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编号:10269641
大鼠缺氧缺血性脑损伤时血液和脑脊液中S-100、CK-BB、NSE、MBP水平变化的研究
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1999年第11期
     作者:王兴河 秦梅 樊绍曾 曾纪骅

    单位:200032 上海医科大学儿科医院儿内科(王兴河、秦梅、樊绍曾),同位素室(曾纪骅)

    关键词:大鼠;脑缺氧;脑缺血;磷酸丙酮酸水合酶;神经组织蛋白质S-100;肌酸激酶同工酶类

    中华儿科杂志991107

    【摘要】 目的 探讨大鼠缺氧缺血性脑损伤(HIBD)时血液和脑脊液中S-100蛋白(S-100)、磷酸肌酸激酶脑型同工酶(CK-BB)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、髓鞘碱性蛋白(MBP) 的水平变化。筛选其对HIBD具有早期诊断价值的指标。方法 采用7日龄SD大鼠缺氧缺血性脑损伤模型:乙醚吸入麻醉后,用4.0双线结扎右侧颈总动脉,恢复4小时后,在37℃恒温低氧箱内,给予吸入8%氧气和92%氮气混合气体2小时。用放射免疫法和琼脂糖凝胶电泳法对对照组、缺氧缺血后6、12、24、48、72、96小时进行动态观测HIBD后血液和脑脊液中S-100、CK-BB、NSE、MBP水平的变化。结果 在HIBD后血液和脑脊液中S-100、CK-BB、NSE、MBP水平都有升高,但各项指标升高的时间和幅度并不一致。与对照组比较,血液和脑脊液中S-100、CK-BB、NSE高峰出现较早,在24~48小时都有明显增加(P<0.001),MBP的水平在72小时才有一定程度的增加 (P<0.05),并且血液和脑脊液中S-100、CK-BB、NSE水平的变化具有较好相关性。结论 在HIBD时血液和脑脊液中S-100、CK-BB、NSE、MBP水平都有升高,但其升高的时间和幅度并不一致。在HIBD后24~48小时S-100、CK-BB和NSE水平的升高较为明显 (P<0.001),提示这三种指标可作为评价HIBD的早期诊断指标。
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    A study on the changes of S-100、CK-BB、NSE and MBP levels in the blood and the cerebrospinal fluid after hypoxic-ischemic brain damage in rats

    WANG Xinghe, QIN Mei, FAN Shaozeng, et al.

    Department of Internal Medicine, Children′s Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai 200032

    【Abstract】 Objective To analyse the changes of S-100 protein (S-100), creatine phosphokinase BB isoenzyme (CK-BB), neuron-specific enolase (NSE) and myelin basic protein (MBP) levels in blood and cerebrospinal fluid (CSF) after hypoxic-ischemic brain damage (HIBD) in newborn rats and evaluate their significance for early diagnosis. Methods The model of hypoxic-ischemic brain damage in postnatal 7 days SD rats, RIA and agarose gel electrophoresis were used. The model was established by ligation of the right common carotid arteries for 4 hrs in newborn rats, and then exposure of the rats to 8% of oxygen and 92% of nitrogen for 2 hrs. The blood and CSF samples were taken from 144 rats at the sequential time points of 6, 12, 24, 48, 72 and 96 hrs after the model was established. Twenty-four normal rats were used as control. The dynamic changes of S-100, CK-BB, NSE and MBP were detected. Results All four biochemical markers significantly increased in blood and CSF of HIBD newborn rats when compared to controls, and their serum levels were closely correlated to the CSF levels at the same time point. The peak level of S-100, CK-BB and NSE occured at 12-48 hrs after HIBD in blood and CSF (P<0.001);The peak level of the MBP occured at 72 hrs after HIBD (P<0.05). Conclusion The most obvious changes of S-100, CK-BB, NSE in HIBD rats were seen at 12-48 hrs, and the changs in the blood and CSF were similar. Therefore, the three biochemical markers might be helpful in the early diagnosis of HIBD.
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    【Key words】 Rats Cerebral anoxia Cerebral ischemia Phosphopyruvate hydratase Nerve tissue protein S-100 Creatine kinase isoenzymes

