顱腦創(chuàng)傷患者傷后早期血漿中內(nèi)皮細(xì)胞特異性分子-1 濃度變化及臨床價(jià)值

茹德文 顏玉峰 沈 曉 劉 猛 王爾松

（復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院神經(jīng)外科 上海 201508）

顱腦創(chuàng)傷（traumatic brain injury，TBI）的致殘率和死亡率在創(chuàng)傷中均居于首位，已成為嚴(yán)重的全球性公共衛(wèi)生問題［1-2］。快速準(zhǔn)確地判斷TBI 患者的傷情程度和預(yù)后對(duì)制訂其后續(xù)治療決策和降低致殘率、致死率至關(guān)重要。目前，臨床上主要根據(jù)頭顱CT 和格拉斯哥昏迷評(píng)分（Glasgow Coma Score，GCS）進(jìn)行TBI 的傷情判斷和評(píng)估，但頭顱CT 檢查不能實(shí)時(shí)判斷病情進(jìn)展且頻繁檢查帶來較大輻射風(fēng)險(xiǎn)［3-4］，而 GCS 受主觀因素影響較大［5］。因此，尋找準(zhǔn)確、便捷的檢測指標(biāo)對(duì)判斷TBI 患者病情進(jìn)展和評(píng)估預(yù)后有重要意義。目前認(rèn)為，TBI 患者腦微血管內(nèi) 皮 細(xì) 胞（brain microvascular endothelial cells，BMEC）損傷活化后引起的炎性反應(yīng)和腦微循環(huán)紊亂在繼發(fā)性腦損傷的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用［6-8］。由內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)和釋放的內(nèi)皮細(xì)胞特異性分子 -1（endothelial cell specific molecule-1，ESM-1）具有非常廣泛的生物學(xué)活性，與炎癥過程的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，被認(rèn)為是微血管內(nèi)皮細(xì)胞激活的標(biāo)記物［9］。然而，ESM-1 在腦損傷中的作用方面的研究還非常有限。本研究通過測定TBI 患者傷后24 h 內(nèi)的血漿ESM-1 濃度，來探討傷后早期ESM-1 濃度變化與TBI 嚴(yán)重程度、預(yù)后等的關(guān)系，為TBI 患者治療及預(yù)后評(píng)估提供參考指標(biāo)。

資料和方法

臨床資料本研究為前瞻性、單中心、觀察性研究。選取2017 年6 月至2019 年12 月復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院神經(jīng)外科收治的TBI 患者作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡大于 18 周歲；（2）有明確外傷史且無嚴(yán)重復(fù)合損傷的TBI 患者；（3）受傷12 h內(nèi)入院且有TBI 的典型影像學(xué)特征，如硬膜下血腫、腦挫傷或蛛網(wǎng)膜下腔出血等。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并有心血管系統(tǒng)、腎臟、肝臟、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病者；（2）創(chuàng)傷前發(fā)生感染性疾病者；（3）合并惡性腫瘤者；（4）妊娠期或哺乳期婦女。根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)篩選，共有94 例TBI 患者加入本研究，其中男性61 例（64.9%）、女 性 33 例（35.1%），平 均 年齡（43.23±17.69）歲。主要TBI 類型包括硬膜下血腫24 例，硬膜外血腫8 例，腦內(nèi)血腫或腦挫傷20 例，彌漫性軸索損傷6 例，顱骨骨折12 例，創(chuàng)傷性蛛網(wǎng)膜下腔出血24 例。其中41 例（43.62%）伴有多種類型顱腦損傷（如顱骨骨折合并硬膜外血腫）。根據(jù)入院時(shí) GCS 分為輕度（13~15 分，n=36）、中度（9~12分，n=32）、重度（3~8 分，n=26）3 個(gè) TBI 組；選取醫(yī)院同期體檢健康者40 例（男性24 例，女性16 例）作為對(duì)照組。對(duì)照組平均年齡（51.70±18.46）歲。研究方案獲得復(fù)旦大學(xué)附屬金山醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)：2019-S32）。所有參加者或其法定代理人均簽署書面知情同意書。

