熱量限制對急性腦梗死患者神經(jīng)功能的影響

黃亞男 張 敏 劉恒方 郭亞培 張 炎

1）武警上海市總隊(duì)醫(yī)院，上海 200000 2）鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450052

急性腦梗死（acute cerebral infarction，ACI）已成為中老年人致死致殘的主要原因之一，近年來腦梗死一躍成為除惡性腫瘤外病死率最高的疾病。在ACI的臨床治療上，以恢復(fù)腦組織灌注為主，現(xiàn)有的途徑包括通過藥物溶栓以及血管內(nèi)介入治療，然而只有少數(shù)ACI患者有機(jī)會(huì)使用到急性治療，除患者本人因素外還可能因ACI 癥狀是非致殘抑或因患者存在溶栓禁忌證，導(dǎo)致只有大概25%的ACI患者符合藥物溶栓的條件，另外約10%的患者符合血管介入治療的指征，然而血管介入治療只適于大血管閉塞引起的ACI，且操作需要?jiǎng)用}成像確定閉塞的位置，給臨床實(shí)施造成一定困難。研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死造成腦損害的病理過程伴隨著腦源性神經(jīng)因子和炎癥細(xì)胞因子的異常表達(dá)［1］。研究發(fā)現(xiàn)腦源性神經(jīng)因子和炎癥細(xì)胞因子的水平與卒中的預(yù)后及神經(jīng)功能恢復(fù)密切相關(guān)［2-3］。LUO等［4］發(fā)現(xiàn)急性腦梗死患者血清中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）水平相對較低，而BDNF可參與神經(jīng)細(xì)胞分化及增殖過程，并降低內(nèi)外源性因子對神經(jīng)元損傷，一方面促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)合成，另一方面促進(jìn)突觸再生，從而改善神經(jīng)功能。轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β1）是一類可調(diào)節(jié)和刺激細(xì)胞增殖分化的細(xì)胞因子，也是一類重要的抗炎因子，對神經(jīng)元主要起保護(hù)作用［3］。這兩類因子在急性腦梗死的進(jìn)展和預(yù)后中都扮演了重要的角色，與患者的預(yù)后密切相關(guān)。而熱量限制（calorie restriction，CR）是指在不造成患者營養(yǎng)不良的情況下，使機(jī)體每日熱量攝入維持在較低水平的方法［5］。被認(rèn)可的方法主要有兩種，一是減少每日熱量攝入；二是間歇性饑餓，又稱隔日饑餓療法。研究發(fā)現(xiàn)熱量限制可延長壽命，如先前在包括酵母、線蟲、果蠅、小鼠和非人類靈長類動(dòng)物在內(nèi)的大量物種中所顯示的那樣［6］。如今，CR已廣泛應(yīng)用于腫瘤、癲癇等疾病患者中，并取得顯著療效［5-9］，而在卒中患者后給予熱量限制療法的研究卻罕見。本研究擬探討急性腦梗死后立即給予熱量限制對患者神經(jīng)功能及細(xì)胞因子TGF-β1和BDNF的影響。

1 資料與方法

1.1 納入及排除標(biāo)準(zhǔn)收集2019-01—2020-04 于鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院住院確診為急性腦梗死并資料完整的病人60 例，均按納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）首次發(fā)病；（2）72 h內(nèi)的頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)腦梗死，診斷均按照《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》公布的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行［10］；（3）有明確神經(jīng)定位體征；（4）腦梗死病因?yàn)榇髣?dòng)脈粥樣硬化型；（5）無意識(shí)障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)腦梗死；（2）腦栓塞或疑似伴心房纖顫、心臟瓣膜疾病或感染性疾病；（3）短暫性腦缺血發(fā)作（TIA）；（4）同時(shí)存在精神疾病史或惡性腫瘤患者；（5）存在嚴(yán)重其他系統(tǒng)疾病，如肝、腎功能異常；（6）出血性疾病或消化道潰瘍患者；（7）妊娠期及哺乳期婦女；（8）不能配合完成臨床評(píng)估的患者。按隨機(jī)數(shù)字表法分為熱量限制干預(yù)組及對照組，最終完成57 例，干預(yù)組3例依從性較差退出研究。

本研究符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審查通過，倫理審查編號(hào)：KY2020001。

