血液生化指標主成分回歸模型用于腦梗死患者CISS分型*

潘能毅，武志全，林樹楷，陸茂葳，唐美秀

(1.海南省第三人民醫院，海南 三亞 572000；2.長沙醫學院，湖南 長沙 410219)

腦梗死是腦血管硬化而引發局部組織缺血、缺氧，進而導致神經局限性病變的腦血管疾病，因其高發病率、高致殘率、高死亡率而備受臨床醫師的關注[1-2]。數字減影血管造影是當今血管狹窄診斷的金標準，但受限于檢查有創、代價較高的劣勢，仍無法作為腦梗死的常規檢查方式，也無法實現病型鑒別或準確評估患者預后[3]。我國學者以腦梗死卒中病因分型為基礎，綜合穿支動脈和大動脈的病變特點，提出了適合國人體質的腦梗死中國缺血性卒中亞型(chinese ischemic stroke subclass cation，CISS)分型方法[4-5]。探究腦梗死各CISS亞型患者常見生化指標表達含量的差異，有助于追本溯源來驗證腦梗死發生的可能機制，從而利于具體治療過程中做到“因病施治”和“靶向治療”[6-8]。本研究通過初步篩選腦梗死CISS亞型患者血液中20項腦梗死特征性生化指標，同時獲取影響疾病分型的主成分，以患者CISS分型為因變量、以影響的主成分評分為自變量，擬合回歸方程分析主成分對腦梗死患者CISS分型的綜合影響，探討腦梗死各CISS分型患者具體的臨床特征，探索可能影響疾病發生和分型的內在機制。

1 對象與方法

1.1 一般資料及分組

收集2018年2 -11月收治的280例腦梗死確診患者，均符合文獻[9]診斷標準。入選標準：年齡55～75歲，發病1周內入院，美國國立衛生研究院卒中量表(national institute of health stroke scale，NIHSS)評分在22分以上。排除腦出血、主動脈弓粥樣硬化型腦梗死、近3月內應用免疫調節藥物患者，排除合并感染、腫瘤、血液病、多臟器功能障礙、自身免疫性疾病患者，排除近30 d內有頭顱創傷或外傷史患者。參照文獻[10-11]根據腦梗死CISS分型將均分為大動脈粥樣硬化組(LAA組)、心源性卒中組(CS組)、穿支動脈疾病組(PAD組)、其他病因組(OE組)及病因不確定組(UE組)，5組患者基線資料、體質量指數(BMI)、收縮壓及舒張壓比較，差異無統計學意義，具有可比性(見表1)。所有患者或家屬均簽署知情同意書，本研究獲得醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 觀察指標

1.2.1血液生化指標檢測 所有患者于入院時在空腹狀態下采集清晨空腹靜脈血20 mL，檢測其低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)、總膽固醇(total cholesterol，TC)、淀粉蛋白(serum amyloid A，SAA)、環親素A(cyclophilin A，CyPA)、人血漿脂蛋白相關磷脂酶A2(lipoprorein-assoeiated phosPhohPaseA2，Lp-PLA2)、人類軟骨糖蛋白(human cartilage glycoprotein，YKL-40)、白介素6(interleukin 6，IL-6)、C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF-α)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、8羥基脫氧鳥苷酸(8-hydroxy-2 deoxyguanosine，8-OHdG)、丙二醛(malondialdehyde，MDA)、胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)、神經元特異性烯醇化酶(2-phospho-D-glycerate hydrolase，NSE)、腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、纖維蛋白原(fibrinogen，FIB)、一氧化氮(nitric oxide，NO)、基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase，MMP-9)和肽素(copeptin，CP)水平，共20項生化指標。LDL、HDL、TC、IL-6、CRP、TNF-α及FIB含量采用BS600全自動生化檢測儀(深圳市庫貝爾生物科技有限公司)檢測，SAA、BDNF及IGF-1含量采用放射免疫法(默沙克生物科技有限公司)檢測；YKL-40、SOD、8-OHdG及MDA采用酶聯免疫吸附法檢測。

表1 5組腦梗死患者基本情況比較Tab.1 Comparison of basic conditions of patients withcerebral infarction in 5 groups

1.2.2主成分及相關性分析 參考文獻[8]采用主成分分析方法對20項血液生化指標進行降維處理，提取獲取相關的主成分，并以特征值λ>1作為標準，分析λ>1主成分的貢獻率。采用皮爾遜相關性分析的方法分別分析特征值λ>1的主成分與20項血液生化指標的相關性。

