重型颅脑损伤患者血清NSE和MMPs的动态变化及临床意义

郑 超，乔陈财，唐红军，聂 晶

（重庆市红十字会医院，江北区人民医院，重庆400020）

重型颅脑损伤患者血清NSE和MMPs的动态变化及临床意义

郑 超，乔陈财，唐红军，聂 晶

（重庆市红十字会医院，江北区人民医院，重庆400020）

目的：探讨重型颅脑损伤患者早期神经元特异性烯醇化酶和基质金属蛋白酶类的动态变化情况及其与疾病严重程度、疾病进展与相关预后的关系，为重型颅脑损伤的诊治提供依据。方法：随机选取2014年1月～2015年10月我院神经外科收治的重型颅脑损伤患者40例，作为观察组的研究对象，并选取同期40例健康体检者作为对照组的研究对象。记录两组外周血神经元特异性烯醇化酶、基质金属蛋白酶-9和基质金属蛋白酶-2在入院后不同时间点的动态变化，并对不同时间点各指标与格拉斯哥（GCS）得分的相关性分析和通过ROC曲线比较两种指标的实验室数据曲线下面积、灵敏度等指标，以判断对重型颅脑损伤疾病有较好识别能力的指标体系。结果：观察组患者NSE水平明显高于对照组，在3d有降低，之后出现升高，在第5d达到高值；MMP-9和MMP-2水平均先在3d有降低，而后在第5d出现峰值。根据GCS得分与患者的NSE、MMP-9、MMP-2的含量进行相关性分析显示，各组Person相关系数r均为负相关。NSE、MMPs两个指标进行组合和单个因素的ROC曲线分析，显示NSE-MMPs组合指标在ROC的AUC最大，为0.85，其灵敏度为91%，特异度为83.5%。结论：重症颅脑损伤患者的NSE、MMP-9、MMP-2在1d、3d、5d和7d变化趋势与疾病进展规律接近。 NSE、MMPs水平与GCS得分呈负相关，证实NSE-MMPs能间接反映重症颅脑损伤的严重程度，且能为该病治疗预后的判断提供支持。

重型颅脑损伤；神经元特异性烯醇化酶；基质金属蛋白酶-9；基质金属蛋白酶-2

重型颅脑损伤由于其极高的致死率成为危害人类健康的主要疾病，因此有效地降低死亡率和致残率尤为重要，其关键就主要表现在对损伤程度、疾病进展及其远期预后的准确判断［1-2］。目前，格拉斯哥（GCS）得分广泛用于临床颅脑损伤评估，但因其采用等级划分，缺乏时效性、存在一定的不确定性。外周血的神经元特异性烯醇化酶（neuron-specificenolase，NSE）是神经元损伤后血清中的敏感标志物，是一种与重症颅脑损伤发生有关的重要标志物［3］，基质金属蛋白酶类（MMPs）在颅脑损伤后的神经系统的损伤和修复起了重要作用，其主要变现为基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）和基质金属蛋白酶-2 （matrix metalloproteinase-2，MMP-2）［4-5］。这两类物质在急性颅脑损伤中的应用，尤其是在早期损伤过程中的变化规律与疾病实时进展、预后识别方面的研究相对较少。因此本研究通过对我院收治的重型颅脑损伤患者进行相关指标监测，旨在探讨外周血NSE和MMPs的动态变化与该病严重度、疾病进展和预后等因素的关系，为重型颅脑损伤的临床诊治提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 随机选取2014年1月～2015年10月我院神经外科收治的40例重型颅脑损伤患者作为观察组的研究对象，其中男26例，女14例，年龄在15～71岁之间，平均年龄为（41.4±0.2）岁，其中坠落伤14例、打击伤17例和交通伤9例。患者为受伤后即时入院，所有患者GCS得分≤8，经过CT影像诊断为颅脑损伤。患者颅脑损伤以硬膜下血肿、脑挫裂伤、硬膜外血肿为主。随机选取同期40例健康体检者且愿意参与研究的人作为对照组，其中男24例，女16例，年龄在15～70岁之间，平均年龄为（43.0±1.3）岁。两组患者在年龄、性别等方面的一般人口学资料进行比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 排除标准 ①患者出现低血压休克并未缓解；②患者GCS得分＞8；③入院后生存期小于2周；④患者出现心、肝、肺、肾等多器官的严重并发症或全身衰竭［6］。

