体外循环脑损伤生化标志物研究进展Word文件下载.docx
《体外循环脑损伤生化标志物研究进展Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《体外循环脑损伤生化标志物研究进展Word文件下载.docx(4页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
近年来,越来越多的研究表明,应用特异性的生化标志物对ECC脑损伤进行评价是可行的。
Kern等[5]认为使用血清标志物进行脑代谢状况的监测,可以准确而实时地监测全脑的代谢变化,具有重要的意义。
脑损伤特异性生化标志物应符合以下特点[6]:
①对脑损伤有高度敏感性;
②在脑脊液和外周血中迅速出现;
③与性别、年龄关系不大;
④属脑组织不可逆损害的释放物。
本文就目前ECC脑损伤特异性生化标志物的研究进展综述如下。
1S100β蛋白
S100蛋白为酸性钙耦联蛋白,广泛分布于不同组织中,其分子量为21kD,属EF手型二聚体细胞质蛋白,基因定位于第21号染色体远端()。
根据链结构的不同,可有不同的构型。
ββ构型主要存在于神经系统的星状胶质细胞和神经膜细胞中,而αβ构型则主要存在于星状胶质细胞中。
S100β蛋白是由两个β亚单位组成的二聚体(ββ),特异性地存在于CNS的神经胶质细胞、星形细胞、少突胶质细胞、小胶质细胞、胶质细胞以及前部垂体细胞和郎罕细胞内。
正常情况下S100β蛋白不能通过血脑屏障,若脑组织受损,脑细胞和血脑屏障受到破坏,S100β蛋白则过度表达并迅速释放入血。
因此,脑脊液和血中S100β蛋白水平升高是CNS损伤的特异性灵敏指标。
若血清S100β蛋白水平迅速升高并持续3~9天,表明有进行性脑损害[6]。
S100β蛋白水平是早期评价亚临床脑损伤的有效标记物,同时也可反映ECC术后脑损伤的程度,其特异性为89%。
临床研究表明[2],ECC后S100β蛋白有早期和晚期释放,早期释放是由于亚临床脑损伤所致,术后亚临床脑损伤并非存在不可逆的神经细胞坏死,而是由于大脑弥漫性微栓及血脑屏障通透性增加所致。
晚期释放则是由于围术期脑部并发症所引发。
研究证实[2,7],11%~87%ECC术后病人血清S100β蛋白水平明显升高。
约70%存在早期认知功能障碍,且与S100β蛋白水平呈高度正相关。
S100β蛋白水平与神经精神学评分也存在良好的相关性[8],心脏手术后7h的S100β蛋白水平升高与术后记忆功能减退密切相关[9]。
S100β蛋白水平在围手术期的不同阶段呈动态变化。
Georgiadis等[10]检测了190名心脏手术病人围手术期血清S100β蛋白水平的变化,结果发现,ECC开始后20min血中即可检测到S100β蛋白,ECC结束时浓度达峰值,ECC结束5h内浓度变化不大,此后逐渐降低。
Gao等[11]亦证实S100β蛋白浓度在ECC期间迅速上升,复温结束时达峰值,手术结束时明显下降,术后第二天恢复至术前水平。
S100β蛋白水平与ECC时间、主动脉阻断时间以及病人年龄有关,与开放主动脉时微栓量呈高度正相关,ECC中使用动脉微栓滤器和肝素共价管道,可明显降低血清S100β蛋白水平。
S100β蛋白水平的变化亦与血清炎性介质及炎症反应有关。
麻醉不引起S100β蛋白的释放[10]。
非ECC心脏手术只引起血中S100β蛋白轻微增加[12]。
新生儿和婴幼儿ECC围手术期S100β蛋白水平的变化同成人基本相同[13],但采用深低温停循环的婴幼儿,S100β蛋白水平升高更为显着,持续时间更长,术后2~3天达峰值;
S100β蛋白水平的变化与脑损伤的程度、预后及颅内病理生理改变密切相关,其敏感性甚至超过CT检查[14]。
其原因可能与深低温停循环对脑损伤较重,S100β蛋白持续释放入血有关;
也与小儿血脑屏障发育不全,肾功能差有关。
亦有学者认为部分先天性心脏病患儿术前即已存在脑损伤[15]。
S100β蛋白是脑损伤的特异性标志物,当其血清浓度超过μg/L时具有病理意义[16]。
S100β蛋白的检测目前主要有酶联免疫吸附法(ELISA)、放射免疫测定法(RIA)、免疫放射测定法(IRMA)和荧光免疫测定法(FIA)。
由于ELISA法具有灵敏度高、无污染、简便快捷等优点,在临床具有较大的应用价值,其灵敏度为μg/L。
S100β蛋白具有热稳定性,血清浓度不受低温、肝素、鱼精蛋白、溶血和麻醉药物的影响,因此标本可在术中任何时点采集,并可在室温或4℃全血标本中保存48h[18]。
2神经元特异性烯醇化酶(neuronspecificenolase,NSE)
烯醇化酶普遍存在于生物体内,其同工酶均为胞质二聚体酶,由免疫性质不同的α、β、γ3种亚基组成,其中γγ型主要存在于神经元和神经内分泌细胞中,称为NSE。
脑内NSE含量最高,占脑内全部可溶性蛋白的%。
