亞低溫對腦梗死IL-6和sICAM-1表達的影響

徐彥立 王景超 張思森

鄭州人民醫院急診科 鄭州 450003

炎性反應在缺血性腦血管病的形成中起著關鍵作用,作為炎性反應的標志物白細胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)已被用來探測缺血性腦損傷的危險性指標[1-2]。腦梗死后,由于腦組織缺血壞死,不僅產生大量抗原刺激免疫系統,而且有大量的炎癥細胞浸潤和激活,引起強烈的免疫應答過程,參與腦梗死的病理變化過程。體外細胞培養發現IL-6可以促進細胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)的表達,ICAM-1則可介導白細胞的黏附和聚集,炎性細胞的黏附與聚集成為再灌注后微血管循環障礙的主要因素。腦梗死急性期IL-6和sICAM-1表達明顯升高,并對梗死病灶引起免疫病理損害[3]。

亞低溫(32℃～34℃)對腦梗死的腦保護作用已得到大多數學者的認可,其機制主要是降低細胞代謝率,減少耗氧量,減少興奮性氨基酸的釋放,減少細胞內鈣超載,減少氧自由基和一氧化氮產生等。但目前尚未明確亞低溫與腦梗死時IL-6和sICAM-1表達之間的關系。本研究旨在觀察亞低溫對腦梗死IL-6和sICAM-1表達的影響,并探討亞低溫對腦缺血性損害神經保護作用的其他可能機制。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 自2007-06～2008-09我科收集的40例腦梗死患者,均為發病24 h內入院。診斷標準:按照英國牛津社區腦卒中項目(Oxfordshire Community Stroke Project,OCSP)分型屬于完全前循環梗死(TACI)或腦CT顯示病灶超過一個腦葉或5 cm以上者。排除標準:年齡≥70歲;心腎功能不全或嚴重肺部疾病;糖尿病患者;輕中度腦梗死。隨機分為亞低溫組和對照組,亞低溫組20例,其中男12例,女8例,年齡45～69歲,平均(51.72±8.38)歲,發病時間(18±3.30)h,高血壓史16例,糖尿病史5例,高脂血癥史5例。對照組20例,男 13例,女 7例,年齡45～ 69歲,平均(52.54±7.86)歲,發病時間(19.37±3.25)h,高血壓史 14例,糖尿病史6例,高脂血癥史6例。2組年齡、性別、有無高血壓、糖尿病、高脂血癥、發病時間等一般臨床資料差異無統計學意義。2組治療前采用美國國立衛生研究院腦卒中量表(Natinal Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)評分,臨床差異無統計學意義。

1.2 溫度監控及治療方法 2組患者均給予抗血小板聚集,脫水降顱壓,維持水、電解質平衡,營養支持、康復等常規治療(均連用30 d),亞低溫組入院后即行微量泵24 h持續泵入冬眠合劑(生理鹽水50 ml+氯丙嗪100mg+異丙嗪100mg),采用水循環式降溫毯(P&C-A型北京恒邦科技開發有限責任公司)使肛溫在 2～4 h內使保持在(33±1)℃;治療時間為7 d。當肛溫低于32℃時,調整降溫毯溫度。復溫期采用每4～6 h復溫1℃的方法,在24～28(20±4)h將直腸溫度復至36.5～37.5℃。對照組除未進行亞冬眠及降溫毯降溫處理外,其他治療方法同亞低溫組。

1.3 監測指標及神經功能評分 2組患者分別于第1、3、7天,應用酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測血清 IL-6和ICAM-1水平,(上海產511酶標分析儀進行分析,試劑盒購于武漢博士德生物工程有限公司)。2組治療后30 d應用NIHSS評分量表進行評分。

2 結果

2.1 亞低溫組患者血清IL-6和sICAM-1水平 在發病不同時間內均低于對照組,分別在腦梗死1 d達高峰,血清IL-6和ICAM-1水平隨時間遞減,與常溫組比較有統計學意義(P＜0.01);且亞低溫干預明顯抑制它們的表達(P＜0.01);并表明隨時間延長,亞低溫治療的腦保護作用越來越明顯。

表1 2組患者治療前后血清IL-6和sICAM-1水平的變化比較 ()

表1 2組患者治療前后血清IL-6和sICAM-1水平的變化比較 ()

注:與對照組比較,*P＜0.05(t檢驗)

時 間 IL-6(pg/ml)亞低溫組 對照組sICAM-1(μ g/ml)亞低溫組 對照組發病第1天 184±64 265±73 3.2±0.6 3.9±0.6發病第3天 125±35 302±125 2.5±0.5 4.5±0.8發病第7天 67±21* 132±48 2.1±0.4*3.0±0.5

2.2 神經功能評分 治療1個月后,對兩組的神經功能缺損評分(NIHSS)進行比較,亞低溫組積分值(25.4±5.48)顯著低于對照組積分值(32.2±6.87),且亞低溫組神經功能缺損較對照組有明顯改善(P＜0.05)。亞低溫組中顯著好轉患者為2例,好轉13例,未愈2例,死亡 3例,對照組分別為 1、9、4、6例,亞低溫組患者功能改善明顯,與對照組比較差異有統計學意義(秩和檢驗,Uc=2.47,P＜0.05)。

