国际神经病学神经外科学杂志  2017, Vol. 44 Issue (1): 15-19

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吴恒浩, 申娟茹, 张万宏, 郑光明, 孙建中
WU Heng-hao, SHEN Juan-ru, ZHANG Wan-hong, ZHENG Guang-ming, SUN Jian-zhong
脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN在蛛网膜下腔出血后脑积水发生中的意义
Roles of transforming growth factor-beta 1, procollagen Ⅰ C-terminal propeptide, N-terminal procollagen Ⅲ propeptide, hyaluronic acid, and laminin in cerebrospinal fluid in the development of hydrocephalus after hemorrhage
国际神经病学神经外科学杂志, 2017, 44(1): 15-19
Journal of International Neurology and Neurosurgery, 2017, 44(1): 15-19

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收稿日期: 2016-12-12
修回日期: 2017-02-03
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吴恒浩, 申娟茹, 张万宏, 郑光明, 孙建中. 脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN在蛛网膜下腔出血后脑积水发生中的意义[J]. 国际神经病学神经外科学杂志, 2017, 44(1): 15-19.
WU Heng-hao, SHEN Juan-ru, ZHANG Wan-hong, ZHENG Guang-ming, SUN Jian-zhong. Roles of transforming growth factor-beta 1, procollagen Ⅰ C-terminal propeptide, N-terminal procollagen Ⅲ propeptide, hyaluronic acid, and laminin in cerebrospinal fluid in the development of hydrocephalus after hemorrhage[J]. Journal of International Neurology and Neurosurgery, 2017, 44(1): 15-19.
脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN在蛛网膜下腔出血后脑积水发生中的意义
吴恒浩1, 申娟茹2, 张万宏1, 郑光明1, 孙建中1     
1. 河南省开封市中心医院神经外科, 河南 开封 475000;
 2. 开封大学医学部, 河南 开封 475000
收稿日期: 2016-12-12; 修回日期: 2017-02-03
基金项目: 开封市科技发展计划项目，项目编号：140306
作者简介: 吴恒浩 (1981-), 男, 硕士, 主治医师, 主要研究方向:颅脑损伤、脑血管疾病的诊断、手术、重症治疗等。
通信作者: 张万宏 (1969-), 男, 硕士, 主任医师, 开封市中心医院神经外科。主要研究方向:颅脑损伤、脑血管疾病, 神经系统肿瘤治疗等。
摘要: 目的 探讨蛛网膜下腔出血后转化生长因子β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）、Ⅰ型前胶原前肽（procollagenⅠCpropeptide，PICP）、Ⅲ型前胶原前肽（procollagenⅢN-propeptide，PⅢNP）、透明质酸（hyaluronic acid，HA）及层黏蛋白（laminin，LN）在脑积水形成的过程中的作用。 方法 收集我院颅脑损伤及自发性颅内出血（波及到蛛网膜下腔及脑室系统）的患者，入院时不同时间点检查患者脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN的水平，同时随访上述患者在半年内发生脑积水的情况，比较出现与未出现脑积水患者脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN水平的差异。分析患者脑脊液中TGF-β1分别与PICP、PⅢNP、HA、LN表达的相关性及其时间-浓度关系。 结果 收集病例83例，随访半年，53例未出现脑积水（A组），30例出现脑积水（B组），结果显示，出现脑积水的患者在脑脊液各个时间点的TGF-β1、PICP、HA、LN水平均显著高于未出现脑积水的患者。83例患者脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的表达呈正相关，相关系数分别为0.8248、0.7951、0.9078、0.7572。脑脊液中TGF-β1在7天时达到高峰期，之后逐渐下降，而PICP、PⅢNP、HA、LN在脑脊液中的表达是在TGF-β1达到高峰后快速上升，后缓慢下降。 结论 脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN与脑脊液系统出血后慢性脑积水的发生过程中发挥着重要作用。TGF-β1在脑脊液系统出血后的表达可能促进了PICP、PⅢNP、HA、LN的表达。
关键词： 脑积水     转化生长因子β1     Ⅰ型前胶原前肽     Ⅲ型前胶原前肽     透明质酸     层黏蛋白    
Roles of transforming growth factor-beta 1, procollagen Ⅰ C-terminal propeptide, N-terminal procollagen Ⅲ propeptide, hyaluronic acid, and laminin in cerebrospinal fluid in the development of hydrocephalus after hemorrhage
WU Heng-hao1, SHEN Juan-ru2, ZHANG Wan-hong1, ZHENG Guang-ming1, SUN Jian-zhong1     
1. Department of neurosurgery, Kaifeng central hospital, 475000, Henan, China;
2. Kaifeng university health science center, 475000, Henan, China
Abstract: Objective To investigate the roles of transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1), procollagen Ⅰ C-terminal propeptide (PICP), N-terminal procollagen Ⅲ propeptide (PIIINP), hyaluronic acid (HA), and laminin (LN) in the development of hydrocephalus after hemorrhage in the cerebrospinal fluid system. Methods The patients with traumatic brain injury and spontaneous intracranial hemorrhage (involving the subarachnoid space and the ventricular system) who were treated in our hospital were enrolled, and the levels of TGF-β1, PICP, PIIINP, HA, and LN in cerebrospinal fluid were measured at different time points after admission. The patients were followed up to observe the development of hydrocephalus within half a year, and the levels of TGF-β1, PICP, PIIINP, HA, and LN in cerebrospinal fluid were compared between the patients with hydrocephalus and those without hydrocephalus. The correlation of TGF-β1 with PICP, PIIINP, HA, and LN expression and their time-concentration relationship were analyzed. Results A total of 83 patients were enrolled, and after the follow-up for half a year, 53 patients did not have hydrocephalus (group A) and 30 had hydrocephalus (group B). Group B had significantly higher levels of TGF-β1, PICP, HA, and LN in cerebrospinal fluid than group A at all time points. In all patients, TGF-β1 was positively correlated with PICP, PIIINP, HA and LN (r=0.8248, 0.7951, 0.9078, and 0.7572). TGF-β1 in cerebrospinal fluid reached the highest level on day 7 and then gradually decreased, while the expression of PICP, PIIINP, HA, and LN started to increase rapidly when TGF-β1 reached the highest level and then slowly decreased. Conclusions TGF-β1, PICP, PIIINP, HA, and LN in cerebrospinal fluid play important roles in the development of chronic hydrocephalus after hemorrhage in the cerebrospinal fluid system, and TGF-β1 may promote the expression of PICP, PIIINP, HA, and LN.
Key words: Hydrocephalus     Transforming growth factor-beta 1     Procollagen Ⅰ C-terminal propeptide     N-terminal procollagen Ⅲ propeptide     Hyaluronic acid     Laminin    
1 病例资料

