血清sST2、Caspase-3、HSP70與ACMP患者病情和遲發(fā)性腦病的關(guān)系

馬 辰,韓莉娟

盤錦市中心醫(yī)院急診科,遼寧盤錦 124000

急性一氧化碳中毒(ACMP)是指患者在短時間內(nèi)吸入較高濃度一氧化碳(CO),而引起的一種以腦組織損害為主的臨床常見急癥[1]。近年來隨著工業(yè)的快速發(fā)展,ACMP已成為全球范圍內(nèi)中毒死亡的主要原因之一,盡管高壓氧療法極大地改善了ACMP患者預(yù)后,但仍有部分患者可在假愈期后發(fā)生ACMP遲發(fā)性腦病(DEACMP),而DEACMP是導(dǎo)致ACMP患者死亡的重要原因[2-3]。因此,及時、準確評估ACMP患者中毒程度和判斷其DEACMP發(fā)生風(fēng)險對改善ACMP患者預(yù)后至關(guān)重要。研究表明,炎癥反應(yīng)和細胞凋亡參與DEACMP的發(fā)生、發(fā)展[4]。可溶性致癌抑制因子2(sST2)是白細胞介素(IL)-1受體家族成員,能通過結(jié)合IL-1受體參與炎癥反應(yīng)等眾多病理生理過程[5]。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)是一種通過裂解細胞脫氧核糖核酸(DNA)促進細胞凋亡的蛋白酶[6]。熱休克蛋白70(HSP70)是一種分子伴侶蛋白,能通過線粒體凋亡途徑調(diào)控神經(jīng)細胞凋亡[7]。基于此,本研究通過分析不同中毒程度ACMP患者血清sST2、Caspase-3、HSP70水平變化,探討血清sST2、Caspase-3、HSP70與ACMP患者中毒程度的關(guān)系及對發(fā)生DEACMP的診斷價值,以期為改善ACMP患者預(yù)后提供參考。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2020年10月至2022年1月本院收治的110例ACMP患者為ACMP組,其中男66例、女44例,體質(zhì)量指數(shù)(BMI)17.96～26.93 kg/m2、平均(22.19±1.92)kg/m2,年齡37～72歲、平均(56.36±7.48)歲。納入標準:(1)符合《職業(yè)性急性一氧化碳中毒診斷標準:GBZ23-2002》[8]中ACMP診斷標準;(2)年齡≥18歲。排除標準:(1)臨床資料不完整;(2)既往有顱腦創(chuàng)傷或腦卒中、癡呆、癲癇、帕金森病等腦疾病;(3)合并造血、免疫系統(tǒng)損害或惡性腫瘤;(4)近3個月內(nèi)有急慢性感染史;(5)妊娠或哺乳期女性;(6)住院或隨訪期間死亡。另選取同期52例體檢健康志愿者為對照組,均排除既往顱腦創(chuàng)傷或腦卒中、癡呆、DEACMP等腦疾病,其中男31例、女21例,年齡22～70歲、平均(55.17±5.63)歲,BMI 18.63～26.77 kg/m2、平均(22.42±1.83)kg/m2。兩組性別、年齡、BMI比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準。所有患者均簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1入院治療方案及資料收集 ACMP患者入院后均接受高壓氧治療(采用三艙七門高壓氧艙群進行治療,治療壓力0.20 mPa,升壓25 min,穩(wěn)壓吸純氧60 min,減壓30 min,1次/日)。收集ACMP患者臨床資料,包括意識障礙時間、CO暴露時間、高壓氧治療時間、血碳氧血紅蛋白(COHb)飽和度、飲酒史、基礎(chǔ)疾病(高血壓、糖尿病、冠心病等)、吸煙史等。

1.2.2血清sST2、Caspase-3、HSP70水平檢測 ACMP患者于入院次日清晨、對照組于體檢時采集空腹靜脈血3 mL,以離心半徑15 cm、3 000 r/min離心15 min,取上層血清,采用酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測血清sST2、Caspase-3、HSP70水平(試劑盒均購自上海名勁生物科技有限公司,編號:B1961、B2086、B2691),嚴格按照試劑盒說明書進行操作。