其次为脊髓和周围神经节。
若神经元发生坏死,NSE会漏至胞外,使脑脊液和血清中NSE浓度升高。
在脑损伤性疾病中,血清和脑脊液NSE显着升高,且与脑损伤范围或疾病严重程度密切相关[18-19],因此,被用作判断ECC手术后神经元和神经胶质细胞受损的生化标志物。
血清NSE浓度与美国国立卫生研究院卒中量表评分呈高度正相关。
Johnsson等[20]在35名ECC病人术后的第二天检测NSE和S100蛋白时发现,8名术后有CNS功能障碍的病人中7人NSE和S100蛋白水平增高。
尽管如此,由于NSE同时存在于红细胞和血小板中,1%的溶血即足以产生5μg/L的血清NSE,在一定程度上影响了其作为ECC术中或术后评价脑损伤指标的特异性和敏感性。
NSE的血浆半衰期为48h,在ECC术后早期,NSE水平与溶血程度相关,而在后期则无相关性,表明所测定的NSE总浓度中主要为脑组织所释放的NSE,因此,NSE仍可作为ECC术后脑损伤的生化标志物之一。
目前主要采用ELISA方法检测NSE。
健康成人血清NSE水平在12μg/L以下。
准确测定血清NSE必须排除溶血的可能。
NSE在4℃~20℃的环境中贮存2周后溶解50%,5周后溶解70%,标本须放置于-20℃保存,并不可反复冻融。
3髓鞘碱性蛋白(myelinbaseprotein,MBP)
CNS髓鞘由蛋白质(占20%~30%)和脂质(占70%~80%)构成。
MBP由少突胶质细胞合成和分泌,随即与酸性脂质相互作用而进入脂相,参与髓鞘的形成。
MBP约占髓鞘蛋白质总量的30%,是不含糖和脂质的单纯蛋白质。
目前已知人类有四种MBPmRNA相对应的cDNA,其蛋白产物分子量分别为、、和。
其基因定位于18号染色体远端(18q22-18q23)。
神经组织MBP有中枢型(A1)和周围型(P2)两种类型。
A1存在于CNS,由少突胶质细胞合成和分泌,脑白质含量最高;
P2则由雪旺细胞合成和分泌,存在于周围神经髓鞘膜中。
A1、P2在胚胎来源、染色特性、脂质和蛋白质含量等方面明显不同,放射免疫测定时,两者间无明显交叉反应。
神经系统外组织器官的MBP含量极低,通常难以测出。
MBP位于髓磷脂浆膜面,与髓鞘脂质紧密结合,维持CNS髓鞘结构和功能的稳定。
当脑损害或CNS髓鞘破坏时,MBP可释放入脑脊液和血中,最后在肝脏降解经尿排出。
MBP与多种神经疾病有关,是反映CNS有无实质性损害,特别是有无髓鞘脱失的一个特异性生化标志物,在疾病诊断、病情评估、疗效评价和预后判断等方面具有重要的作用[21]。
本文作者观察了ECC脑损伤病人围手术期MBP的变化,并探讨了其浓度变化与术后神经精神功能障碍的关系。
结果表明,ECC开始后30min和结束后1h时MBP浓度均有所升高,与ECC前相比差异有显着意义()。
ECC结束后6h时轻度脑损伤组MBP浓度达(±
)μg/L。
ECC结束后24h时,中、重度脑损伤组MBP峰浓度可达(±
线性回归分析表明,MBP的峰值水平与ECC脑损伤程度密切相关。
多元回归分析表明,MBP浓度变化与术后NIHSS评分呈高度正相关,在ECC开始后30min以及ECC结束时,MBP与NIHSS评分的相关性优于S100β蛋白和NSE。
ECC结束后24h时,MBP与NIHSS评分相关性最高。
因此得出结论,血清MBP为敏感的检测ECC脑损伤的生化标志物之一,其浓度越高,术后神经精神功能障碍越严重[22]。
目前检测MBP的方法最常用的有两种,RIA和ELISA法。
RIA有放射性污染,操作繁琐。
ELISA法灵敏度为μg/L。
MBP在体内降解,因此必须在其时间窗内采集标本,并尽快冷冻保存,最迟不应超过3h。
标本的贮存条件对保存MBP的免疫活性至关重要,室温下或4℃,MBP的免疫活性很快丧失。
若贮存在-20℃以下,MBP的免疫活性可保持1年。
4胶原纤维酸性蛋白和兴奋性氨基酸
GFAP是CNS中星形细胞所特有的细胞骨架蛋白,是星形细胞的特征性标志物。
研究表明[23],出血性脑损伤早期,出血灶周围星形胶质细胞出现短暂的活化反应,活化的星形细胞内GFAP增高。
随着脑出血急性期的结束,病变局部GFAP的表达亦减弱。
在缺血性脑损伤时,星形胶质细胞通过在损伤区周围形成胶质界膜,在正常组织、损伤区及血管之间建立通路,以及分泌多种神经营养因子等方式,减少缺血损伤的扩大,促进受损神经组织的修复、生长和存活。
在此期间GFAP的表达均明显增强[24]。
EAA是广泛存在于哺乳类动物CNS的兴奋性神经递质,与多种神经变性疾病有关。
缺血、缺氧、创伤、中毒等因素均能触发CNS的EAA过度兴奋,当能量代谢失衡时,EAA异常堆积,产生神经毒性作用。
EAA包括谷氨酸、天冬氨酸、N-甲基-D-天冬氨酸和亮氨酸等。
其中Glu是CNS内含量最高的一种氨基酸。
研究表明[25],在急性缺血性脑损伤病人中,EAA含量明显升高,并与脑梗死体积和脑损伤程度呈正相关。