1.2.3回歸分析 以獲得特征值λ>1的主成分為自變量，以腦梗死患者CISS分型(LAA、CS、PAD、OE、UE)為因變量，采用逐步回歸的方式進行多元Logistic回歸分析，綜合分析主成分對腦梗死患者CISS分型的影響。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 各類CISS分型患者血液生化指標

不同CISS分型患者血液生化指標結果顯示，LDL、HDL、TC、SAA、CyPA、Lp-PLA2、YKL-40、IL-6、CRP、TNF-α、SOD、8-OHdG、MDA、IGF-1、NSE、BDNF、FIB、NO、MMP-9及CP水平比較差異均有統計學意義(P<0.001)，各指標在各組的最高含量分別為LDL(OE組)、HDL(UE組)、TC(LAA組)、SAA(LAA組)、CyPA(PAD組)、Lp-PLA2(UE組)、YKL-40(OE組)、IL-6(LAA組)、CRP(PAD組)、TNF-α(UE組)、SOD(PAD組)、8-OHdG(LAA組)、MDA(CS組)、IGF-1(LAA組)、NSE(OE組)、BDNF(CS組)、FIB(UE組)、NO(UE組)、MMP-9(UE組)、CP(PAD組)。見表2。

表2 5種CISS分型患者外周血20項生化指標含量比較Tab.2 Comparison of contents of 20 biochemical indexes in peripheral blood of patients in 5 groups

2.2 腦梗死患者特征性生化指標的主成分及相關性分析

對影響腦梗死患者CISS分型的20項生化指標進行主成分分析發現，特征值λ>1的主成分共4個，主成分1為應激和炎癥、貢獻率為34.597%，主成分2為蛋白神經毒性、貢獻率為20.412%，主成分3為神經營養、貢獻率為18.558%，主成分4為血脂狀況、貢獻率15.602%；4個主成分的累積貢獻率達到89.169%。主成分與各指標的相關性見表3。

2.3 CISS分型與特征性血液生化指標主成分的多元Logistic回歸分析

以CISS分型(LAA、CS、PAD、OE、UE)為因變量，以4項主成分應激和炎癥、蛋白神經毒性、神經營養，血脂狀況為自變量，采用多元Logistic回歸分析4項主成分對CISS 分型的影響，結果顯示，逐步回歸的方式擬合的回歸方程有統計學意義(P<0.001)。納入方程的4項主成分影響大小依次為：應激和炎癥(OR=4.591，95%CI為1.208～17.440)、蛋白神經毒性(OR=4.158，95%CI為1.518～11.387)、神經營養(OR=3.959，95%CI為1.313～11.935)、血脂狀況(OR=3.622，95%CI為1.277～10.275)，差異有高度統計學意義(P<0.001)。見表4。

3 討論

腦梗死患者臨床診治決策、預后風險很大程度受病因分類的影響，但國內尚缺乏相關的大樣本、前瞻性研究，這給臨床醫師了解個體的病情特點和危險要素，針對性開展分層管理和防控均帶來了一定困難[12]。同時，雖然臨床醫師對大動脈粥樣硬化型腦梗死相對更為熟悉，該型患者占比超過35.18%，但其他亞型由于認知不足而被忽視，進而容易造成腦梗死潛在病患的漏診[13]。充分了解腦梗死CISS分型和分子生物學指標的相互關聯，一方面有助于臨床對疾病進行分型，另一方面則可以為基礎醫學學者提供思路，探索腦梗死根本病因[14]。

