神经元特异性烯醇化酶的研究进展及其在心脏停搏中的应用

陈 挠，王秀杰

(哈尔滨医科大学附属第一医院急诊内科，哈尔滨 150001)

烯醇化酶是一种多功能蛋白质，广泛存在于人体组织，在糖无氧酵解途径中起催化酶作用。机体损伤时，烯醇化酶可从细胞中释放出来，在调控细胞凋亡及促进细胞存活方面起双向作用[1]。烯醇化酶在不同组织中具有不同结构，其中神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase，NSE)主要存在于神经元和神经内分泌细胞，在神经系统创伤、缺血缺氧性脑病、中毒性损伤、神经内分泌肿瘤等疾病时，脑脊液和血液中NSE水平可出现不同程度升高，故可作为神经系统损伤和神经内分泌肿瘤的生物标志物[2-3]。近年来，有学者研究认为，NSE可以通过相关信号通路促进神经细胞的生长与再生，有望在相关领域应用[4]。目前，心脏停搏是常见急诊就诊原因，是最常见的死亡原因之一，其导致的缺血缺氧性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)约50%早期存活，但最终仍无法避免出现无反应觉醒综合征或死于并发症[5]。近年来，NSE逐渐受到重视，并用于心脏停搏预后的评估。现就NSE的研究进展及其在心脏停搏中的应用予以综述。

1 NSE的结构及特性

烯醇化酶又称为磷酸丙酮酸水合酶，广泛存在于各种哺乳动物细胞的细胞质、细胞核和细胞表面，可在生理或病理状态下起多种作用。烯醇化酶由α、β或γ三种亚基非共价连接为不同的亚型，不同亚型具有组织特异性，其中α-烯醇化酶存在于所有胎儿和大多数成年哺乳动物组织中，β-烯醇化酶主要存在于骨骼肌和心肌组织，而NSE主要存在于神经元和神经内分泌组织[6]。在机体发育、损伤或疾病期间，成熟组织中的α-烯醇化酶可在肌肉组织可转化为β-烯醇化酶，在神经元和神经内分泌细胞中转化为NSE[1]。NSE是一种分子量为78 000的γ同型二聚体，首先在神经组织中分离出来，并称为14-3-2蛋白，后因其具有烯醇化酶活性，被命名为神经元特异性烯醇化酶，存在于所有神经元和神经内分泌细胞，特别是弥漫性神经内分泌系统，如肠道、肺部、甲状腺、唾液腺和胰腺中[7-8]。另有研究发现，红细胞、血小板、乳房组织、子宫等非神经元和非神经内分泌细胞或组织中也有较低含量的NSE[9]。NSE有αγ和γγ两种亚型，其中γγ主要存在于成熟神经元，αγ存在于非神经元细胞[10]。

2 NSE的功能

烯醇化酶常在细胞胞质中表达，并在糖酵解和糖异生中起催化酶的作用，可促进2-磷酸甘油酸和磷酸烯醇丙酮酸相互转化。有研究表明，炎症反应时，烯醇化酶可迁移至细胞表面，在细胞乏氧、控制细胞生长、免疫耐受及变态反应等方面起多重作用[1]。肿瘤细胞增殖需要大量的能量，因此糖酵解在肿瘤细胞中明显增强，并成为肿瘤进展的标志。烯醇化酶的过度表达明显加速了糖酵解过程，以满足肿瘤细胞的代谢需求，促进肿瘤生长，故认为烯醇化酶可能成为肿瘤靶向治疗的研究方向[11-12]。

有研究认为，炎症反应时，烯醇化酶释放至细胞表面可能与尿激酶型纤溶酶原激活剂、尿激酶型纤溶酶原激活剂受体和纤溶酶原相互作用有关。细胞表面的烯醇化酶可与纤溶酶原结合，随后被裂解，产生活化的纤溶酶，降解细胞外基质，促进病原体侵入，加重炎症反应及细胞破坏，促进细胞凋亡，也促进肿瘤细胞的侵袭和转移；增加的烯醇化酶可增强纤溶酶活性和激活蛋白酶激活受体2，从而激活内皮细胞和中性粒细胞[1,13]。烯醇化酶可以刺激免疫球蛋白产生，从而可激活体液免疫和细胞免疫，并加重损伤后炎症反应[14]。烯醇化酶快速从胞质转移到细胞表面时，可引发多种反应，如产生活性氧类、一氧化氮、炎症细胞因子(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、γ干扰素、转化生长因子-β等)、趋化因子(人单核细胞趋化蛋白-1、人巨噬细胞炎性蛋白-1α等)促进细胞凋亡[1]。以往研究主要集中于神经元损伤后NSE过度表达对细胞的有害影响，认为NSE是评估神经元损伤的重要标志物，但近年来研究认为，可控的NSE表达可以促进神经元的存活和再生[4]。NSE的C端与糖酵解途径无关，通过介导磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B和促分裂原活化的蛋白激酶/细胞外信号调节激酶途径促进细胞增殖和迁移，促进细胞存活，其机制可能是NSE作用于磷酸脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路使RhoA激酶失活，从而促进神经生长，并通过快速肌动蛋白聚合影响神经突向外生长[2,15]。对小鼠模型NSE的神经营养作用的研究发现，组织蛋白酶X可在酸性环境下切断NSE的C端结构，从而影响NSE促进神经细胞生长分化的功能[16]。通过对以上途径或酶的干预可能减少神经细胞的凋亡，甚至促进神经细胞的再生，可为未来脑部、脊髓损伤等神经系统损伤中促进神经生长再生、修复等方面的研究提供新思路[4]。

