血清caspase-3 NSE聯合O2UCc早期預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病的價值

白艷艷, 李睿博, 趙 瑞, 喬晶晶, 張 燕, 封 婷

(陜西省榆林市第一醫院神經內科, 陜西 榆林 719000)

急性一氧化碳中毒(ACMP)是我國生活中和工作中常見中毒疾病,部分患者經高壓氧等積極治療后僅短暫意識恢復、癥狀緩解,即為“假愈期”,其后可再次出現癡呆、意識障礙等神經系統癥狀,稱為一氧化碳中毒遲發性腦病(DEACMP)[1]。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)是細胞凋亡級聯反應終末蛋白酶,主要調節真核生物細胞的凋亡。神經元特異性烯醇化酶(NSE)是一種存在于中樞神經元細胞質中的糖酵解酶,在軸突受損等情況下可釋放入血,因此可作為神經元細胞損傷標志物[2]。氧利用率(O2UCc)是組織氧耗與氧供之間的比值,可揭示機體氧代謝狀態,全面反映機體腦組織灌注和缺氧狀態。因無法對早期昏迷ACMP患者進行全面神經精神病學評估,故在ACMP早期尋找相關檢查指標預測DEACMP發生至關重要。本探究旨在觀察caspase-3、NSE及O2UCc在ACMP患者血清中的表達,探索caspase-3、NSE聯合O2UCc早期預測DEACMP的價值。

1 資料與方法

1.1一般資料:選取我院2019年1月至2020年12月經收治的125例急性一氧化碳中毒患者,根據患者中毒后60d內是否發生一氧化碳中毒遲發性腦病,將患者分為腦病組34例和對照組91例。納入標準:①患者具有明確的一氧化碳中毒史,診斷標準參考《一氧化碳中毒臨床治療指南》[3]中的標準;②納入患者的年齡19～75歲;③一氧化碳中毒遲發性腦病的診斷標準參考《現代職業病診療手冊》[4]中的標準;④患者出現中毒后48h內入院;⑤本研究符合醫學倫理的基本要求。排除標準:①患者合并頭顱外傷病史或手術等病史;②合并免疫系統疾病;③合并嚴重的心肺功能疾病;④老年癡呆、帕金森疾病患者;⑤癲癇患者;⑥惡性腫瘤疾病患者。

1.2指標檢測方法:清晨采集空腹患者肘靜脈血3mL,用GT16-3型高速臺式離心機以4000r/min速率離心10mins,留取上清液待測;采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測患者血清caspase-3、NSE水平,試劑盒均購自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司。于入院時(0h)、6h、24h、72h在不吸氧條件下分別抽取患者股動脈、股靜脈血3mL,行動、靜脈血氣分析,均采用丹麥ABL5型血氣生化分析儀測定。O2UCc=SaO2-SvO2/SaO2(SaO2:動脈血氧飽和度;SvO2:靜脈血氧飽和度)。

1.3治療方法:所有患者均常規給予氫化潑尼松注射液(20mg,2次/d,靜脈注射,江西國藥有限責任公司生產),依達拉奉注射液(30mg,2次/d,靜脈注射,安徽華源醫藥集團股份有限公司生產),維生素C注射液(3g,1次/d,靜脈注射,河南省國藥醫藥集團有限公司生產),胞磷膽堿鈉片(0.2g,3次/d,口服,濟南利民制藥有限責任公司生產)治療;并給予常規高壓氧治療,1次/d。

2 結 果

2.1腦病組和對照組的caspase-3、NSE、O2UCc測定值比較:腦病組患者的caspase-3、NSE測定值高于對照組,腦病組患者O2UCc測定值低于對照組,上述指標的差異有統計學意義(P<0.05),見表1。

表1 腦病組和對照組的caspase-3 NSE O2UCc測定值比較

2.2caspase-3、NSE、O2UCc預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病的價值:繪制ROC曲線,caspase-3、NSE、O2UCc、caspase-3+NSE+O2UCc(以caspase-3、NSE、O2UCc三項指標建立回歸模型Y=0.882+2.772×caspase-3+1.606×NSE+1.477×O2UCc,生成一個新的聯合診斷變量繪制三項指標聯合診斷的ROC曲線)預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病靈敏度分別為63.41%、57.52%、62.77%、92.33%,特異度分別為85.28%、80.66%、82.94%、78.58%,ROC曲線下面積AUC值分別為0.802、0.797、0.798、0.936,見表2、圖1。

圖1 為caspase-3、NSE、O2UCc、caspase-3+NSE+O2UCc預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病的ROC曲線

表2 caspase-3 NSE O2UCc預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病的價值

2.3腦病組和對照組各項資料的單因素分析:腦病組患者的年齡大于對照組,腦病組患者CO暴露時間、意識障礙時間長于對照組,腦病組患者重度中毒患者占比顯著高于對照組,差異具有統計學意義(P<0.05),見表3。

表3 腦病組和對照組各項資料的單因素分析

2.4caspase-3、NSE、O2UCc與急性一氧化碳中毒遲發性腦病的多因素分析:以患者是否發生急性一氧化碳中毒遲發性腦病作為因變量(否=0、是=1),以單因素分析具有統計學意義的年齡、CO暴露時間、意識障礙時間(<10h=0、≥10h=1)、中毒程度(輕中度=0、重度=1)、caspase-3、NSE、O2UCc測定值作為自變量,建立Logistic回歸模型,結果顯示:年齡增大、CO暴露時間延長、意識障礙≥10h、重度中毒、caspase-3升高、NSE升高、O2UCc降低是急性一氧化碳中毒遲發性腦病發的獨立危險因素(P<0.05),見表4。

