血清caspase-3 NSE联合O2UCc早期预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病的价值

白艳艳, 李睿博, 赵 瑞, 乔晶晶, 张 燕, 封 婷

(陕西省榆林市第一医院神经内科, 陕西 榆林 719000)

急性一氧化碳中毒(ACMP)是我国生活中和工作中常见中毒疾病,部分患者经高压氧等积极治疗后仅短暂意识恢复、症状缓解,即为“假愈期”,其后可再次出现痴呆、意识障碍等神经系统症状,称为一氧化碳中毒迟发性脑病(DEACMP)[1]。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(caspase-3)是细胞凋亡级联反应终末蛋白酶,主要调节真核生物细胞的凋亡。神经元特异性烯醇化酶(NSE)是一种存在于中枢神经元细胞质中的糖酵解酶,在轴突受损等情况下可释放入血,因此可作为神经元细胞损伤标志物[2]。氧利用率(O2UCc)是组织氧耗与氧供之间的比值,可揭示机体氧代谢状态,全面反映机体脑组织灌注和缺氧状态。因无法对早期昏迷ACMP患者进行全面神经精神病学评估,故在ACMP早期寻找相关检查指标预测DEACMP发生至关重要。本探究旨在观察caspase-3、NSE及O2UCc在ACMP患者血清中的表达,探索caspase-3、NSE联合O2UCc早期预测DEACMP的价值。

1 资料与方法

1.1一般资料:选取我院2019年1月至2020年12月经收治的125例急性一氧化碳中毒患者,根据患者中毒后60d内是否发生一氧化碳中毒迟发性脑病,将患者分为脑病组34例和对照组91例。纳入标准:①患者具有明确的一氧化碳中毒史,诊断标准参考《一氧化碳中毒临床治疗指南》[3]中的标准;②纳入患者的年龄19～75岁;③一氧化碳中毒迟发性脑病的诊断标准参考《现代职业病诊疗手册》[4]中的标准;④患者出现中毒后48h内入院;⑤本研究符合医学伦理的基本要求。排除标准:①患者合并头颅外伤病史或手术等病史;②合并免疫系统疾病;③合并严重的心肺功能疾病;④老年痴呆、帕金森疾病患者;⑤癫痫患者;⑥恶性肿瘤疾病患者。

1.2指标检测方法:清晨采集空腹患者肘静脉血3mL,用GT16-3型高速台式离心机以4000r/min速率离心10mins,留取上清液待测;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测患者血清caspase-3、NSE水平,试剂盒均购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司。于入院时(0h)、6h、24h、72h在不吸氧条件下分别抽取患者股动脉、股静脉血3mL,行动、静脉血气分析,均采用丹麦ABL5型血气生化分析仪测定。O2UCc=SaO2-SvO2/SaO2(SaO2:动脉血氧饱和度;SvO2:静脉血氧饱和度)。

1.3治疗方法:所有患者均常规给予氢化泼尼松注射液(20mg,2次/d,静脉注射,江西国药有限责任公司生产),依达拉奉注射液(30mg,2次/d,静脉注射,安徽华源医药集团股份有限公司生产),维生素C注射液(3g,1次/d,静脉注射,河南省国药医药集团有限公司生产),胞磷胆碱钠片(0.2g,3次/d,口服,济南利民制药有限责任公司生产)治疗;并给予常规高压氧治疗,1次/d。

2 结 果

2.1脑病组和对照组的caspase-3、NSE、O2UCc测定值比较:脑病组患者的caspase-3、NSE测定值高于对照组,脑病组患者O2UCc测定值低于对照组,上述指标的差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 脑病组和对照组的caspase-3 NSE O2UCc测定值比较

2.2caspase-3、NSE、O2UCc预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病的价值:绘制ROC曲线,caspase-3、NSE、O2UCc、caspase-3+NSE+O2UCc(以caspase-3、NSE、O2UCc三项指标建立回归模型Y=0.882+2.772×caspase-3+1.606×NSE+1.477×O2UCc,生成一个新的联合诊断变量绘制三项指标联合诊断的ROC曲线)预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病灵敏度分别为63.41%、57.52%、62.77%、92.33%,特异度分别为85.28%、80.66%、82.94%、78.58%,ROC曲线下面积AUC值分别为0.802、0.797、0.798、0.936,见表2、图1。

图1 为caspase-3、NSE、O2UCc、caspase-3+NSE+O2UCc预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病的ROC曲线

表2 caspase-3 NSE O2UCc预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病的价值

2.3脑病组和对照组各项资料的单因素分析:脑病组患者的年龄大于对照组,脑病组患者CO暴露时间、意识障碍时间长于对照组,脑病组患者重度中毒患者占比显著高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05),见表3。

表3 脑病组和对照组各项资料的单因素分析

2.4caspase-3、NSE、O2UCc与急性一氧化碳中毒迟发性脑病的多因素分析:以患者是否发生急性一氧化碳中毒迟发性脑病作为因变量(否=0、是=1),以单因素分析具有统计学意义的年龄、CO暴露时间、意识障碍时间(<10h=0、≥10h=1)、中毒程度(轻中度=0、重度=1)、caspase-3、NSE、O2UCc测定值作为自变量,建立Logistic回归模型,结果显示:年龄增大、CO暴露时间延长、意识障碍≥10h、重度中毒、caspase-3升高、NSE升高、O2UCc降低是急性一氧化碳中毒迟发性脑病发的独立危险因素(P<0.05),见表4。

