張明蘇,李 衛(wèi) 綜述,彭新國 審校

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院檢驗科,山東濱州 256600

腦梗死是指各種腦血管病變所致腦部血液供應(yīng)障礙,導(dǎo)致局部腦組織缺血、缺氧性壞死,從而迅速出現(xiàn)相應(yīng)神經(jīng)功能缺損的一類臨床綜合征[1]。該病致殘率、致死率較高,嚴重影響患者的生活質(zhì)量,增加患者家庭及社會的負擔(dān)。有研究表明,準確、及時地診斷腦梗死并制訂適當(dāng)?shù)闹委煼桨改苡行Ы档椭職埪逝c病死率[2]。目前腦梗死的診斷主要依賴于臨床癥狀和影像學(xué)檢查,但由于腦梗死早期癥狀不明顯,影像學(xué)檢查靈敏度低,易受到設(shè)備使用條件的制約,導(dǎo)致早期診斷難度較大。而以往血液學(xué)檢查主要為凝血功能檢查,如凝血酶原時間、活化部分凝血活酶時間或D-二聚體(D-D)等,只能反映腦梗死凝血過程中片段性、部分性變化,并且結(jié)果受一些因素(如肝素類物質(zhì))的影響,難以準確預(yù)測腦梗死風(fēng)險及判斷預(yù)后[3-4]。因此,尋找一種或一組靈敏度高、特異性強、反應(yīng)迅速的血液生物標志物,以加快對腦梗死的診斷、分型和預(yù)測,逐漸成為研究的熱點。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,許多與腦梗死相關(guān)的診斷性生物標志物被發(fā)現(xiàn),本文就目前有代表性的生物標志物進行簡要綜述。

1 蛋白質(zhì)類標志物

1.1血管性血友病因子(vWF) vWF主要是由血管內(nèi)皮細胞合成的多聚體糖蛋白,貯存在內(nèi)皮細胞的Weibel-Palade小體和血小板α顆粒內(nèi)。當(dāng)血管壁受損時內(nèi)皮下組分暴露,vWF與內(nèi)皮下膠原結(jié)合并介導(dǎo)血小板黏附于內(nèi)皮下,在損傷的局部形成血小板血栓[5]。故vWF被認為是血管內(nèi)皮細胞受損的敏感標志物,是血管內(nèi)皮細胞受損時動脈粥樣硬化和血栓形成的始動因子。另外vWF是大分子多聚體,能與凝血因子Ⅷ前體(FⅧ)結(jié)合成Ⅷ/vWF復(fù)合物,從而保護FⅧ不被破壞進而順利完成凝血過程,是一個重要的凝血輔助因子[6]。因此,檢測血漿中vWF水平是評估腦梗死發(fā)生、發(fā)展及嚴重程度的重要指標。SHI等[7]研究發(fā)現(xiàn),急性腦梗死組vWF抗原(vWF∶Ag)水平明顯高于正常對照組,vWF∶Ag升高可增加急性腦梗死患病風(fēng)險,并且血漿vWF∶Ag水平與美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(NIHSS)評分顯著相關(guān),提示vWF∶Ag水平是判斷病情嚴重程度的重要指標。進一步繪制受試者工作特征(ROC)曲線發(fā)現(xiàn),以vWF∶Ag作為急性腦梗死標志物的ROC曲線下面積(AUC)為0.900,明顯優(yōu)于D-D(0.795)和纖維蛋白降解產(chǎn)物(0.465)。因此在診斷及評估急性腦梗死病情方面中vWF∶Ag的靈敏度、特異度和準確性均明顯優(yōu)于D-D和纖維蛋白降解產(chǎn)物,這也與現(xiàn)有的國內(nèi)外研究較為一致[8-9]。閆彬等[10]檢測61例初診腦梗死患者和104例健康人血漿中vWF瑞斯托霉素輔因子活性(vWF∶Rco),旨在探討vWF∶Rco評估腦梗死患者病情的臨床價值,結(jié)果顯示初診腦梗死患者vWF∶Rco水平顯著高于健康人,且vWF∶Rco水平與病情嚴重程度及vWF∶Ag呈正相關(guān),證實vWF發(fā)揮功能不僅依靠其抗原水平,還與vWF活性強弱密切相關(guān)。此外,閆彬等[11]的另一項研究發(fā)現(xiàn)VWF∶Ag、vWF瑞斯托霉素誘導(dǎo)血小板糖蛋白Ⅰb結(jié)合試驗(vWF∶GPⅠbR)和vWF膠原結(jié)合試驗(VWF∶CBA)在早期急性心肌梗死診斷中同樣具有意義。該研究回顧性分析了105例急性心肌梗死患者(觀察組)和101例健康志愿者(對照組),研究結(jié)果表明觀察組vWF∶Ag、vWF∶GPⅠbR和vWF∶CBA水平明顯高于對照組,其中vWF∶GPⅠbR診斷效能(AUC=0.967)優(yōu)于vWF∶Ag(AUC=0.880)和vWF∶CBA(AUC=0.828)。因此,vWF可作為腦梗死疾病診斷及病情嚴重程度評估的標志物,但應(yīng)注意與急性心肌梗死等血栓性疾病相鑒別。目前較多的研究僅涉及中老年患者,而針對年輕患者的研究較為少見,基于目前腦梗死的發(fā)作呈年輕化趨勢,應(yīng)適當(dāng)增加vWF在年輕腦梗死患者中的研究。

