血清BDNF、NfL检测在热性惊厥诊断中的价值*

苏晓芳,陈全景,周凤霞,李艳娟

湖北医药学院附属东风医院儿科,湖北十堰 442000

热性惊厥是6个月至5岁儿童在发热期间与非中枢神经系统感染引起的发热相关的癫痫发作[1-2],根据发作年龄、持续时间、短期复发和发作类型分为单纯性热性惊厥(SFS)发作和复杂性热性惊厥发作[3]。特长时间的热性惊厥可能与实质性的长期神经疾病相关,如颞叶癫痫或颞中动脉硬化,并可能导致随后的智力残疾[1-2]。迄今为止,热性惊厥的病因仍未完全阐明。普遍接受的假设是,神经元炎症反应可引发发热,甚至热性惊厥,同时启动一些自适应机制来修复损坏[4]。脑源性神经营养因子(BDNF)是一种重要的神经营养因子,在神经可塑性、神经发生、神经元发育和神经元存活中发挥作用[5-6]。有证据表明,BDNF在癫痫发作和脑损伤后表达增高,具有促兴奋性和促癫痫作用[7-8]。神经丝轻链(Nfl)是维持轴突稳定性的神经元的主要中间丝。无论何种原因引起的轴突损伤都会导致脑脊液甚至血清中Nfl水平升高[9]。然而,关于BDNF、Nfl是否参与热性惊厥的发生发展尚缺乏可靠的临床证据。因此,本研究旨在初步了解热性惊厥和BDNF、Nfl之间是否存在相关性,并探讨其对SFS患儿的诊断价值。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2021年3月3日至2022年3月3日本院儿科收治的35例SFS患儿作为SFS组。纳入标准:(1)符合SFS诊断标准,即无明确热原的体温升高,癫痫发作持续时间少于15 min,未显示病灶特征,且在24 h内未复发;(2)体温38.5～42.0 ℃,首次发生热性惊厥。另纳入与SFS组年龄相匹配的80例因呼吸道感染引起发热但未惊厥的患儿作为对照组。本研究经本院伦理委员会批准,并获得了患儿父母的书面知情同意。排除标准:(1)颅内感染患儿;(2)复杂性热性惊厥患儿;(3)癫痫病史或使用抗癫痫药物患儿;(4)通过详细的记忆力和体格检查确定的脑瘫和神经发育迟缓患儿;(5)有早产史、新生儿ICU随访和神经疾病患儿。SFS组35例,月龄8～60个月,峰值体温38.5～41.2 ℃,发热持续时间1～10 d,癫痫发作类型为强直阵挛性,持续时间<15 min,脑电图、磁共振成像(MRI)检查均正常。对照组80例,月龄6～60个月,峰值体温38.5～41.5℃,发热持续时间1～7 d;发热原因:细菌性肺炎28例,肺炎支原体感染性肺炎15例,病毒性肺炎12例,化脓性扁桃体炎15例,支气管炎9例,喉炎1例。

1.2方法

1.2.1血清BDNF和Nfl水平检测 在入院后24 h内采用血清分离管采集两组患儿清晨空腹血液标本,在4 ℃下以3 200 r/min离心10 min,分离血清,储存在-80 ℃直至测定。使用酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒(BDNF ELISA试剂盒,批号0515200106,美国Ray Bio公司;人用Nfl ELISA试剂盒,批号E2002668G,美国Abbexa公司)测量血清BDNF和Nfl水平,通过测量在450 nm下的吸光度值,计算BDNF和Nfl水平。

1.2.2血清和肽素和C反应蛋白(CRP)检测 和肽素和CRP水平采用商用夹心免疫荧光法进行批量分析(美国Thermo Fisher Scientific公司)。批间精密度<3%。

2 结 果

2.1两组基本特征和实验室指标比较 两组患儿年龄、性别构成、体重、身高、体温峰值、发热持续时间、白细胞计数(WBC)、血小板计数(PLT)、红细胞比容等比较差异无统计学意义(P>0.05);但SFS组患儿CRP、BDNF、Nfl、和肽素和催乳素水平均高于对照组(P<0.05)。见表1。

