急性颅脑损伤患儿血清HMGB1的变化及其临床意义

王林霞等

[摘要] 目的 探讨TBI患儿早期外周血HMGB1表达变化及其临床意义。 方法 将87例急性TBI患儿根据格拉斯哥评分分成三组：严重组（≤8分）、中度组（9～12分）、轻度组（13～15分），分别在伤后3 h、6 h、12 h、24 h、48 h采集静脉血，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清HMGB1含量；同时根据严重组患儿28 d内是否死亡、是否发生脓毒症或急性肺损伤分组，比较组间HMGB1的表达。 结果 重度组在各时间点HMGB1水平均显著高于轻、中度组（P<0.01）；中度损伤组较轻度损伤组在6 h、12 h、24 h、48 h明显升高（P<0.01）；死亡组患者血清HMGB1水平较存活组显著升高（P<0.01）；发生脓毒症及急性肺损伤病例血清HMGB1显著均高于未发生脓毒症及急性肺损伤病例（P<0.01）。 结论 颅脑损伤患儿早期血清HMGB1即升高，且可能作为一种“预警信号”预测损伤严重度及预后、并发症的发生。

[关键词] 急性颅脑损伤；高迁移率族蛋白B1；儿童患者；脓毒症；急性肺损伤

[中图分类号] R651.15 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2015）22-0005-04

The changes and clinical significance of serum high mobility group box-1 protein level of childrens patients with acute traumatic brain injury

WANG Linxia TANG Luming WANG Min YAN Chunxue PAN Guoquan

Department of Pediatric Intensive Care Unit， the Second Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University， Wenzhou 325027， China

[Abstract] Objective To investigate the serum high mobility group box-1 protein level of childrens patients with acute traumatic brain injury and its expression changes and clinical significance. Methods A total of 87 childrens patients with acute traumatic brain injury were randomly divided into three groups： severe group （≤8 scores）， moderate group（9 to 12 scores） and minor group（13 to 15 scores） according to the patients Glasgow Coma Scale on admission. Their venous blood were drawn at 3 h， 6 h， 12 h， 24 h， 48 h after injury and the serum HMGB1 were determined by enzyme linked immunosorbent assay（ELISA）. The serum HMGB1 concentration were compared between different groups， survivors and non-survivors in 28 days， patients who developed acute lung injury（ALI） or sepsis and who did not develope ALI or sepsis in severe injury group. Results Compared with the minor and moderate group， the serum HMGB1 level in severe group were significantly elevated at each time points（P<0.01）. At 6 h， 12 h， 24 h， 48 h time points， the serum HMGB1 level in the moderate group increased significantly compared with the minor group（P<0.01）. The serum HMGB1 levels at 24 h after injury were higher in non-survivors compared with survivors（P<0.01）. The serum HMGB1 levels in those patients who developed acute lung injury（ALI） or sepsis were higher than who did not develope ALI or sepsis （P<0.01）. Conclusion The serum HMGB1 concentration is increased early and may be a‘alarm signal prognosticating prognosis and complication after acute traumatic brain injury in children.

[Key words] Acute traumatic brain injury； High mobility group box-1 protein； Children patients； Sepsis； Acute lung injury

急性创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）在儿童人群中极为常见，是引起儿童神经系统损伤和机体功能、精神障碍的重要原因之一，具有较高的致残率和致死率[1，2]。近年来除了强调原发性脑损伤外，TBI后所引起的各种继发性损伤因素已备受关注，且认为减少颅脑损伤后的继发性损害能有效降低TBI患者致残率、死亡率以及改善预后。研究表明多种因素可引起TBI后的继发性损害，造成二次打击，而炎症因子的大量释放是其中一个重要原因[3，4]。高迁移率族蛋白1（high mobility group box-1，HMGB1）是一种存在于细胞核内的非组蛋白，其含量丰富，且进化高度保守，具有调控DNA稳定、复制、转录及翻译等功能。研究表明，HMGB1可由受损的细胞、组织被动释放入血，作为一种损伤相关分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP）诱发炎症反应、细胞凋亡及分化等[5]。本研究拟根据TBI损伤严重程度、死亡与否及是否发生脓毒症、急性肺损伤比较各组患儿外周血HMGB1的表达水平，初步分析及探讨其临床意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2009年1月～2013年12月我院急诊科收治的87例急性单纯颅脑外伤患儿作为研究对象，其中男45例，女42例；致伤原因包括高处坠落伤45例，车祸伤32例，击打伤10例。入选条件：①3 h内有明确的头部外伤史。②年龄≤14岁。③入院时行CT等影像学检查证实颅脑损伤。排除标准：①合并有其他部位严重损伤者。②排除既往有肺部、神经系统疾病及肝肾功能不全等。③损伤时间超过3 h以上。所有病例进行常规治疗，其中急诊手术干预15例；急诊开始进行非手术保守治疗，24 h内颅内病变加重需手术干预者16例；而非手术保守治疗者24例。