1.2基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP) MMP是一類鋅依賴的內(nèi)肽酶家族,以其分解細胞外基質(zhì)(ECM)成分的能力而聞名。目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的MMPs至少存在26種,其中以MMP-9的作用尤為顯著[12]。MMP-9又稱為明膠酶B,能分解Ⅳ型膠原蛋白、層粘連蛋白等多種ECM成分,在腦梗死發(fā)生的病理生理過程中起重要作用,被認為是腦梗死疾病診斷的生物標志物[13]。有研究表明,與健康受試者相比,腦梗死患者早期MMP-9水平便開始升高,24 h后可達到高峰,48～72 h后水平逐漸降低[14]。郭俊勇[15]的一項研究進一步證實,腦梗死組患者較對照組血清MMP-9水平明顯升高,且隨著神經(jīng)功能缺損程度的加重,MMP-9水平升高更加顯著。國內(nèi)外有研究現(xiàn)認為,一方面由于腦梗死發(fā)生后,MMP-9水平的升高可降解ECM,增加動脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性,使動脈粥樣硬化斑塊破裂,堵塞血管,從而誘發(fā)腦梗死;另一方面MMP-9能夠降解血-腦屏障基底膜蛋白,降低血管內(nèi)皮細胞間緊密連接蛋白的表達水平,導(dǎo)致血-腦屏障通透性增加,同時缺血灶局部產(chǎn)生趨化因子促使血液循環(huán)中的炎癥細胞浸潤,加重炎癥反應(yīng)引起的組織損傷,造成大腦內(nèi)環(huán)境紊亂,進而引起神經(jīng)功能損害或缺損[16-17]。最近有研究還發(fā)現(xiàn),MMP-9與急性腦卒中ORG 10172治療試驗病因分型密切相關(guān),不同病因腦梗死亞組的血清MMP-9水平不同,其中大動脈粥樣硬化型和心源性腦梗死患者的血清MMP-9水平較高[18]。因此,對疑似腦梗死患者進行MMP-9水平的檢測,不僅可以對疾病的早期診斷做出貢獻,還可以判斷疾病的嚴重程度及可能引發(fā)疾病的相關(guān)病因。

1.3同型半胱氨酸(Hcy) Hcy為含硫氨基酸,是甲硫氨酸分解代謝過程中形成的中間產(chǎn)物,因其與心血管疾病、神經(jīng)管缺陷及終末期腎病等多種疾病有關(guān),也被稱為“壞硫醇”[19]。近年來,Hcy水平檢測在腦梗死診斷中受到廣泛關(guān)注,大量研究表明,高同型半胱氨酸血癥(Hhcy)會增加腦梗死的發(fā)病風(fēng)險,血清Hcy水平每升高5 μmol,腦梗死風(fēng)險升高59%,每降低5 μmol,腦梗死風(fēng)險則降低24%[20-21]。有研究發(fā)現(xiàn)Hcy可誘發(fā)腦梗死,其機制可能包括引發(fā)血管內(nèi)皮細胞損傷、外周血凝血指標水平增高、脂質(zhì)過氧化及血管平滑肌細胞的增生,最終導(dǎo)致腦梗死的發(fā)生及進展[22]。LIU等[23]為探討血清Hcy在腦梗死診斷中的臨床意義和價值,以Hcy為指標繪制ROC曲線,結(jié)果顯示單獨使用Hcy診斷急性腦梗死的AUC為0.760(95%CI：0.670～0.850),其靈敏度和特異度分別為65.6%和77.1%,具有良好的診斷價值。劉燕等[24]采用循環(huán)酶法對248例腦梗死患者及51例健康同齡人進行血清Hcy水平測定,結(jié)果顯示腦梗死患者血清Hcy水平明顯高于健康同齡人;將受試者按照頸動脈狹窄程度、神經(jīng)缺損程度及狹窄血管數(shù)量分為3個亞組,亞組間血清Hcy水平比較發(fā)現(xiàn),頸動脈狹窄程度、神經(jīng)功能缺損程度越重,狹窄血管數(shù)量越多,血清Hcy水平越高。因此,Hcy可作為臨床上診斷腦梗死及判斷疾病嚴重程度的良好指標。此外,最新研究提出Hcy與腦梗死復(fù)發(fā)密切相關(guān)[25],這也為腦梗死患者的治療及預(yù)后提供了一些新的依據(jù)。

