较差异有统计学意义(P<0.05);其中重度CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平高于中度组和轻度组,中度CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平高于轻度组,差异均有统计学意义(P<0.05),见表3。

表3 不同程度CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平比较

2.3 外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平与颅脑损伤患者CVS严重程度的相关性分析 Pearson相关性分析结果显示,HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1与颅脑损伤患者CVS严重程度呈正相关(r=0.793、0.811、0.758,P均<0.001)。

2.4 外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS的价值 ROC曲线结果显示,外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS的曲线下面积分别为0.800、0.818、0.769,见表4、图1。

图1 HIF-1α、SICAM-1、sFlt-1评估颅脑外伤患者发生CVS的ROC曲线图

表4 外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS的价值

3 讨论

CVS是颅脑损伤患者较严重的并发症之一,由于脑动脉血管持续收缩导致相应区域脑组织出现血氧供应障碍,且随着时间的延长呈进行性加重,最终难以逆转导致脑组织梗死,危及患者生命。DSA、TCD等检查是临床诊断CVS 的常用手段,均有较高的阳性检出率,但局限性也相对明显。 DSA 为有创检查,操作烦琐且易加重患者病情,不可动态监测病情[9], TCD 受颅骨厚度影响,诊断只针对颅内特定区域的血管节段较敏感,且两项检查均滞后于CVS病情变化[10]。国内外多项研究表明[11-12],多项细胞因子参与颅脑损伤后CVS 发生发展过程,能辅助判断颅脑损伤后继发CVS风险,并可为临床治疗提供指导。本研究结果显示,与未发生CVS颅脑损伤患者相比,发生CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平显著升高,提示HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1可能与颅脑损伤患者发生CVS存在一定关系。

HIF-1α是一种调节氧水平的转录因子,在低氧条件下可稳定的表达,在缺血缺氧性疾病中起关键用。当机体处于低氧状态下,HIF-1α通过调节数百个参与血管生成、红细胞生成、炎症反应的基因来帮助组织细胞适应低氧环境[13]。Amin N等[14]研究中指出,HIF-1α可能是脑缺血性疾病的潜在治疗靶点,通过调节炎症反应和胶质细胞活性减轻缺血缺氧对脑组织的损伤。本研究结果显示,三组不同程度CVS颅脑损伤患者外周血HIF-1α表达水平存在显著差异,其中CVS重度组高于中度组和轻度组,中度组高于轻度组,结果提示HIF-1α与颅脑损伤患者继发CVS存在相关性。CVS导致相应区域脑组织处于低血氧环境,氧感受器传递一种信号,HIF-1α产生通路被激活,机体HIF-1α水平升高,低氧环境改善后逐渐下降[15]。本研究进一步行Pearson相关性分析得出,HIF-1α与颅脑损伤患者CVS严重程度呈正相关(r=0.793,P<0.001),ROC曲线结果显示,外周血HIF-1α表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS有较好的价值,提示HIF-1α可作为颅脑损伤患者CVS严重程度的辅助参考指标。

SICAM-1 是属于免疫球蛋白超家族的一种跨膜糖蛋白,研究表明[16],SICAM-1在正常生理状态下仅低度表达或无表达,但在许多病理状态下如缺血、炎症、损伤等呈现过度表达,表达场所涉及白细胞、上皮细胞、内皮细胞等多种细胞,尤以血管内皮细胞表达最高。有研究对颅脑损伤患者继发CVS后通过对痉挛的动脉血管壁行超微检查,结果发现动脉中膜细胞呈现变性坏死,外膜可见大量炎细胞浸润[16]。 当出现脑损伤后,细胞间黏附分子-1(Intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)与相应抗原相结合,介导白细胞向血管内皮细胞黏附,并进入组织参与炎症反应、动脉粥样硬化、脑缺血再灌注损伤等过程。有研究发现[17],对ICAM-1的表达采取抑制措施后,CVS 的程度可明显缓解。SICAM-1为ICAM-1可溶形式,与其具备相同功能,其高表达提示内皮细胞激活或损害。本研究结果显示,三组不同程度CVS颅脑损伤患者外周血SICAM-1表达水平存在显著差异,其中CVS重度组高于中度组和轻度组,中度组高于轻度组,差异均有统计学意义(P<0.05),且进一步行Pearson相关性分析得出,SICAM-1与颅脑损伤患者CVS严重程度呈正相关(r=0.811,P<0.001),ROC曲线结果显示,外周血SICAM-1表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS有较好的价值,提示SICAM-1可作为颅脑损伤患者CVS严重程度的辅助参考指标。

sFlt-1是调节血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF) 生物活性的抗血管生成因子之一。研究表明[18],sFlt-1可特异性地与VEGF结合,使得舒血管物质生成受到抑制,在血管生成、动脉粥样硬化和先兆子痫等过程中发挥重要作用。VEGF对促进血管的新生有重要作用。sFlt-1对VEGF有高度亲和力,由于sFlt-1不存在细胞跨膜区,使得与跨膜受体相互作用的细胞池减少,VEGF介导的相关信号转导能力减弱,导致血管生成减少但通透性增加,引起外周血中蛋白过多流失[19]。由此可见,sFlt-1对VEGF产生拮抗作用,其表达水平可反映出血管内皮细胞是否有损伤及损伤程度。颅脑损伤后,脑动脉血管血管壁结构呈现异常,血管内皮存在功能障碍,由此猜想sFlt-1的异常表达与颅脑损伤后继发CVS存在一定关系。本研究结果显示,三组不同程度CVS颅脑损伤患者外周血sFlt-1表达水平存在显著差异,其中CVS重度组高于中度组和轻度组,中度组高于轻度组,差异均有统计学意义(P<0.05),且进一步行Pearson相关性分析得出,sFlt-1与颅脑损伤患者CVS严重程度呈正相关(r=0.758,P<0.001),ROC曲线结果显示,外周血sFlt-1表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS有较好的价值,提示sFlt-1可作为颅脑损伤患者CVS严重程度的辅助参考指标。

综上所述,颅脑损伤患者继发CVS后外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平明显升高,ROC曲线结果显示,外周血HIF-1α、SICAM-1及sFlt-1表达水平评估颅脑外伤患者发生CVS有较好的价值,有可能成为评估CVS重要生物学指标。