董 妍綜述， 聶時(shí)南審校

0 引 言

創(chuàng)傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI)是目前世界范圍內(nèi)各年齡段人群致殘、致死的主要原因之一，成為威脅人類健康和生命的巨大公共問(wèn)題[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年有超過(guò)5000萬(wàn)人遭受TBI，給家庭及社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)[2]。TBI多由交通事故、墜落和暴力等原因造成，根據(jù)不同的受傷機(jī)制及受力程度，引起不同程度的顱腦結(jié)構(gòu)和功能的損傷。TBI致傷機(jī)制復(fù)雜，創(chuàng)傷后神經(jīng)遞質(zhì)釋放、自由基產(chǎn)生、鈣介導(dǎo)損傷、基因激活、線粒體功能障礙、炎癥反應(yīng)和凝血功能異常等病理生理過(guò)程可造成機(jī)體的二次損傷，常引發(fā)TBI不良結(jié)局[3]。近年來(lái)，相關(guān)研究表明部分生物標(biāo)志物在TBI損傷嚴(yán)重程度判斷及預(yù)后評(píng)估方面具有一定的臨床價(jià)值，成為TBI相關(guān)研究的重要領(lǐng)域。本文就近年來(lái)TBI預(yù)后相關(guān)生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展作一綜述。

1 凝血相關(guān)生物標(biāo)志物

由TBI導(dǎo)致的凝血病變與顱內(nèi)進(jìn)行性出血損傷密切相關(guān)。通常，合并凝血病變的TBI患者中，約有半數(shù)在傷后48 h內(nèi)出現(xiàn)進(jìn)行性出血[4]。顱內(nèi)出血是導(dǎo)致TBI患者死亡的最大原因之一，有研究表明，合并凝血功能異常的TBI患者死亡風(fēng)險(xiǎn)比凝血功能正常的TBI患者高9倍，預(yù)后不良的風(fēng)險(xiǎn)高30倍[5-6]。

在凝血功能相關(guān)標(biāo)志物中，已有研究提示D-二聚體、血小板反應(yīng)蛋白-1(thrombospondin-1，TSP-1)和血漿信號(hào)肽-CUB-表皮生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)域包含蛋白1(signal peptide-CUB-EGF domain-containing protein 1，SCUBE1)等與TBI患者的預(yù)后密切相關(guān)。D-二聚體是纖維蛋白原的降解產(chǎn)物，異常的血清D-二聚體水平可以反映機(jī)體凝血和纖溶系統(tǒng)的失衡。Zhang等[7]通過(guò)Meta分析得出，TBI患者入院時(shí)血清D-二聚體水平與進(jìn)行性出血損傷的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，且以5mg/L作為臨界值，血清D-二聚體可預(yù)測(cè)是否發(fā)生進(jìn)行性出血損傷。TSP-1是一種凝血酶敏感的抗血管生成因子，可以阻斷血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的血管生成，其表達(dá)在腦出血后增加，在TBI患者1周死亡率、6個(gè)月死亡率和6個(gè)月不良結(jié)局等方面具有較高的預(yù)測(cè)價(jià)值[8]。SCUBE1是一種在早期胚胎發(fā)生過(guò)程中表達(dá)的分泌細(xì)胞表面蛋白，在血小板活化早期從內(nèi)皮細(xì)胞和血小板α顆粒中釋放，是TBI 發(fā)生后6個(gè)月不良結(jié)局的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[9]?？梢?jiàn)，在TBI患者中，凝血病變的發(fā)生與死亡率增加及預(yù)后不良有關(guān)，血清D-二聚體、TSP-1和SCUBE1可作為TBI的重要預(yù)后指標(biāo)。

2 炎癥相關(guān)生物標(biāo)志物

TBI是一個(gè)復(fù)雜的病理過(guò)程，包括初次的機(jī)械沖擊和二次損傷。TBI的二次損傷是指細(xì)胞因子、趨化因子、細(xì)胞毒性蛋白酶和氧自由基等炎癥介質(zhì)分泌后引起的繼發(fā)性腦損傷、細(xì)胞死亡、組織損傷和神經(jīng)變性，進(jìn)而導(dǎo)致TBI患者不良結(jié)局的發(fā)生[10-11]。但需要指出的是，炎癥是把雙刃劍，雖然神經(jīng)炎癥介質(zhì)常誘發(fā)有害的初始效應(yīng)，但在后期神經(jīng)修復(fù)過(guò)程中卻發(fā)揮一定的積極作用[12]。