1.2 一般資料干預(yù)組男13 例，女14 例；年齡（60.56±6.92）歲；BMI（23.01±1.70）kg/m2；吸煙9例，飲酒12例；基線血糖（7.98±2.75）mmol/L，基線收縮壓（165.83±6.45）mmHg，基線舒張壓（95.67±9.61）mmHg；TC（4.46±1.25）mmol/L，HDL-C（1.18 ± 0.25）mmol/L，LDL-C（2.60 ±0.91）mmol/L；基線NIHSS 評(píng)分（10.53±3.22）分；基線梗死體積（43.15±20.03）cm3。對照組男14 例，女16 例；年齡（62.12±8.61）歲；BMI（22.03±1.56）kg/m2；吸煙14例，飲酒15例；基線血糖（8.98±2.35）mmol/L，基線收縮壓（156.38±5.45）mmHg，基線舒張壓（90.17±8.76）mmHg；TC（4.86±1.53）mmol/L，HDL-C（1.08±0.19）mmol/L，LDL-C（2.89 ± 0.98）mmol/L；基 線NIHSS 評(píng)分（9.90±2.88）分；基線梗死體積（45.45±19.23）cm3。2 組患者基線資料比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

1.3 方法

1.3.1 干預(yù)方法：干預(yù)組在對照組治療的基礎(chǔ)上加用熱量限制飲食干預(yù)，擬定專門的熱量控制方案，保證熱量限制飲食干預(yù)組患者每日攝入所需標(biāo)準(zhǔn)熱量的70%［11］。經(jīng)由患者及家屬配合，并確保患者飲食的營養(yǎng)平衡情況下，降低熱量的攝入量。

干預(yù)組攝入熱量的計(jì)算采用如下公式：成人每日所需總能量=基礎(chǔ)代謝消耗量與體力活動(dòng)水平（physical activity level，PAL）的乘積［12］，基礎(chǔ)代謝消耗量的使用Harris-Benedict公式計(jì)算［13］。受試者均維持輕度體力勞動(dòng)水平，據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)的成年人體力活動(dòng)水平分級(jí)，女性PAL=1.56，男性PAL=1.55。限制飲食的措施：由營養(yǎng)科結(jié)合中國居民膳食平衡寶塔統(tǒng)一進(jìn)行配方膳食，按照每日能量需求的70%干預(yù)患者飲食習(xí)慣，保證營養(yǎng)比例均衡，按照碳水化合物55%、脂肪30%、蛋白質(zhì)15%的比例［14］進(jìn)行配餐。每日監(jiān)測生命體征情況，以確保受試者安全，進(jìn)行為期3個(gè)月的觀察期。

1.3.2 檢測血清學(xué)指標(biāo)：采集患者入院第2天及3 個(gè)月后清晨空腹?fàn)顟B(tài)下肘靜脈血約5 mL于EDTA 抗凝管中，以2 500 r/min 速度離心后取上清夜，置于EP管中并做好標(biāo)記，于—80 ℃的冰箱凍存待檢。使用ELISA 法檢測干預(yù)前后血清中TGF-β1、BDNF濃度，試劑購于上海雅吉生物有限公司，所有操作均嚴(yán)格按照試劑盒說明進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 21.0分析軟件處理，符合正態(tài)分布的資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間樣本均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 2組干預(yù)前后血清神經(jīng)損傷指標(biāo)比較干預(yù)前2組血清TGF-β1、BDNF水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），干預(yù)后上述指標(biāo)比較均有顯著變化，其中干預(yù)組血清TGF-β1、BDNF水平顯著高于對照組（P＜0.05）；組內(nèi)比較發(fā)現(xiàn)，干預(yù)前后2組血清TGF-β1、BDNF水平比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1、圖1～2。

圖1 干預(yù)前后2組血清TGF-β1水平比較Figure 1 Comparison of serum TGF-β1 levels in the two groups before and after intervention

表1 2組患者干預(yù)前后血清神經(jīng)損傷相關(guān)指標(biāo)比較 （±s）Table 1 Comparison of related indexes of nerve injury before and after intervention in the two groups （±s）

表1 2組患者干預(yù)前后血清神經(jīng)損傷相關(guān)指標(biāo)比較 （±s）Table 1 Comparison of related indexes of nerve injury before and after intervention in the two groups （±s）

組別對照組干預(yù)組t值P值n BDNF（ng/mL）30 27 TGF-β1（μg/L）干預(yù)前34.77±3.91 38.97±4.23 1.674 0.071干預(yù)后48.62±5.25 59.69±5.27 3.983 0.046 t值5.472 6.813 P值0.038 0.032干預(yù)前23.13±4.01 28.94±4.32 1.157 0.079干預(yù)后34.08±3.53 49.05±4.01 5.109 0.041 t值4.871 6.482 P值0.042 6.482

