丁漣沭

·專家筆談·

創(chuàng)傷性腦損傷后標(biāo)志物的研究進(jìn)展

丁漣沭

創(chuàng)傷性腦 損傷(traumatic brain injury，TBI)是指頭 部 突然受到外力打擊或發(fā)生顛簸，而引起腦組織結(jié)構(gòu)破壞或功能紊亂的神經(jīng)系統(tǒng)疾病[1]，具有致殘率高、死亡率高的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響患者健康、增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。早期準(zhǔn)確診斷并采取適當(dāng)?shù)闹委煷胧Ω纳祁A(yù)后具有重大意義，傳統(tǒng)的診斷和分型 方 法 多 依 賴 于 格 拉 斯 哥 昏 迷 評 分(Glasgow coma scale，GCS)和顱腦CT、MRI等影像學(xué)檢查，但是對TBI嚴(yán)重性的診斷缺乏準(zhǔn)確性，不能及時(shí)反映對TBI的治療效果，對預(yù)后的判斷亦不夠明確[3]。因此尋求新的診斷方法意義重大，TBI相關(guān)生物標(biāo)志物是近年來各國學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，不僅有助于彌補(bǔ)傳統(tǒng)診斷方式的不足，還能夠進(jìn)一步闡明TBI的生物學(xué)損傷機(jī)制[4]，為 TBI的治療提供新的依據(jù)和線索。本文對生物學(xué)標(biāo)志物在TBI的診斷、監(jiān)測、預(yù)后等方面的應(yīng)用價(jià)值、臨床轉(zhuǎn)化的不足及展望做一綜述。

一、生物學(xué)標(biāo)志物彌補(bǔ)傳統(tǒng)診斷方式的不足

傳統(tǒng)方式上，TBI特別是輕、中型TBI的診斷主要依靠患者或家屬的主訴、GCS評分和昏迷時(shí)間，但是這些相對較粗糙。因?yàn)橥幱谝粋€(gè)評分等級的患者表現(xiàn)出來的嚴(yán)重程度往往并不一致，也會(huì)出現(xiàn)不一致的預(yù)后，而患者的自述，多存在主觀性的偏倚。當(dāng)TBI后出現(xiàn)記憶偏差或認(rèn)知障礙時(shí)，其主訴存在失真的可能性。同時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)多種疾病會(huì)出現(xiàn)共病癥狀，例如TBI患者和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙患者都會(huì)出現(xiàn)抑郁、焦慮、失眠、注意力低下、記憶力差和易怒等癥狀，因而這些主訴對輕中型顱腦損傷的診斷缺乏特異性和準(zhǔn)確性[3]。中重型TBI患者入院時(shí)多已昏迷，不能提供有效病史，診斷依賴GCS評分、CT和MRI檢查，而患者入院時(shí)多因出現(xiàn)意識(shí)煩躁而使用鎮(zhèn)靜類藥物，部分患者因通氣需要已行氣管插管術(shù)，兩者不可避免地影響了患者的意識(shí)，使得GCS評分失去了 診 斷 的 價(jià) 值[2,5]。CT 的 應(yīng) 用 大 大 提 高 了 TBI的 診 斷 準(zhǔn) 確性，但也只限于瞬時(shí)檢測，不能動(dòng)態(tài)監(jiān)測，對彌散性腦損傷的敏感性弱，且患者多次行CT照射增加了對顱腦的輻射，輻射本身也有損傷[2,5]，是繼發(fā)性顱腦損傷的潛在誘因之一。MRI相對于CT有更好的準(zhǔn)確性，有助于早期診斷，但是花費(fèi)大，檢測時(shí)間長，TBI患者多意識(shí)煩躁，難以配合檢查，因而限制了應(yīng)用[5]。

生物標(biāo)志物是指一些可被生理檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查或影像學(xué)檢查測得的物質(zhì)或生物學(xué)參數(shù)，它的出現(xiàn)或者濃度的改變能夠提示組織器官的健康狀態(tài)、疾病狀態(tài)、感染情況、所處環(huán)境狀態(tài)、物質(zhì)暴露狀態(tài)或者治療療效，是機(jī)體健康狀況改變時(shí)，分子或細(xì)胞水平變化的內(nèi)源性指示劑[2]，因而能夠從一定程度上闡明疾病的分子機(jī)制，為合理選用治療措施提供有效的指導(dǎo)意見。根據(jù)標(biāo)記物來源和檢測手段的不同可分為多種類型的生物標(biāo)記物，如生理指標(biāo)標(biāo)志物、基因/DNA 標(biāo)志物、蛋白質(zhì)標(biāo)志物、mRNA 及 microRNA 標(biāo)志物、代謝物組學(xué)標(biāo)志物和影像學(xué)標(biāo)志物等。