白細(xì)胞介素-6(interleukin 6，IL-6)是一種多功能細(xì)胞因子，可調(diào)節(jié)炎癥、免疫和神經(jīng)發(fā)育[12]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥的發(fā)生過(guò)程中，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞可促進(jìn)IL-6的產(chǎn)生。近年來(lái)，有研究認(rèn)為，血清IL-6水平與患者TBI后顱內(nèi)壓的升高相關(guān)，可作為TBI合并顱內(nèi)壓升高風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的有效生物標(biāo)志物[13-14]。

白細(xì)胞介素-10(interleukin 10，IL-10)是一種具有強(qiáng)大抗炎特性和免疫調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子。其通過(guò)減少促炎細(xì)胞因子的合成、抑制細(xì)胞因子受體的激活和表達(dá)來(lái)限制腦內(nèi)炎癥的發(fā)展，具有神經(jīng)保護(hù)作用[12]。有研究表明，血清IL-10水平升高不僅與TBI嚴(yán)重程度呈顯著正相關(guān)，還與患者死亡率相關(guān)。在一個(gè)重度TBI的前瞻性研究中[15]，較高IL-10水平(>90 pg/mL)的個(gè)體死亡率比較低(<50 pg/mL)的個(gè)體高出6倍。然而，在多發(fā)傷患者中，IL-10水平也顯著升高，因而IL-10不是TBI的特異性標(biāo)志物，僅可作為評(píng)估TBI預(yù)后的參考指標(biāo)。

此外，有研究報(bào)道IL-1β、IL-8、高遷移率族蛋白1基因、銅藍(lán)蛋白、轉(zhuǎn)位蛋白、巨噬細(xì)胞抑制因子和S100A12等因子也在TBI患者結(jié)局預(yù)測(cè)方面發(fā)揮一定作用，但其預(yù)測(cè)價(jià)值還有待進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。

3 神經(jīng)系統(tǒng)損傷相關(guān)生物標(biāo)志物

3.1 神經(jīng)元胞體損傷標(biāo)志物泛素C末端水解酶-L1(ubiquitin C terminal hydrolase-L1，UCH-L1)是一種神經(jīng)元特異性酶，主要存在于神經(jīng)元胞體細(xì)胞質(zhì)中，通過(guò)ATP依賴性蛋白酶體途徑參與蛋白質(zhì)的泛素化和消除。在TBI發(fā)生后的1h內(nèi)，血清及腦脊液中的UCH-L1顯著升高，并可持續(xù)至少7 d[16]，對(duì)判斷TBI的嚴(yán)重程度及預(yù)后有重要參考價(jià)值。另外，TBI后血清及腦脊液中UCH-L1濃度的升高不受藥物和酒精中毒的影響[17]，具有高度的靈敏性及特異性。

αⅡ血影蛋白裂解產(chǎn)物(alpha-II spectrin breakdown products，SBDPs)是由鈣蛋白酶和天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-3作用于αⅡ血影蛋白分別產(chǎn)生的裂解產(chǎn)物SBDP145、SBDP150與SBDP120的總稱[18]。αⅡ血影蛋白是一種廣泛存在于軸突和神經(jīng)元突觸前末端的細(xì)胞骨架蛋白，當(dāng)細(xì)胞受損或壞死時(shí)被分解為SBDPs。Mondello等[19]研究表明，腦脊液中SBDPs水平與TBI患者12周內(nèi)的死亡率顯著相關(guān)，嚴(yán)重TBI發(fā)生后3個(gè)月內(nèi)死亡的患者在7 d觀察期內(nèi)腦脊液中SBDP145和SBDP120濃度顯著升高。損傷后24 h內(nèi)腦脊液中SBDP145水平預(yù)測(cè)所選截止值(6 ng/mL)生存的敏感度為0.92，陰性預(yù)測(cè)值為0.86，SBDP120水平預(yù)測(cè)所選截止值(17.55 ng/mL)生存敏感度為0.99，陰性預(yù)測(cè)值為0.94。因此，腦脊液中SBDPs水平可作為臨床評(píng)估TBI發(fā)生后損傷嚴(yán)重程度和死亡率的重要補(bǔ)充。