2.2 2 組干預(yù)前后NIHSS 評(píng)分比較組內(nèi)比較，2 組干預(yù)后NIHSS評(píng)分均較干預(yù)前顯著下降（P＜0.05）；干預(yù)3 個(gè)月后，干預(yù)組NIHSS 評(píng)分明顯低于同期對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2、圖3。

圖2 干預(yù)前后2組血清BDNF水平比較Figure 2 Comparison of serum BDNF levels in the two groups before and after intervention

圖3 干預(yù)前后2組NIHSS變化比較Figure 3 Comparison of NIHSS changes in the two groups before and after intervention

表2 2組患者干預(yù)前后NIHSS變化比較 （±s）Table 2 Comparison of NIHSS changes before and after intervention in the two groups （±s）

表2 2組患者干預(yù)前后NIHSS變化比較 （±s）Table 2 Comparison of NIHSS changes before and after intervention in the two groups （±s）

組別干預(yù)組對照組t值P值n 27 30治療前10.53±3.22 9.90±2.88 1.967 0.060治療后3.67±1.83 6.60±1.15 5.917 0.039 t值7.649 6.143 P值0.028 0.036

3 討論

人口老齡化是腦血管疾病的潛在危險(xiǎn)因素，在老年人中，卒中的發(fā)生率隨著年齡的增長顯著增加，卒中是導(dǎo)致永久性殘疾的常見原因，也造成個(gè)人、家庭、社會(huì)的成本增加。同一患者隨著其腦梗死發(fā)病次數(shù)的增多，其神經(jīng)功能受損程度就會(huì)越嚴(yán)重，將會(huì)直接影響患者的生活能力、勞動(dòng)能力，導(dǎo)致社會(huì)能力顯著下降，生活質(zhì)量也隨之變差。盡管腦血管病的臨床診治技術(shù)有所進(jìn)步，但大多數(shù)患者仍表現(xiàn)出不同程度的神經(jīng)功能缺損。這些功能缺陷可能會(huì)影響未來的工作甚至生活能力，降低生活質(zhì)量。隨著人們生活及飲食方式的改變，在世界范圍內(nèi)，卒中發(fā)生率呈現(xiàn)出急劇增加的趨勢。盡管一些藥物對ACI患者有治療效果，但致殘率及致死率仍在升高。CR對疾病的影響是一大熱點(diǎn)，而CR 對機(jī)體的有利作用也正在得到越來越多學(xué)者證實(shí)［15-17］。學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，對急性局灶性腦缺血的小鼠給予CR干預(yù)后能明顯改善其機(jī)體神經(jīng)功能損傷程度［18］，機(jī)制可能涉及抗氧化應(yīng)激、神經(jīng)及血管再生及循環(huán)應(yīng)激激素調(diào)節(jié)等多個(gè)方面［19］。

