腦外傷患者血清炎癥細胞因子與顱內壓關系的研究*

蔣文慶，卞曉星，陳紅春，魏文峰，金 鵬

(江蘇省常州市武進人民醫院神經外科 213017)

論著·臨床研究

腦外傷患者血清炎癥細胞因子與顱內壓關系的研究*

蔣文慶，卞曉星，陳紅春，魏文峰，金 鵬

(江蘇省常州市武進人民醫院神經外科 213017)

目的 研究重型腦外傷手術患者血清炎癥細胞因子與顱內壓(ICP)之間的關系。方法 32例重型腦外傷患者均于術中放置ICP探頭，術前及術后每12小時采集血清并測定白細胞介素1β(IL-1β)、白細胞介素8(IL-8)及腫瘤壞死因子α(TNF-α)，并比較各炎癥因子與患者預后的關系。記錄每小時ICP值，以12 h為周期，20 mm Hg為基線，將該時間段超過20 mm Hg的ICP差值累加，得到ICP的時間累積值(PTD-ICP20)，將該值分別與該12 h周期前(Pre)和后(Post)各炎癥因子行直線回歸分析。結果 血清IL-1β、IL-8及TNF-α均與患者預后顯著相關(P<0.05)。本組患者的PTD-ICP20均值為(42.9±60.2)mm Hg/h。Pre-IL-8(r=0.554,P<0.05)、Pre-TNF-α、Post-IL-8及Post-TNF-α均與PTD-ICP20呈正相關(r=0.554、0.597、0.629、0.538，P<0.05)。結論 血清IL-8及TNF-α可作為監測腦外傷患者ICP的生物標記物，對指導腦外傷診治，改善患者預后有重要價值。

腦損傷；顱內壓；炎癥細胞因子；神經炎癥；生物標記物

顱腦外傷是當今社會致死率和致殘率最高的疾病之一。顱內壓(intracranial pressure,ICP)增高是重型腦外傷最常見的并發癥，一旦未及時發現并處理，腦組織將缺血缺氧，患者可出現昏迷和神經功能障礙，危及生命。目前，對于ICP增高的診斷主要手段為觀察患者的神志、瞳孔、生命體征、頭顱CT及有創ICP監測。由于ICP探頭代價高昂，且有相關并發癥，故ICP監測在國內尚不普及。最近研究發現炎癥細胞因子作為腦外傷繼發性損害的關鍵因素，與ICP可能存在相關性[1-2]。本課題組遂進行前瞻性研究，觀察白細胞介素1β(IL-1β)、白細胞介素8(IL-8)及腫瘤壞死因子α(TNF-α)與重型腦外傷術后ICP之間的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取本科2014年1月至2015年6月收治的重型腦外傷患者32例。納入標準：患者有明確的閉合性頭部外傷史；經CT證實有顱腦損傷，符合《中國顱腦創傷外科手術指南》的手術指征，并在入院24 h內行開顱手術治療；術前格拉斯哥昏迷評分(GCS)≤8分。排除標準：術前雙瞳散大，呈去腦強直的瀕死患者；有嚴重合并傷的患者；合并嚴重心肺腎功能障礙的患者。本組患者男23例，女9例，年齡22～75歲，平均(52.9±15.3)歲。其中車禍傷19例，高處墜落傷7例，平面跌倒傷5例，重物打擊傷1例。術前GCS評分(5.3±1.7)分。本研究通過醫院倫理委員會批準，所有患者家屬已簽署相關知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 手術方法 所有患者均于手術按操作規范放置ICP探頭(Codman，美國，腦室型REF 82-6653或基本型REF 82-6631)。置入腦室內4例，硬膜下10例，腦實質內18例，其中硬膜下ICP探頭置于骨窗旁正常顱骨下方。探頭從切口旁3～4 cm處皮下穿出并固定，調零后連接Codman顱內壓監護儀。術后連續監測ICP 3～7 d。探頭穿出頭皮處每2天更換1次敷料。監測期間要求控制ICP在20 mm Hg以下[3]。ICP>20 mm Hg且持續時間超過5 min時立即按階梯療法控制ICP，包括抬高上身30°體位；適度鎮靜、鎮痛；控制體溫在37 ℃以下；帶腦室型ICP探頭或腦室外引流管的患者適度引流腦脊液；帶插管或氣管切開的患者通過呼吸機控制動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)在32～35 mm Hg；20%甘露醇125～250 mL快速靜滴。經階梯療法30 min后ICP仍大于20 mm Hg或短時間內ICP大幅上升(≥30 mm Hg)的患者，立即復查頭顱CT，必要時再次手術治療。

