颅脑损伤急性期血清中的炎性因子与神经功能损伤及预后关系

陈郁强，谢 扬，韩 溟，张摇威，黄 铿

随着经济、高速交通工具的发展，颅脑创伤的发病率也在逐年增加，各个部位创伤发生率显示，颅脑创伤仍然是仅次于四肢骨折的最常见的外伤类型［1］，并且在发达国家创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury，TBI)已经成为40岁以下人群最常见的死亡原因［2］。炎症反应是颅脑损伤后病理生理重要的组成部分，本实验通过监测创伤性颅脑损伤血清中肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)、白介素-1β(interleukin 1b，IL-1β)和超敏C反应蛋白(high-sensitivity C-reactive protein，hsCRP)的变化规律的水平变化，进一步探讨其变化规律及其与颅脑损伤程度和预后关系，现报告如下。

临床资料

1 一般资料

2012年12月～2013年9月我院神经外科收治的60例颅脑损伤患者，其中男性47例，女性13例;年龄15～82岁，平均40．9岁。均在伤后24h内入院。经头颅CT证实存在颅脑损伤，60例患者根据病史及糖化血红蛋白排除糖尿病，伤前无心、肺、肝、肾等重要器官疾病。按入院时格拉斯哥昏迷评分(GCS)分为3组，分别为轻型组(13～15分)30例，中型组(9～12分)13例，重型组(3～8分)17例;按伤后3个月格拉斯哥预后评分(GOS)分为2组，分别为预后良好组(GOS≥4分)46例，预后不良组(GOS≤3分)14例。选择同期17名正常健康人作为对照组，男性13例，女性4例;年龄20～75岁，平均38．6岁。均排除损伤、感染，无心、肺、肝、肾等重要器官疾病。经统计分析，观察组与对照组两组之间年龄分布、体重和性别构成比经统计学处理，均具有可比性。

2 标本收集及检测

60例颅脑损伤患者分别于伤后第1、3、7d清晨抽取外周血3ml，对照组17例抽取清晨外周血3ml，离心取上清后放置于-80°C冰箱保存;采用双抗体夹心ELISA法(试剂盒购于武汉博士德生物工程有限公司)测定颅脑损伤患者血清1、3、7d TNF-α、IL-β水平，采用免疫比浊法检测hsCRP水平(hsCRP正常水平为0～6mg/L)。

3 统计方法

使用SPSS 16．0统计软件进行统计学处理。数据均用均值±标准差(±s)表示，Kolmogoriv-Smimov检验用于评估样本分布状态。正态分布数据用t检验，非正态分布数据用Mann-Whitney U检验。P＜0．05有统计学意义。

结 果

1 颅脑损伤患者第1、3、7d血清中TNF-α和IL-1β的水平变化

颅脑损伤患者伤后第1、3、7d血清中TNF-α和IL-1β的水平均显著高于健康对照组(P＜0．05)，而各个时间点的水平无显著差异(P＞0．05)，但可观察到TNF-α的水平于伤后第1d开始上升，第3d达峰值，第7d又缓慢下降的变化趋势(图1)。

图1 各时间点血清中TNF-α(a)和IL-1β(b)的水平变化

2 TNF-α和IL-1β伤后第1、3、7d的水平变化与神经功能损伤程度的关系

颅脑损伤患者于伤后第1、3、7d 3个时间点重型组血清中TNF-α(a)和IL-1β(b)水平均明显高于轻型组(P＜0．05)，重型组与中型组、中型组与轻型组TNF-α和IL-1β比较均无显著差异(P＞0．05)(图2)。

图2 各时间点TNF-α(a)和IL-1β(b)的水平变化与神经功能损伤程度的关系

3 TNF-α和IL-1β伤后第1、3、7d的水平变化与预后的关系

预后不良组在第1、3、7d血清中TNF-α均显著高于预后良好组(P＜0．05);而血清中IL-1β在第1、3、7d各个时间点中，预后良好组与预后不良组均无显著差异(P＞0．05)(图3)。