表1 两组患儿人口特征和血清指标水平分析或n/n或M(P25,P75)]

2.2血清BDNF、Nfl、和肽素与CRP水平的关系 相关性分析显示,BDNF、Nfl水平与CRP水平呈正相关(r=0.453、0.596,均P<0.001),血清BDNF与Nfl水平呈正相关(r=0.396,P<0.001),但和肽素水平与CRP无明显相关性(r=0.206,P>0.05)。

2.3血清BDNF、Nfl对SFS的诊断价值 ROC曲线分析结果显示,BDNF诊断SFS的曲线下面积(AUC)为0.911 8(95%CI:0.843 7～0.977 9),以Nfl诊断SFS的AUC为0.896 2(95%CI:0.816 6～0.975 8)。见图1。

注:A为BDNF诊断SFS的ROC曲线;B为Nfl诊断SFS的ROC曲线。图1 血清BDNF、Nfl诊断SFS的ROC曲线

2.4血清BDNF、Nfl的诊断临界值分析 以BDNF为诊断指标时,BDNF≥8.0 ng/mL(AUC=0.977 7,95%CI:0.950 6～1.000 0)与BDNF≥8.50 ng/mL(AUC=0.930 0,95%CI:0.871 6～0.988 5)的SFS患儿比例差异有统计学意义(P<0.001)。以Nfl为诊断指标时,Nfl≥21.0 pg/mL(AUC=1.000 0,95%CI:0.999 9～1.005 0)和Nfl≥23.0 pg/mL(AUC=0.959 2,95%CI:0.919 5～0.998 9)的SFS患儿比例差异有统计学意义(P<0.001),但是Nfl≥22.0 pg/mL(AUC=0.988 0,95%CI:0.969 6～1.000 0)时,与Nfl≥21.0 pg/mL或者Nfl≥23.0 pg/mL SFS患儿比例差异均无统计学意义(P>0.05)。以BDNF≥8.0 ng/mL联合Nfl≥22.0 pg/mL共同作为诊断临界值时,AUC为0.986 9(95%CI:0.967 6～1.006 0)。见图2。

注:A为以BDNF≥8.0 ng/mL和BDNF≥8.5 ng/mL作为诊断临界值的ROC曲线;B为以Nfl≥21.0 pg/mL、Nfl≥22.0 pg/mL、Nfl≥23.0 pg/mL作为诊断临界值的ROC曲线;C为BDNF≥8.0 ng/mL及Nfl≥22.0 pg/mL作为联合诊断临界值的ROC曲线;**P<0.01;n.s.表示差异无统计学意义。图2 诊断临界值的选择

2.5分析BDNF、Nfl、和肽素联合使用的诊断特异度 根据ROC曲线,以和肽素≥6.0 pmol/L作为诊断临界值时,对80例对照患儿诊断的特异度为81.94%;以BDNF≥8.0 ng/mL联合Nfl≥22.0 pg/mL作为诊断临界值时,特异度为90.28%。当使用BDNF≥8.0 ng/mL、Nfl≥22.0 pg/mL联合和肽素≥6.0 pmol/L共同作为诊断临界值时,特异度为93.06%。与单独使用和肽素相比,联合使用作为诊断临界值的特异度显著升高(P<0.05)。见图3。

3 讨 论

热性惊厥是儿童颅外感染性疾病初期发热过程中常见的惊厥性疾病,临床表现为体温骤然升高,起病突然,发作形式多为全面强直-阵挛发作,常伴意识障碍,多数在数分钟内恢复,神经系统中的外源性因素是导致小儿热性惊厥的主要原因[10]。有报道称,热性惊厥最有可能起源于海马,许多实验和人类研究表明,促炎细胞因子和多种途径从海马触发热性惊厥[11-12]。然而,尽管进行了所有这些研究,热性惊厥产生的病理生理机制仍然没有得到充分的阐明。热性惊厥在婴幼儿中的发作率高,可能与婴幼儿神经系统不成熟,大脑皮质功能不完善以及血脑屏障正在发育中等因素有关[13]。研究表明,由于不同年龄血脑屏障的组成蛋白的数量存在差异,因此不同年龄的血脑屏障的通透性可能存在差异[14]。此外,婴幼儿因血脑屏障完整性不够导致脑的发育还不成熟,无法获得最佳的大脑性能,这也是发热后惊厥发作的重要原因[2]。也有研究证实,感染等因素可增加血脑屏障的通透性,刺激炎症反应,促进炎症细胞进入中枢神经系统,从而改变身体的温度,导致核心体温升高,进而引发热性惊厥[15]。