1.2.2 顱內壓數值及相關評分 記錄本組患者術后ICP監測期間ICP數值，每小時1次。收集所有患者術前GCS評分及6個月病死率、格拉斯哥預后擴展評分(GOSE)、預后不良率。GOSE評分5～8分為預后良好，1～4分為預后不良。

1.2.3 標本采集與測定 所有患者分別于術前及術后ICP監測期間每12小時用EDTA抗凝管采集中心靜脈血6 mL，3 000 r/min離心10 min后收集血清，置于-80 ℃冰箱保存。采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)分別檢測各標本IL-1β、IL-8及TNF-α的水平，三者試劑盒購自美國eBioscience公司。

2 結 果

2.1 炎癥細胞因子水平與ICP值的關系 本研究共采集235份血清樣本并進行ELISA檢測，所得各細胞因子水平,見表1。術后ICP值統計以12 h為周期，以20 mm Hg為基線，將該12 h內超過基線的ICP差值進行累加，得到ICP的時間累計值(PTD-ICP20)[4]。本組患者的PTD-ICP20的值為0～239 mm Hg/h，平均(42.9±60.2)mm Hg/h。

表1 患者血清樣本細胞因子水平(pg/mL)

將PTD-ICP20分別與該12 h周期前的炎癥細胞因子水平和12 h周期后的炎癥細胞因子水平進行直線回歸分析(圖1、2)。PTD-ICP20與Pre-IL-8、Pre-TNF-α、Post-IL-8及Post-TNF-α均呈正相關(r=0.554、0.597、0.629、0.538，P<0.05)；與Pre-IL-1β與Post-IL-1β水平無相關性。

圖1 PTD-ICP20與Pre-IL-8水平及P re-TNF-α水平的關系

2.2 炎癥細胞因子水平與患者預后的關系 所有患者隨訪6個月至1.5年，平均(8.9±4.1)個月，GOSE評分平均為(4.0±2.4)分，死亡7例(21.9%)。預后良好組15例(46.9%)，預后不良組17例(53.1%)，兩組的炎癥細胞因子中位數經非參數Wilcoxon秩和檢驗，IL-1β(1.2 pg/mLvs.3.5 pg/mL)、IL-8(21.0 pg/mLvs.72.8 pg/mL,)及TNF-α(4.9 pg/mLvs.10.3 pg/mL)，差異均有統計學意義(P<0.05)。

圖2 PTD-ICP20與Post-IL-8水平及 Post-TNF-α水平的關系

3 討 論

許多研究證實，積極預防和治療腦外傷后ICP的增高，防止繼發性腦損害，是改善患者預后的關鍵[3，5-6]。目前，國內對于ICP增高的診斷主要依賴于CT檢查及觀察患者的神志、瞳孔及生命體征。近年來，有創ICP監測技術在國內逐漸推廣，但由于ICP探頭價格昂貴，且受監護室條件限制，故而尚未普及，特別是在基層醫院應用較少。因此，臨床醫生一直致力于尋找可以反映甚至預測ICP增高的生物標記物。

目前，對于腦外傷后炎癥細胞因子變化的動物實驗及臨床研究日益增多。炎癥細胞因子作為人體重要的炎癥介質，參與腦外傷后多種病理生理過程，包括腦水腫、血腦屏障通透性改變、神經元死亡等，在炎癥級聯反應中起著舉足輕重的作用[2]。已發現腦外傷患者血清或腦脊液中IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α、單核細胞趨化因子-1(MCP-1)等炎癥細胞因子水平較正常明顯升高，且與患者預后有相關性[1，2，7]，但對于此類炎癥細胞因子與ICP關系的研究則比較罕見。本課題選取IL-1β、IL-8及TNF-α 3種炎癥細胞因子與ICP進行相關性研究。

腦外傷后患者血液、腦脊液和腦組織細胞間隙的IL-1β水平可顯著升高，尤其是在傷后24 h內，其mRNA和蛋白的表達亦與腦外傷的嚴重程度呈正相關[8-10]。IL-1β在腦組織細胞間隙濃度最高，腦脊液水平次之，血液水平最低，提示腦組織是腦外傷后IL-1β的主要來源。早期研究也表明腦脊液IL-1β水平升高與患者ICP增高及預后差呈相關性[11]。本研究發現，重型腦外傷患者術后血清IL-1β水平與患者預后顯著相關，但未發現其與ICP有相關性。