3.2星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷生物標(biāo)志物S100β是一種主要在星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)的鈣結(jié)合蛋白，通過(guò)調(diào)節(jié)第二信使鈣信號(hào)，參與細(xì)胞分化和運(yùn)動(dòng)。腦損傷可觸發(fā)神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，增加S100β的產(chǎn)生，并將其移位到細(xì)胞外基質(zhì)，刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞損傷和變性[20]。TBI患者于腦損傷6 h后血清及腦脊液中S100β濃度逐漸升高，約1 h內(nèi)達(dá)到峰值然后逐漸降低。Kellermann等[21]報(bào)道，TBI患者入院第一天血清中S100β水平>0.7 g/L與死亡率相關(guān)，S100β水平>0.2 g/L可提示不良預(yù)后。另外，TBI患者48 h后血清中S100β水平可再次升高，第2個(gè)S100β峰的出現(xiàn)可能是由于興奮毒性或炎癥對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生持續(xù)性損傷，預(yù)示著TBI患者遠(yuǎn)期預(yù)后不良[22]。

膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)是星形膠質(zhì)細(xì)胞骨架中包含的一種單體中間絲蛋白。目前發(fā)現(xiàn)其主要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)，可能成為預(yù)測(cè)星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷的獨(dú)立標(biāo)志物。Diaz-Arrastia等[23]發(fā)現(xiàn)TBI患者傷后1h血清GFAP即開(kāi)始升高，約1 d達(dá)高峰，而急性期血清GFAP水平與患者的預(yù)后有良好的相關(guān)性。另有研究表明：伴顱內(nèi)出血的TBI患者血清GFAP水平更高，提示GFAP可能是評(píng)估TBI嚴(yán)重程度和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。

3.3軸突損傷生物標(biāo)志物神經(jīng)絲(neurofilament，NF)是神經(jīng)元軸突細(xì)胞骨架的主要成分，是由3種相對(duì)分子質(zhì)量不同的亞單位組裝成的多聚體。其亞單位分別為68 000的神經(jīng)絲輕鏈(NF-L)、150 000的神經(jīng)絲中間鏈(NF-M)和190 000～210 000的神經(jīng)絲重鏈(NF-H)。在創(chuàng)傷性軸索損傷中，軸突處鈣離子內(nèi)流導(dǎo)致鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶激活，并使神經(jīng)絲去磷酸化，而去磷酸化的神經(jīng)絲不穩(wěn)定，導(dǎo)致NF-L，NF-M和NF-H釋放到腦脊液中[24]。有研究表明，腦脊液中的NF-L對(duì)TBI的預(yù)后有預(yù)測(cè)價(jià)值[25]，但部分顱內(nèi)壓升高的TBI患者不宜行腰椎穿刺，且與血清相比，腦脊液的獲取相對(duì)不易。為此，Shahim等[26]利用超靈敏ELISA檢測(cè)了血清中的NF-L，并發(fā)現(xiàn)TBI患者血清中的NF-L水平于TBI發(fā)生后持續(xù)升高，至傷后第12天達(dá)到最高水平，傷后24 h NF-L用于預(yù)測(cè)TBI患者存活率的敏感性及特異性分別為71%和88%，用于預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期不良預(yù)后的敏感性及特異性分別為83%和56%。

