探讨垂体前叶细胞缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)与脑组织神经生长因子(NGF)的表达水平在颅脑损伤中的临床意义

陈明锐 吴万福 薛兴森

创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury，TBI)主要指在外界暴力因素直接或间接作用于头颅，造成的一种颅脑组织损伤疾病。创伤性颅脑损伤起病急、病情重，具有较高发病率、致残率和致死率的特点[1-2]。受伤后患者不仅会出现一系列的神经系统功能障碍和内分泌功能紊乱，而且会给患者遗留各种躯体功能、认知能力及心理方面障碍和缺陷等并发症[3-4]。创伤性颅脑损伤会给患者的个人和家庭带来沉重的经济负担。有研究发现，TBI患者颅脑损伤的程度与垂体前叶激素水平、大脑缺氧缺血情况及脑组织神经生长因子等密切相关，直接影响患者的病情恢复和预后转归[3-4]。本研究主要通过检测颅脑损伤患者血液和脑脊液中垂体前叶激素、HIF-1α和NGF水平表达变化，以探讨相关细胞因子的检测与颅脑损伤程度的关系和临床意义。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015 年7月-2017年7月本院收治60例颅脑损伤患者，根据格拉斯哥昏迷(GCS)评分分为轻型组(GCS评分13～15分)、中型组(GCS评分9～12分)和重型组(GCS评分3～8分)。本研究经过本院伦理委员会的批准，经患者或家属同意，自愿签署知情同意书(表1)。

3组患者的年龄(F=0.315，P=0.731)、性别(χ2=0.268，P=0.875)和病因(χ2=1.653，P=0.990)无明显差异，具有可比性(P>0.05)。

表1 患者一般资料比较

入组标准：(1)患者均经头部CT及MRI影像学的检查证实颅脑损伤，按格拉斯哥昏迷评分标准，可临床明确诊断为TBI；(2)生命体征平稳且预期生存期≥1个月；(3)入院前未接受激素的替代疗法，无内分泌相关疾病史；(4)无心、肺、肝等重要脏器功能障碍；(5)既往无颅脑损伤及神经系统疾病病史，无他基础性疾病。

排除标准：(1)伴有原发性内分泌疾病史或接受内分泌治疗的患者；(2)合并有外伤性部位或心、肺、肝等严重损伤者；(3)伤后出现糖尿病肾病或严重传染性疾病及过度肥胖者；(4)妊娠及哺乳期妇女。

1.2 血清和脑脊液内HIF-1α和NGF水平检测

所有患者分别于入院当天采集清晨空腹患者静脉血和脑脊液；对照组患者于相同日期采集脑脊液和清晨空腹静脉血。主要方法为取患者清晨空腹静脉血6 mL注入含3.8%质量浓度的枸橼酸钠的抗凝管(安徽信灵检验医学科技有限公司生产)，低温离心2000 r/min×15 min，常规分离血清血浆，备用进行细胞因子水平的检测；通过腰椎穿刺和脑室引流方法采集患者脑脊液标本5 mL，低温离心4000 r/min×5 min，留取上清液待测。

瑞士罗氏cobase 601型全自动电化学发光免疫分析仪采用电化学发光法测定颅脑损伤患者血清内促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)、生长激素(growth hormone，GH)、促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone，TSH)和黄体生成素(luteotropic hormone，LH)水平，按照试剂盒的操作说明书严格进行实验。采用免疫酶联吸附法(ELISA)检测患者血清和脑脊液内HIF-1α和NGF水平，试剂盒购于上海太阳生物技术有限公司，按照试剂盒的操作说明书严格进行实验。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 3组血清垂体前叶激素、HIF-1α和NGF水平

与轻型组颅脑损伤患者血液内细胞因子水平比较，中型组和重型组颅脑损伤患者体内ACTH、GH、HIF-1α和NGF水平显著升高，且随着疾病严重程度的加重而逐渐升高(P<0.05)，而轻型组、中型组和重型组颅脑损伤患者体内TSH和LH水平随着疾病严重程度的加重，患者血清内水平并无明显改变(表2)。

2.2 3组脑脊液HIF-1α和NGF水平

与轻型组颅脑损伤患者脑脊液内HIF-1α和NGF含量比较，中型组和重型组颅脑损伤患者体内HIF-1α和NGF水平显著升高，且随着疾病严重程度的加重而逐渐升高(P<0.05)(表3)。

3 讨 论

颅脑损伤的继发性损伤如脑组织缺氧缺血、脑组织水肿及自由基和炎性因子等毒性产物的大量堆积，可造成大量神经元死亡，继而加重机体精神、认知及行为障碍[5-6]。颅脑损伤可直接或间接损伤下丘脑、垂体导致垂体前叶激素水平发生变化，而垂体位于脑底部中央的蝶鞍内，在患者颅脑损伤时容易造成垂体供血功能障碍，引起垂体门脉系统释放抑制因子减少，最终导致ACTH、PRL、TSH和LH等激素分泌紊乱[7-8]。