    缺氧缺血性脑损伤(HIBD)是新生儿期重要疾病之一。早期诊断及正确估价脑细胞损伤的严重程度有其十分重要的意义。脑损伤时血液和脑脊液中某些特异性蛋白质或代谢产物有一定的变化。它们能否作为HIBD早期诊断的量化指标尚需探讨[1]?近年来有学者报道,HIBD时血液和脑脊液中神经元特异性烯醇化酶(NSE)、S-100蛋白 (S-100)、磷酸肌酸激酶脑型同工酶(CK-BB)、髓鞘碱性蛋白(MBP)水平有一定变化[2-6]。然而这些生化标志物中那个在HIBD后短时间内升高更明显、更能反映脑细胞损伤的严重程度,目前还不完全清楚。为进一步探讨和筛选对HIBD有早期诊断价值的生化标志物,我们应用放射免疫法、琼脂糖凝胶电泳法对7天SD大鼠HIBD时血液和脑脊液中NSE、S-100、CK-BB和MBP水平的变化进行动态研究。
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    对象和方法

    一、对象

    实验对象为新生7天SD大鼠168只,平均体重14.5 g,雌雄各半。

    二、方法

    1. HIBD 模型制作和分组:取168只新生7天SD大鼠,随机分成四组(NSE、S-100、CK-BB、MBP),除对照组外,每组分6个时间点,即6、12、24、48、72、96小时, 对照组及每个时间点的鼠均为6只。动物的模型制作:把新生7天SD大鼠用乙醚吸入麻醉后用4.0双线结扎右侧颈总动脉,术后恢复4小时,吸入含8%氧和92%氮混合气体2小时,分别在造模后6、12、24、48、72、96小时采取实验鼠血液和脑脊液,放入-70℃冰箱内备用。

    2. S-100、NSE、MBP均用放射免疫法测定。S-100放免药盒购自瑞典AB Sangtec Medica公司;MBP的放免药盒购自美国Diagnostic Systems Laboratories公司;NSE放免药盒购自法国Cis Bio International公司;CK-BB药盒购自美国Helena公司及配套的全自动生化仪进行结果分析。
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    三、统计学处理

    用SAS统计软件包(方差分析、Dunnett检验),POMS-15 医学统计软件处理(相关和回归分析)。

    结果

    在HIBD后血液和脑脊液中NSE、S-100、CK-BB和MBP的水平都有升高,各项生化指标各自升高的时间和幅度并不一致。

    一、HIBD后血液和脑脊液中NSE水平变化

    在缺氧缺血后24小时峰值最高,血液、脑脊液NSE均值与对照组相比,两者差异有非常显著意义(P<0.001)(表1、2)。

    表1 HIBD后血液、脑脊液中四种生化标志物的动态变化(±s) HIBD后
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    时间(h)

    NSE(μg/L)

    S-100(μg/L)

    CK-BB(U/L)

    MBP(μg/L)