本研究主要從蛋白質(zhì)角度探討TBI標(biāo)志物的研究現(xiàn)狀。一個(gè)理想的生物學(xué)標(biāo)志物應(yīng)該具備敏感性強(qiáng)、特異性高、穩(wěn)定性高、檢測方便等特點(diǎn)。理想的生物標(biāo)志物是疾病、功能紊亂的診斷工具，能夠準(zhǔn)確判斷預(yù)后，區(qū)分疾病中的主要機(jī)制和伴隨現(xiàn)象，有助于檢測藥物療效，促進(jìn)藥物改進(jìn)，比較新藥或新治療措施與傳統(tǒng)干預(yù)的療效，有助于患者的個(gè)性化治療，并使藥物發(fā)揮最大功效。生物標(biāo)志物作為診斷工具的作用在臨床上已經(jīng)得到證實(shí)了。肌鈣蛋白升高提示急性心肌梗死，肌酐升高提示腎衰，淀粉酶和脂肪酶超標(biāo)提示急性胰腺炎的發(fā)生，而谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶的升高往往對肝功能不全有診斷意義[6]。各國學(xué)者們針對 TBI診斷的生物學(xué)標(biāo)志物進(jìn)行了深入的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究[7-12]，發(fā)現(xiàn)了許多標(biāo)志物與TBI的發(fā)生有著密切的關(guān)系，然而尚沒有一種標(biāo)志物能夠走向臨床應(yīng)用。

二、TBI相關(guān)生物標(biāo)志物

研究發(fā)現(xiàn)一些由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或神經(jīng)元合成的蛋白質(zhì)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷密切相關(guān)，而神經(jīng)特異性烯醇化酶(neuron-specific enolase，NSE)、鈣 結(jié) 合 蛋 白(S100B)、C-tau 蛋白 、神 經(jīng) 膠 質(zhì) 纖 維 酸 性 蛋 白 (glial fibrillary acidic protein，GFAP)、髓 鞘 堿 性 蛋 白(myelin basic protein，MBP)、泛 素 C 末端 水 解 酶-L1(ubiquitin c-term inalhydrolase-L1，UCH-L1)、血影 蛋 白 降 解 產(chǎn) 物(spectrin break-down products，SBDPs)等 由于在神經(jīng)系統(tǒng)中高表達(dá)，且在TBI后表達(dá)量顯著升高而成為其中的代表，被認(rèn)為最有可能成為TBI診斷和預(yù)后的特異性標(biāo)志物。

(一)生物標(biāo)志物與TBI嚴(yán)重程度

1.S100B：S100B是定位于星形膠質(zhì)細(xì)胞的一種主要的低親和性鈣離子結(jié)合蛋白[13]。雖然其生理作用尚未完全了解，它通過與相關(guān)受體結(jié)合降低突觸可塑性[9]，其濃度升高往往提示星形膠質(zhì)細(xì)胞的死亡。由于其半衰期很短，只有重型TBI患者血清中才有足夠時(shí)間檢測到高濃度的 S100B[14]。研究表明血清高濃度S100B與由GCS評分劃定的重型TBI相符，并進(jìn)一步得到了顱腦 CT 的證實(shí)[16]。Berger等[15]認(rèn)為多數(shù)高濃度的血清 S100B 患者遠(yuǎn)期格拉斯哥預(yù)后評分(Glasgow outcome scale，GOS)很低，提 示預(yù)后不佳。總體 而言，血清S100B對重型TBI的預(yù)后有高度特異性，對重型TBI的敏感性很低。而血清S100B不能用于輕型TBI的診斷和預(yù)后判斷。Bechtel等[10]研究了血清 S100B 濃度與兒童 TBI嚴(yán)重性的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兒童TBI患者血清S100B的濃度高于對照組，并建議正常濃度S100B的輕型TBI兒童患者可以不行CT檢查。然而由于研究樣本的限制，還需要更深入的研究。