HIF-1α是机体在低氧状态下做出适应性反应的细胞内氧稳态调节性因子。缺氧时HIF-1α在细胞核内与HIF-1β聚合成HIF-1，HIF-1与血管内皮因子结合介导VEGF的转录激活，激活相关的缺血缺氧转导通路，促进受损脑组织中新生血管生成[9-10]。同时，HIF-1α 可参与介导颅脑损伤中的神经元凋亡作用。HIF-1α可增加p53稳定性来促进缺氧诱导的神经元凋亡或诱导BNIP3表达，从而促进神经元凋亡[11-12]。HIF-1α是一种可以适应低氧环境的关键性细胞转录因子，在颅脑损伤所致的缺血缺氧脑损伤发生、发展过程中HIF-1α发挥着十分重要的作用。

NGF广泛存在于中枢神经系统内，主要是大脑皮质、海马及脑干中的神经元和胶质细胞内，NGF对神经系统具有重要的神经营养和促进神经突起生长的生物效应，参与神经系统的发育、分化及损伤的修复[13-14]。颅脑损伤后NGF可有效保护损伤的神经元，促进神经纤维的再发育和再生，修复受损的神经系统。脑脊液中的NGF表达水平可用于临床判断颅脑损伤的严重程度和预后情况。机体发生颅脑损伤后NGF在神经再生和神经保护机制中起着重要的作用。

表2 患者血液细胞因子水平)

注：与轻型组比较，*P<0.05；与中型组比较，#P<0.05

组别例数HIF-1α(ng/mL)NGF(ng/mL)轻型组2014.17±2.180.52±0.14中型组2017.36±2.29*0.89±0.26*重型组2022.53±2.36*#1.82±0.19*#

注：与轻型组比较，*P<0.05；与中型组比较，#P<0.05

本研究结果表明，颅脑损伤患者体内ACTH、GH、HIF-1α和NGF水平且随着疾病严重程度的加重而逐渐升高，而轻型组、中型组和重型组颅脑损伤患者体内TSH和LH水平随着疾病严重程度的加重，患者血清内水平并无明显改变，说明颅脑损伤可以影响垂体前叶激素的分泌，造成垂体前叶的功能损伤。颅脑损伤患者血清和脑脊液内HIF-1α和NGF水平随着疾病严重程度的加重而逐渐升高，说明HIF-1α和NGF在颅脑损伤的发生发展过程中起到重要的作用，并且可以有效反映颅脑损伤的程度。综上所述，颅脑损伤患者血液和脑脊液内垂体前叶激素、HIF-1α和NGF水平异常升高；患者血液和脑脊液垂体前叶激素、HIF-1α和NGF水平异常升高与颅脑损伤的严重程度有一定的关系。

[1] 王忠安,杨玉林,黎开谷,等.重型颅脑损伤患者垂体前叶激素水平及MRI改变的临床分析[J].中国医科大学学报,2014,43(2):150-154.

[2] 祝斐,黄新,王来兴.影响早期开颅去骨瓣减压术治疗急性颅脑损伤致半球脑肿胀预后的因素分析[J].中国临床神经外科杂志,2012,17(6):336-338.

[3] Plowey DE,Egbert RP.Histologic artifacts of autolytic müller cell foot process swelling in postmortem exa mination of infant eyes:potential pitfall in the evaluation of traumatic retinal hemorrhages[J].JAMA Ophthalmol,2015,133(6):706-709.

[4] 齐润花.颅内动脉瘤再出血的危险因素分析及护理对策[J].实用心脑肺血管病杂志,2010,18(11):1705.

[5] 陈中珍,吴思荣,李向东,等.性颅脑创伤患者垂体功能的改变及其临床意义[J].苏州大学学报:医学版,2012,17(01):349-350.

[6] 陶裕川.中,重度颅脑损伤患者垂体激素,甲状腺激素水平变化与预后相关性研究[J].中国现代医生,2015,09(24):110-111.

[7] 沈云龙,崔玉婷,李伟光,等.创伤性颅脑损伤患者急性期垂体前叶激素水平的变化及意义[J].广东医学,2015,36(23):3662-3665.

[8] 杨渭林,冯亚萍,黄礼明,等.脑创伤患者早期腺垂体激素变化及其与预后的关系[J].浙江医学,2013,16(09):538-539.

[9] 赵爱华.冠心病患者血清HIF-1α及HO-1水平的变化及其意义[J].当代医学杂志,2011,17(9):48.

[10] Kumral A,Tuzun F,Yesilirmak D,et al.Role of epigenetic regulatory mechanisms in neonatal hypoxic-ischemic brain injury[J].Med Hypotheses,2009,72(6):692-693.

[11] Dong YS,Li YE,Feng DY,et al.Protective effect of HIF-1 alpha against hippocampal apoptosis and cognitive dysfunction in an experimental rat model of subarachnoid hemorrhage[J].Brain Res,2013,1517(23):114-121.

[12] 张大红,朱卫国,岳顺.缺氧诱导因子-1α在原发性肝癌血清中的表达及其与肿瘤浸润转移的关系[J].细胞与分子免疫学杂志,2011,27(5):551-554.

[13] 吴晓平.神经生长因子对重型颅脑损伤患者血清神经元特异性烯醇化酶和髓鞘碱性蛋白的影响[J].中国药师,2013,16(7):1046-1047.

[14] Kim MS,Shutov LP,Gnanasekaran A,et al.Nerve growthfactor(NGF)regulates activity of nuclear factor of activated T-cells(NFAT)in neurons via thephosphatidylinositol 3-kinase(PI3K)-Akt-glycogen synthase kinase 3β(GSK3β)pathway[J].J Biol Chem,2014,289(45):31349-31360.