1.3 方法与观察指标 观察组与对照组在入院治疗的1d、3d、5d、7d进行外周血的NSE和脑脊液的MMPs的测定，采集患者静脉血使用发光免疫分析法检测NSE，用双抗体夹心ELISA试剂检测脑脊液MMP-9和MMP-2的含量。同时需记录观察组患者与对照组的入院后各时点格拉斯哥（GCS）得分情况，并通过ROC曲线比较NSE、MMP-9、MMP-2的实验室数据曲线下面积、灵敏度与特异度等指标。

1.4 统计方法 采用SPSS19.0软件对患者临床数据进行统计分析，监测的定量指标均使用均数±标准差表示，指标在不同时间点的两两比较采用t检验，相关性分析采用Person相关系数r表示，正值表示正相关，负值为相关。P＜0.05为两组比较后或两者相关性有统计学意义。

2 结果

2.1 不同时间点患者NSE与MMPs指标的比较观察组患者的NSE、MMP-9、MMP-2在1d、3d、5d和7d均高于对照组指标，且差异均有统计学意义（P均＜0.05）。观察组在1d的NSE水平明显高于对照组，在3d有降低，之后出现升高，在第5d达到高值；MMP-9 和MMP-2水平均先在3d有降低，而后在第5d出现峰值。见表1。

表1 两组患者在不同时点NSE、MMPs的指标比较

2.2 患者的NSE、MMPs水平与GCS得分相关性分析 根据GCS得分的高低，观察组患者可分为3～、4～、5～、6～、7～8分五组，根据不同的分组，对患者的NSE、MMP-9、MMP-2的含量进行相关性分析，结果显示，各组Person相关系数r均为负相关，其中GCS得分在5～、6～分和NSE、MMPs水平呈高度相关，且差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 重症颅脑损伤患者GCS得分与NSE、MMPs含量的相关分析

2.3 不同指标对重症颅脑损伤识别的ROC曲线 经过患者NSE、MMPs指标在不同时间点与对照组比较和动态变化趋势分析结果，对NSE、MMPs两个指标进行组合和单个因素的ROC曲线分析，以确定不同指标对重症颅脑损伤患者疾病严重性和预后等的识别能力。以ROC曲线下面积（AUC）为诊断点，其值越大，诊断价值越高。结果显示，NSE-MMPs组合指标在ROC的AUC最大，为0.85，95%的置信区间为0.69-0.94，其灵敏度为91%，特异度为83.5%。而MMPs的AUC为0.79，NSE的AUC为0.70。见图1

图1 重症颅脑损伤早期严重程度识别与预后判断方法的ROC曲线面积分布

3 讨论

神经元特异性烯醇化酶（NSE）是由中枢与周围神经系统的内分泌细胞产生的一种糖酵解酶，由于其含量在中枢神经系统中高于周围神经系统，而且大脑胶质细胞、其他神经组织均无NSE，因此，临床陆续开始应用于脑缺血和颅脑损伤标志物研究［7］。本研究中，重症颅脑损伤的患者的NSE均显著高于对照组，而且根据不同的GCS分组与患者的NSE的Person相关系数均为负相关，且差异有统计学意义。该结果与Pinelis［8］等的研究类似，其主要原因是由于患者受到外界因素导致的颅脑损伤时，因神经元的细胞膜损坏，细胞内大量蛋白质进入细胞间隙，NSE则溢入血液和脑脊液。颅脑损伤越重，血脑屏障损失更严重，从而导致崩解的神经元就越多，因此释放的神经元特异性烯醇化酶就越多［9-10］。

