血钙变化通过内质网应激途径加重颅脑外伤患者神经损伤的临床研究

张鹏，王增亮，王瑞，王坚

颅脑外伤是脑组织遭受打击引发的一系列病理变化过程，随交通意外事故等发生率升高，颅脑外伤发生率逐年上升，给患者及家人带来巨大痛苦[1-2]。颅脑外伤患者伴随着不同程度的脑组织损坏，明确脑损伤进展的核心因素并进行积极干预是保护神经功能、改善治疗结局的关键所在。已有研究指出[3]，升高机体血钙水平有助于优化脑出血患者的病情，同时减少相关并发症发生，推测血钙水平异常在脑损伤性疾病的发生发展中扮演重要角色。目前关于颅脑损伤后血钙水平变化在其病情进展中扮演的角色及具体机制研究较少，基于此，现观察颅脑外伤患者血钙变化对脑神经损伤的影响，报道如下 。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2017年9月—2019年10月新疆医科大学第一附属医院急救创伤中心创伤重症医学科及神经外科收治颅脑外伤患者138例，根据格拉斯哥昏迷评分(GCS)及伤后原发性昏迷时间长短分为3组：轻度组56例，中度组49例，重度组33例。轻度组男31例，女25例，年龄32～59(40.28±7.31)岁；体质量指数(BMI)21～25(23.74±1.20)kg/m2；发病至入院时间1～5(2.04±0.76)h;致伤原因：交通意外24例，坠落伤22例，其他10例。中度组男29例，女20例，年龄23～64(40.09±6.88)岁；BMI 22～26(24.01±1.32)kg/m2；发病至入院时间1～6(2.10±0.84)h；致伤原因：交通意外21例，坠落伤22例，其他6例。重度组男19例，女14例，年龄25～71(39.96±7.11)岁；BMI 21～27(23.60±1.15)kg/m2；发病至入院时间1～4(2.03±0.71)h;致伤原因：交通意外13例，坠落伤14例，其他6例。3组患者的基础资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会审核批准，患者或家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 病例选择标准 (1)纳入标准：①具有明确的颅脑外伤史，经头颅CT或磁共振(MR)确定颅脑损伤；②既往无脑梗死、脑出血、脑炎、脑外伤病史；③入院至急诊手术时间间隔<4 h。(2)排除标准：①合并阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病；②合并甲状旁腺亢进等影响钙磷代谢的疾病；③合并颅脑肿瘤。

1.3 观测指标与方法

1.3.1 血钙水平检测： 留取3组研究对象入院时的外周静脉血5 ml，分离血清并经贝克曼库尔特AU5800全自动生化分析仪测定。

1.3.2 脑神经指标检测：上述血清标本采用放射免疫法测定神经损伤标志物，包括髓鞘碱性蛋白(MBP)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、S100B蛋白(S100B)；单胺类神经递质谷氨酸(Glu)、门冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、γ- 氨基丁酸(GABA)的水平。

1.3.3 内质网应激途径相关蛋白检测：3组研究对象均行急诊外科手术，术中留取坏死脑组织标本，采用免疫组织化学法测定磷酸化的真核翻译起始因子2α(P-eIF2α)、生长停滞与 DNA 损害可诱导蛋白34(GADD34)表达。组织切片在普通显微镜下显示细胞浆染色棕褐色或棕黄色为阳性，随机选取5个视野并拍照，分析各组P-eIF2α、GADD34的光密度值并取平均值。

2 结 果

2.1 3组患者血钙水平比较 随颅脑外伤程度加重血钙水平进一步下降，轻度组(2.03±0.28)mmol/L>中度组(1.76±0.22)mmol/L>重度组(1.39±0.19)mmol/L，3组间比较差异均有统计学意义(F/P=73.984/0.000)。

2.2 3组患者血清脑神经损伤标志物比较 随颅脑外伤程度加重MBP、NSE、S100B水平进一步增加，3组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)，见表1。

表1 3组患者血清神经损伤标志物水平比较

2.3 3组患者血清单胺类神经递质水平比较 随颅脑外伤程度加重，Glu、Asp水平增加，Gly、GABA水平降低，3组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表2 3组患者血清单胺类神经递质水平比较

