基質金屬蛋白酶-3/9在重型顱腦損傷患者腦脊液中的表達及與預后關系的研究

袁子夏蔣廣元

（1 桂林醫學院，廣西 桂林 541004；2 桂林市南溪山醫院神經外科，廣西 桂林 541002）

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基質金屬蛋白酶-3/9在重型顱腦損傷患者腦脊液中的表達及與預后關系的研究

袁子夏1蔣廣元2*

（1 桂林醫學院，廣西 桂林 541004；2 桂林市南溪山醫院神經外科，廣西 桂林 541002）

【摘要】目的 探討基質金屬蛋白酶-3/9在重型顱腦損傷患者腦脊液中的表達及其與預后的關系。方法 選取我院神經外科收治重型顱腦損傷患者30例為實驗組，隨機選取我科30例診斷為單純性腦積水患者為對照組。實驗組患者入院后行腰椎穿刺，分別取傷后3、5、7 d腦脊液各5 mL；對照組30例入院后行腰椎穿刺，取腦脊液5 mL。腦脊液在4 ℃下以3000 rmp離心10 min，取上清液凍存于-70 ℃待檢。MMP-3 和MMP-9采用ELISA法測定。結果 相比于對照組，實驗組患者腦脊液中MMP-9與MMP-3均有升高，并具有統計學意義（P＜0.05）。MMP-9與患者預后GOS評分呈負相關。結論 MMP-3與MMP-9在重型顱腦損傷的病理生理過程中起著重要的作用，傷后3 d的MMP-9濃度可作為重型顱腦損傷患者預后判斷指標。

【關鍵詞】重型顱腦損傷；基質金屬蛋白酶-3；基質金屬蛋白酶-9

創傷性顱腦損傷在全球發病人數每年超過一千萬[1]，因缺乏有效的治療手段，致殘及致死率均較高，在美國約1/3外傷致死患者死因為重型顱腦損傷，發展中國家這個數據也呈現逐年上升的趨勢[2]。如何有效的甄別出這部分重型患者，以便知道臨床給予更積極的治療，可能是改善這部分患者預后的關鍵因素之一。但目前尚缺乏有效的檢測指標[3]。基質金屬蛋白酶家族是一類依賴鋅離子的蛋白酶，其功能是降解和重塑彈力蛋白、明膠等組織鏈接成分，在人體內，參與降解多種細胞外基質[4]。其中基質金屬蛋白酶-3（MMP-3）參與創傷愈合和炎癥過程，被認為參與調節腦損傷的病理過程[5]。MMP-9能特異性降解Ⅳ型膠原，層粘連蛋白，和纖連蛋白，這些都是腦血管基底膜的主要成分。許多研究已經證明，活化的MMP-9的有助于血-腦屏障的蛋白水解，在TBI患者血腦屏障破壞中發揮重要的作用[6]。本研究旨在通過檢測30例急性重癥顱腦損傷患者腦脊液MMP-3和MMP-9水平的動態性變化，明確其變化情況和病情及預后之間的關系，以便指導臨床。

1 資料與方法

1.1 一般資料：2014年8月至2015年1月本院神經外科共收治重型顱腦損傷患者30例，GCS評分≤8。其中男24例，女6例，年齡24～67歲。對照組隨機選取我科30例腦積水患者，排除惡性腫瘤、心血管疾病、傳染病、蛛網膜下腔出血等疾病后診斷為單純性腦積水（NPH）。其中男15例，女15例，年齡1～72歲。并且，對照組腦脊液中MMP-9及MMP-3的濃度與性別和年齡無關。

1.2 方法：實驗組患者入院后行腰椎穿刺，分別取傷后3、5、7 d腦脊液；對照組30例入院后行腰椎穿刺，取腦脊液。5 mL腦脊液在4 ℃下以3000 rmp離心10 min，取上清液凍存于-70 ℃待檢。MMP-3和MMP-9采用ELISA法測定（武漢華美生物公司），操作嚴格按說明書進行。

1.3 隨訪：對所有入組的sTBI患者隨訪3個月，選取格拉斯哥預后評分（GOS）為評價標準。GOS1～3級（1級：死亡；2級：植物生存，長期昏迷，呈去皮質或去腦強直狀態；3級：重殘，需他人照顧）為預后不良，共23例；GOS4～5級為預后良好（4級：中殘，生活能自理；5級：良好，成人能工作學習），共7例。

1.4 統計學方法：采用SPSS18.0軟件對數據進行分析，定量數據用均數標準差（±s）表示，兩獨立樣本用t檢驗；以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

與對照組相比，實驗組患者3 d腦脊液中MMP-3的濃度顯著升高，P=0.001，差異具有統計學意義；但在5、7 d濃度相比對照組無統計學意義（P＞0.05）。3 d與5 d濃度相比，有統計學意義（P＜0.05），結果顯示傷后MMP-3在3 d到升高，5～7 d時逐漸恢復至正常水平。然而，MMP-3與預后GOS評分之間并無相關性（P＞0.05），提示MMP-3雖在傷后增高，與長期預后并無相關性。實驗組中MMP-9在3 d和5 d濃度明顯高于對照組，差異均具統計學意義（P＜0.05）。且三個時間段之間表達也有差異，提示MMP-9在3 d內到升高至7.71 ng/mL，隨即呈下降趨勢，在5 d濃度達到3.75 ng/mL，在7 d接近對照組正常水平（P＞0.05）。MMP-9預后相關性顯示，MMP-9在3 d濃度與預后GOS評分存在相關性，隨著MMP-9濃度的升高，預后GOS評分越低。提示MMP-9在3 d的濃度可作為判斷預后的指標。見表1。