1.2 方法

①患儿送达医院时根据睁眼、言语、运动进行格拉斯哥昏迷评分（Glasgow coma scale，GCS）分成三组，严重损伤组（8分及以下，34例）、中度损伤组（9～12分，26例）、轻度损伤组（13～15分，27例）；每例患儿分别在伤后3 h、6 h、12 h、24 h、48 h静脉采血2 mL置于干燥试管中，立即送至本院医学实验中心，3 000 r/min离心20 min后取上清液，置于-80℃保存待测；严重损伤组每例患儿随访28 d，分别定期检测血气分析、血常规、血压等，分别根据急性肺损伤（Acute lung injury，ALI）和脓毒症（sepsis）诊断标准判定是否发生ALI、脓毒症。②血清HMGB1的检测：采用人HMGB1酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒（日本Shino-Test公司）检测，严格按照说明书操作，分别计算出标准曲线和回归方程，将样品吸光度值代入标准曲线计算出HMGB1水平。

1.3 统计学处理

应用SPSS 16.0软件对资料进行分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用单因素方差分析或t检验；相关性分析采用Pearson相关分析，用相关系数r的变化范围判断两指标间的相关程度：0为完全不相关；0.10以下为无相关；0.10～0.39为低度相关；0.40～0.69为中度相关；0.7～0.99为高度相关；1为完全相关；P<0.05为差异有统计学意义，P<0.01为差异有高度统计学意义。

2 结果

2.1 不同损伤程度的患儿外周血HMGB1的比较

如表1所示，与轻、中度损伤组相比较，重度损伤组3 h开始HMGB1水平显著升高（与轻度损伤组比较：t=2.386，P<0.01，与中度损伤组比较：t=1.896，P<0.01），24 h达到高峰（与轻度损伤组比较：t=4.914，P<0.01，与中度损伤组比较：t=3.836，P<0.01），48 h时开始回落；中度损伤组较轻度损伤组6 h开始升高（t=0.946，P<0.01），亦在24 h达到高峰（t=1.078，P<0.01），48 h时开始回落，提示颅脑损伤早期外周血HMGB1即开始升高，持续时间在48 h以上；24 h时间点HMGB1的表达与GCS评分相关性分析结果显示，两者呈显著负相关（r=-0.928，P<0.01），说明颅脑损伤程度越重，其伤后24 h外周血HMGB1水平越高。

2.2 死亡组与存活组HMGB1比较

严重损伤组中每例患儿随访28 d，其中死亡14例，存活20例；采用t检验比较死亡组与存活组伤后24 h血清HMGB1水平；结果如表2及图1所示，伤后24 h血清HMGB1水平死亡组显著高于存活组（t=23.35，P<0.01）。

2.3 是否发生脓毒症、ALI患儿之间HMGB1比较

鉴于HMGB1作为一种炎症介质在脓毒症和急性肺损伤发生过程中具有重要作用[6，7]，我们在实验中比较严重损伤组患儿发生脓毒症、ALI病例与未发生脓毒症、ALI病例血清HMGB1的水平，其中15例发生脓毒症，18例发生ALI；如图2所示，发生脓毒症及ALI组血清HMGB1水平显著高于未发生脓毒症及ALI组（是否发生脓毒症比较：t=4.584，P<0.01，是否发生ALI比较：t=4.528，P<0.01）。

