腦血管病患者血清PTGS2，CHI3L1表達水平及與認知功能障礙的相關研究

曹 娜，辜 蕊，趙曉玲，劉 艷（西南交通大學附屬醫院/成都市第三人民醫院神經內科，成都 610031）

血管性認知障礙是指腦血管疾病導致智力下降的情況，可引起認知功能障礙。在血管性認知障礙涉及的多種機制中，腦小血管疾病可以說是導致認知功能障礙的最常見機制，且與中風無關[1]。腦小血管疾病的特征是影響大腦小血管結構和功能異常，可造成認知能力下降[2]。認知功能的下降會嚴重影響患者日常生活。因此尋找與認知功能障礙有關的指標十分重要。前列腺素內過氧化物合酶2（prostaglandin-endoperoxide synthase2，PTGS2），也稱為環氧化酶2（cyclooxygenase 2，COX-2），是前列腺素（prostaglandins，PGs）產生的限速酶[3]。COX-2 基因主要位于細胞的核膜中，因此PGs 產物可以進入細胞核，調節靶基因的轉錄[4]。與多種腦血管疾病，如阿爾茲海默癥相關[5]。大鼠甲殼質酶蛋白40(YKL-40)，也稱為幾丁質酶-3 樣蛋白1（chitinase 3-like protein1，CHI3L1），是一種分泌型糖蛋白，與多種神經系統疾病有關，如阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）、多發性硬化及額顳葉癡呆等[6]。目前尚無血清PTGS2，CHI3L1水平與腦血管病所致認知功能障礙關系的相關研究，本研究通過檢測腦血管病患者血清PTGS2 和CHI3L1 水平，并分析二者與認知功能障礙的關系，旨在預防認知功能障礙的發生?？偨Y如下：

1 材料與方法

1.1 研究對象 選取2020年10月～2022年10月成都市第三人民醫院收治的96例腦血管病住院患者為研究對象，其中男性50 例，女性46 例，平均年齡63.72±12.66 歲，平均BMI 22.69±2.87kg/m2。納入標準：①符合《中國腦小血管病診治專家共識2021》[7]標準，并結合頭顱磁共振確診；②發病前無認知功能障礙；③患者及家屬知情同意。排除標準：①其他原因致認知功能障礙；②急性腦血管?。ú〕獭?周）；③有直徑＞1.5cm的非腔隙性腦梗死；④其他腦部病變；⑤惡性腫瘤；⑥嚴重精神疾病或視聽障礙；⑦無法配合研究或臨床資料缺失。本研究獲醫院倫理委員會批準。

1.2 儀器與試劑 離心機（賽默飛世爾科技有限公司），西門子全自動生化分析儀ADVIA2400，PTGS2 和CHI3L1 酶聯免疫吸附法試劑盒（上海酶聯生物）。

1.3 方法

1.3.1 腦血管病診斷：腔隙性腦梗死（lacunar infarction，LIs）、腦白質高信號（white matter hyperintensities，WMHs）、腦微出血（cerebral microbleeds，CMBs）、血管周圍間隙擴大（virchow-robin spaces，VRS）診斷標準參照《中國腦小血管病診治專家共識2021》，影像結果由2 名5年以上工作經驗的專業醫師盲法分析，意見分歧時討論共同決定。

1.3.2 臨床資料收集：記錄患者基本臨床資料，包括年齡、性別、體質指數（body mass index，BMI）、既往史[糖尿病、高血壓、腔隙性梗死或短暫性腦缺血發作(transient ischemic attack，TIA)及房顫等]，檢測患者血壓（收縮壓、舒張壓），全自動生化分析儀檢測三酰甘油（triacylglyceride，TG）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、低密度脂蛋白-膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、高密度脂蛋白-膽固醇（high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C）、空腹血糖（fasting blood glucose，FBG）、血肌酐（serum creatinine，Scr）、 尿酸和同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）。

1.3.3 血清PTGS2，CHI3L1 水平檢測：患者入組翌日清晨抽取空腹靜脈血6ml，4℃，3 000r/min 的速度離心10min 去除雜質，取上層血清，置于-80℃保存。取2ml 以酶聯免疫吸附（ELISA）法檢測血清PTGS2 和CHI3L1 水平，操作步驟遵守試劑盒說明書。

1.3.4 認知功能障礙評估：腦血管病所致認知功能障礙判斷標準：符合《腦小血管病相關認知功能障礙中國診療指南2019》[8]，并結合簡易神經狀態量表（mini-mental state examination，MMSE），MMSE評分＜27 分為正常組（n=60），MMSE 評分≥27分為障礙組（n=36）。