表1 兩組患者3、5、7 d腦脊液中MMP-3、MMP-9濃度的比較（ng/mL）

3 討 論

外傷對顱腦損傷帶來的傷害有2次，即初始損傷和繼發性損傷，初始損傷為外傷對組織直接的損傷，是無法避免的。繼發性損傷發生在神經元和膠質水平，是組織缺氧缺血、灌注不足、炎癥、自由基和新陳代謝的影響結果；由于原發性損害的不可避免，繼發性損傷就成為重型顱腦損傷的治療重點[7]，且繼發性損傷的治療是關于疾病預后的重要因素。在實際的臨床治療中，鑒于重型腦損傷的復雜性，幾乎沒有能夠早期評估預后和功能恢復情況的指標。許多方法如CT、MRI 或GOS預后評分量表都被用來判斷預后，然而其效果仍不理想。因此，找到一種早期判斷的因子就成為研究熱點。

MMP-3是MMPs中間質溶解酶的一種，除了降解細胞外基質的功能，還能激活其他MMPs，如使MMP-1從酶原變成活性形式[8]，這種級聯反應使得MMP-3的作用得以擴展。MMP-3可通過清除膠質瘢痕、促進神經生長因子產生的功能促進神經突增生，從而促進神經損傷的修復[9]。Falo等通過動物實驗研究證實sTBI后MMP-3表達變化，且變化程度及時相與突觸重塑的情況相關，可能通過其重塑細胞外基質的功能參與了腦外傷后的調節與修復[10-11]。鄭克彬等研究表明，MMP-9 及MMP-2參與了一些炎癥過程，并與重型腦損傷后的血腦屏障破壞有關[12]。Muradashvili等通過動物實驗證實，正常野生小鼠在腦創傷后，記憶的喪失及FG-PrPC的沉積比MMP-9基因敲除的小鼠更嚴重。提示MMP-9可能參與傷后腦血管通透性增加，引起腦水腫[13]。

本實驗中我們發現，與對照組相比，MMP-3在傷后3 d顯著升高，于5 d左右恢復至正常范圍，這與MarkGrossetete等的研究結果相一致[14]。MMP-3這種時間性的波動變化，可能與其在傷后參與了繼發性的神經損傷有關，且此種變化可作為判斷創傷性顱腦損傷時間的指標。

相比于對照組，實驗組中MMP-9在三個時間段內都有顯著升高，且呈下降趨勢。MMP-9在3 d濃度與預后GOS評分存在相關性，隨著MMP-9濃度的升高，預后GOS評分越低。提示MMP-9是腦損傷加重的病理過程的重要因子。因此，MMP-9的抑制劑或許可用于減輕腦損傷后的損傷改變。這與L?u等的研究結果相似，證明MMP-9的確可以作為早期診斷、判斷預后的指標[6]。Roberts等研究顯示，MMP-9在重型顱腦損傷的動脈血中亦顯著升高，濃度較腦脊液中高出百倍。且在靜脈血亦有表達，動脈血的結果和腦脊液的結果是相匹配的[15]。

本文研究結果提示MMP-3與MMP-9在重型顱腦損傷的病理生理過程中起著重要的作用，MMP-9可作為重型顱腦損傷患者診斷或判斷預后的重要生理指標，MMP-3可作為判斷損傷時間的指標。

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中圖分類號：R651.1+5

文獻標識碼：B

文章編號：1671-8194（2016）07-0010-02

*通訊作者

Expressyon of M atryx M etalloproteynases 3 and 9 yn C erebrospynal Fluyd yn Patyents w yth Severe T raum atyc Brayn Iniury and the C orrelatyon of that w yth the Prognosys of T raum atyc Brayn Iniury

YUAN Zi-xia1， JIANG Guang-yuan2*
（1 Guilin Medical University， Guilin 541004， China； 2 Department of Neurosurgery， Guilin Nanxi Hospital， Guilin 541002， China）

[Abstract]Objective In this study， we investigated the expression of matrix metalloproteinases（MMPs）-3/9 in cerebrospinal fluid （CSF） of traumatic brain injury（TBI） patients，and the correlation of that with the prognosis of traumatic brain injury. Methods A total of 30 patients with severe TBI and 30 agematched controls that patients with hydrocephalus were enrolled in this study. CSF（5 mL）was collected during the lumbar puncture after the patients were in hospital. CSF samples of experimental group were collected within 3 days， at 5 and 7 days post injury after the subarachnoid space drainage tube placement. The ELISA test was employed to detect the MMP concentration in the CSF with a commercial kit（Cusabio）. Results Comparing with the control group， the levels of MMP-9 and MMP-3 was elevation in experimental group （P＜0.05）. Conclusion MMP-3 and MMP-9 played a significant role in the physiological and pathological processes of sTBI. The initial MMP-9 is associated with the neurological outcomes.

[Key words］Severe brain injury； Matrix metalloproteinase-3； Matrix metalloproteinase-9