腦外傷患者血鈣濃度變化與神經損傷、氧化應激程度的相關性分析

鐘永盛，羅成，石佳松

腦外傷是神經外科急重癥，其所致腦挫裂傷、腦出血等均可對患者造成不同程度永久性功能障礙甚至直接導致死亡[1-2]。根據患者具體病情嚴重程度進行對癥處理是目前腦外傷治療的基本原則，但患者腦損傷影像學改變是一個動態過程，具有一定滯后性，尋找對病情具有良好指導性且便于監測的血液學指標是當下研究的重點。鈣離子參與神經系統血腦屏障穩定性維持以及神經細胞活性調控，且已有研究發現腦出血患者血鈣濃度與血腫體積間存在直接相關關系[3]，故推測血鈣濃度檢測對腦外傷患者的具體病情評估也有一定價值，但相關研究目前開展不多。本研究探討不同血鈣濃度的腦外傷患者神經損傷及全身氧化應激程度差異，以期明確血鈣濃度變化與腦外傷病情間的關系，為后續低鈣濃度監測在腦外傷患者病情評估、治療方案指導、預后判斷等中的應用提供參考，報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集汕頭大學醫學院第一附屬醫院神經外科2015年4月—2018年3月間收治的腦外傷患者164例作為腦外傷組，同期在本院進行體檢的健康志愿者100例作為健康對照組。腦外傷組中男84例,女80例，年齡27～71(40.28±12.19)歲，體質量58～89(64.38±11.95)kg；健康對照組中男53例,女47例，年齡25～74(39.76±11.48)歲，體質量56～88(64.16±10.74)kg。2組性別、年齡、體質量等一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經醫院倫理委員會批準實施，全部患者家屬及志愿者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 選擇標準 納入標準：(1)明確腦外傷病史；(2)腦外傷發生至入院時間間隔不超過6 h；(3)既往無腦梗死、腦出血等腦部疾病病史；(4)年齡≤80周歲；(5)配合并完成相關檢查，臨床數據獲取完整。排除標準：(1)合并基礎性甲狀旁腺功能亢進、高蛋白血癥、腎功能衰竭、維生素D缺乏、高磷酸鹽血癥等可能影響正常鈣代謝的疾病；(2)合并阿爾茲海默癥等可導致患者認知功能、神經功能異常的疾病；(3)合并全身感染性疾病；(4)入院后24 h內死亡病例。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 血鈣濃度監測：入院即刻采集腦外傷患者及健康對照組患者的外周血標本，分離血清后采用離子選擇電極測定其中血鈣含量。正常血鈣參考值2.1～2.7 mmol/L，將血鈣含量<2.1 mmol/L定義為低血鈣。根據血鈣濃度對腦外傷組患者進行二次分組，包括正常血鈣亞組51例、低鈣血癥亞組113例。

1.3.2 神經損傷、氧化應激相關指標檢測：入院即刻同樣獲取2組研究對象的外周血血清標本，采用ELISA試劑盒檢測其中神經損傷指標及氧化應激指標的含量，神經損傷指標包括Tau蛋白、胰島素樣生長因子Ⅱ(IGF-Ⅱ)、S100B蛋白(S100B)、神經烯醇化酶(NSE)；氧化應激指標包括谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)、氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)。ELISA試劑盒購自上海澤葉生物科技有限公司。

2 結 果

2.1 血鈣濃度比較 腦外傷組患者血鈣濃度為(1.93±0.48)mmol/L，健康對照組血鈣濃度為(2.42±0.29)mmol/L，腦外傷組患者血鈣濃度低于健康對照組(t=-9.229，P=0.000)。腦外傷組患者中低鈣血癥亞組,血鈣濃度為(1.62±0.29)mmol/L低于正常血鈣亞組,血鈣濃度(2.19±0.25)mmol/L(t=-12.143，P=0.000)。

2.2 血清神經損傷指標比較 腦外傷組血清Tau蛋白、S100B、NSE的含量高于健康對照組(P<0.01)，血清IGF-Ⅱ的含量低于健康對照組(P<0.01)；其中低鈣血癥亞組血清中上述指標含量變化高于/低于正常血鈣亞組，差異均有統計學意義(P<0.01)，見表1。

表1 各組血清中神經損傷指標含量的比較

2.3 血清氧化應激指標比較 腦外傷組血清GSH-Px、CAT的含量低于健康對照組(P<0.01)，血清MDA、ox-LDL的含量高于健康對照組(P<0.01)；其中低鈣血癥亞組血清中上述指標含量變化低于/高于正常血鈣亞組，差異均有統計學意義(P<0.01)，見表2。