1.3中毒程度判定標準及分組方法 ACMP患者入院后采用分光光度法檢測血COHb飽和度,參考《職業(yè)性急性一氧化碳中毒診斷標準:GBZ23-2002》[8]進行中毒程度分級。輕度:患者出現(xiàn)惡心、嘔吐、四肢無力、頭昏、頭痛或輕至中度意識障礙,但未昏迷,血COHb飽和度可高于10%;中度:患者出現(xiàn)淺昏迷或中度昏迷,經(jīng)搶救恢復(fù)后無明顯并發(fā)癥,血COHb飽和度可高于30%;重度:患者出現(xiàn)深昏迷或去皮質(zhì)狀態(tài),或存在錐體系或錐體外系損害體征、上消化道出血、呼吸衰竭、肺水腫、嚴重心肌損害、休克、腦水腫,血COHb飽和度可高于50%。

1.4隨訪及DEACMP診斷標準 ACMP患者出院后,通過短信、電話、門診復(fù)查等方式隨訪6個月,參考《一氧化碳中毒臨床治療指南(四)》[9]診斷DEACMP:(1)有明確ACMP病史;(2)有假愈期,且假愈期出現(xiàn)以震顫麻痹、肌張力增高、精神癥狀、癡呆為主的臨床表現(xiàn);(3)頭顱MRI存在以側(cè)腦室周圍白質(zhì)和半卵圓中心為主要部位的T2高信號;(4)排除其他原因所致腦病。隨訪6個月后,根據(jù)ACMP患者是否發(fā)生DEACMP分為DEACMP組和非DEACMP組。

2 結(jié) 果

2.1ACMP組與對照組血清sST2、Caspase-3、HSP70水平比較 ACMP組血清sST2、Caspase-3、HSP70水平均高于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 ACMP組與對照組血清sST2、Caspase-3、HSP70水平比較

2.2不同中毒程度ACMP患者血清sST2、Caspase-3、HSP70水平比較 根據(jù)中毒程度將ACMP患者分為輕度組32例、中度組45例、重度組33例。重度組血清sST2、Caspase-3、HSP70水平高于中度組、輕度組(P<0.05),中度組血清sST2、Caspase-3、HSP70水平高于輕度組(P<0.05)。見表2。

表2 不同中毒程度ACMP患者血清sST2、Caspase-3、HSP70水平比較

2.3ACMP患者發(fā)生DEACMP的單因素分析 隨訪6個月后,DEACMP組41例,非DEACMP組69例。DEACMP組年齡大于非DEACMP組,有吸煙史、高血壓、意識障礙時間>48 h的比例及血COHb飽和度、血清sST2、Caspase-3、HSP70水平均高于非DEACMP組,CO暴露時間長于非DEACMP組,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 ACMP患者發(fā)生DEACMP的單因素分析[n/n或或n(%)或M(P25,P75)]

2.4ACMP患者發(fā)生DEACMP的影響因素分析 以吸煙史(有=1,無=0)、高血壓(有=1,無=0)、意識障礙時間>48 h(是=1,否=0)、年齡、CO暴露時間、血COHb飽和度、血清sST2、Caspase-3、HSP70水平(連續(xù)性變量以原值輸入)為自變量,以ACMP患者是否發(fā)生DEACMP(是=1,否=0)為因變量,進行多因素Logistic回歸分析。結(jié)果顯示,意識障礙時間>48 h、年齡增加、CO暴露時間延長、血COHb飽和度升高、高血壓及血清sST2、Caspase-3、HSP70水平升高是ACMP患者發(fā)生DEACMP的獨立危險因素(P<0.05)。見表4。

表4 ACMP患者發(fā)生DEACMP的多因素Logistic回歸分析

2.5血清sST2、Caspase-3、HSP70單項及聯(lián)合檢測診斷ACMP患者發(fā)生DEACMP的ROC曲線分析 ROC曲線分析顯示,sST2、Caspase-3、HSP70診斷ACMP患者發(fā)生DEACMP的AUC分別為0.783、0.788、0.785,血清sST2、Caspase-3、HSP70聯(lián)合檢測診斷ACMP患者發(fā)生DEACMP的AUC為0.913,聯(lián)合檢測診斷的AUC大于各指標單項檢測診斷(P<0.05)。見表5和圖1。