3 討論

在國際上,亞低溫(32℃～34℃)對腦梗死的腦保護作用已得到大多數學者的認可,其機制主要是降低細胞代謝率,減少耗氧量,減少蛋白質丟失,促進蛋白質合成;降低腦組織能量代謝和乳酸堆積;減少興奮性氨基酸的釋放;抑制白細胞介導的炎癥反應,抑制神經元凋亡,減少氧自由基和一氧化氮產生;抑制內源性毒性產物對腦細胞的損害等。同時還發現能顯著降低腦梗死時顱內壓升高,穩定血管的舒縮功能,使缺血區腦血流增加,從而縮小梗死體積。另外亞低溫能通過維持血-腦脊液屏障的完整性來減輕血管源性腦水腫;同時又能阻止細胞毒性水腫[4]。Waje-Andreassen等[5]研究證實,在急性腦缺血后,血和腦脊液中IL-6表達水平均增高,與梗死體積和神經功能缺損程度存在一定的相關性。腦脊液IL-6水平與梗死結果間的相關性并不優于血清IL-6水平。這提示測定血清IL-6的含量可作為早期診斷急性腦梗死腦損害程度的指標[6-7]。

正常情況下血液中IL-6和ICAM-1含量較少,急性腦梗死后引起機體的應激反應,并激活體內的單核巨噬細胞,導致IL-6等炎癥因子的合成和釋放增加,刺激局部血管內皮細胞和白細胞,誘導細胞表面黏附分子數量和功能上調,使白細胞黏附于血管內皮細胞,并誘導細胞變形,引起微血管血栓。腦梗死早期產生的IL-6和ICAM-1加速了局部的炎癥反應,使腦梗死范圍擴大和功能障礙加重[8]。Liu[9-10]等研究表明:急性腦梗死后血清IL-6和ICAM-1濃度升高,二者可能在腦缺血炎癥損壞中發揮作用,且ICAM-1的升高與IL-6升高有關。二者血清水平值可能反映腦缺血后炎性病理損傷的程度和腦梗死的體積。臨床觀察揭示,許多卒中患者在急性期出現體溫升高,體溫與腦損傷嚴重程度和臨床預后密切相關[11-12]。血清IL-6水平在腦梗死急性期明顯升高,說明T淋巴細胞、B淋巴細胞和單核巨噬細胞處于激活狀態。腦梗死后,由于腦組織缺血壞死,不僅產生大量抗原刺激免疫系統,而且有大量的炎癥細胞浸潤和激活,引起強烈的免疫應答過程,從而產生大量的IL-6,參與腦梗死的病理變化過程。IL-6可直接損傷血管內膜,影響血管通透性,增強血管內皮與血細胞的黏附性,使自由基產生增多,抑制血栓調節因子蛋白C、蛋白S系統,促進凝血,引起炎性介質增多、髓鞘損傷和少突膠質細胞溶解,從而導致細胞死亡。IL-6可增強血小板生成素的活性,阻止前列腺素-2的產生,導致血管收縮。IL-6可刺激Loci基因表達,從而間接促進血漿纖維蛋白原合成,高水平的血漿纖維蛋白原也是腦梗死的危險因素[13]。研究發現[14],對實驗性腦缺血誘發的腦部炎癥反應的大鼠實施亞低溫治療,1 d后ICAM-1、單核細胞和小膠質細胞顯著低于常規組,因此亞低溫可以減輕腦卒中的炎癥反應,具有直接的抗炎作用。

本研究發現,選擇亞低溫作為干預手段,觀察亞低溫對腦梗死1 d、3 d、7 d時間點IL-6和ICAM-1的表達,亞低溫組的血清IL-6和sICAM-1表達水平在各時間點均較常溫組明顯減少或降低,差異有顯著性。2組在治療第1天血清IL-6和sICAM-1有明顯差別,且具有統計學意義(P＜0.05);在治療第3天亞低溫組中的血清炎癥因子開始下降,第7天亞低溫組IL-6和ICAM-1已接近正常,常溫組均高于正常,說明亞低溫能明顯抑制腦梗死后白細胞介導的炎癥細胞在缺血區血管內的聚集和黏附,阻斷了IL-6和ICAM-1過度表達,抑制炎性細胞因子的產生;以及隨后在缺血區腦實質內的浸潤,從而阻斷炎癥級聯反應起到腦保護作用,這與Wang等[15]研究結果一致。推測亞低溫降低IL-6和ICAM-1表達可能為亞低溫減輕腦缺血性損害的腦保護作用的一種重要機制。經亞低溫治療患者1月行NIHSS評分均有顯著改善(P＜0.05),這與Schwab研究結果一致[16]。