3 討 論

腦外傷是臨床導致患者神經損傷及死亡的主要病因，頭顱CT、核磁共振等影像學檢查手段是評估腦外傷后腦損傷、腦出血嚴重程度的金標準，但檢查過程需搬動患者且無法重復多次進行，使其臨床應用受限。鈣離子是人體含量最豐富的礦物元素，且是維持人體各個系統功能穩態的必需因素，有研究指出低血鈣與腦梗死患者溶栓后出血相關[4]，故猜測血鈣濃度異常也參與腦外傷后腦出血等過程。本研究結果顯示，相較于健康人群，腦外傷患者的血鈣濃度呈下降趨勢，出現這一結果的原因目前尚未完全明確，推測與以下幾點相關：(1)腦外傷后急性應激反應導致患者皮質醇等激素含量反應性升高，其抑制甲狀旁腺功能并使之調節血鈣濃度的能力減弱[5]；(2)腦外傷所致顱內出血引起繼發性腦水腫，加劇腦組織缺氧并損傷細胞膜，導致鈣離子大量內移[6-7]；(3)顱內出血后凝血系統功能被激活并消耗大量鈣離子[8]。為了明確血鈣濃度與腦外傷患者病情間的內在聯系，擬進一步從神經損傷、氧化應激兩方面展開闡述。

腦外傷后神經損傷一方面是由于外傷發生時外力對神經組織的直接損害[9-10]，另一方面是外傷后腦出血、腦水腫等繼發機體內環境紊亂及各項功能異常，均引發病變局部神經元出現缺血缺氧性損傷甚至凋亡[11-12]。神經損傷從癥狀體征方面可表現為患者智力、行動、語言障礙以及病理性神經反射出現，血清學方面則存在較多神經特異性指標含量的改變，檢測其含量也可間接反映神經損傷程度。Tau蛋白、IGF-Ⅱ、S100B、NSE在不同研究中被證實與神經損傷相關，其中Tau蛋白因與阿爾茲海默癥的關系而被熟知，牛洪泉等[13]的研究認為血清Tau蛋白含量與腦部損傷嚴重程度直接相關，隨Tau蛋白含量增加，患者病死率上升；IGF-Ⅱ作為神經營養因子具有修復損傷神經、促進軸突再生等作用[14]；S100B、NSE是最典型的神經損傷相關指標，存在于神經組織中并在腦損傷發生后釋放進入腦脊液及外周血中[15-16]。本研究腦外傷組患者血清Tau蛋白、S100B、NSE含量異常增高，IGF-Ⅱ含量異常降低，且腦外傷患者中低鈣血癥者上述指標異常程度增加，說明血鈣濃度下降可進一步加劇腦外傷患者的血清神經損傷相關指標的異常程度，血鈣水平越低，神經損傷越嚴重。

上述結果的出現可能與以下兩點直接相關：(1)腦外傷后鈣離子內流導致神經元細胞內鈣超載、鈣依賴的細胞凋亡信號通路被激活并促使神經元凋亡發生[17-19]；(2)低血鈣濃度進一步導致血腦屏障黏附連接中斷，引起繼發性腦損傷[20-21]。

氧化應激與腦外傷后神經損傷的發生發展關系密切。腦外傷后血管內皮細胞、中性粒細胞均被激活并大量釋放氧自由基(ROS)，引發脂質過氧化反應并使一系列氧化代謝產物局部蓄積，直接損傷神經元并對神經細胞的能量代謝造成影響[22-23]。同時，氧化應激反應還可引發局部炎性反應并對神經元細胞產生間接損害作用。GSH-Px、CAT是具有抗氧化作用的酶類，其可減少或者抑制氧化代謝產物MDA、ox-LDL的合成，腦外傷患者兩者平衡被打破并呈MDA、ox-LDL優勢狀態。本研究中腦外傷患者血清中GSH-Px、CAT含量均異常降低，MDA、ox-LDL含量均異常增高，說明機體存在氧化應激反應。腦外傷患者中血鈣濃度較低者上述抗氧化酶/氧化代謝產物失衡狀態加劇，說明血鈣濃度的降低可進一步加重腦外傷患者的氧化應激狀態，這可能是低血鈣導致患者神經損傷加重的間接途徑之一。

綜上所述：與健康人群相比腦外傷患者血鈣濃度呈下降趨勢，且隨血鈣濃度下降腦外傷患者神經損傷程度加重，低血鈣對機體氧化應激的激發作用是導致腦損傷進展的間接途徑。

表2 各組血清中氧化應激指標含量的比較

利益沖突：無

作者貢獻聲明

鐘永盛：負責研究構思、選擇課題、課題設計、論文撰寫；羅成、石佳松：負責數據獲取、統計分析并參與撰寫