    血液

    脑脊液

    血液

    脑脊液

    血液

    脑脊液

    血液

    脑脊液
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    对照组

    3.15±0.16

    3.42±0.32

    0.65±0.05

    0.68±0.06

    16± 5

    16± 5

    2.06±0.29

    2.33±0.40

    实验组

    6

    3.21±0.16
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    0.46±0.23

    0.70±0.06

    0.72±0.06

    22± 6

    25±10

    2.08±0.24

    2.59±0.34

    12

    3.44±0.31

    3.63±0.38

    0.98±0.20

    1.01±0.19**
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    23± 6

    39±13

    2.09±0.20

    2.64±0.23

    24

    3.97±0.23*

    7.15±0.72*

    1.21±0.18*

    1.28±0.03*

    50± 6*
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    57±11*

    2.09±0.13

    2.73±0.17

    48

    3.76±0.23**

    4.29±0.14**

    1.24±0.10*

    1.32±0.10*

    48±13*

    50±10*
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    2.39±0.43

    2.74±0.21

    72

    2.53±0.38

    3.89±0.42

    0.84±0.06

    0.88±0.88

    35±14

    37±13

    2.53±0.28

    2.85±0.29
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    96

    3.24±0.14

    3.76±0.24

    0.72±0.08

    0.76±0.06

    208± 5

    21± 7

    2.11±0.26

    2.35±0.37

    阶段间

    比较F值

    8.80
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    61.61

    25.00

    41.27

    15.65

    13.43

    2.95

    2.68

    注:与对照组比较,*P<0.001,**P<0.01,P<0.05

    表2 血液、脑脊液中四种生化标志物的相关与回归(n=6) 检测指标

    相关系数 r

    F值
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    回归方程 Y=a+bx

    NSE

    0.842

    12.2*

    Y=-8.3996+3.6377x

    S-100

    0.998

    1 401.6**

    Y=-0.0387+1.0943x

    CK-BB

    0.939
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    37.1**

    Y=0.5231+0.8611x

    MBP

    0.686

    4.4

    Y=1.0110+0.7265x

    注:Y代表血液中待测生化标志物水平变化,x代表脑脊液中待测生化标志物水平变化,*P<0.01,**P<0.001

    二、HIBD后血液和脑脊液中S-100的水平变化

    在缺氧缺血后12小时与对照组比较,差异有非常显著意义及有显著意义(P<0.01, P<0.05),到24~48小时P值均<0.001, 48小时达峰值(表1)。
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    三、HIBD后血液和脑脊液中CK-BB水平变化

    在缺氧缺血后12小时与对照组相比较,差异有显著意义(P<0.05), 至24~48小时P<0.001, 24小时达峰值(表1)。

    四、HIBD后血液和脑脊液MBP的水平变化

    至72小时血液和脑脊液中MBP才略有升高(P<0.05),其余时间点(P>0.05)(表1)。

    讨论

    NSE是糖酵解途径的关键酶,特异性定位在神经元内,血液和脑脊液中NSE的水平变化与脑损伤呈正相关[3-5, 7, 8];S-100是一种酸性钙结合蛋白,主要集中在星形胶质细胞内,它的水平变化可反映脑胶质细胞损伤的严重程度[4, 5];MBP是中枢神经髓鞘膜的主要成分,它的水平变化可反映脑白质少突胶质细胞髓鞘损伤的严重程度[2,9];CK-BB分布在胶质细胞和神经元胞浆中, 它可以较好反映脑神经元和胶质细胞损伤程度[10-12]。文献报道,测定血液和脑脊液中上述的各项生化指标水平的变化,可反映神经元、胶质细胞、神经髓鞘膜结构损伤严重程度的状况[2-9]。因此,血液和脑脊液中NSE、S-100、CK-BB和MBP水平的变化,可作为对HIBD诊断及对预后评估的有价值标志物,我们把四者一起对HIBD进行动态研究,通过对HIBD血液和脑脊液中四项指标水平变化的动态观察,以期能比较早而全面地反映神经元、胶质细胞、中枢神经髓鞘膜结构状况。筛选出哪项生化指标在HIBD后能短时间即有明显升高和能敏感反映脑细胞损伤的严重程度,以及对HIBD的早期诊断有帮助的标志物。
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    本实验结果显示,在HIBD后血液和脑脊液中各项生化指标均有升高,但其各项指标升高的时间和幅度并不一致。NSE在缺氧缺血后24小时,血液和脑脊液的浓度均达到峰值,与对照组比较差异有非常显著意义(P<0.001);S-100在缺氧缺血后12小时起血液和脑脊液与对照组比较,差异有显著意义(P<0.05), 24~48小时差异有非常显著意义(P<0.001),至72小时P值仍<0.05,故S-100升高较早出现,持续时间亦较久;CK-BB出现与持续时间特点与S-100类似;而血液和脑脊液中MBP水平的变化只是在HIBD后72小时时间点上有轻度升高(P<0.05), 其余各时间点均无统计学意义。故我们认为:(1) NSE、S-100及CK-BB存在于神经组织不同部位,它们能敏感地作为HIBD的标志物; (2) HIBD后这些标志物的异常升高有一定规律,在缺氧缺血后24~48小时为取标本适宜时间; (3) 这些标志物在脑脊液中升高幅度较大,但血和脑脊液之间的变化有较好的相关性,故从临床实际出发可以单检测血清中NSE、S-100、CK-BB;(4) HIBD时MBP的敏感性较低且出现时间较晚 (72小时),持续时间短,故不是理想的标志物。
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    资助项目:本课题为国家“九五”攻关课题”(课题编号:96-904-06-04)

    参考文献

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    收稿:1998-08-10

    修回:1999-08-06, 百拇医药