我們通過與常溫組比較,在改善預后方面亞低溫組比常溫組具有明顯的優勢,2組病死率有顯著性差異,這與Wang等[17-18]研究結果一致。推測亞低溫降低IL-6和ICAM-1表達為亞低溫減輕腦缺血性損害的神經保護作用機制之一。血漿IL-6濃度升高是早期神經學功能惡化的預測因子,尤其是在腦卒中發病24h內的IL-6水平可預測最終腦損害程度,也是與最終梗死面積相關的較重要的分子標志[19-21]。

總之,腦梗死后腦組織局部過度的IL-6和ICAM-1表達是造成腦損傷的主要原因之一,阻斷腦梗死后的炎癥級聯反應是減輕腦損害的策略,采用亞低溫治療不同程度地阻斷了這一過程,從而有效地減輕腦缺血性損傷。亞低溫可作為腦缺血損傷時的神經保護措施。因此,亞低溫在缺血性腦卒中治療方面有著顯著的的作用和廣闊的應用前景。

[1]Tarkow E,Rosengren L,Blom C,et al.Early intrathecal production interleukin-6 predicts the size of brain lesion in stroke[J].Stroke,2003,27:1553-1557.

[2]Tarkow E,Rosengren L,Blomstrand C,et al.Early intrathecal production interleukin-6 predicts the size of brain lesion in stroke[J].Stroke,1995,26(8):1393-1398.

[3]Schwab M,Rauer R,Zwiener U.Mild hy pothermia prevents the occurrence of cytotoxic brain edema in rats[J].Acta Neurobiol Exp(Warsz),1998,58:29-35.

[4]趙瑞波,李宗敏.亞低溫對腦缺血再灌注損傷的保護作用[J].國外醫學:生理、病理科學與臨床分冊,2004,24(3):223-226.

[5]Waje-Andreassen U,K rakenes J.IL-6:an early marker for outcome in acute ischemic stroke[J].Acta Neurol Scand,2005,111(6):360-365.

[6]Chiaretti A,Genovese O,Aloe L,et al.Interleukin-1 beta and interleukin-6 relationship with paediatric head trauma severity and outcome[J].Childs Nerv Syst,2005,21(3):185-193.

[7]Smith CJ,Emsley HC,Gavin CM,et al.Peak plasma inter-leukin-6 and other peripheral markers of inflammation in the first week of ischaemic stroke correlate with brain infarct volume,stroke severity and long-term outcome[J].BMC Neurol,2004,15(4):2.

[8]Frijns CJ,Kappelle LJ.Inflammatory cell adhesion molecules in ischemic cerebrovascular disease[J].Stroke,2002,32:2115-2122.

[9]Liu ZJ,Yang QD,Liu YH et al.Changes and clinical significance of serum IL-6,sICAM-1 in patients with cerebral infarcts[J].Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban,2004,29(3):326-329.

[10]Sotgiu S,Zanda B,Marchetti B,et al.Inflammatory biomarkers in blood of patients with acute brain ischemia[J].Eur J Neurol,2006,13(5):505-513.

[11]Castillo J,Davalos A,Marrugat J,et al.Timing fo r fever-related brain damage in acute ischemic stroke[J].Stroke,1998,29:2455-2460.

[12]Zaremba J.Hyperthermia in ischemic stroke[J].Med Sci M onit,2004,10(6):RA148-153.

[13]Margaglione M,G randone E,Mancini FP,et al.Genetic modulation of plasma fibrinogen concentrations:possible importance of interleukin-6[J].J Thromb Thromboly sis,1996,3:51-56.

[14]Deng H,Han HS,Cheng D,et al.Mild hypothermia inhibits inflammation after ex perimental stroke and brain inflammation[J].Stroke,2003,34:2495-2501.

[15]Wang GJ,Deng HY,Maier CM,et al.Mild hypothermia reduces ICAM-1 expression,neutrophil infiltration and microg lia/monocyteaccumulation following experimental stroke[J].Neuroscience,2002,114(4):1081-1090.

[16]Schwab S,Georgiadis D,Berrouschot J,et al.Feasibility and safety of moderate hypothermia after massive hemispheric infarction[J].Stroke,2001,32:2033-2035.

[17]Wang GJ,Deng HY,Maier CM,et al.Mild hypothermia reduces ICAM-1 expression,neutrophil infiltration and microg lia/monocyte accumulation following experimental stroke[J].Neuroscience,2002,114(4):1081-1090.

[18]Berti R,Williams AJ,Moffett JR,et al.Quantitative realtime RT-PCR analy sis of inflammatory gene expression associated with ischemia-reper fusion brain injury[J].J Cereb Blood Flow Metab,2002,22:1068-1079.

[19]Castillo J,Rodriguez I.Biochemical changes and inflammatory response as markers for brain ischaemia:molecular markers of diagnostic utility and prognosis in human clinical practice[J].Cerebrovasc Dis,2004,17(Suppl 1):7-18.

[20]Sotgiu S,Zanda B,Marchetti B,et al.Inflammatory biomarkers in blood of patients with acute brain ischemia[J].Eur J Neurol,2006,13(5):505-513.

[21]Rallidis LS,Vikelis M,Panagiotakos DB,et al.Inflammatory markers and in-hospital mortality in acute ischaemic stroke[J].A therosclerosis,2006,189(1):193-197.