本研究前瞻性納入30 例未飲食干預(yù)的ACI患者和27例熱量飲食干預(yù)的ACI患者，從營養(yǎng)角度來看，這可能不是卒中患者的理想策略。為了規(guī)避營養(yǎng)缺乏帶來的弊端，將熱量限制組患者低卡路里飲食進(jìn)行均衡計(jì)劃，使得該飲食與正常卡路里飲食具有相同的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、微量營養(yǎng)素和維生素含量，并通過對其神經(jīng)損傷指標(biāo)檢測發(fā)現(xiàn)，抑炎因子TGF-β1及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子BDNF 均較治療前升高（P＜0.05），發(fā)現(xiàn)熱量限制干預(yù)后TGF-β1 及BDNF不同程度的激活，且抗炎細(xì)胞因子及神經(jīng)營養(yǎng)因子較對照組升高更明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，適度熱量限制飲食可能提供了神經(jīng)保護(hù)作用。在一項(xiàng)基礎(chǔ)研究中同樣發(fā)現(xiàn)低熱量飲食的動(dòng)物大腦和肝臟中顯示出促進(jìn)生存、代謝相關(guān)以及抗氧化反應(yīng)的一些特征，考慮這可能是有助于ACI好轉(zhuǎn)的潛在原因，并在梗死病灶周圍的腦組織中發(fā)現(xiàn)多效性生長因子BDNF 和NAD依賴性脫乙酰酶以及長壽蛋白Sirt1的表達(dá)，這些因子在穩(wěn)定線粒體功能和調(diào)節(jié)代謝中有不可或缺的作用［20］。另一項(xiàng)基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，在56天的低熱量飲食后，Gpx3（一種降解過氧化氫的過氧化物酶）和谷氨酰胺合成酶水平升高，在蛋白水解條件下將其他有毒的銨轉(zhuǎn)移到谷氨酸中，從而催化氨基酸谷氨酰胺的形成，減輕了自由基的神經(jīng)毒性作用，熱量限制的有利作用進(jìn)一步顯現(xiàn)［21］。一項(xiàng)在大腦中動(dòng)脈閉塞前7～30 d小鼠進(jìn)行低熱量飲食對其神經(jīng)功能影響的研究發(fā)現(xiàn)，這種卡路里含量減少60%的飲食使小鼠在飲食暴露期間體質(zhì)量30 d 內(nèi)下降約20%；在更低熱量飲食中，小鼠的營養(yǎng)狀況表現(xiàn)為顯著受損。部分小鼠表現(xiàn)出腸道吸收不良紊亂綜合征，糞便蒼白，有血墊物、增粗等現(xiàn)象，說明熱量限制的程度在一定范圍內(nèi)能使收益最大化，在人類的熱量限制研究中也可能存在類似的效應(yīng)，具體限制程度有待進(jìn)一步驗(yàn)證。14 d 的低熱量飲食暴露可顯著減少急性大腦中動(dòng)脈閉塞后小鼠24 h 后神經(jīng)功能缺損評(píng)分、梗死體積、神經(jīng)元損傷和血-腦屏障破壞的程度［22］。在人類早期關(guān)于熱量限制的研究中，將肥胖人群分為正常熱量和低熱量飲食組的隨機(jī)對照試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，熱量限制減少能量損耗并有效降低脂質(zhì)的過氧化，數(shù)據(jù)顯示，人類對低熱量飲食有持續(xù)代謝適應(yīng)性，此作用與人類氧化應(yīng)激的減少及炎癥指標(biāo)的降低密切相關(guān)，且不會(huì)對人體造成危害［23］。在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，14 d的低熱量飲食干預(yù)可減少大腦中動(dòng)脈急性梗死后24 h 的神經(jīng)功能缺損、梗死體積、神經(jīng)元損傷和血-腦屏障破壞，發(fā)病開始后的低熱量飲食也可減少急性腦卒中的缺血性損傷，組織化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)低熱量飲食顯著減少了梗死體積，這與本研究發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)保護(hù)作用類似［24］。研究證明全腦缺血后開始的熱量限制不影響神經(jīng)功能恢復(fù)和神經(jīng)元存活，并有有益作用。DIRK等［25］研究發(fā)現(xiàn)，給予8%的CR 能顯著改善機(jī)體各種生化指標(biāo)和炎癥標(biāo)志物，這與本研究中發(fā)現(xiàn)的熱量限制改善炎癥指標(biāo)的結(jié)果相似。而對卒中患者神經(jīng)功能的改善可能因ACI的發(fā)生發(fā)展與激活機(jī)體炎癥反應(yīng)和氧自由基的產(chǎn)生密切相關(guān)［26-27］。TGF-β主要調(diào)節(jié)因子，可驅(qū)動(dòng)多種細(xì)胞死亡和促炎信號(hào)通路，使其成為治療缺血性腦卒中有希望的治療靶點(diǎn)［28］。TGF-β1 是一種多功能的多效細(xì)胞因子，是腦缺血病理生理過程中重要的免疫抑制因子。作為一種抗炎細(xì)胞因子，TGF-β1 可以在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中將小膠質(zhì)細(xì)胞從激活狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o息狀態(tài)［29］，在小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中的表達(dá)以旁分泌方式調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞纖溶酶原激活物抑制劑1（PAI-1）的表達(dá)，從而促進(jìn)內(nèi)源性組織型纖溶酶原激活物的活性并誘導(dǎo)神經(jīng)元恢復(fù)過程，被認(rèn)為是一些神經(jīng)營養(yǎng)因子［30］。