图3 各时间点TNF-α(a)和IL-1β(b)的水平变化与预后的关系

4 伤后24h内hsCRP水平变化与神经功能损伤及预后的关系

颅脑损伤患者于伤后24h内重型组、中型组患者血清中hsCRP显著高于轻型组(P＜0．05)，重型组与中型组伤后24h内血清中hsCRP水平并无统计学意义(P＞0．05);预后不良组伤后24h内血清中hsCRP显著高于预后良好组(P＜0．05)(图4)。

图4 伤后24h内神经功能损伤(a)与hsCRP水平变化(b)及预后的关系

讨 论

TNF-α、IL-1β与颅脑损伤的关系:颅脑损伤患者在伤后第1、3、7d血清中TNF-α和IL-1β水平与对照组相比显著升高，该结果与已往报道相同。伤后血清中第1、3、7d组间对比TNF-α和IL-1β水平并无明显差异，但从图1示TNF-α均数水平变化趋势与脑水肿高峰期吻合;而IL-1β变化趋势不明显。TNF-α、IL-1β在中枢神经系统主要是由小胶质细胞、星状细胞分泌的。有研究［3］发现，在细胞培养模型上，TNF-α与IL-1β通过相似的细胞内通道协同调节颅脑损伤后的炎性反应。我们发现颅脑损伤患者各个时间点的血清中TNF-α和IL-1β水平只有重型组与轻型组组间比较有统计学差异，但重型组TNF-α和IL-1β水平略高于中型组，而中型组略高于轻型组，表明血清中的TNF-α、IL-1β的水平与颅脑损伤程度有密切关系。颅脑损伤后体内TNFα、IL-1β水平迅速上升，参与了多种病理生理过程，刺激白细胞在损伤部位黏附、集聚浸润，与血脑屏障的通透性增加、破坏密切相关，使神经元赖以生存的内环境发生变化，导致神经元变性，是脑缺血性损伤和脑创伤后血管源性脑水肿形成的重要原因［2，4］。以上结果提示，颅脑创伤后TNF-α和IL-1β的水平高低与其损伤程度呈正相关，并介导了颅脑损伤后的炎症反应过程，与创伤后脑组织受到二次损害有着密切的联系。

TNF-α、IL-1β与颅脑损伤预后的关系:本研究结果显示，预后不良组第1、3、7d的血清中TNF-α水平均显著高于预后良好组(P＜0．01)，表明颅脑创伤患者血清中TNF-α的水平与其预后呈正相关，即颅脑损伤后血清中TNF-α的水平越高，患者的预后就越差。关于IL-1β与颅脑损伤预后的关系，Cederberg和Siesjö［5］研究发现颅脑损伤后血清中IL-1β水平与患者预后呈正相关，但Stein等［6］研究则未能提示两者相关。本研究提示预后不良组在各个时间点的血清中IL-1β水平与预后良好组并无明显差异(P＞0．05)，但预后不良组在各个时间点的IL-1β均值水平均略高于预后良好组。有研究［4］表明颅脑损伤后血清中IL-1β升高幅度小，较难准确测量，这可能会影响IL-1β真实值的测量，我们将在后续实验中加大样本量，以期更准确地反映IL-1β与颅脑损伤的关系及其变化趋势。

hsCRP与颅脑损伤程度及预后关系:颅脑创伤后，在炎性因子特别是IL-6、TNF-α的参与下，刺激肝脏分泌C反应蛋白(CRP)进入血液中，数小时血清中CRP水平便迅速升高，然后通过循环系统，穿过受损的血脑屏障进入颅内［7］。CRP被认为具有促使炎症消退和促进组织修复的功能，修复受损的脑组织及血脑屏障，颅脑损伤越严重则CRP水平越高，故CRP水平在一定意义上反映了颅脑损伤的程度。本研究发现颅脑损伤重型组、中型组伤后24h内血清中hsCRP显著高于轻型组，重型组与中型组伤后24h内血清中hsCRP并无统计学意义，说明血清中hsCRP与颅脑损伤的程度密切相关;我们还发现预后不良组伤后24h内血清中hsCRP显著高于预后良好组，可见颅脑损伤后血清中hsCRP水平可以作为预测预后的指标之一。CRP的半衰期为19h，当体内的炎症得到控制时，少了炎症因子的刺激，体内的CRP水平也会迅速回落［8］。