由此可见,GFAP和EAA亦可用于ECC手术围术期判断是否存在脑损伤以及评估脑损伤的程度。
综上所述,检测神经组织特异性生化标志物,能早期判断体外循环脑损伤程度、评估预后、指导治疗,具有重要的临床意义。
【参考文献】
[1]BorowiczLM,GoldsboroughMA,SelnesOA,etal.Neuropsychologicalchangeaftercardiacsurgery:
acriticalreview[J].JCardiothoracVascAnesth,1996,10
(1):
105-111.
[2]AliMS,HarmerM,VaughanR.SerumS-100proteinasamarkerofcerebraldamageduringcardiacsurgery[J].BrJAnaesth,2000,85
(2):
287-298.
[3]BaumgartnerWA,BurrowsS,delNidoPJ,etal.RecommendationsoftheNationalHeart,Lung,andBloodInstituteWorkingGrouponfuturedirectionsincardiacsurgery[J].Circulation,2005,111(22):
3007-3013.
[4]HogueCWJr,PalinCA,ArrowsmithJE.Cardiopulmonarybypassmanagementandneurologicoutcomes:
anevidence-basedappraisalofcurrentpractices[J].AnesthAnalg,2006,103
(1):
21-37.
[5]KernFH,SchellRM,GreeleyWJ.Cerebralmonitoringduringcardiopulmonarybypassinchildren[J].JNeurosurgAnesthesiol,1993,5(3):
213-217.
[6]贺晓生.重视对创伤性脑损伤炎症反应的研究[J].第四军医大学学报,2004,25(9):
769-731.
[7]BlomquistS,JohnssonP,LuhrsC,etal.TheappearanceofS-100proteininserumduringandimmediatelyaftercardiopulmonarybypasssurgery:
apossiblemarkerforcerebralinjury[J].JCardiothoracVascAnesth,1997,11(6):
699-703.
[8]FarsakB,GunaydinS,YorganciogluC,etal.ElevatedLevelsofS-100betacorrelatewithneurocognitiveoutcomeaftercardiacsurgery[J].JCardiovascSurg,2003,44
(1):
31-35.
[9]SvenmarkerS,SandstromE,KarlssonT,etal.IsthereanassociationbetweenreleaseofproteinS-100Bduringcardiopulmonarybypassandmemorydisturbances[J].ScandCardiovascJ,2002,36
(2):
117-122.
[10]GeorgiadisD,BergerA,KowatschevE,etal.PredictivevalueofS-100betaandneuron-specificenolaseserumlevelsforadverseneurologicoutcomeaftercardiacsurgery[J].JThoracCardiovascSurg,2000,119
(1):
138-147.
[11]GaoF,HarrisDN,Sapsed-ByrneS,etal.Neurone-specificenolaseandSangtec100assaysduringcardiacsurgery;
partIII-Doeshemolysisaffecttheiraccuracy[J]?
Perfusion,1997,12(3):
171-177.
[12]WandschneiderW,ThalmannM,TrampitschE,etal.Off-pumpcoronarybypassoperationssignificantlyreduceS-100release:
anindicatorforlesscerebraldamage[J].AnnThoracSurg,2000,70(5):
1577-1579.