Tau蛋白是一種與微管相關(guān)的軸突磷酸化蛋白，參與微管動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)[27-28]。TBI易引起神經(jīng)元軸突損傷，而研究發(fā)現(xiàn)Tau病變與軸突破壞有關(guān)，因此Tau蛋白可作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的潛在標(biāo)志物，并由此受到了研究人員的廣泛關(guān)注。目前，研究發(fā)現(xiàn)血漿磷酸化Tau、總Tau和P-Tau/T-Tau比值在評(píng)估TBI患者預(yù)后中具有臨床價(jià)值[29]。此外，TBI患者血液中P-Tau濃度和P-Tau/T-Tau比值與CT表現(xiàn)顯著相關(guān)，有望為TBI的診斷及病情監(jiān)測(cè)提供參考[30]。

3.4白質(zhì)損傷生物標(biāo)志物髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein，MBP)是一種少突膠質(zhì)細(xì)胞蛋白，是覆蓋神經(jīng)纖維多層髓鞘的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)成分[31]。MBP在髓鞘疾病和TBI后釋放到腦脊液和外周血液中。研究發(fā)現(xiàn)，TBI嚴(yán)重程度與急性期血清MBP水平呈正相關(guān)[16]。然而，MBP并不是中樞神經(jīng)系統(tǒng)特有的蛋白[22]，在周圍神經(jīng)的髓鞘也有所表達(dá)，提示血清MBP水平在TBI患者嚴(yán)重程度及其預(yù)后評(píng)估方面存在一定的局限性。

4 其他生物標(biāo)志物

除了上述凝血、炎癥、神經(jīng)系統(tǒng)損傷相關(guān)的生物標(biāo)志物，一些參與體內(nèi)平衡功能的蛋白質(zhì)也具有評(píng)估TBI預(yù)后的潛在能力。例如，凝溶膠蛋白可介導(dǎo)細(xì)胞形狀變化和運(yùn)動(dòng)性，在創(chuàng)傷后損傷組織中表達(dá)減少[32]。瘦素由脂肪組織分泌，可在下丘腦中表達(dá)，并且可能在神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞成熟中發(fā)揮重要作用[33]。心型脂肪酸結(jié)合蛋白參與脂肪酸和其他疏水配體的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸，主要反映心臟損傷，但在大腦和其他組織中也有較小的濃度。這些調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、能量穩(wěn)態(tài)和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的標(biāo)志物的變化可能反映TBI發(fā)生發(fā)展過(guò)程中機(jī)體代謝異常等系統(tǒng)性紊亂，可能為評(píng)估患者預(yù)后提供參考[32]。

此外，部分生物標(biāo)志物也被報(bào)道可能在評(píng)估重癥TBI患者預(yù)后和臨床決策方面提供參考。如參與細(xì)胞外基質(zhì)重塑的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、具有促炎性質(zhì)的一種神經(jīng)肽P物質(zhì)(substance P，SP)、在細(xì)胞膜磷脂降解過(guò)程中形成的脂質(zhì)過(guò)氧化副產(chǎn)物丙二醛(malondialdehyde，MDA)等[31]。上述標(biāo)志物的臨床應(yīng)用價(jià)值還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

5 結(jié) 語(yǔ)

TBI的診斷、病情監(jiān)測(cè)及預(yù)后評(píng)估需要臨床評(píng)估、影像學(xué)檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查等多種手段。近年來(lái)，各種生物標(biāo)志物在TBI患者的診療中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。部分研究提示TBI相關(guān)標(biāo)志物在一定程度上與損傷發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的復(fù)雜病理生理學(xué)變化密切相關(guān)。上述神經(jīng)系統(tǒng)損傷相關(guān)的生物標(biāo)志物涵蓋的病理生理過(guò)程包括了神經(jīng)元胞體損傷、星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷、軸突損傷、樹(shù)突損傷、脫髓鞘、突觸損傷和小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)[31]。此外，炎癥及凝血相關(guān)生物標(biāo)志物雖缺乏相應(yīng)特異性，但在聯(lián)合多參數(shù)評(píng)估TBI預(yù)后方面也具有重要價(jià)值。值得關(guān)注的是，在TBI發(fā)生發(fā)展的不同時(shí)間段釋放的生物標(biāo)志物有所不同，不同類型的標(biāo)志物在何時(shí)檢測(cè)對(duì)TBI患者預(yù)后評(píng)估價(jià)值最佳尚需進(jìn)一步探討。