2.GFAP：GFAP是一種星形膠質(zhì)細(xì)胞的中間絲蛋白骨架，由于其只存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細(xì)胞，而被公認(rèn)為星型神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的特異性標(biāo)志物[14]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損后 GFAP 的 釋 放 增 多[1]，且 提 示 神 經(jīng) 膠 質(zhì) 細(xì) 胞 受 到 損 傷 。Dash 等[7]的 研 究 顯 示 TBI后 血 清 GFAP 升 高 預(yù) 示 顱 內(nèi) 壓 增高、平均動(dòng)脈壓降低、低腦灌注壓、低GOS評分及高死亡率。Honda 等[17]認(rèn)為在經(jīng)顱腦 CT 證實(shí)的重型 TBI患者中，較其他神經(jīng)特異性標(biāo)志物而言，血清GFAP具有更高的敏感性和 特 異 性 。 Bohmer等[18]也 發(fā) 現(xiàn) ，在 重 型 TBI患 者 中 ，血 清GFAP的濃度明顯升高，而在輕型TBI患者中的改變卻不穩(wěn)定。Zurek 等[14]發(fā)現(xiàn)在兒童 TBI患者中，死亡病例和 6 個(gè)月后預(yù)后差的病例血清GFAP濃度高于存活和預(yù)后較好的病例。

3.MBP：MBP是一種在中樞神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)高表達(dá)的重要髓鞘結(jié)構(gòu)蛋白，TBI后引起繼發(fā)性髓鞘結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和脫髓鞘病變，進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)軸突受損[11]。血清 MBP 濃度對 TBI具有高特異性，然而敏感性不強(qiáng)。只有在重型TBI患者或者合并有顱內(nèi)出血的TBI患者血清中才能檢測到升高的MBP，而 最 高 值 出 現(xiàn) 在 傷 后 48～72 h。Berger等[15]還 發(fā) 現(xiàn) 在 兒 童TBI患者中，高濃度的血清MBP預(yù)示著預(yù)后差，而在成人TBI患者中卻未得到相同的結(jié)論。

4.C-Tau：C-Tau 蛋白是分布于軸突的微管相關(guān)結(jié)構(gòu)蛋白，當(dāng)釋放到細(xì)胞外隙后即被降解，當(dāng)腦脊液或血液中出現(xiàn)C-Tau 時(shí)多提示軸突損傷[12]。重型 TBI后 CSF 中 C-Tau 含量顯著增高，并與臨床預(yù)后相一致，然而在輕型TBI患者與對照組中，C-Tau 的含量并未發(fā)生明顯差異，同時(shí)，血清 C-Tau含量與輕型TBI預(yù)后間無明顯關(guān)系，卻能提示重型TBI患者預(yù)后不佳[19]。

5.NSE：烯醇化酶是一種糖酵解酶，NSE是其同工酶之一 ，TBI后 6 h 內(nèi) 可 測 ，半 衰 期 為 24 h[14]。NSE 的 出 現(xiàn) 提 示 神經(jīng)元的損傷[19]。重型 TBI患者早期 CSF 中 NSE 含量升高預(yù)示著病情將進(jìn)一步惡化，最終進(jìn)入腦死亡狀態(tài)。Zurek 等[14]發(fā)現(xiàn)在兒童TBI患者中，損傷后6個(gè)月預(yù)后較差或者死亡的病例血清NSE濃度顯著升高。

6.UCH-L1：UCH-L1 又稱神經(jīng)特異性蛋白基因產(chǎn)物，在神經(jīng)元胞體中大量表達(dá)，是神經(jīng)元的標(biāo)志物之一。參與新陳代謝中蛋白質(zhì)的泛素化與去泛素化，維持神經(jīng)元正常生理功能并參與其病理變化[20]。CSF 中 UCH-L1 含量升高與重型TBI相關(guān)，并且預(yù)示著患者損傷后6個(gè)月的死亡風(fēng)險(xiǎn)增加或者 GOS 評分差[21]。類似的研究比較了重型 TBI患者 CSF 和血清中UCH-L1的含量，顯示兩者均明顯上升，且GCS評分3～5分的患者相對于GCS評分6～8分患者在傷后12 h內(nèi)，升高更明顯[8]。Berger等[15]的研究顯示在中型和重型 TBI患者中UCH-L1含量上升，而輕型患者中未發(fā)現(xiàn)相同的結(jié)果。這些研究均提示UCH-L1對于重型TBI患者診斷敏感性更高。