注：与未发生脓毒症组比较*P<0.01，#与未发生ALI组比较#P<0.01

图2 发生脓毒症、ALI组与未发生脓毒症、ALI组HMGB1比较

3讨论

HMGB1是一种含量丰富、进化高度保守、广泛存在于细胞核内的非组蛋白。在细胞核内，其与DNA紧密结合，具有调控DNA稳定、复制、转录以及翻译等功能。近年来研究表明，HMGB1可由免疫细胞主动分泌或损伤、坏死细胞被动释放的方式转移至细胞外，并且作为一种“晚期炎症介质”参与脓毒症的发生发展过程[8，9]。而在严重外伤或缺血中，损伤早期HMGB1即升高，参与损伤后炎症反应的发生。据报道，严重外伤患者30 min内血清HMGB1即显著升高，其与机体炎症反应、并发症、预后密切相关[10]。Gu等[11]发现TBI大鼠伤后24 h HMGB1从细胞核内转移至胞浆，而脑组织内蛋白及mRNA水平显著升高。另有资料显示，TBI患者脑脊液HMGB1浓度和血清HMGB1浓度早期明显升高[12]，但在TBI儿童患者中尚未见报道。我们的资料证实，中重度TBI患儿血清HMGB1在伤后3～6 h即已经升高，在24 h或以上达到高峰，持续48 h以上，颅脑外伤发生后，受损的神经元及神经胶质细胞释放大量化学物质和细胞因子，如S-100蛋白、神经元特异性烯醇化酶（neuronspecific enolase，NSE）、促炎因子白介素-1（interleukin-1，IL-1）、IL-6、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和抗炎因子IL-10、转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等。这些化学物质通过破坏的血脑屏障进入血循环诱发全身炎症反应，从而造成全身组织器官的继发性损害。因此，我们推测HMGB1作为其中的一种重要化学物质，在TBI后其大量释放入血循环，进一步造成继发性损害，而相对于其他物质来说，HMGB1在外周血升高更为早期，敏感度更高。我们的实验结果提示在颅脑损伤患儿中，HMGB1可能是一种良好的早期“预警信号”以判断损伤严重程度、预后及并发症的发生。

鉴于HMGB1在脓毒症（sepsis）和急性肺损伤（ALI）的发病过程中具有重要作用[6，7]，本研究资料根据TBI患儿不同预后及是否发生并发症之间血清HMGB1比较，发现死亡组伤后24 h血清HMGB1较存活组显著升高，而发生脓毒症病例较未发生脓毒症病例HMGB1水平高，急性肺损伤患儿较未发生ALI患儿血清HMGB1水平亦显著升高，提示HMGB1可能与TBI患儿发生脓毒症和ALI密切相关。既往研究表明，HMGB1作为一种重要炎性介质，其可以与细胞表面受体——糖基化终末产物受体（advanced glycation endoproducts receptors， RAGE）、Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）结合，激活细胞内复杂的信号通路，诱发其他炎性介质的大量产生，同时这些炎症介质亦可诱导HMGB1的生成，形成炎症因子级联反应，促使机体发生炎症反应[13，14]。在TBI大鼠模型中发现血清HMGB1升高的同时，其相应受体RAGE、TLR4和核因子NF-κB表达显著升高，相应细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α升高，而甘草甜素（glycyrrhizin）的干预能够抑制HMGB1的产生和RAGE、TLR4的表达，减轻炎症反应及脑水肿程度[11]。Okuma等[15]采用HMGB1单克隆抗体治疗TBI大鼠，发现其可以抑制HMGB1的转移，保护血脑屏障的完整性以及降低炎症反应。据报道，HMGB1对机体具有双重作用，即中低浓度的HMGB1对宿主反应是有益的，能够限制炎症或组织损伤进展，促进损伤修复和组织再生；随着HMGB1剂量蓄积及作用时间的延长则导致炎症反应失控，促使原有损伤进一步恶化甚至出现广泛组织损害和器官衰竭。而我们的研究结果提示HMGB1的大量分泌可能是颅脑损伤后诱发炎症反应、造成继发性损伤的启动因素之一，而针对于HMGB1的干预可能有利于减轻炎症反应，减少并发症的发生，改善预后。

综上所述，我们的资料证实颅脑损伤患儿早期血清HMGB1即升高，且能一定程度上判断患儿的预后及并发症的发生，同时提示针对HMGB1的靶向干预治疗可能可以减轻TBI患儿的继发性损害及并发症的发生。

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（收稿日期：2015-01-16）