2 核酸類標志物

目前腦梗死的診療思路已經(jīng)較為成熟,但仍缺乏可靠、高效的檢測手段。有研究證實,外周循環(huán)中特定的微小RNA(miRNAs)在急性腦梗死中存在差異表達,可能成為腦梗死疾病診斷與病情評價的新型生物標志物[26]。

miRNAs的發(fā)現(xiàn)是近年來生物學(xué)研究的重要突破之一,它屬于內(nèi)源性、非蛋白質(zhì)編碼的單鏈小RNA家族,具有高度保守性、順序性和組織特異性,被認為在生物發(fā)育、細胞增殖、細胞分化、細胞凋亡和腫瘤發(fā)生等許多生理和病理過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[27]。有研究表明,miRNAs與神經(jīng)再生、缺氧和缺血反應(yīng)及缺血預(yù)處理誘導(dǎo)的缺血耐受等有關(guān),提示miRNAs是急性腦梗死生物學(xué)中的關(guān)鍵介質(zhì),調(diào)控miRNAs的表達或可用于診治或預(yù)防急性腦梗死[28]。一項不同組織的miRNAs陣列分析顯示,miRNA-124幾乎只在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)細胞中表達,該研究進一步在大鼠大腦中動脈閉塞(MCAO)的腦梗死模型中研究腦特定miRNA的血漿水平,發(fā)現(xiàn)在MCAO后6 h,miRNA-124水平顯著升高,48 h后仍維持在較高水平[29]。因此,miRNA-124可能是早期發(fā)現(xiàn)的腦梗死生物標志物。然而,關(guān)于miRNA-124在腦梗死中水平變化的研究結(jié)果并不一致,ZHU等[30]的一項研究得出了相反的結(jié)論：miRNA-124在急性腦梗死患者中的水平顯著減少。為明確miRNA-124在急性腦梗死患者中的異常表達情況,SUN等[31]納入54例腦梗死患者和51例健康者進行研究,對腦梗死患者在發(fā)病后24 h、48～72 h及7 d后分別檢測miRNA-124水平,而健康者僅檢測一次,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miRNA-124在疾病發(fā)生后24 h內(nèi)迅速下降,在48～72 h逐漸升高。以往研究分析顯示,miRNA-124通過調(diào)節(jié)細胞凋亡對神經(jīng)元起雙重作用。WANG等[32]觀察到miRNA-124通過激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信號通路在腦梗死中發(fā)揮抗細胞凋亡的作用,正向影響B(tài)細胞淋巴瘤-2(Bcl-2)的表達,進一步減輕腦梗死的細胞凋亡。此外,miRNA-124還可以通過抑制氧化應(yīng)激和細胞凋亡來保護Bcl-2細胞免受氧-葡萄糖剝奪/再灌注誘導(dǎo)的損傷。在腦梗死早期,miRNA-124還可以下調(diào)P53家族的凋亡刺激蛋白抑制成員(iASPP)的表達,抑制這一內(nèi)源性促生存途徑,促進腦梗死后神經(jīng)元的凋亡,而miRNA-124的抑制作用則可上調(diào)iASPP水平,有效地縮小腦梗死體積,因此,miRNA-124最初的水平下降可能通過上調(diào)iASPP在超急性期的水平來阻止神經(jīng)元的凋亡[32-33]。以上研究表明,miRNA-124廣泛參與腦梗死后的病理、生理過程,有望成為腦梗死早期診斷的生物標志物。