圖1 血清sST2、Caspase-3、HSP70單項及聯(lián)合檢測診斷ACMP患者發(fā)生DEACMP的ROC曲線

表5 血清sST2、Caspase-3、HSP70單項及聯(lián)合檢測對ACMP患者發(fā)生DEACMP的診斷效能

3 討 論

CO被人體吸入后能競爭性結(jié)合血紅蛋白形成COHb,降低血紅蛋白攜氧能力和組織氧分壓,引起腦組織缺氧導(dǎo)致ACMP[1]。DEACMP是ACMP常見并發(fā)癥之一,是指ACMP患者在意識障礙恢復(fù)后,經(jīng)過一定時間的假愈期后再次出現(xiàn)一系列精神和神經(jīng)障礙,致殘率可達78%,病死率可達31%,DEACMP治療難度大、預(yù)后差,嚴重危害患者生命健康[3]。因此早期預(yù)測ACMP患者發(fā)生DEACMP的風(fēng)險,對進行DEACMP防治和改善ACMP患者預(yù)后具有重要意義。

目前有研究認為,CO進入人體后能激活血小板導(dǎo)致中性粒細胞活化,誘導(dǎo)機體產(chǎn)生免疫炎癥反應(yīng),隨著病情進展,組成中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘的堿性髓鞘蛋白,也能與脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)物形成復(fù)合物,通過自身免疫炎癥反應(yīng)破壞髓鞘,引起神經(jīng)損害導(dǎo)致DEACMP發(fā)生[3-4]。致癌抑制因子2(ST2)是一種表達于多種免疫細胞表面的糖蛋白,根據(jù)其基因編碼可分為跨膜型ST2(ST2L)與sST2,當受到炎癥刺激時ST2L能結(jié)合特異性配體IL-33形成復(fù)合物,通過調(diào)節(jié)核因子-κB、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶/絲裂原活化蛋白激酶、Jun氨基末端激酶等信號通路抑制炎癥細胞因子釋放,sST2作為誘騙受體能與跨膜型ST2競爭性結(jié)合IL-33,抑制ST2L/IL-33介導(dǎo)的炎癥抑制作用,促進炎癥的發(fā)生、發(fā)展[10]。研究表明,sST2能抑制ST2L/IL-33參與慢性心力衰竭、精神分裂癥等疾病的神經(jīng)炎癥反應(yīng)[11-12]。本研究結(jié)果顯示,ACMP患者血清sST2水平明顯升高,分析與ACMP患者吸入CO后炎癥反應(yīng)激活導(dǎo)致sST2大量釋放有關(guān)。進一步分析顯示,ACMP患者血清sST2水平隨著中毒程度加重而升高,且是發(fā)生DEACMP的獨立危險因素,說明血清sST2水平升高與中毒程度和DEACMP發(fā)生有關(guān)。分析其原因是sST2高表達能進一步抑制ST2L/IL-33并加重神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng),進而增加ACMP患者發(fā)生DEACMP的風(fēng)險。