IL-8是一種重要的趨化因子，主要由小膠質細胞分泌，在腦外傷后的炎性反應中趨化和激活中性粒細胞，亦可激活嗜堿性粒細胞、T細胞及單核細胞，生成氧化代謝產物，導致腦毛細血管內皮細胞和基底膜損害，破壞血腦屏障，誘發腦水腫發生[2]。IL-8在腦脊液中水平最高，其次為血液和腦組織細胞間隙。有研究發現，腦外傷患者血清IL-8水平與其預后有相關性[12]。本研究發現，血清IL-8水平與重型腦外傷患者術后ICP及其預后均有顯著相關性，提示該炎癥細胞因子可作為監測患者ICP的生物標記物之一，也是今后治療腦外傷的潛在靶點。

TNF-α是中樞神經系統參與免疫應答和炎癥級聯反應的重要介質，在正常腦組織中水平極低。腦外傷后，TNF-α由星形細胞、小膠質細胞及血管內皮細胞等釋放，可激活多形核白細胞及巨噬細胞，維持并加重炎癥反應，導致腦組織二次損傷。另外，TNF-α對可損傷毛細血管內皮細胞，增加血腦屏障通透性。本研究發現，重型腦外傷患者的血清TNF-α水平與術后ICP及預后均有顯著相關性，與以往研究一致[13-14]。1項860例患者的三期臨床試驗發現，地塞比諾(TNF-α抑制劑)并未改善重型腦外傷患者的預后[15]。結合既往動物試驗結果，提示TNF-α可能在腦外傷初期誘導炎癥級聯反應，后期則作為神經保護因子修復腦損傷[2]。盡管如此，TNF-α仍可作為監測ICP的免疫指標之一。

綜上所述，重型腦外傷患者血清IL-1β、IL-8及TNF-α水平與其預后均有顯著相關性，其中，IL-8及TNF-α水平與患者術后ICP顯著相關，可作為監測ICP的生物標記物，為今后腦外傷的診治提供重要依據，對改善患者預后有重要意義。

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Relationship between inflammatory cytokines and intracranial pressure in patients with traumatic brain injury*

JiangWenqing,BianXiaoxing,ChenHongchun,WeiWenfeng,JinPeng

(DepartmentofNeurosurgery,WujinPeople′sHospital,Changzhou,Jiangsu213017,China)

Objective This study investigates the relationship of serum inflammatory cytokine levels with intracranial pressure (ICP) in patients with severe traumatic brain injury (TBI) after surgery.Methods A total of 32 cases with severe TBI and placement of ICP monitor were prospectively enrolled.Serum was collected before surgery and every 12 h after surgery.Cytokines levels of interleukin (IL)-1β,IL-8,and tumor necrosis factor (TNF)-α were analyzed and compared with outcome of patients.Hourly values of ICP were recorded.The degree of ICP above treatment threshold (20 mm Hg) were calculated every 12 h as "pressure times time dose " (PTD-ICP20),which was compared with serum cytokine levels before (Pre) and after (Post) the 12-hour time period using linear regression method.Results Serum IL-1β (P<0.05),IL-8 (P<0.01) and TNF-α (P<0.01) levels elevated dramatically after severe TBI and were significantly associated with outcome of patients.Mean PTD-ICP20 was (42.9±60.2)mm Hg/h and was correlated with increased Pre-IL-8 (r=0.554,P<0.001),Pre-TNF-α (r=0.597,P<0.001),Post-IL-8 (r=0.629,P<0.001) and Post-TNF-α (r=0.538,P<0.001) levels.Conclusion Serum IL-8 and TNF-α demonstrated the most promising candidate biomarkers of impending ICP elevation in this study.These findings indicate a feasible way of monitoring patients with severe TBI.

brain injuries;intracranial pressure;inflammatory cytokine;neuroinflammation;biomarker

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.08.017

常州市武進區科研基金資助項目(WS201406)。 作者簡介：蔣文慶(1984-)，主治醫師，在職博士，主要從事腦外傷、腦腫瘤研究工作。

R651.1

A

1671-8348(2017)08-1060-03

2016-09-28

2016-12-26)