1.3.5 Logistic 回歸分析：將PTGS2，CHI3L1 作為變量進行多因素Logistic 回歸分析，判斷二者是否可作為預測認知功能障礙的獨立危險因素。

1.3.6 繪制ROC 曲線：根據測量所得PTGS2，CHI3L1 表達水平繪制受試者工作特征（receiver operator characteristic curves，ROC）曲線，并計算曲線下面積（area under the curve，AUC）、診斷閾值、敏感度和特異度，進而來判斷PTGS2，CHI3L1 表達水平對認知功能障礙的預測價值。

1.4 統計學分析 采用SPSS 25.0 軟件包進行數據處理，計數資料以n（%）表示，采用χ2檢驗。服從正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，兩兩比較采用獨立樣本t檢驗。相關性分析用Pearson 法。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 正常組與障礙組一般資料對比 見表1。正常組與障礙組糖尿病、高血壓、腔隙性梗死或TIA史、房顫、收縮壓、舒張壓、TC，TG，LDL-C，HDL-C，Scr 及尿酸之間差異均無統計學意義（均P＞0.05）；障礙組FBG，Hcy，PTGS2 和CHI3L1水平均顯著高于正常組，差異有統計學意義（均P＜0.05）。

表1 正常組與障礙組一般資料對比[（±s），n（%）]

表1 正常組與障礙組一般資料對比[（±s），n（%）]

項目正常組（n=60）障礙組（n=36）t/χ2P糖尿?。ㄓ?無）7/539/272.8800.090高血壓（有/無）9/5111/253.3010.069腔隙性梗死或TIA 史（有/無）17/4315/211.8000.180房顫（有/無）5/557/292.5400.111收縮壓（mmHg）137.25±47.86138.56±53.690.1240.902舒張壓（mmHg）80.17±15.3481.72±16.540.4650.643 TC（mmol/L）5.11±0.345.08±0.420.3830.703 TG（mmol/L）1.97±0.251.95±0.230.3910.697 LDL-C（mmol/L）2.03±0.312.06±0.410.4060.686 HDL-C（mmol/L）1.61±0.631.54±0.530.5580.578 FBG（mmol/L）5.86±0.347.86±0.5621.803＜0.001 Scr（μmol/L）71.34±13.6473.26±18.150.5890.558尿酸（μmol/L）308.24±72.51309.62±85.670.0840.933 Hcy（μmol/L）17.28±3.7525.16±5.678.196＜0.001 PTGS2（pg/ml）17.86±5.4029.30±9.467.553＜0.001 CHI3L1（pg/ml）7.51±2.6613.04±4.068.065＜0.001

2.2 多因素Logistic 回歸分析腦血管病患者認知功能障礙的影響因素 見表2。以腦血管病患者是否有認知功能障礙為因變量（正常=0，障礙=1），以FBG，Hcy，PTGS2，CHI3L1 為自變量（連續變量）進行多因素Logistic 回歸分析，結果顯示，FBG，Hcy，PTGS2 和CHI3L1 是認知功能障礙的獨立危險因素（均P＜0.05）。

表2 多因素Logistic 回歸分析腦血管病患者認知功能障礙的影響因素

2.3 腦血管病患者血清PTGS2，CHI3L1 與FBG，Hcy 相關性分析 PTGS2 與FBG，Hcy 呈正相關（r=0.368，0.551，均P＜0.05），CHI3L1 與FBG，Hcy 呈正相關（r=0.510，0.376，均P＜0.05）。

2.4 血清PTGS2，CHI3L1 及二者聯合預測腦血管病患者認知功能障礙的價值 見表3，圖1。ROC曲線顯示，PTGS2 預測認知功能障礙的AUC 為0.819，截斷值為23.27 pg/ml，其敏感度、特異度分別為77.78%，80.00%；CHI3L1 預測認知功能障礙的AUC 為0.829，截斷值為10.88 pg/ml，其敏感度、特異度分別為72.22%，85.00%；二者聯合預測認知功能障礙的AUC 為0.902，高于二者單獨預測（Z=2.089，2.293；P=0.037，0.021），其敏感度、特異度分別為77.78%，98.33%。

圖1 血清PTGS2，CHI3L1 及二者聯合預測腦血管病患者認知功能障礙的ROC 曲線

表3 血清PTGS2，CHI3L1 及二者聯合對腦血管病患者認知功能障礙的預測價值

3 討論

腦小血管疾病是造成認知功能障礙的常見原因，認知功能障礙早期癥狀隱匿、易被忽視，通常以逐步漸進的模式出現，進展緩慢，并影響大腦處理速度、復雜注意力和額葉執行功能[9]，一旦確診通常已發展為不可逆轉的癡呆，常對患者的日常生活造成負面影響。隨著醫學技術的發展，血清因子生物標志物在臨床上的研究及應用越來越普遍，血清因子常因其高特異度用于疾病的診斷。與腦小血管病有關的血清因子近年來研究也越來越多，如黃剛等[10]發現血清皮質醇與老年腦小血管負擔呈正相關，可能是認知功能損害的潛在因素，趙振華等[11]表明機體維生素D 的減少與腦小血管嚴重程度有關，但關于評估認知功能障礙發生方面的血清因子的研究較少，因此尋找可能用于評估腦小血管疾病認知功能障礙發生情況的生物標志物對于病情的早期發現十分重要。

