中枢神经系统疾病肌酶谱变化特点及其机制

刘志广,朱遂强

华中科技大学同济医学院附属同济医院神经科,武汉430030

肌酶谱主要包括肌酸激酶(creatine kinase,CK)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate transaminase,AST)等,广泛存在于心肌、骨骼肌、肝脏及脑组织[1]。组织细胞的损伤可导致细胞内酶的漏出,经组织液进入血液,导致血清酶水平的变化。Bakay等[2,3]发现脑梗死、脑出血、脑外伤、脑肿瘤及颅内感染均可引起血清肌酶谱升高。本文就肌酶谱在中枢神经系统疾病中变化特点及机制作一综述。

1 基本概念

1.1 CK CK也称为肌酸磷酸激酶(creatine phosphokinase,CPK)[4],主要存在于骨骼肌、心肌和脑组织中,还存在于一些含有平滑肌的器官如胃肠道、子宫,在肝脏、红细胞中含量极微或者没有。CK是由2个亚单位组成的二聚体,有3种形式的同工酶:CK-MB、CK-MM 和CK-BB。CK-MB主要存在于心肌细胞的外浆层;CK-MM主要存在于骨骼肌中,心肌中也存在一部分;CK-BB主要存在于平滑肌、脑组织。血清CK的主要来源是CK-MM(＞90%),其次是CK-MB(＜5%),CK-BB含量甚少,且因血-脑脊液屏障,即便脑组织中有释放亦很少进入外周血清。CK大量存在于ATP快速再生的细胞中,在离子过膜运输、吞噬细胞的吞噬作用、糖酵解的调控、脑突触中依赖ATP神经传递的物质的释放中起着重要作用[5]。

1.2 LDH LDH是糖酵解途径中的一种重要的酶[4],广泛存在于各种组织中,以心肌、骨骼肌和肾脏含量最丰富,其次为肝脏、脾脏、胰腺、肺和肿瘤组织,红细胞中 LDH含量也极为丰富。当这些组织发生病变时,血清LDH可升高。LDH是由H亚基(心型)和M 亚基(肌型)组成的四聚体,根据亚基组合不同形成 5种同工酶:LDH1、LDH2、LDH3、LDH4、LDH5。LDH1主要分布在心肌,可占总LDH1活性50%以上,也存在于红细胞内;LDH5主要存在于横纹肌和肝脏;LDH3主要存在于脾脏、肺组织。

1.3 AST AST又称谷氨酸草酰乙酸转移酶(glutamate oxaloacetate transferase,GOT)[4,6],广泛分布于心脏、肝脏、肺、骨骼肌、肾脏等组织细胞中,在心肌细胞中含量最高,其次为肝细胞。有2种同工酶,分别为胞浆同工酶(s-AST)和线粒体同工酶(m-AST)。s-AST升高与细胞膜通透性的改变相关,可以作为炎症反应的指标;m-AST升高与线粒体膜的通透性改变和细胞坏死密切相关,提示有细胞的变性坏死。

2 中枢神经系统疾病肌酶谱水平变化特点

2.1 肌酶谱水平变化过程 脑组织病变后,肌酶谱水平变化呈动态变化。病毒性脑炎患者,病后即出现血清酶CK、LDH、AST升高,以CK升高幅度最大,1周左右达到最高峰,后随着病情好转肌酶谱水平逐渐下降[7]。脑血管病急性期也存在肌酶谱明显升高,以CK升高幅度最大,AST、LDH等也明显升高,随着病程的延长,渡过急性期后血清肌酶谱均接近或恢复正常[8-10]。脑外伤患者急性期也存在血清酶显著升高,随着病程延长、病情好转,血清酶逐渐下降[11]。

2.2 肌酶谱水平变化与脑损伤病变的关系 肌酶谱水平变化与脑损伤病变性质无关,与病变范围、病情轻重相一致,有助于判断患者预后[12-20]。脑血管病、脑外伤、颅内感染、癫痫、缺血缺氧性脑病等神经系统疾病患者都存在血清酶不同程度的升高。脑出血患者与脑梗死患者的血清肌酶谱都明显升高,两者之间升高的幅度无明显差异;病毒性脑炎、化脓性脑炎及结核性脑炎患者中,血清酶活性都有升高,三者之间并无显著差异。因此,脑损伤后肌酶谱的升高不能用于中枢神经系统疾病的鉴别诊断。在颅内感染、脑外伤和急性脑血管患者中,病情危重、伴有意识障碍者,血清AST、LDH、CK等显著升高,升高程度明显高于无意识障碍、病情较轻者;并发症(电解质紊乱、感染等)较多者,继发癫痫发作患者肌酶谱升高更明显;死亡者比存活者肌酶谱显著升高。中枢神经系统疾病患者,病情越重,意识障碍程度越深,肌酶谱升高程度越高。