目前，NSE的临床应用仍主要集中在神经内分泌肿瘤或神经系统损伤的特异性方面，并作为神经系统损伤及部分肿瘤标志物的临床应用，如脑卒中、脑外伤等。近年来，NSE在HIE中的应用逐渐在国内外受到重视，并逐步应用到临床。

3 NSE与心脏停搏

心脏停搏直接导致脑组织缺血缺氧，脑细胞崩解破坏，呼吸心脏停搏4～6 min内无法恢复脑灌注将直接导致不可逆的脑损伤，出现HIE。此外，心脏停搏后综合征患者的炎症反应可导致全身缺血再灌注损伤、心功能不全等，可能导致继发性脑损伤[17-18]。脑损伤是心脏停搏后神经系统预后不良和死亡的最常见原因[19]。评估心脏停搏患者脑功能恢复的可能性是临床决定后续治疗和判断预后的重要手段，现通常依据医师的临床经验(如瞳孔和角膜反射、发病3 d内是否有去大脑强直、24 h内是否出现癫痫或肌阵挛等)，往往缺乏量化指标的评估[20]。既往心脏停搏患者心肺复苏后脑功能评估可依照各种评分，如格拉斯哥昏迷评分量表、脑功能分类等，但此类方法存在一定主观性，极易受各种因素干扰，而脑电图、头部CT、头部磁共振成像等常需要一定的检查条件。近年来，一些生物标志物逐步用于脑损伤的评估，如NSE、S-100β蛋白等，但目前尚没有公认的心肺复苏术预后标准的NSE标本留取时间和NSE阈值。

3.1NSE的阈值 临床上检验指标常设定特定的阈值以便于诊断与治疗。正常人血清中仅存在极少量的NSE。心脏停搏患者脑部缺血缺氧后出现神经细胞崩解，导致NSE释放入脑脊液，透过血脑屏障进入血液，导致血清中NSE水平升高，神经细胞损伤越重，NSE水平越高，因此NSE可用于评估脑损伤严重程度及预后[3]。但NSE水平评估短期预后受采血时间的影响较大，阈值范围很广[21]。有研究认为，心脏停搏后第1～3天NSE>33 ng/mL，提示预后不良，患者可能死亡或处于植物状态，但假阳性率为29.3%，易导致误诊[22-23]。随后Daubin等[20]也证实，NSE水平越高，心脏停搏患者预后越差；并将NSE阈值设定为97 ng/mL，发现NSE测定值高于设定阈值的患者均出现植物状态或最终死亡，但对心脏停搏幸存患者的后续治疗方案仍建议联合脑电图和体感诱发电位等检查进行评估。随着低温诱导治疗及低温治疗对神经系统保护作用的研究进展，以往设定的心脏停搏NSE阈值受到质疑，Stammet等[24]对目标温度管理的研究认为，NSE预测值并不受33 ℃或36 ℃目标温度的显著影响，并对患者自主循环恢复后24、48、72 h分别留取NSE血液标本进行统计发现，NSE阈值的设定与灵敏度和特异度的相关性较大，24 h时NSE灵敏度过低，不具有临床意义，48 h和72 h的NSE值更适合预测预后；既往将NSE阈值设定为33 ng/mL，假阳性率过高，设定为100 ng/mL时灵敏度过低；48～72 h的NSE增加6 ng/mL则提示预后不佳，故认为NSE水平升高并不能决定可对患者消极治疗。Streitberger等[25]的研究发现，NSE阈值设定为70 ng/mL时，阳性预测值为94%，灵敏度为55%；NSE阈值设定为80 ng/mL时，阳性预测值为97%，灵敏度为51%；NSE阈值设定为90 ng/mL时，阳性预测值为99%,灵敏度为48%，可见高水平NSE提示心脏停搏患者预后不良，尤其是NSE>90 ng/mL时，患者恢复的可能性较小；而较低NSE血清水平预示出现严重HIE的可能性较小，但低NSE水平对脑功能分类评分在1～3的预测灵敏度低至33%，故需结合其他参数重新评估。NSE对院外心脏停搏患者的预测准确性优于非创伤性院内心脏停搏患者，可能由于院外心脏停搏幸存者往往恢复自主循环的时间较长，易出现较为严重的HIE，而非创伤性院内心脏停搏患者抢救及时，出现严重HIE的概率较低，且很多患者未经过HIE而直接死亡。由于NSE评估心脏停搏病情及预后的特异性不高，故难以独立评价，仍需与其他指标联用。