本研究發現，不同CISS分型患者20項臨床常見生化指標的表達含量均有顯著差異，各指標表達含量最高分別為LDL(OE組)、HDL(UE組)、TC(LAA組)、SAA(LAA組)、CyPA(PAD組)、Lp-PLA2(UE組)、YKL-40(OE組)、IL-6(LAA組)、CRP(PAD組)、TNF-α(UE組)、SOD(PAD組)、8-OHdG(LAA組)、MDA(CS組)、IGF-1(LAA組)、NSE(OE組)、BDNF(CS組)、FIB(UE組)、NO(UE組)、MMP-9(UE組)、CP(PAD組)，初步證實不同CISS分型患者生化檢查結果存在細微差別。多項脂蛋白含量的差異可能與5組患者全身動脈粥樣硬化程度存在差異有關，如LAA和PAD患者往往更易形成不穩定斑塊，其血管泡沫細胞、平滑肌和巨噬細胞增殖效率更高[15]。但是由于未對5組患者各血脂指標進行進一步比較，各組之間的具體差異有待進一步探索。IL-6、CRP、TNF-α作為反應全身炎癥水平的非特異性指標，可以間接反應血管內膜損傷程度，控制上述指標含量表達利于激活內皮祖細胞發生轉化，從而促進內皮細胞修復。YKL-40為代表神經蛋白對腦梗死患者的具體作用，則與引發脂質代謝紊亂、影響斑塊內新生血管形成有關，最終導致脂質沉積有關[16]，但是本研究尚未對YKL-40和脂質含量進行相關性分析，兩者之間是否存在相互作用通路仍需通過基礎實驗加以驗證。有研究顯示，Lp-PLA2和FIB均與原發性高血壓存在正向關聯，提示上述3項指標均是血管病變的持續性損傷因子，其對腦梗死患者的具體影響，可能與反饋性引發T淋巴細胞產生趨化作用、提高細胞間隙黏附強度、誘導斑塊內出血有關[17-19]。加之腦細胞對缺血耐受能力極差，即便是腦循環發生短時性損傷也有釋放大量MDA等物質，惡性循環加重患者病情。

表3 腦梗死患者特征性生化指標主成分與各指標的相關性[r(P)]Tab.3 Correlation between principal components of characteristic biochemical indicators and indicators in patients with cerebral infarction[r(P)]

表4 CISS分型與特征性血液生化指標主成分的多元Logistic回歸分析Tab.4 Multiple Logistic regression analysis of principal components of cerebral infarction disease classification and characteristic biochemical indicators

本研究結果還顯示，對腦梗死相關的20項臨床常用生化指標進行降維處理后，最終獲得4項主成分，成分矩陣顯示各主成分與不同生化指標存在不同程度的相關性。該4項主成分根據其具體特點分別命名為應激和炎癥、蛋白神經毒性、神經營養、血脂狀況，累積貢獻率高達89.169%，能解釋腦梗死患者CISS分型的絕大部分信息或原因。這也從另外一個側面反映出腦梗死發生、發展、分型是4種基礎病理過程或生理狀態相互作用的綜合結果，比如LAA亞型發生，主要與大動脈血管內皮發生炎性損傷和血脂持續紊亂有關[20-21]。又如CS或PAD，則是細胞膜脂質過氧化持續存在，介導興奮性氨基酸損傷神經細胞，進而通過水解蛋白破壞血腦屏障有關。由于腦梗死其他亞型的病理機制尚無定論[22-23]，各機制具體如何影響、相互之間是否存在交叉、協同效應，需要進一步通過動物實驗進行探究。但從本研究表2的數據可知，判定腦梗死患者CISS具體分型還應重點關注LDL、HDL、TC 3項指標，并適當淡化IGF-1、NSE、BDNF 3項指標的臨床參考價值。

同時本研究還對4項主成分進行擬合，發現各主成分對CISS分型的影響大小依次為：應激和炎癥、蛋白神經毒性、神經營養、血脂狀況。應激和炎癥水平是影響腦梗死患者CISS分型結果的重要決定因素。不同于國內諸多流行病學調查結果[24-25]，本研究認為血脂水平是影響腦梗死患者CISS分型的外在、次要因素，并非直接引發腦梗死的病理原因。該回歸模型通過各項參數有助于闡述腦梗死發生或CISS分型的具體機制，利于相關學者集中現有成果和資源，優先驗證主要因素，也可以為臨床醫師各項診治策略的施行提供參考。

綜上所述，本研究發現不同CISS分型的腦梗死患者其多項臨床生化指標均有特征性表達，影響患者疾病分型的主要因素為高應激和炎癥水平、毒性蛋白浸潤神經、神經營養相關物質缺乏及血脂含量異常。但由于CISS分型僅根據單一分型診斷指南進行判定，存在錯誤分型的可能。同時由于本研究為單中心進行的回顧性研究，且CISS分型中部分類型患者相對少見，導致納入病例數、檢測生化指標種類均較為有限，不能很好詮釋患者整體狀態及大部分生化指標表達特征，這均需在后續研究中嘗試進行多中心的研究，在此基礎上進一步完善。