2.3 肌酶谱水平变化与脑损伤部位的关系 肌酶谱水平变化与脑损伤部位有一定关系。Olsson等[21]研究表明肌酶谱改变与脑组织特定部位受损有关,如颞叶、岛叶、丘脑或下丘脑的损害容易产生植物神经功能紊乱和电解质异常;吴冶夫等[10]研究发现基底核及脑干部位出血或梗死的患者肌酶谱升高明显,相反周边部位的变化较小,呈同心圆性改变,与国外学者Gawaz等[22,23]相关研究报道一致。俸军林等[24]研究报道左右半球对比差异无统计学意义,但颞叶损害组比无颞叶损害组肌酶谱显著升高。李长清等[25]研究报道血清酶及心电图异常与损伤部位有一定的联系。由此可见,肌酶谱升高确实可能与脑组织损害部位有一定关系,其机制可能与大脑深部受损易影响视丘下部植物神经中枢功能紊乱,导致血浆儿茶酚胺浓度升高有关,但肌酶谱的升高是否能做为定位诊断指标,目前尚有待进一步研究证实。

3 中枢神经系统疾病导致脑损伤后引起肌酶谱升高的机制

目前认为脑损伤后肌酶谱水平升高是多方面综合作用的结果:①CK、LDH、AST等广泛存在于脑细胞内,在正常情况下不能透过血-脑脊液屏障。中枢神经系统疾病直接导致脑损伤及脑组织病变,继发脑水肿、缺血缺氧,细胞变性、水肿及坏死,细胞内血清酶释放到细胞外,同时血-脑脊液屏障受到不同程度破坏,通透性增高,这些酶进入血液,肌酶谱升高[26]。②继发心脏等全身各组织脏器损害,导致肌酶谱升高[27-32]。脑部发生病变时,易累及下丘脑下部和脑干的植物神经调节中枢,对心脏的兴奋与抑制的调节功能发生紊乱,出现心律失常及心肌缺血等继发性心肌损害而引起血清肌酶谱升高。③脑损伤使机体处于应激状态,体内儿茶酚胺、肾上腺素水平升高,同时精氨酸升压素、一氧化氮及血管紧张肽II也明显升高[33,34],可进一步引起冠状动脉的痉挛和收缩,从而造成心肌缺血、缺氧及心肌损伤,引起肌酶谱的升高。

另外神经系统疾病往往易继发癫痫发作,导致心脏、骨骼肌等组织器官病变引起血清酶升高[18],易导致电解质紊乱(低钾血、低镁血等),感染等并发症[35,36],这些并发症又会加重脑损伤,导致恶性循环,引起血清酶进一步升高。

4 肌酶谱在中枢神经系统疾病中的临床应用价值

中枢神经系统疾病以脑损伤、脑组织病变为主要症状,容易忽视脑损伤后继发的心脏等组织脏器损害。随着临床医生对神经系统疾病中的心肌酶谱变化特点及其升高机制的不断深入认识及研究,对于神经系统疾病患者不仅需要进行头颅CT、MRI等常规检查,同时还应该动态检测患者血清肌酶谱变化,不仅有助于判断患者病情轻重、脑损伤的病变程度,还可以及早发现继发性心肌损害及其它系统器官的病变,有利于改善患者预后。

[1]Klun B.Spinal Fluid and Blood Serum Enzyme Aactivity in Brain Injures[J].J Neurosurg(S0022-3085),1974,41(2):224-228.

[2]Bakay RA,Ward AA.Enzymatic Change in Serum and Cerebrospinal Fluid in Nervous Neural Injury[J].J Neurosurg(S0022-3085),1983,58(2):27-37.

[3]Lutsar L,Haldre S,Topman M,et al.Enzymatic Changes in the Cerebrospinal Fluid in Patients with Infections of the Central Neurvous System[J].Acta Paediatr(S0001-656X),1994,83(11):1146-1150.

[4]陈文彬,潘祥林.诊断学(第六版)[M].北京:人民卫生出版社,2004,402-403,424-426.

[5]Wallimann T,Wyss M,Brdicaka D.Intracellular Comparemention,Structure and Function of Creatine Kinase:Isoenzymes in Tissues with High and Fluctuating Energy Demand:the Phosphocrestine Circuit for Cellular Energy Homeostasis[J].Biochem J(S0264-6021),1992,281(1):21-40.

[6]孙步彤,盛传伦,关勇,等.线粒体型天门冬氨酸氨基转移酶同工酶测定及其应用价值[J].中国实验诊断学,2005,9(5):770-772.

[7]李海涛.脑炎患者肌酸激酶升高的临床意义探讨[J].中国实用神经疾病杂志,2007,10(8):122-124.

[8]Pick K.Extraction Complication of Severe Head Injury[J].J Neurosurg(S0022-3085),1998,77(3):901-935.

[9]吴晓秋.脑梗死急性期血清铁蛋白和心肌酶谱水平的变化及其临床意义[J].临床神经病学杂志,2005,18(2):133-134.

[10]吴冶夫,谭盛.急性脑血管病对心肌的损害[J].中华神经医学杂志,2005,4(7):708-709.