基质金属蛋白酶类（MMPs）是一组依赖于Ga2+、Zn2+的中性蛋白酶类，是讲解细胞外基质的蛋白酶，目前应用于颅脑损伤机制的酶类相对较少，主要表现为MMP-9和MMP-2两种。该两种酶类主要参与血脑屏障的破坏、炎症、髓鞘脱失以及脑水肿等病理生理机制的过程，其中MMP-9参与了颅脑损伤后的二次脑损伤和血管源性的水肿，而MMP-2则主要参与组织修复［10-11］。本研究中，通过监测患者入院后1d、3d、5d 和7d的MMP-9和MMP-2均高于对照组指标，且差异均有统计学意义。患者在1d的MMP-9和MMP-2水平明显高于对照组，在3d有降低，之后出现升高趋势，在第5d达到高值。该结果与Ricci等［12］的研究接近，出现该结果可能是因为颅脑损伤可以诱发MMP-9和MMP-2的活性，第1d的高值可能与脑外伤的短暂的血脑屏障损坏有关，而当血脑屏障出现自行修复过程时，导致MMP-9和MMP-2出现下降，随着疾病的进展，MMP-9继续破坏血脑屏障的微血管平衡和完整，因此在第5d出现明显的高峰。

根据GCS得分的高低，在3～4、5～6、7～8分五组的患者NSE、MMP-9、MMP-2的含量进行相关性分析，结果显示，各组Person相关系数r均为负相关，且差异均有统计学意义，同时根据NSE、MMPs两个指标进行组合和单个因素的ROC曲线分析后，NSE-MMPs组合指标在ROC的AUC最大，为0.85，其灵敏度为91%，特异度为83.5%。表明结合该两种指标能确定不同时间点的患者疾病严重性和预后等的识别。在临床中，通过CT值、GCS得分相结合，能够在判断疾病严重程度和疾病进展中发挥重要作用。

综上所述，本研究通过对重症颅脑伤害患者神经元特异性烯醇化酶、基质金属蛋白酶类的变化情况进行分析，表明NSE、MMPs与GCS得分有高度负相关，证实NSE-MMPs能间接反映患者疾病严重性，并且能为重症颅脑损伤的诊治和预后情况的判断提供支持。

［1］ Roberts DJ， Jenne CN， Léger C， et al. A prospective evaluation of the temporalmatrix metalloproteinase response after severe traumatic brain injury in humans［J］. J Neurotrauma， 2013， 30（20）: 1717-1726.

［2］ Yang J， Wang G， Gao C， et al. Effects of hyperbaric oxygen on MMP-2 and MMP-9 expression and spinal cord edema after spinal cord injury［J］. Life Sci， 2013， 93（25-26）: 1033-1038.

［3］ Rossano R， Larocca M， Riviello L， et al. Heterogeneity of serum gelatinases MMP-2 and MMP-9 isoforms and charge variants［J］. J Cell Mol Med， 2014， 18（2）: 242-252.

［4］ Vandooren J， Van den Steen PE， Opdenakker G. Biochemistry and molecular biology of gelatinase B or matrix metalloproteinase-9（MMP-9）: the next decade［J］. Crit Rev Biochem Mol Biol， 2013， 48（3）: 222-272.

［5］ Maurya SK， Mishra J， Tripathi VK， et al. Cypermethrin induces astrocyte damage: role of aberrant Ca（2+）， ROS， JNK， P38， matrix metalloproteinase 2 and migration related reelin protein［J］. Pestic Biochem Physiol， 2014， 111: 51-9.

［6］ Isgrò MA， Bottoni P， Scatena R. Neuron-Specific Enolase as a Biomarker: Biochemical and Clinical Aspects［J］. Adv Exp Med Biol， 2015，867: 125-43.