3.2NSE的留取标本时间 NSE等生物标志物(如心肌酶、氨基转移酶等)在机体不同阶段存在动态变化。心脏停搏后不同时间的NSE值存在差异，其代表意义也不同。Sugita等[18]分别留取0、24、48、168 h院外心脏停搏后恢复自主循环患者的标本进行研究发现，与预后良好组相比，预后不良组NSE水平在0 h无明显差异，24 h后NSE开始增加，48 h可达到峰值，与预后良好组比较差异有统计学意义，证实NSE作为生物标志物是动态的变化过程。马宇洁等[26]对心脏停搏大鼠心肺复苏模型自主循环恢复后6、12、24、48 h血NSE的研究发现，6 h时NSE出现升高，24 h达到峰值，随后NSE下降，这与上述研究略有出入，可能与研究对象和方法的差异有关。Vondrakova等[27]研究认为，NSE水平虽可预测患者未来30 d的神经系统功能，但NSE水平与预测结果之间的相关性受采血时间的影响：心脏停搏第4天NSE检测结果与预后相关性最大，第3天NSE数值和NSE最大值与预后相关性相对较大，第1天NSE值与预后相关性较小，NSE最大值是1年内死亡的独立预测因子。留取峰值更能预测病情预后，但有研究发现，心脏停搏48～72 h期间NSE持续升高，预示患者的死亡风险较大，可见早期动态监测NSE水平对疾病诊治至关重要[28]。

3.3干扰因素 导致心脏停搏的原因极为复杂，大致分为心源性疾病和非心源性疾病两大类。非心源性疾病中还包括呼吸系统疾病、神经系统疾病、代谢性疾病、中毒等，但脑外伤、脑卒中等疾病也可引起血清NSE水平的升高，故用NSE评估非心源性疾病导致的心脏停搏和单纯HIE尚待确定。有研究发现，NSE可大量存在于各类神经内分泌肿瘤，包括胰岛细胞瘤、嗜铬细胞瘤、甲状腺髓样癌、燕麦细胞癌和胰腺癌、胰腺癌和胰腺癌、肺癌等[29]。心脏停搏治疗过程中极易合并脓毒症。Anderson等[30]对124例脓毒症患者进行回顾性分析发现，NSE水平每增加1倍，脓毒症患者30 d病死率增加7.3%、意识障碍风险增加5.2%；NSE>12.5 ng/mL是30 d病死率增加23.3%和意识障碍风险增加29.3%的独立危险因素。NSE水平可能受到患者病史和合并症的影响，给心脏停搏的预后评估带来困难。Stammet等[24]对治疗过程温度控制影响的研究认为，在33 ℃或36 ℃目标温度管理下，对NSE的影响不明显。NSE存在于红细胞和血小板内的血清半衰期约30 h[31]。标本溶血后可导致血清NSE值成比例增加，可见标本采集溶血以及使用体外循环、主动脉球囊反搏等治疗均可影响NSE水平[31-33]。由于NSE的特异度不高，且存在诸多干扰因素，故使用NSE进行心脏停搏预后评估时，需避免上述干扰因素的影响。

4 小 结

NSE是长期用于肺癌诊断治疗的生物标志物。近年来，分子生物学研究逐渐发现，过量表达的NSE可以加重炎症反应，促进神经细胞凋亡，甚至在肿瘤细胞的生长和转移中也起作用；可控的NSE表达能通过相关信号转导通道控制神经细胞的生长与再生，此功能尚需进一步证实，但已为促进神经生长和恢复提供了思路，有望应用于脑部、脊髓等神经系统损伤的修复中。心脏停搏后HIE是心脏停搏幸存者预后不良和死亡的主要原因之一，目前仍依靠临床症状及功能评分评估心脏停搏的预后，虽然CT等影像学检查可以评估预后，但需要一定的条件，适当的生物标志物在临床上更易使用。目前，NSE的明显升高预示心脏停搏患者预后不良，低NSE预测的灵敏度较低，但对心脏停搏的良好转归仍有提示作用，故建议连续留取NSE标本，前3～4 d明显升高提示预后不良，且第3天、第4天的NSE值具有更高的预测价值，第3天血清NSE>90 ng/mL提示预后严重不良，但能否作为阈值尚有待确定。NSE存在很多限制因素，包括基础疾病、继发感染、体外循环、溶血等，因此，临床应用时需考虑以上干扰因素，故应结合影像学检查和其他检查方式对心脏停搏预后进行评估更为准确。