[11]干朝晖,苏伟,臧国尧,等.严重脑外伤患者心电图及心肌酶谱改变的临床意义[J].中国急救医学,2008,25(8):607-608.

[12]Furio C,Andrea B,Massino S,et al.Prognostic Implications of Right-sided Insular Damage,Cardiac Autonomic Derangement,and Arrhythmias After Acute Ischemic Stroke[J].Stroke(S0039-2499),2005,36(8):1710-1715.

[13]Wartofsky L,Burman KD.Alterations in Thyroid Function Inpatients with Systemic Illness the Euthyroid Sick Syndrome[J].Endocr Rev(S0163-769X),1982,3(2):164-217.

[14]吴彩堂.中枢神经系统感染血清心肌酶的变化及其临床意义[J].临床荟萃,2009,24(3):207-209.

[15]俸军林,林剑锋,曾爱源,等.成人颅内感染血清心肌酶和脑脊液乳酸脱氢酶的改变及其临床意义[J].临床神经病学杂志,2003,16(5):269-271.

[16]Dash M.ECG Changes in Pediatric Patients with SevereHead Injury[J].JNeurosurg Anesthesiol(S0898-4921),2003,15(3):270-273.

[17]Florez G,Cabeza A.Changes in Serum and Cerebrospinal Fluid Enzymes Activity After Head Injury[J].Acta Neurochir(S0001-6268),1987,35(1):3-6.

[18]张丹红,秦青通.癫痫持续状态致心肌和肾功能损害的临床研究[J].中国危重病急救医学,2002,14(8):495-495.

[19]Shorvon S.The Management of Status Epilepticus[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry(S0022-3050),2001,70(Suppl 2):II22-II27.

[20]常惠玲.缺氧缺血性脑病新生儿心肌酶谱变化的意义[J].实用儿科临床杂志,2008,23(18):1470-1471.

[21]Olsson T,Marklund N,Gustafson Y,et al.Abnormalities at Different Levels of the Hypothalamic-pituitary-adrenocortical Axis Early After Stroke[J].Stroke(S0039-2499),1992,23(11):1573-1574.

[22]Gawaz M.Role of Platelets in Coronary Thrombosis and Reperfusion of Ischemic Myocardium[J].Cardiovasc Res(S0008-6363),2004,61(3):498-511.

[23]Eckardt M.Prolongation of the Frequency-corrected QT Dispersion Following Cerebral Strokes with Involvement of the Insula of Reil[J].Eur Neurol 3022),1999,42(4):190-193.

[24]俸军林,林剑锋,曾爱源,等.急性脑血管病患者心肌酶谱改变及其临床意义[J].临床荟萃,2003,18(13):742-744.

[25]李长清,董为伟,胡长林.不同部位脑梗死患者心率变异性与血浆肌酸激酶同工酶活性变化[J].中华老年心脑血管病杂志,2004,6(4):247-249.

[26]Castro Gago M,Rodriguez Nunez A,Novo Rodriguez MI,et al.Biochemical Parameters Predictive of Neuronal Damage in Childhood[J].Rev Neurol(S0210-0010),2001,32(12):1141-1150.

[27]Christensen H.Insular Lesions,ECG Abnormalities,and Outcome in Acute Stroke[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry(S0022-3050),2005,76(2):269-271.

[28]Grandgirard D,Bifrare YD,Pleasure SJ,et al.Pneumococcal Meningitis Induces Apoptosis in Recently Postmitotic Iimmature Neurons in the Dentate Gyrus of Neonatal Rats[J].Dev Neurosci(S0378-5866),2007,29(1-2):134-142.

[29]龚瑞圣.急性脑出血患者血清心肌酶水平的变化及其意义[J].临床神经病学杂志,2008,21(1):60-61.

[30]Streck EL,Amboni G,Scaini G,et al.Brain Creatine Kinase Activity in an Animal Model of Mania[J].Life Sci(S0024-3205),2008,82(7-8):424-429.

[31]Sander D,Klingelhofer J.Stroke-associated Pathological Sympathetic Activation Related to Size of Infarction and Exent of Insular Damage[J].Cerebrovasc Dis(S1015-9770),1995,5(6):381-385.

[32]Wei W.Interaction Between Vasodilators and Vasopressin in Internal Mammary Artery and Clinical Significance[J].Ann Thorac Surg(S0003-4975),2002,73(2):516-522.

[33]王丹,朱浩佳,卢岑,等.脑卒中患者急性期血浆一氧化氮水平变化的意义[J].中国临床康复,2005,9(1):228-229.

[34]Huang W.Early Changes of Arginine Vasopressin and Angiotensin II in Patients with Aacute Ccerebral Injury[J].Chin J Traumatol(S1008-1275),2001,4(3):161-163.

[35]Polderman KH.HypomagnesemiaandHypophosphatemia at Admission in Patients with Severe Head Injury[J].Crit Care Med(S0090-3493),2000,28(6):2022-2025.

[36]Lazar L.Brain Concussion Produces Transient Hypokalemia in Children[J].J Pediatr Surg(S0022-3468),1997,32(1):88-90.