表4 caspase-3 NSE O2UCc與急性一氧化碳中毒遲發性腦病的多因素分析

3 討 論

DEACMP是ACMP最常見且極其嚴重的異常神經后發癥,發病率約為10%～40%,其治療時間長、效果差,可嚴重降低患者生活質量。既往研究表明腦損傷時可改變患者血清NSE濃度,其可能在DEACMP發病機制中發揮一定作用;腦缺氧缺血后caspase-3可導致神經細胞凋亡,其可在DEACMP神經元死亡中發揮關鍵作用;顱內高壓使腦動脈閉塞發生嚴重血流減少時O2UCc也降低,O2UCc水平可能與DEACMP腦缺氧程度有關[5]。但目前血清caspase-3、NSE、O2UCc是否能早期預測DEACMP尚無定論,因此本研究旨在探討其在早期預測DEACMP的價值,為臨床診斷、評估和治療提供循證依據。

朱婉秋等[6]研究表明ACMP患者腦組織皮質、海馬和基底核區均存在組織損傷、細胞凋亡等現象,本研究結果顯示腦病組患者血清caspase-3、NSE測定值顯著高于對照組,O2UCc測定值顯著低于對照組,說明血清caspase-3、NSE、O2UCc可提示ACMP患者存在缺氧、細胞損傷等表現。caspase-3是真核生物細胞凋亡級聯反應的核心,因此腦病組患者血清caspase-3水平可明顯升高[7]。NSE是神經細胞內蛋白質,由神經元、神經內分泌細胞等釋放,在健康人體液中含量微小,CO中毒時可通過引起炎癥反應進而破壞神經細胞完整性、損傷血腦屏障釋放NSE,故腦損傷嚴重的患者血清NSE水平相對更高[8]。腦部血液主要由機體兩側頸內動脈和椎動脈供應,通過頸內靜脈回流入上腔靜脈,ACMP嚴重損傷繼發DEACMP時腦組織多處于缺血缺氧狀態,由于氧消耗是能直接反映患者腦氧代謝的指標,因此O2UCc水平明顯降低[8]。

本研結果顯示血清caspase-3、NSE、O2UCc聯合預測DEACMP靈敏度為92.33%,特異度為78.58%,ROC曲線下面積AUC值為0.936,提示其三者聯合可作為DEACMP病情早期預測的重要指標。血清caspase-3不僅可滅活神經細胞中的Bcl-2和裂解蛋白質結構,而且可參與機體缺血缺氧性神經元損傷病理過程[9]。NSE可特異性反映神經元損傷,其分子量高、半衰期長,敏感性高。O2UCc下降與腦部血液分流增加、氧彌散異常以及細胞線粒體功能障礙等諸多因素有關。DEACMP病情較重時,機體缺血缺氧加重可引起較多細胞凋亡,作為“死亡蛋白”執行凋亡階段的caspase-3因子可被顯著激活,導致機體神經細胞顯著凋亡,線粒體功能障礙,進而引起血清NSE水平升高,O2UCc水平下降。血清caspase-3、NSE、O2UCc可相互影響,且均與DEACMP病情密切相關,并伴隨病情進展而發生變化,因此可作為臨床早期預測DEACMP的重要指標[10]。

本研究單因素分析結果顯示腦病組患者的年齡大于對照組,CO暴露時間、意識障礙時間長于對照組,重度中毒患者占比顯著高于對照組,多因素分析結果顯示齡增大、CO暴露時間延長、意識障礙≥10h、重度中毒、caspase-3升高、NSE升高、O2UCc降低是DEACMP病發的獨立危險因素,提示DEACMP的發生與年齡、CO暴露時間、意識障礙持續時間、中毒程度等相關。老齡患者機體多出現中樞神經系統和腦部血管功能減退、腦血管舒縮機能障礙,一氧化碳中毒后容易導致腦代謝異常,有研究表明伴隨有高血壓等腦血管病危險因素的患者是DEACMP發病高危人群,且預后較差[11]。意識障礙≥10h患者腦白質區神經元的彌散功能受限明顯,腦部損傷嚴重,進而導致DEACMP的發生。CO與血紅蛋白親和力遠高于O2,因此長時間CO暴露可加重機體腦組織缺血缺氧性損傷,更易進展為DEACMP[12]。中重度患者、caspase-3升高、NSE升高、O2UCc降低提示患者腦部細胞凋亡多,神經元損傷嚴重,常規治療不能逆轉其損傷,后續易進展為DEACMP。

本研究通過觀察兩組患者血清caspase-3、NSE、O2UCc水平,歸納出其與急性一氧化碳中毒患者發生遲發性腦病具有明顯關系的研究結果,可為臨床早期預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病提供依據。但本研究腦病組樣本量較小,需要進一步擴大樣本,并進行前瞻性研究,進一步明確血清caspase-3、NSE聯合O2UCc早期預測急性一氧化碳中毒遲發性腦病的可行性。

綜上所述,血清caspase-3、NSE聯合O2UCc預測早期急性一氧化碳中毒患者發生遲發性腦病的靈敏度高,特異性強,可作為早期預測急性一氧化碳中毒患者發生遲發性腦病的指標。