表4 caspase-3 NSE O2UCc与急性一氧化碳中毒迟发性脑病的多因素分析

3 讨 论

DEACMP是ACMP最常见且极其严重的异常神经后发症,发病率约为10%～40%,其治疗时间长、效果差,可严重降低患者生活质量。既往研究表明脑损伤时可改变患者血清NSE浓度,其可能在DEACMP发病机制中发挥一定作用;脑缺氧缺血后caspase-3可导致神经细胞凋亡,其可在DEACMP神经元死亡中发挥关键作用;颅内高压使脑动脉闭塞发生严重血流减少时O2UCc也降低,O2UCc水平可能与DEACMP脑缺氧程度有关[5]。但目前血清caspase-3、NSE、O2UCc是否能早期预测DEACMP尚无定论,因此本研究旨在探讨其在早期预测DEACMP的价值,为临床诊断、评估和治疗提供循证依据。

朱婉秋等[6]研究表明ACMP患者脑组织皮质、海马和基底核区均存在组织损伤、细胞凋亡等现象,本研究结果显示脑病组患者血清caspase-3、NSE测定值显著高于对照组,O2UCc测定值显著低于对照组,说明血清caspase-3、NSE、O2UCc可提示ACMP患者存在缺氧、细胞损伤等表现。caspase-3是真核生物细胞凋亡级联反应的核心,因此脑病组患者血清caspase-3水平可明显升高[7]。NSE是神经细胞内蛋白质,由神经元、神经内分泌细胞等释放,在健康人体液中含量微小,CO中毒时可通过引起炎症反应进而破坏神经细胞完整性、损伤血脑屏障释放NSE,故脑损伤严重的患者血清NSE水平相对更高[8]。脑部血液主要由机体两侧颈内动脉和椎动脉供应,通过颈内静脉回流入上腔静脉,ACMP严重损伤继发DEACMP时脑组织多处于缺血缺氧状态,由于氧消耗是能直接反映患者脑氧代谢的指标,因此O2UCc水平明显降低[8]。

本研结果显示血清caspase-3、NSE、O2UCc联合预测DEACMP灵敏度为92.33%,特异度为78.58%,ROC曲线下面积AUC值为0.936,提示其三者联合可作为DEACMP病情早期预测的重要指标。血清caspase-3不仅可灭活神经细胞中的Bcl-2和裂解蛋白质结构,而且可参与机体缺血缺氧性神经元损伤病理过程[9]。NSE可特异性反映神经元损伤,其分子量高、半衰期长,敏感性高。O2UCc下降与脑部血液分流增加、氧弥散异常以及细胞线粒体功能障碍等诸多因素有关。DEACMP病情较重时,机体缺血缺氧加重可引起较多细胞凋亡,作为“死亡蛋白”执行凋亡阶段的caspase-3因子可被显著激活,导致机体神经细胞显著凋亡,线粒体功能障碍,进而引起血清NSE水平升高,O2UCc水平下降。血清caspase-3、NSE、O2UCc可相互影响,且均与DEACMP病情密切相关,并伴随病情进展而发生变化,因此可作为临床早期预测DEACMP的重要指标[10]。

本研究单因素分析结果显示脑病组患者的年龄大于对照组,CO暴露时间、意识障碍时间长于对照组,重度中毒患者占比显著高于对照组,多因素分析结果显示龄增大、CO暴露时间延长、意识障碍≥10h、重度中毒、caspase-3升高、NSE升高、O2UCc降低是DEACMP病发的独立危险因素,提示DEACMP的发生与年龄、CO暴露时间、意识障碍持续时间、中毒程度等相关。老龄患者机体多出现中枢神经系统和脑部血管功能减退、脑血管舒缩机能障碍,一氧化碳中毒后容易导致脑代谢异常,有研究表明伴随有高血压等脑血管病危险因素的患者是DEACMP发病高危人群,且预后较差[11]。意识障碍≥10h患者脑白质区神经元的弥散功能受限明显,脑部损伤严重,进而导致DEACMP的发生。CO与血红蛋白亲和力远高于O2,因此长时间CO暴露可加重机体脑组织缺血缺氧性损伤,更易进展为DEACMP[12]。中重度患者、caspase-3升高、NSE升高、O2UCc降低提示患者脑部细胞凋亡多,神经元损伤严重,常规治疗不能逆转其损伤,后续易进展为DEACMP。

本研究通过观察两组患者血清caspase-3、NSE、O2UCc水平,归纳出其与急性一氧化碳中毒患者发生迟发性脑病具有明显关系的研究结果,可为临床早期预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病提供依据。但本研究脑病组样本量较小,需要进一步扩大样本,并进行前瞻性研究,进一步明确血清caspase-3、NSE联合O2UCc早期预测急性一氧化碳中毒迟发性脑病的可行性。

综上所述,血清caspase-3、NSE联合O2UCc预测早期急性一氧化碳中毒患者发生迟发性脑病的灵敏度高,特异性强,可作为早期预测急性一氧化碳中毒患者发生迟发性脑病的指标。