神經(jīng)細胞凋亡在DEACMP中發(fā)揮重要作用,ACMP患者發(fā)病后CO神經(jīng)毒性、缺血缺氧、細胞內(nèi)Ca2+超載等多種因素能啟動細胞凋亡機制,引起額葉皮質(zhì)、海馬、基底節(jié)等部位神經(jīng)細胞凋亡導(dǎo)致DEACMP發(fā)生[13]。CASP是一組以酶原形式存在于細胞質(zhì)內(nèi)并介導(dǎo)細胞凋亡的半胱氨酸蛋白酶,Caspase-3是該家族內(nèi)介導(dǎo)細胞凋亡的關(guān)鍵執(zhí)行分子,在細胞凋亡早期被激活,能裂解相應(yīng)的細胞質(zhì)細胞核底物,從而加速細胞凋亡[14]。有實驗報道,缺氧后大鼠腦組織中Caspase-3高表達,與神經(jīng)凋亡和認知功能降低有關(guān)[15]。本研究結(jié)果顯示,ACMP患者血清Caspase-3水平明顯升高,分析其與ACMP患者細胞凋亡機制被激活引起Caspase-3大量釋放有關(guān)。進一步分析顯示,ACMP患者血清Caspase-3水平隨著中毒程度加重而升高,是發(fā)生DEACMP的獨立危險因素,說明血清Caspase-3水平升高與中毒程度和DEACMP發(fā)生有關(guān)。這是因為Caspase-3水平升高表明細胞凋亡途徑被激活,高水平Caspase-3能通過加重神經(jīng)細胞凋亡導(dǎo)致ACMP患者病情加重,并增加DEACMP風(fēng)險[16]。

HSP是一類熱應(yīng)激蛋白質(zhì),HSP70是目前該家族內(nèi)被研究最深入的成員,在細胞受到外界刺激時能大量產(chǎn)生,并通過觸發(fā)機體自身免疫以發(fā)揮應(yīng)激保護作用,當細胞功能恢復(fù)時表達減少[17]。研究顯示,HSP70參與抑制腦缺血后細胞凋亡,當腦細胞修復(fù)后HSP70表達減少[18]。另有實驗顯示,缺氧后大鼠腦組織中HSP70高表達,與腦組織損害和神經(jīng)細胞凋亡程度密切相關(guān)[19]。本研究結(jié)果顯示,ACMP患者血清HSP70水平顯著升高,這可能與ACMP患者受缺氧應(yīng)激影響后引起HSP70大量釋放有關(guān)。進一步分析顯示,ACMP患者血清HSP70水平隨著中毒加重而升高,是發(fā)生DEACMP的獨立危險因素,說明血清HSP70水平升高與ACMP患者中毒程度加重和發(fā)生DEACMP風(fēng)險增加有關(guān)。這可能與HSP70水平升高是機體適應(yīng)環(huán)境變化的一種防御措施有關(guān),HSP70水平升高表明腦組織和神經(jīng)細胞損傷加重,因此DEACMP風(fēng)險更高[20]。

本研究結(jié)果還顯示,年齡增加、高血壓、意識障礙時間>48 h、CO暴露時間延長、血COHb飽和度升高也會增加ACMP患者發(fā)生DEACMP的風(fēng)險。這是因為患者年齡越大,中樞神經(jīng)功能減退越嚴重,ACMP后更易發(fā)生神經(jīng)功能異常;高血壓患者多存在腦動脈硬化,ACMP后會加劇腦部缺氧和神經(jīng)細胞凋亡,增加DEACMP風(fēng)險;意識障礙和CO暴露時間越長,表明ACMP患者受到的CO毒性影響越嚴重,因此發(fā)生DEACMP風(fēng)險更高;血COHb飽和度越高表明ACMP患者腦組織缺氧程度和神經(jīng)細胞損傷越嚴重,因此DEACMP風(fēng)險更高。然而,目前臨床尚缺乏有效的DEACMP預(yù)測指標,本研究通過繪制ROC曲線發(fā)現(xiàn),血清sST2、Caspase-3、HSP70單項檢測與聯(lián)合檢測診斷ACMP患者發(fā)生DEACMP的AUC分別為0.783、0.788、0.785、0.913,3項聯(lián)合檢測的AUC最大,說明血清sST2、Caspase-3、HSP70有可能成為ACMP患者發(fā)生DEACMP的輔助診斷指標,且3項指標聯(lián)合能提升其對ACMP患者發(fā)生DEACMP的診斷價值。

綜上所述,ACMP患者血清sST2、Caspase-3、HSP70水平升高,與中毒程度加重和DEACMP發(fā)生有關(guān),可能成為ACMP患者發(fā)生DEACMP的輔助診斷指標,聯(lián)合檢測能提升其診斷價值,有助于輔助臨床對DEACMP高風(fēng)險患者進行早期干預(yù),以改善患者預(yù)后。