治療方案和ICP 監(jiān)測患者入院后即刻行神經(jīng)系統(tǒng)查體及頭顱CT 檢查，按照《中國顱腦創(chuàng)傷臨床救治指南》予以常規(guī)止血、脫水、促醒、腦保護(hù)等治療。根據(jù)顱腦創(chuàng)傷后顱內(nèi)壓監(jiān)測指征，對(duì)于需要施行顱內(nèi)壓（intracranial pressure，ICP）監(jiān)護(hù)的TBI 患者 ，于 傷 后 24 h 內(nèi) 行 ICP 探 頭（Codman Microsensors ICP Transducer，美 國 Codman &Shurtleff公司）置入術(shù)，持續(xù) ICP 監(jiān)測，并記錄 ICP 值。如病情需要，可繼續(xù)行顱內(nèi)血腫清除等手術(shù)治療。術(shù)后患者入住神經(jīng)重癥監(jiān)護(hù)病房（neurosurgery intensive care unit，NICU），治療措施包括：（1）床頭抬高 30°；（2）ICP≥20 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa，下同）時(shí)及時(shí)行CSF 外引流、適當(dāng)?shù)剡^度通氣（PaCO2維持在30~35 mmHg），必要時(shí)使用甘露醇（0.25 g/kg，每天使用少于6 次）；（3）必要時(shí)可使用鎮(zhèn)靜劑，如咪達(dá)唑侖（0.05 mg·kg-1·h-1）等；（4）中心靜脈壓（central venous pressure，CVP）維持在5~10 mmHg；（5）腦灌注壓（cerebral perfusion pressure，CPP）維持在 50 mmHg 以上。連續(xù) 3 天 ICP 監(jiān)測值<15 mmHg 方 可 拔 除 ICP 探 頭 。

預(yù)后評(píng)估隨訪6 個(gè)月，按照格拉斯哥預(yù)后評(píng)分（Glasgow Outcome Score，GOS）將所有TBI 患者分為預(yù)后良好組（GOS 4~5 分）和預(yù)后不良組（GOS 1~3 分），其中預(yù)后不良組包括住院期間和隨訪期間的死亡患者。

標(biāo)本采集及ESM-1 濃度檢測患者入院后（傷后24 h內(nèi)）采集靜脈血5 mL，置入乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝管，經(jīng)離心機(jī)離心（2 500×g，15 min）后提取上層血漿，-80 ℃冰箱儲(chǔ)存待測。所有標(biāo)本收集完成后，采用液相蛋白芯片法（MILLIPLEX?MAP 試劑盒，Cat.#HCVD1MAG-67K，美國EMD Millipore 公司）檢測所有標(biāo)本ESM-1 濃度。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。組間年齡和性別構(gòu)成比較采用χ2檢驗(yàn)，相關(guān)性分析采用Pearson 檢驗(yàn)，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多組間比較采用LSD-t檢驗(yàn)。采用受試者工作特征曲線（ROC 曲線）預(yù)測血漿ESM-1 濃度、入院GCS 評(píng)分對(duì)TBI 患者不良預(yù)后的診斷價(jià)值。計(jì)量數(shù)據(jù)用表示。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

顱腦創(chuàng)傷各組及對(duì)照組間血漿ESM-1 濃度比較4 組受試者年齡、性別構(gòu)成經(jīng)χ2檢驗(yàn)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。顱腦創(chuàng)傷各組間在血標(biāo)本采集時(shí)間上的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。健康對(duì)照組血漿 ESM-1 濃度為（227.08±55.49）pg/mL。輕度、中度、重度TBI 組的血漿ESM-1 濃度分別為（235.71±45.12）pg/mL、（304.95±81.57）pg/mL、（397.57±53.16）pg/mL。輕度 TBI 組與健康對(duì)照組血漿ESM-1 濃度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。中度、重度TBI 組血漿ESM-1 濃度均顯著高于健康對(duì)照組和輕度 TBI 組（P<0.01）；重度 TBI 組血漿ESM-1 濃 度 顯 著 高 于 中 度 TBI 組（P<0.01），見圖1。

圖1 TBI 各組及健康對(duì)照組血漿ESM-1 濃度比較Fig 1 Comparisons of plasma ESM-1 concentration among TBI groups and healthy control group

TBI 患者血漿ESM-1 水平與相關(guān)臨床因素間的相關(guān)性分析重度TBI 患者入住NICU 時(shí)間顯著長于中度TBI 患者；中度、重度TBI 患者總住院時(shí)間顯著長于輕度TBI 患者，而重度TBI 患者住院時(shí)間也顯著長于中度TBI 患者。Pearson 相關(guān)分析結(jié)果顯示：TBI 患者血漿 ESM-1 濃度與入住 NICU 天數(shù)及總住院天數(shù)呈正相關(guān)；而與入院時(shí)GCS 呈負(fù)相關(guān)，見表1。