本研究中通过比较SFS组和无热性惊厥的对照组患儿血清BDNF和Nfl水平,以及其他实验室指标的差异,结果发现SFS组患儿血清BDNF、Nfl水平较对照组患儿升高(P<0.05)。本研究结果还发现,血清BDNF和Nfl在区分SFS组患儿和对照组患儿时具有良好的敏感度和特异度,且BDNF、Nfl、和肽素联合诊断SFS的特异度达93.06%;与单独使用和肽素相比,联合检测的特异度显著升高(P<0.05)。

热性惊厥通常由促炎细胞因子,尤其是白细胞介素1β(IL-1β)触发[16]。这种细胞因子在中枢神经系统中具有活性转运,导致前列腺素E2(PGE2)的合成局限于视前区的“末梢血管组织层”区域,与血脑屏障相比,其通透性相对较高;分泌的PGE2易通过血脑屏障,并导致中枢神经系统局部IL-1β合成和神经元过度兴奋[17]。另一方面,局部IL-1β合成的增加触发炎症级联反应,同时也增加BDNF等神经营养因子的合成,以维持神经-星形胶质细胞内稳态[18]。总体看来,如果接受热性惊厥产生的最可能的生物机制是中枢神经系统中通过IL-1β发生的局部炎症级联,就可能会忽略热性惊厥中为了维持海马神经-星形胶质细胞稳态的BDNF水平变化。本研究中,SFS患儿血清BDNF水平普遍升高,这也说明了高血清BDNF水平与热性惊厥发生的相关性。

此外,虽然SFS通常是良性的,但复杂性热性惊厥,特别是持续时间超过10 min且反复发作的长时间热性惊厥,被认为可能促使癫痫的发展[19]。一系列前瞻性研究表明,热性惊厥儿童有海马损伤和海马硬化的风险[20-21]。人类和小鼠对热性惊厥易感性的遗传易感性分析表明,大脑的分子组成有助于热性惊厥的发生和影响[22-23]。JONGBLOETS等[24]研究发现,热性惊厥小鼠建模早期中,海马的透明层中神经丝和CNP(少突胶质细胞激活和髓鞘形成的标志)表达增加,说明在SFS阶段,神经胶质、髓鞘和轴突引导/细胞黏附相关基因表达已经受到调节,同时Nfl表达增高。在本研究中,与对照组比较,SFS患儿血清Nfl水平普遍升高,表明由于受神经系统外感染的影响,神经元损伤,最终导致轴突损伤,使NfL首先释放到脑脊液中,然后释放到循环血液中。由于NfL是轴突损伤的直接指标,其水平升高可能预示着不良预后。但本研究尚未完成长期随访,这将是本课题组下一步研究的重点。

有研究证实,精氨酸加压素(AVP)主要参与对发热和惊厥的体温调节反应,但AVP在外周血中不稳定[25-26],因此不适合用于诊断。AVP前体的C-末端部分——和肽素,已被认为是AVP分泌的有力标志物。目前,关于发热或热性惊厥患儿血清和肽素水平的研究数据已经十分成熟。尽管其诊断准确性存在不确定性,但当癫痫病史不明确时,已建议将其作为事后诊断的辅助手段[25-27]。在本研究发现,联合BDNF和Nfl可提高和肽素单独用于热性惊厥诊断的特异度,推断BDNF、Nfl和和肽素可能是从2个不同的机制参与热性惊厥的发生过程。当然,这还需要在细胞和分子水平上进一步研究热性惊厥的发病机制,以及BDNF、Nfl参与热性惊厥发生的病理机制,以确定更好的诊断指标。

综上所述,血清BDNF、Nfl水平升高与幼儿SFS的发生有相关性,BDNF、Nfl联检测合对SFS具有良好的诊断价值。