(二)生物標(biāo)志物與急性、亞急性TBI

有研究觀察了TBI患者損傷后7 d內(nèi)腦脊液和血清中UCH-L1的含量變化，他們發(fā)現(xiàn)傷后6 h含量升高達(dá)峰值，后逐 漸 下 降 ，在 前24 h內(nèi) 均 保 持 在 較 高 水 平 ，24～150 h內(nèi) 腦 脊液中含量基本穩(wěn)定，156 h以后，UCH-L1與正常對照組無明顯 差 異[8]。 研 究 結(jié) 果 顯 示 UCH-L1 是 急 性 TBI的 良 好 標(biāo) 志物，隨著損傷時(shí)間的推移，其指示作用逐漸減弱，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)GFAP、S100B[16]和 SBDP150[5]的 升 高 也 集 中 在 損 傷 后 24 h內(nèi)。在動(dòng)物研究中也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果[22]，發(fā)現(xiàn) SBDP145 損傷后持續(xù)增高，MAP2的升高與SBDP145相似，而MBP自損傷后一直呈高水平表達(dá)。SBDP120自損傷后呈低水平上升 ，而 損 傷 后 120 h 起 顯 著 上 升 ，這 些 結(jié) 果 顯 示 SBDP145、MAP2、MBP、SBDP120可以作為亞急性TBI的生物標(biāo)志物。

(三)生物標(biāo)志物與TBI后腦退行性疾病

TBI增加了發(fā)生腦退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，TBI后常見的腦退行性疾病有阿爾茲海默病(Alzheimer’sdisease，AD)、帕金森 病 (Parkinson’s disease，PD)和 慢 性 外 傷 性 腦 病 (chronic traumatic encephalopathy，CTE)等 。 研 究 者 發(fā) 現(xiàn) UCH-L1、NSE不僅對TBI的診斷有重要意義，還參與TBI后退行性疾病的病理變化，他們在AD患者下丘腦中檢測到了高濃度的UCH-L1、NSE[23]。此外，在 AD 和亨廷頓舞蹈病患者血清中也檢測到 UCH-L1 的升高[8]。

三、不足與展望

TBI由于其多發(fā)性，且對輕型TBI的認(rèn)識(shí)程度不足而被稱為“沉默的流行病”[2]。TBI患者預(yù)后不佳，特別是重型患者死亡率和致殘率一直保持在很高水平。傳統(tǒng)的診斷方法主要依靠患者主訴、GCS 評分、CT/MRI掃描等，這些對 TBI的分型診斷不夠明確，難以預(yù)測患者預(yù)后，更不能進(jìn)一步了解TBI的分子機(jī)制。近年來，學(xué)者們對TBI相關(guān)的生物標(biāo)志物做了深入的研究，發(fā)現(xiàn)了許多與TBI診斷、預(yù)后密切相關(guān)的生物標(biāo)志物，為TBI的診斷和預(yù)后提供了新的參考，但是至今尚無一種標(biāo)志物能夠應(yīng)用于臨床。這主要是由于特異性與敏感性不夠。例如NSE自被發(fā)現(xiàn)起就被認(rèn)為是神經(jīng)系統(tǒng)專有的標(biāo)志物，而后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞和血小板中也含有NSE，這一發(fā)現(xiàn)降低了在血液樣本中NSE含量對TBI診斷的可靠性，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在復(fù)合型損傷中，也可檢測到NSE的增高，而TBI的參與并非關(guān)鍵因素。同樣的，S100B曾一度被認(rèn)為只存在于神經(jīng)元，然而學(xué)者們發(fā)現(xiàn)脂肪組織及其他非神經(jīng)系統(tǒng)組織中亦有表達(dá)，并且在非TBI的損傷患者血清中也能檢測到高濃度的 S100B[1]。

TBI相關(guān)生物標(biāo)志物為TBI的準(zhǔn)確診斷和預(yù)后判斷提供了新的標(biāo)準(zhǔn)和參考，但是真正走向臨床應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究。采用標(biāo)準(zhǔn)化的檢測方法和檢測程序有助于推進(jìn)這一領(lǐng)域研究進(jìn)程。對于已發(fā)現(xiàn)的TBI標(biāo)志物，使用任何一個(gè)單獨(dú)診斷和預(yù)后判斷，都無足夠敏感度和特異度，而聯(lián)合使用卻能明顯打破這一局限。有學(xué)者提出聯(lián)合標(biāo)志物與神經(jīng)影像學(xué)檢查可提高診斷的準(zhǔn)確性，但仍需多中心、大樣本的研究去進(jìn)一步證實(shí)標(biāo)志物的功能，積極尋求新的高敏感性和高特異性的TBI標(biāo)志物，為更深入了解TBI的機(jī)制提供更多信息，有助于優(yōu)化治療措施，改善TBI的預(yù)后。

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2014-12-22)

(本文編輯：張麗)

10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2015.01.012

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丁漣沭，Email：dinglianshu@163.com

丁漣沭 .創(chuàng)傷性腦損傷后標(biāo)志物的研究進(jìn)展[J/CD].中華神經(jīng)創(chuàng)傷外科電子雜志,2015,1(1):42-44.