環氧化酶（COX）是一種氧化還原酶，是多種腦血管病相關炎癥因子，是具有氧化酶和過氧化氫酶活性的雙功能酶[12]。也是前列腺素（PGs）、血栓烷A2（thromboxane A2，TXA2）和花生四烯酸代謝的關鍵酶。前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）參與炎癥，TXA2 參與血小板聚集和血管收縮[13]。目前在人體中有兩種形式的COX：COX-1和COX-2，COX-2 是誘導型，可被細胞因子、生長因子和激素高度誘導，如癌基因、細胞因子、生長因子、內毒素、致癌物、催化PGE2，它僅在細胞參與炎癥或腫瘤的生理和病理過程時高表達，介導炎癥反應[14]。認知能力下降常由相互作用的神經退行性和血管通路驅動，其中腦小血管疾病起了重要作用。COX-2 的激活被認為是大腦中神經炎癥的促發因素，已知大腦中的神經炎癥過程會導致神經元損傷，可能因此導致認知能力下降[15]，ZHU 等[16]發現，癲癇小鼠模型表現出COX-2 及其主要產物PGE2 水平的增加，以及海馬中的神經炎癥和神經元損傷，對COX-2 的藥理學抑制顯著減少了海馬神經炎癥和神經元損傷，并減輕小鼠的認知功能障礙。本研究首先分析前列腺素內過氧化物合酶2（PTGS2）在腦血管病患者中的表達情況，發現血清PTGS2 在障礙組血清中表達水平高于正常組，提示PTGS2 可能與腦血管病患者認知功能障礙的發生有關，繼而進行了多因素分析，結果發現PTGS2 是腦血管病患者出現認知功能障礙的影響因素，進一步說明了PTGS2 可能參與了腦血管病患者認知功能障礙的發生過程，推測與COX-2/PGE2信號通路介導神經炎癥和神經元損傷認知功能障礙有關[16]。為探究PTGS2 應用于腦血管病患者的實際臨床價值，采用了ROC 曲線分析，結果顯示，PTGS2 預測認知功能障礙的AUC 為0.819，具有一定價值，但敏感度特異度均不高，因此需結合其他指標共同預測。

數據表明，較高水平的神經炎癥和腦血管生物標志物與認知能力下降有關[17]。大鼠甲殼質酶蛋白40（YKL-40）又稱幾丁質酶-3 樣蛋白1（CHI3L1），是一種分泌型糖蛋白，在中樞神經系統中由小膠質細胞和星形膠質細胞表達，并且被認為是阿爾茨海默?。ˋD）中最有希望的神經炎癥生物標志物之一，較高的CHI3L1 參與神經炎癥和神經變性之間的聯系[18]，研究表明，CHI3L1 在多種以神經炎癥為特征的神經退行性疾病中上升，是診斷神經退行性疾病、基于血液的臨床可靠生物標志物[19]。在本研究中，障礙組血清CHI3L1 水平顯著高于正常組，且多因素分析結果表明，CHI3L1 亦是認知功能障礙的影響因素，提示CHI3L1 可能也參與了腦血管病患者認知功能障礙的發生過程，分析原因，在腦血管疾病患者中，反應性星形膠質細胞亞群在血液中釋放腦源性CHI3L1，增加神經炎癥，加劇神經病變，導致認知功能障礙的發生[20]。

田婧等[21]研究表明，Hcy 水平升高是腦血管疾病患者出現認知功能障礙的危險因素，與本研究結果相似，可能是高水平的Hcy 抑制一氧化碳的合成、釋放，造成血管內皮細胞損傷及功能障礙，使血腦屏障和腦部血流異常，本研究中，障礙組血清PTGS2，CHI3L1 與Hcy 正相關，提示PTGS2，CHI3L1 均可能與Hcy 共同調節腦血管病患者的腦部血流異常狀況，并與認知功能障礙的發生密切相關。ROC 曲線顯示，血清PTGS2，CHI3L1 聯合對認知功能障礙預測的AUC 為0.902，提示血清PTGS2，CHI3L1 聯合預測腦血管病患者認知功能障礙的價值較高，具有一定的臨床應用價值。

綜上所述，PTGS2，CHI3L1 在腦血管病認知功能障礙患者血清中高表達，二者均與腦血管病患者認知功能障礙有關，且二者聯合對腦血管病發生認知功能障礙具有一定的預測價值。