［7］ 杨丽君， 崔红. 基质金属蛋白酶-9在缺氧后脑损伤中的动态表达［J］. 中国医药导报， 2013， 10（3）: 12-14.

［8］ Pinelis VG， Sorokina EG， Semenova JB， et al. Biomarkers in children with traumatic brain injury［J］. Zh Nevrol Psikhiatr Im S S Korsakova.2015， 115（8）: 66-72. Russian.

［9］ 于辉天， 叶华卫， 麦荣康， 等. 脑损伤后脑脊液中基质金属蛋白酶-9的临床意义研究［J］. 中华神经医学杂志， 2013， 12（6）: 636-638.

［10］ Hadass O， Tomlinson BN， Gooyit M， et al. Selective inhibition of matrix metalloproteinase-9 attenuates secondary damage resulting from severe traumatic brain injury［J］. PLoS One， 2013， 8（10）: e76904.

［11］ Semple BD， Noble-Haeusslein LJ， Gooyit M， et al. Early Gelatinase Activity Is Not a Determinant of Long-Term Recovery after Traumatic Brain Injury in the Immature Mouse［J］. PLoS One， 2015， 10（11）: e0143386.

［12］ Ricci S， Grandgirard D， Wenzel M， et al. Inhibition of matrix metalloproteinases attenuates brain damage in experimental meningococcal meningitis［J］. BMC Infect Dis， 2014， 14: 726.

Dynamic changes of serum NSE and MMPs in patients with severe craniocerebral injury and its clinical significance

Zheng Chao， Qiao Chen-cai， Tang Hong-jun， Nie Jing
（Chongqing Red Cross Hospital， People'sHospital of Jiangbei District， Chongqing 400020， China）

Objective To explore severe brain damage the patients with early neuron specific enolase（NSE）and matrix metalloproteinases， the dynamic change and its relationship with the severity of disease， disease progression and prognosis， so as to provide the evidence for the diagnosis and treatment of severe craniocerebral injury. Methods Randomly selected from January 2015 2014 and October in our hospital were selected from the Department of neurosurgery in patients with severe craniocerebral injury in 40 cases， as the object of study in the observation group， and select the same period 40 cases of healthy person as the object of study in the control group. Record the two groups of peripheral blood neuron specific enolase（NSE）， matrix metalloproteinase 9（MMP-9）and matrix metal proteinase 2 after admission in dynamic changes at different time points and the correlation of different time points of the index and the Glasgow score（GCS）analysis and by ROC curve comparison of two indicators of laboratory data curve area and sensitivity index to judge of severe craniocerebral injury diseases have better recognition ability of the index system. Results The NSE level in patients group was significantly higher than that of the control group， in 3D and decreased after increased， reaching the high value in the 5D； MMP-2 and MMP-9 levels were first in the 3D decreased，and then at the 5th day peak. According to the content of GCS score and the patient of neuron specific enolase（NSE）， MMP-9，MMP-2 revealed by correlation analysis and groups to the Pearson correlation coefficient r were negatively correlated. The ROC curve of combination and the single factor analysis of neuron specific enolase（NSE）， MMPs two indicators， showing NSE-MMPs combination index was maximum in the AUC of ROC， 0.85， the sensitivity was 91%， specificity was 83.5%. Conclusion In patients with severe head injury NSE， MMP-9， 1D， 3D， MMP-2 in 5D and 7d change tendency and the rule of disease to progress. An inverse NSE， MMPs level and GCS score was negatively correlated with that NSE-MMPs can indirectly reflect the severity of severe craniocerebral injury， and provides support for the disease treatment and prognosis judgment.

severe traumatic brain injury； neuron specific enolase； matrix metalloproteinase -9； matrix metalloproteinase -2

R651.15

A

1673-016X（2016）04-0107-04

2016-03-12

聂晶，E-mail：452286679@qq.com