眾所周知,動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥性疾病,是引起腦梗死的主要危險因素之一。目前已有研究證實miRNAs在動脈粥樣硬化的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要的作用[34]。越來越多的研究證實miRNA-155可調(diào)節(jié)細胞黏附和增殖、脂質(zhì)沉積和轉(zhuǎn)移,并通過加速炎癥的活化和泡沫細胞的形成而促進動脈粥樣硬化的進展[27,35]。趙江等[36]選取173例急性腦梗死患者作為研究組來評估m(xù)iRNA-155水平與腦梗死嚴重程度及預(yù)后的關(guān)系,根據(jù)NIHSS評分將研究組分為輕度組、中度組、重度組3個亞組,同時選取180例健康者作為對照組進行對比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)研究組miRNA-155水平高于對照組,且miRNA-155水平隨疾病嚴重程度的加重而升高,提示miRNA-155參與腦梗死的發(fā)生、發(fā)展,與患者疾病程度呈正相關(guān)。通過繪制ROC曲線分析miRNA-155對患者預(yù)后的診斷效能,結(jié)果顯示miRNA-155對患者的預(yù)后具有較高的靈敏度和特異度,證實miRNA-155是預(yù)測腦梗死患者預(yù)后不良的生物標志物之一。有研究表明急性腦出血患者中miRNA-155水平也顯著升高,通過分析miRNA-155對急性腦出血的診斷效能,結(jié)果顯示AUC為0.820,特異度為0.800,靈敏度為0.788[37]。因此,檢測miRNA-155對腦梗死進行早期診斷可聯(lián)合影像學(xué)進行鑒別。以上研究表明,血清miRNA-155水平與腦梗死的發(fā)生、疾病的嚴重程度及預(yù)后有關(guān),是診斷和治療腦梗死的潛在生物標志物,但miRNA-155在腦梗死發(fā)生、發(fā)展中的機制尚需進一步研究證實。

VIJAYAN等[38]用Illumina深度測序分析技術(shù)檢測腦梗死患者和健康者血清中miRNA的表達,發(fā)現(xiàn)在4 656個miRNA中,有272個在腦梗死患者中顯著失調(diào),并確定外周血中的miRNA可作為腦梗死早期檢測的生物標志物。由此可見,多種miRNA在腦梗死后會發(fā)生變化,幾個miRNA聯(lián)合的生物標志物可能在診斷過程中具有較高特異度,但尚缺乏大量的臨床研究。

3 其 他

近年來,隨著系統(tǒng)生物學(xué)在基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展,腦梗死的發(fā)病機制被認為與能量代謝、興奮性氨基酸毒性、活性氧自由基和炎癥反應(yīng)有關(guān),這些過程除了涉及上述的蛋白質(zhì)及核酸類生物標志物外,還有研究發(fā)現(xiàn)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)、脂類及有機酸等生物標志物對腦梗死有診斷意義[39]。KONG等[40]基于超高效液相色譜——四極桿飛行時間高分辨率質(zhì)譜技術(shù)對就診的28例腦梗死患者和27例健康體檢者進行血清的初始代謝組學(xué)質(zhì)譜分析,并利用ROC曲線確定代謝組學(xué)在預(yù)測腦梗死發(fā)生中的潛在價值,最終篩選出2-苯甘氨酸、亞油酸等13個內(nèi)源性代謝產(chǎn)物作為腦梗死患者的潛在生物標志物,且這13個生物標志物的AUC均大于0.66,表明上述13個生物標志物對腦梗死的診斷具有較高的效能;該研究進一步繪制了與腦梗死相關(guān)的代謝途徑的綜合代謝網(wǎng)絡(luò),結(jié)果表明亞油酸代謝,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成及酪氨酸代謝是與腦梗死相關(guān)的3個最重要的代謝途徑。代謝組學(xué)是繼蛋白質(zhì)組學(xué)及基因組學(xué)之后新興的一種快速診斷方法,通過定性及定量檢測生物體系受到刺激后代謝產(chǎn)物的變化,較為全面地反映機體內(nèi)外環(huán)境的動態(tài)變化,是研究腦梗死發(fā)病機制的有力工具,但仍需更多的臨床探索[41]。

4 小 結(jié)

隨著對腦梗死發(fā)病機制的不斷研究及檢測手段的不斷進步,越來越多的診斷性標志物被發(fā)現(xiàn)。利用各種血清標志物的特性進行診斷,將有助于腦梗死患者的早期診斷及病情嚴重程度的評估,指導(dǎo)臨床采取及時、有效的治療措施,從而改善預(yù)后。單一的生物標志物診斷價值有限,多個提供互補信息的生物標志物聯(lián)合檢測臨床應(yīng)用價值更大,未來還需進一步研究。