颅脑损伤患者血清GFAP和NSE的变化与神经功能缺损程度的相关性研究

郭宗培 张洪钿 魏希发 相里昆 张银善 赵志英 马大程

目前全球每年颅脑损伤（traumatic brain injury，TBI）患者已达1000万之多，巨大的医疗资源投入仍不能彻底改善TBI高死亡率和高致残率的现状，在美国40岁以下人群中死亡原因排在首位的仍是TBI，每年约15万人[1]。而我国随着道路交通和汽车行业的快速发展，因交通事故导致的TBI数量也居高不下，死亡人数位居世界第二。TBI患者原发性损伤不可挽救，而针对早期的脑水肿、进行性出血及继发并发症的抢救治疗就成了降低患者死亡率和改善残障的主要着手点[2]。TBI使患者血脑屏障被破坏，血清胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）和神经元特异性烯醇化酶（neuron specific enolase，NSE）等生化标志物在血清及脑脊液中的浓度随病情演变而发生变化，利用生化标志物来进行病情判断及预后评估正逐步应用于临床。因此，本文就TBI后血清GFAP和NSE的变化及其与神经功能损伤程度作一相关性研究。

资料与方法

一、研究对象

选取北京市红十字会急诊抢救中心神经外科2017年4月至2018年3月收治的140例TBI患者为研究对象。其中，男性88例，女性52例，年龄范围16～65 岁，年龄（35.42±6.29）岁。患者致伤原因：交通事故88例，坠落伤35例，打击伤17例。入院头颅CT均存在脑挫裂伤并不同程度的蛛网膜下腔出血，或硬膜下血肿、硬膜外血肿及脑内血肿等，生存时间＞7 d。患者治疗1个月后，根据美国国立卫生院神经功能缺损评估量表（national institute of health stroke scale，NIHSS）将患者分为对照组 20 例（NIHSS 0～1分）、轻度组 40 例（NIHSS 2～15 分）、中度组 40 例（NIHSS 16～20 分）及重度组 40 例（NIHSS 21～42分）。患者的年龄、性别、受伤机制等差异无统计学意义（P＞0.05）。

二、纳入与排除标准

纳入标准：（1）入院 GCS 评分 4～12 分；（2）伤后 6 h内入院；（3）受伤前无意识、语言及肢体运动等神经功能缺损；（4）单纯TBI；（5）家属知情同意行GFAP及NSE动态检测。排除标准：（1）伴多器官复合伤或颅内感染者；（2）既往有严重的心肺肝肾等慢性基础疾病者；（3）有凝血异常、恶性肿瘤及自身免疫性疾病者；（4）二次出血及手术者；（5）有酗酒或滥用药物史者。

三、方法

140例患者均于入院后24 h内晨起第一次采集空腹血清标本3 mL，由于对照组患者接近正常水平，故只采血一次，而轻、中、重度组于伤后48、72、120 h动态抽取标本，离心后取血清保存于-80℃冰箱，采用酶联免疫吸附法 （enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）严格按照试剂盒说明书进行GFAP和NSE检测。所有患者根据病情演变情况进行脱水降颅压、止血、营养神经及手术干预等对症治疗。

四、统计学分析

采用SPSS23.0进行统计学分析，血清GFAP及NSE水平等计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验，两种标志物与NIHSS评分的相关性分析采用Pearson检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、4组TBI患者GFAP与NSE含量比较

对4组患者120 h内血清GFAP和NSE水平进行组间两两比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。详细信息见表1。

表1 4组TBI患者血清GFAP和NSE的水平比较（±s，ng/mL）

表1 4组TBI患者血清GFAP和NSE的水平比较（±s，ng/mL）

与对照组比较，aP＜0.05；与轻度组比较，bP＜0.05；与中度组比较，cP＜0.05。GFAP：血清胶质纤维酸性蛋白；NSE：神经元特异性烯醇化酶

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二、轻、中、重组患者不同时间段血清GFAP和NSE水平比较

轻、中、重度组患者同一时间段血清GFAP、NSE水平进行组间比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），且重度组血清GFAP和NSE水平明显高于轻、中度组，中、重度组 GFAP 随时间逐步增高（P＜0.05）；轻、中度组NSE在72 h为高峰值，重度组120 h后仍继续升高，可能与患者逐步脑衰竭及恶性脑水肿等有关。

三、血清GFAP和NSE水平与NIHSS评分的相关性分析

Pearson直线相关性分析结果显示，患者血清GFAP和NSE在不同时间点的含量与NIHSS评分均呈正相关（r=0.484，0.447，P＜0.05），详细信息见图1。

表2 观察组不同时间点血清GFAP和NSE水平比较（±s）

表2 观察组不同时间点血清GFAP和NSE水平比较（±s）

与轻度组比较，aP＜0.05；与中度组比较，bP＜0.05

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图1 血清胶质纤维酸性蛋白、神经元特异性烯醇化酶与美国国立卫生院神经功能缺损评估量表评分的相关性分析