本研究選取的TGF-β1 不僅可反映腦梗死患者的預(yù)后，同時(shí)發(fā)現(xiàn)其有促進(jìn)血管新生、抗炎、減輕腦水腫等作用，腦損傷后其血清水平升高密切影響側(cè)支循環(huán)的形成［31-32］，熱量限制組明顯改善了TGF-β1 的表達(dá)。另一指標(biāo)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與神經(jīng)元的存活密切相關(guān)，是神經(jīng)系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)蛋白之一。目前BDNF 是神經(jīng)內(nèi)科應(yīng)用較多的血清學(xué)指標(biāo)之一，也是腦發(fā)育過程中最豐富的神經(jīng)營養(yǎng)因子，其功能體現(xiàn)在能增強(qiáng)突觸之間的傳遞性、介導(dǎo)神經(jīng)元的存活以及改善神經(jīng)可塑性等方面［33］。BDNF 不僅能使神經(jīng)胞體重新發(fā)出突起，促進(jìn)軸突以及樹突的出芽，還能將神經(jīng)遞質(zhì)由胞體順行運(yùn)輸至軸突末端進(jìn)行釋放并被次級(jí)神經(jīng)元攝取利用，增強(qiáng)了突觸間遞質(zhì)的信息釋放和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與了突觸可塑性的過程。因此，BDNF也被稱為神經(jīng)元受損傷到發(fā)生病變時(shí)促使其存活和再生的必需因子［34］。研究發(fā)現(xiàn)BDNF 通過影響神經(jīng)纖維再生，從而促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)。臨床一些藥物治療機(jī)制即通過增加BDNF 水平進(jìn)而有效控制疾病的發(fā)生進(jìn)展［35-36］，改善神經(jīng)功能。BDNF 目前被廣泛作為潛在藥物分子［37］用來治療包括腦梗死等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究發(fā)現(xiàn)敲除BDNF 基因或抑制其表達(dá)梗死面積表現(xiàn)為較正常表達(dá)組擴(kuò)大的結(jié)果，應(yīng)用BDNF治療腦梗死，可促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)，進(jìn)而改善卒中預(yù)后［38］。BDNF 的作用方式為先與其受體結(jié)合而后激活特定信號(hào)傳導(dǎo)途徑，同時(shí)對轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的去氧核糖核酸的活性造成直接影響［39］，使機(jī)體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)避免受到代謝性和興奮性氨基酸毒性的損傷，且血清BDNF可減少體內(nèi)氧自由基聚集，調(diào)節(jié)突觸傳遞和突觸可塑，減輕對神經(jīng)元的損害［40-41］，從而發(fā)揮作用。本研究發(fā)現(xiàn)CR能明顯提升ACI患者體內(nèi)的釋放水平。據(jù)此推測聯(lián)合適度熱量限制可能通過抑制炎癥反應(yīng)及增加機(jī)體的神經(jīng)營養(yǎng)因子水平改善患者的神經(jīng)功能。本研究發(fā)現(xiàn)，合理CR 飲食不易出現(xiàn)不良反應(yīng)。相對于CR，過度營養(yǎng)給予造成大量醫(yī)療資源浪費(fèi)，同時(shí)也增加患者及其家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。本研究的優(yōu)勢在于控制良好的營養(yǎng)評(píng)估和廣泛的行為測試和免疫組織化學(xué)的分析使用，最大程度控制對研究影響較大的變量因素，如血管危險(xiǎn)因素（高脂血癥或肥胖）或合并疾病（如糖尿病）。本次研究也存在不足，如還應(yīng)考慮不同類型飲食改變（包括減少蛋白質(zhì)的飲食）的后果、劑量反應(yīng)關(guān)系、時(shí)間和潛在機(jī)制的研究，這些可能為飲食改變?nèi)绾斡绊懖煌X卒中環(huán)境中的缺血性腦損傷和缺血后腦重塑提供具有臨床意義的見解。除本研究設(shè)計(jì)的CR 飲食外，還應(yīng)考慮不同類型的飲食改變（包括減少蛋白質(zhì)的飲食）的作用是否會(huì)通過代謝產(chǎn)物的不同而產(chǎn)生不同的作用以及保護(hù)作用與限制熱量程度的關(guān)系和潛在機(jī)制的研究等。臨床上ACI 患者的治療需結(jié)合患者的個(gè)體病情特征，進(jìn)行個(gè)體化、針對性的有效治療，而針對ACI 患者的多方式的結(jié)合治療可能會(huì)是未來的發(fā)展方向。CR的有利作用亟待進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證，設(shè)計(jì)方案更需因人而異。這些研究可能為飲食改變?nèi)绾斡绊懽渲协h(huán)境中的缺血性腦損傷和缺血后神經(jīng)功能重塑提供具有意義的見解。