表1 TBI 患者NICU 住院時(shí)間、總住院時(shí)間、入院GCS 與血漿ESM-1 濃度的相關(guān)性分析Tab 1 NICU days，total in-patient days，admission GCS and their correlation analyses with ESM-1 concentrations（）

表1 TBI 患者NICU 住院時(shí)間、總住院時(shí)間、入院GCS 與血漿ESM-1 濃度的相關(guān)性分析Tab 1 NICU days，total in-patient days，admission GCS and their correlation analyses with ESM-1 concentrations（）

（1）P<0.01，vs. Moderate TBI patients；（2）P<0.01，vs. Mild TBI patients；（3）P<0.05，vs. Mild and Moderate TBI patients；（4） Pearson correlation coefficient.

ESM-1 association r= 0.423（4）r= 0.546（4）r= - 0.318（4）Item NICU days Total in-patient days Admission GCS Mild TBI—8.76±4.17 13.84±0.92 Moderate TBI 8.34±3.28 18.36±9.72（2）10.56±1.04 Severe TBI 19.28±8.64（1）22.42±9.38（3）6.22±1.08

不同顱內(nèi)壓組TBI 患者血漿ESM-1 濃度比較所有行ICP 監(jiān)測的患者（n=48）每半小時(shí)采集一次ICP 數(shù)值，根據(jù)其傷后24 h 內(nèi)的持續(xù)性最高顱內(nèi)壓（排除體位不當(dāng)、氣道阻塞、引流不通暢、探頭漂移等影響因素），將TBI 患者分為ICP 控制組（ICP≤15 mmHg，n=20）、ICP 升高組（15 mmHg

圖2 不同ICP 組TBI 患者血漿ESM-1 濃度比較Fig 2 Comparisons of plasma ESM-1 concentration in TBI patients with different ICPs

TBI 患者血漿ESM-1 濃度與預(yù)后的關(guān)系預(yù)后 不 良 組（n=18）TBI 患 者 血 漿 ESM-1 水 平［（404.98±62.23）pg/mL］顯著高于預(yù)后良好組［n=76，（282.40±78.55）pg/mL］，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。

采用ROC 曲線預(yù)測血漿ESM-1 濃度和入院GCS 對(duì)預(yù)后不良的診斷價(jià)值結(jié)果顯示，入院GCS對(duì)TBI 患者預(yù)后不良預(yù)測的AUC 為0.873，敏感度為 72.22%，特異度為 82.89%，95%CI 為 0.783~0.963；血漿ESM-1 濃度對(duì)TBI 患者預(yù)后不良預(yù)測的 AUC 為 0.884，截?cái)嘀禐?357.50 pg/mL，敏感度為83.33%，特異度為78.95%，約登指數(shù)為0.623，95%CI 為 0.801~0.967（圖 3）。這表明血漿 ESM-1對(duì)TBI 預(yù)后不良的預(yù)測價(jià)值較入院GCS 更高，且具有較高敏感度和特異度。

圖3 血漿ESM-1 濃度和入院GCS 評(píng)分對(duì)TBI 患者不良預(yù)后預(yù)測的ROC 曲線Fig 3 ROC curve of plasma ESM-1 concentration and admission GCS in predicting poor outcomes of TBI patients

討 論

內(nèi)皮細(xì)胞特異性分子-1（ESM-1）又稱為Endocan，1996 年由法國科學(xué)家Lassalle 從人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中分離出來，是一種硫酸皮膚素黏蛋白［10］。許多研究表明，多種腫瘤、膿毒癥、全身炎癥反應(yīng)綜合征等疾病中 ESM-1 存在高表達(dá)［11-13］。ESM-1 是機(jī)體重要的炎癥介質(zhì)之一，可使內(nèi)皮細(xì)胞活化，被認(rèn)為是內(nèi)皮細(xì)胞損害或激活的標(biāo)志［14］。內(nèi)皮細(xì)胞的活化可導(dǎo)致微血管通透性增加，白細(xì)胞黏附和遷移，活性氧家族活化，細(xì)胞因子大量產(chǎn)生，最終導(dǎo)致微血管阻塞、微循環(huán)出血和組織循環(huán)狀態(tài)惡化［15］。