2.4 3组患者脑组织内质网应激途径相关蛋白水平比较 随颅脑外伤程度加重，P-eIF2α阳性表达率增加，GADD34阳性表达率下降，组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)，见表3。

表3 3组患者脑组织中内质网应激途径相关蛋白阳性表达率情况比较

2.5 相关性分析 Pearson检验显示，颅脑外伤患者血钙水平与神经损伤标志物MBP、NSE、S100B水平呈负相关(r=-0.498、-0.672、-0.574，P均<0.05)；与单胺类神经递质Glu、Asp水平呈负相关，与Gly、GABA水平呈正相关(r=-0.661、-0.548、0.499、0.621，P均<0.05)；与内质网应激途径相关蛋白P-eIF2α的阳性表达率呈负相关，与GADD34的阳性表达率呈正相关(r=-0.712、0.657，P均<0.05)。

3 讨 论

目前有不少颅脑外伤患者并发急性心脏骤停，与脑损伤发生后患者血钙水平的急剧变化、心脏搏动动力缺乏等密切相关[4-5]。血钙水平变化是否存在，其对患者脑损伤进展是否也产生重要影响，尚未有明确定论。本研究检测不同严重程度的颅脑外伤患者血钙水平发现，随颅脑损伤程度加重患者血钙水平下降，明确了颅脑外伤患者的“钙缺乏”现象且推测持续性血钙水平下降参与脑损伤进展。

检测血清中与神经功能直接相关的指标可用于评估颅脑外伤患者的脑损伤严重程度，不同研究发现MBP、NSE、S100B表达高于脑炎或者缺氧患者，被认为是脑损伤的标志物分子[6-8]。本研究随颅脑外伤程度加重上述神经损伤标志物的血清水平增加，且与患者血钙水平呈负相关，说明患者血钙缺乏程度与脑损伤严重程度直接相关。单胺类神经递质是另一敏感反映患者神经功能的指标，其中Glu、Asp属于兴奋性氨基酸，其过度释放将增加神经元钠离子内流并导致细胞肿胀坏死，对神经元具有毒性作用[9-10]；Gly、GABA属于抑制性氨基酸，生理状态下与兴奋性氨基酸水平保持动态平衡，两者功能相互制衡并维持神经元功能形态稳定，脑损伤发生后Gly、GABA表达减少并导致兴奋性氨基酸相对占优势，进一步加剧脑损伤[11-13]。本研究中随患者颅脑外伤程度加重，其血清Glu、Asp水平增加，Gly、GABA水平下降，与客观现实吻合，且Glu、Asp水平与血钙水平呈负相关，Gly、GABA水平与血钙水平呈正相关，说明钙缺乏程度与颅脑外伤患者的单胺类神经递质紊乱程度密切相关，持续低血钙可能通过影响神经递质表达来影响病情，但其具体直接作用途径有待后续细胞实验进一步明确。

低血钙对颅脑外伤患者神经功能的负面作用机制未明。内质网在钙离子储存、调节及蛋白质合成等生命活动中扮演重要角色，缺血缺氧反应均可诱发内质网应激并促使其标志蛋白P-eIF2α大量表达，转录内质网相关凋亡基因，使蛋白质合成受阻，促使神经元凋亡[14-15]。GADD34属于细胞周期蛋白，参与内质网应激蛋白质合成受阻后的再启动，对维持细胞活力具有重要意义[16-18]。本研究中随颅脑损伤程度加重，损伤脑组织中P-eIF2α阳性表达率上升，GADD34阳性表达率下降，且患者钙缺乏程度与上述蛋白质表达率的变化幅度直接相关，说明低血钙通过内质网应激途径导致颅脑外伤患者神经损伤进展。

总之，颅脑外伤患者存在明显低血钙，是导致神经损伤进展的重要原因之一，可能通过内质网应激途径导致神经元损伤及凋亡。关于低血钙对神经元具体功能及活性的影响，有待后续研究进一步明确。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明

张鹏：设计研究方案，实施研究过程，论文撰写；王增亮、王瑞：提出研究思路，分析试验数据，论文审核;王坚：资料搜集整理，论文修改，进行统计学分析