讨 论

随着越来越多的科技成果应用于临床医学，TBI患者的救治率相应提高，根据病情演变情况及早进行对症治疗尤为重要。目前判断轻、中度TBI主要依靠目击者主诉、GCS评分和影像学检查，重度TBI则主要依靠临床经验丰富的医师主观判断[3]。TBI患者住院及恢复期仍可能出现情感障碍，如抑郁、焦虑、亢奋、易怒、记忆力及逻辑能力下降等症状，因缺乏特异性和准确性的评判，不能实施个体化的治疗，从而不能及时对患者进行进一步处理[4]。TBI患者有明确的颅内占位效应或脑水肿，可以引发颅内压升高、灌注压减低，神经元肿胀、坏死，细胞崩解、结构消失，血脑屏障破坏，脂质过氧化损伤等，导致组织细胞“瀑布式”的病理生理性级联损伤[5]。而胶质细胞受损后继发的细胞钙超载、氧自由基释放、兴奋毒性物质积聚、炎症反应、电解质失衡、细胞凋亡等，造成二次脑损伤，并引发一系列各系统应激反应[6]。TBI患者因意识障碍的特殊性，影像学检查如头颅CT、核磁等常常不能自主配合，深度镇静、镇痛又对患者的GCS评分观察有很大的干扰。GFAP和NSE等作为可反应脑细胞增殖、分化、维护及再生的生化标志物，可作用于细胞生长控制、缺血缺氧、免疫耐受和过敏反应中，用来客观评估TBI这种 “沉默的流行病”，受到越来越多的关注。

GFAP是神经胶质细胞的特异性标志物，以可溶性蛋白和中间微丝蛋白的形式存在，且唯一表达，在损伤应答、宿主防御和组织修复中具有重要作用[7]。TBI后GFAP通过血脑屏障进入血液，释放谷氨酸及血管源性促细胞分裂素，星形细胞活跃致GFAP快速合成、含量增多[8]。Glushakova等[9]认为TBI后细胞凋亡和神经炎症参与血脑屏障和微血管损伤的机制，并致脑白质改变。Boutté等[10]研究表明TBI后血清GFAP在神经功能障碍和脑蛋白变化方面具有更高的敏感性和特异性。Takala等[11]认为TBI后完全恢复和恢复良好的患者在前2 d内的GFAP浓度显著低于恢复或预后差的患者，作为生化标志物可评估其严重程度并改善预后。本研究显示，TBI后轻、中、重度组GFAP指标较对照组明显升高，但轻度组中 GFAP 高峰为 72 h（12.2 ng/mL±4.2 ng/mL），中、重度组均随时间明显上升，显示GFAP在轻度TBI患者中3 d水肿高峰期数值最高，后期随水肿减退数值逐步下降，但中、重度TBI患者由于病程长，水肿时限延迟或二次损伤，GFAP仍有上升趋势，神经功能损伤程度越重，水平越高。

NSE是存在于神经元和内分泌细胞的一种糖酵解酶，在活化的单核细胞、巨噬细胞及星形胶质细胞表面表达，可以促进细胞外基质降解、促炎细胞因子和趋化因子的产生以及损伤和炎症部位的炎症细胞的入侵。外伤还会诱导将NSE从胞质池转移到细胞表面，NSE可以充当质粒原受体，促进细胞外基质降解和组织损伤[12]。对免疫细胞、神经细胞和神经胶质细胞的抑制作用可能是抑制二次损伤神经炎症的新途径。TBI后神经元受损，因血脑屏障被破坏致通透性增加，NSE释放入血浓度增高，最快于伤后6 h内显现[13]。NSE可以导致谷氨酸释放增加，降低谷氨酸再摄取，诱导兴奋性神经死亡，脑血管再灌注损伤，增加脑缺血面积[14]。本研究中轻、中、重度组NSE水平明显高于对照组，轻、中度组72 h NSE数值最高，后逐步下降，重度组中NSE上升趋势明显，这与Mokhtari等[15]研究相符，且NSE作为生化标志物与TBI患者GCS评分成正相关。

中枢神经受损后由于少突胶质细胞缺乏雪旺细胞的吞噬性，小胶质细胞向吞噬细胞转变的延迟不利于轴突和髓鞘崩解碎片的清除，最终阻碍了中枢神经再生[16]。同时由于影响了突触的可塑性和记忆的形成，从而使患者遗留明显的认知障碍[17]。NIHSS在评判脑出血及脑梗塞神经功能方面已经非常成熟，由于该量表主要是针对意识、语言及运动等神经功能的评分，故在了解和预判TBI患者的康复预后方面同样有重要意义[18]。本研究根据GFAP和NSE的水平变化联合NIHSS评分来评定TBI患者的病情演变及康复预后，血清GFAP和NSE与NIHSS评分呈正相关性，生化标志物GFAP和NSE的浓度升高提示降低了损伤神经细胞的自我修复能力，GFAP升高与患者死亡或不良预后相关，NSE浓度与神经元的损伤成正比，且与预后及死亡率有显著联系。

综上所述，TBI患者血清GFAP和NSE水平的变化可有助于了解大脑损伤和恢复的机制，与神经功能缺损程度密切关联，并且可能成为病情演变、预后恢复和提高生存质量的潜在生化标志物。因此，进一步探究能否将有临床意义的生化标志物、反应各系统的实验指标（如D-二聚体、炎症因子、血糖）、影像学计算机系统和最为之有效的评分量表整合成一个完整的工作台，对患者病情进行动态观察、控制病情、及时干预和提高生存质量有很大的临床价值。