由图1可见，TNF-α在颅脑受损后的均值水平＞600pg/ml，较正常值均值(约48pg/ml)升高十几倍;而IL-1β在颅脑受损后的均值则在5pg/ml以内，与正常值相比虽有统计学差异，但是相差不大。我们研究的数据显示IL-1β在颅脑损伤后峰值升高幅度较小，这与Singhal等［9］的研究相符，另外部分患者血清中IL-1β峰值低于正常水平均值，而TNFα的峰值则显著高于其正常水平均值，可见颅脑损伤TNF-α较IL-1β在血清中的水平含量升高程度更加明显。因此，在判断颅脑损伤患者的神经功能损伤程度及预后时，检测血清中TNF-α水平的灵敏度优于IL-1β，TNF-α可以更加真实准确地反映颅脑损伤程度，更好地预测患者的预后水平。同时，相对于IL-1β、hsCRP这些炎症因子，TNF-α还能在一定程度上反映脑水肿的情况，所以监测颅脑损伤患者血清中TNF-α水平，特别是对于缺少颅内压监测、不宜搬动去行头颅CT平扫的患者来说，能够帮助临床上更好、更及时地判断患者的病情变化，给予准确的治疗方案。基于我们的研究发现，我们认为TNFα与颅脑创伤后的关系更加密切，在以后的临床应用中，更具临床价值。

综上所述，监测颅脑创伤患者血清中TNF-α、IL-1β和hsCRP的水平，特别是对TNF-α的水平监测，对于反映颅脑损伤的严重程度、临床诊断、判断颅脑创伤患者的预后水平等有着十分重要的意义。另外He［10］、汪君［11］等分别使用孕酮、促红细胞生成素治疗模拟脑部创伤的大鼠，发现能够降低大鼠血清中TNF-α、IL-1β的水平，且能提高大鼠的认知功能恢复，可见监测TNF-α、IL-β的水平变化可用于指导临床颅脑损伤药物的使用，抑制颅脑损伤后TNF-α、IL-1β参与的炎症反应，可能有利于预后的恢复，为临床治疗颅脑损伤带来新途径。

［1］只达石，张国斌，闫华．颅脑创伤基础与临床研究十年回顾［J］．中国现代神经疾病杂志，2010，10(1):83-91．

［2］Helmy A，De Simoni MG，Guilfoyle MR，et al．Cytokines and innate inflammation in the pathogenesis of human traumatic brain injury［J］．Prog Neurobiol，2011，95(3):352-372．

［3］Ziebell JM，Morganti-Kossmann MC．Involvement of proand anti-inflammatory cytokines and chemokines in the pathophysiology of traumatic brain injury［J］．Neurotherapeutics，2010，7(1):22-30．

［4］Woodcock T，Morganti-Kossmann MC．The role of markers of inflammation in traumatic brain injury［J］．Front Neurol，2013，4(18):1-18．

［5］Cederberg D，SiesjöP．What has inflammation to do with traumatic brain injury［J］．Childs Nerv Syst，2010，26(2):221-226．

［6］Stein DM，Lindell A，Murdock KR，et al．Relationship of serum and cerebrospinal fluid biomarkers with intracranial hypertension and cerebral hypoperfusion after severe traumatic brain injury［J］．J Trauma，2011，70(5):1096-1103．

［7］Is M，Coskun A，Sanus GZ，et al．High-sensitivity C-reactive protein levels in cerebrospinal fluid and serum in severe head injury:relationship to tumor necrosis factor-alpha and interleukin-6［J］．J Clin Neurosci，2007，14(12):1163-1171．

［8］农朝赞，周志宇，黄之虎，等．脑脊液C反应蛋白水平变化与颅脑损伤患者预后相关分析［J］．创伤外科杂志，2013，15(5):450．

［9］Singhal A，Baker AJ，Hare GM，et al．Association between cerebrospinal fluid interleukin-6 concentrations and outcome after severe human traumatic brain injury［J］．JNeurotrauma，2002，19(8):929-937．

［10］He J，Evans CO，Hoffman SW，et al．Progesterone and allopregnanolone reduce inflammatory cytokines after traumatic brain injury［J］．Exp Neurol，2004，189(2):404-412．

［11］汪君，杨青．促红细胞生成素对大鼠脑损伤后神经保护作用的实验研究［J］．中国临床神经外科杂志，2010，15(8):477-480．