ESM-1 作為重要的炎癥介質(zhì)，在調(diào)節(jié)TBI 后腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞與白細(xì)胞黏附、內(nèi)皮細(xì)胞活化等過程中起重要作用。因此，研究ESM-1 與TBI 的關(guān)系有助于進(jìn)一步探明TBI 后繼發(fā)的腦組織缺血及腦代謝變化機(jī)制，及時(shí)有效地治療顱腦損傷患者的繼發(fā)性腦損傷，改善 TBI 患者的預(yù)后。Lele 等［16］研究28 例兒童TBI 患者，發(fā)現(xiàn)重度TBI 患者血漿ESM-1濃度升高，這種TBI 后ESM-1 濃度變化可能跟創(chuàng)傷嚴(yán)重程度相關(guān)。但是，有關(guān)成年TBI 患者傷后血漿ESM-1 濃度變化情況尚未見報(bào)道。我們研究了94例成年TBI 患者傷后早期的ESM-1 濃度變化，結(jié)果顯示：中重度TBI 患者血漿ESM-1 濃度均顯著升高，且重度TBI 患者血漿ESM-1 濃度明顯高于中度TBI 患者，而輕度TBI 患者血漿ESM-1 濃度和健康對(duì)照組相比無明顯差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，TBI 患者血漿ESM-1 濃度與入住NICU 天數(shù)及總住院天數(shù)呈顯著正相關(guān)，而與入院時(shí)GCS 呈明顯負(fù)相關(guān)。這個(gè)結(jié)果與Lele 等［16］的研究結(jié)果相似，說明成人TBI 患者血漿ESM-1 濃度升高情況與兒童TBI 患者類似，且ESM-1 濃度增高與TBI 患者的傷情嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

我們根據(jù)TBI 患者的ICP 情況進(jìn)行分組分析，結(jié)果顯示：ICP 升高組和ICP 頑固性升高組的血漿ESM-1 水平較ICP 控制組均顯著升高，且ICP 頑固性升高組的血漿ESM-1 水平顯著高于ICP 升高組。這表明，TBI 后血漿ESM-1 濃度升高與ICP 升高密切相關(guān)，且血漿ESM-1 濃度越高，ICP 控制難度越大。原因可能是TBI 后ESM-1 濃度升高，激活了受損的內(nèi)皮細(xì)胞，產(chǎn)生一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起腦微循環(huán)障礙，從而引起繼發(fā)性腦組織缺血、水腫，導(dǎo)致ICP 增高。

我們進(jìn)一步研究顯示：預(yù)后不良組TBI 患者血漿ESM-1 水平顯著高于預(yù)后良好組。血漿ESM-1水平升高和TBI 患者不良預(yù)后有相關(guān)性，這提示TBI 后腦炎性反應(yīng)對(duì)于患者的恢復(fù)是有害的，同時(shí)也提示針對(duì)此炎性反應(yīng)的治療可能改善TBI 患者的預(yù)后。通過ROC 曲線分析顯示，血漿ESM-1 濃度對(duì)TBI 患者預(yù)后不良預(yù)測的AUC 為0.884，敏感度為83.33%，特異度為78.95%；入院GCS 對(duì)TBI患者預(yù)后不良預(yù)測的AUC 為0.873，敏感度為72.22%，特異度為82.89%。結(jié)果說明，血漿ESM-1對(duì)TBI 預(yù)后不良的預(yù)測價(jià)值較入院GCS 更高，且具有較高敏感度和特異度，可作為其預(yù)后不良評(píng)估的潛在檢測指標(biāo)。

綜上所述，TBI 患者傷后早期血漿ESM-1 濃度升高，并與創(chuàng)傷嚴(yán)重程度相關(guān)。血漿ESM-1 濃度越高，患者ICP 控制難度越大、預(yù)后越差。血漿ESM-1水平可作為判斷TBI 傷情嚴(yán)重程度和預(yù)后的潛在評(píng)估指標(biāo)。

作者貢獻(xiàn)聲明茹德文 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，論文撰寫和修訂。顏玉峰，沈曉 數(shù)據(jù)采集和整理。劉猛 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，模型運(yùn)算。王爾松 論文構(gòu)思和修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。