收集我院2013年12月-2015年12月收治的患者83例，上述患者符合本研究的纳入标准，其中男性，56例，年龄47±8.9岁，27例，女性，年龄48±7.8岁。颅脑损伤的43例，其中男性25例，年龄46±6.9岁，女性19例，年龄49±8.6岁；脑血管疾病40例，其中男性25例，年龄48±5.9岁，女性15例，年龄44±9.5岁。

2 方法 2.1 病例纳入标准

①脑血管疾病及颅脑损伤所致的颅内出血，且出血进入了蛛网膜下腔及脑室；②所有纳入患者都因病情需要行开颅手术；③入院时GCS评分≤8分。

2.2 病例排除标准

①存在颅内出血，但出血未进入蛛网膜下腔及脑室。②存在颅内出血，出血进入蛛网膜下腔及脑室，但GCS评分≥8分和未行开颅手术的。③排除梗阻性脑积水的患者。④排除颅内感染的患者。

2.3 实验指标检测 2.3.1 TGF-β1检测

用ELISA法检测脑脊液中TGF-β1浓度，人脑脊液TGF-β1试剂盒均购于武汉博士德生物公司，具体操作按照说明书严格进行，在BD-492酶标仪上测定样本570~630 nm处吸光度值，按照标准曲线查找相应值。

2.3.2 PICP、PⅢNP的检测

PICP、PⅢNP试剂盒为美国ADL公司产品。PICP、PⅢNP采用酶联免疫吸附法 (ELISA) 测定，按照试剂盒说明书进行操作。

2.3.3 HA、LN检测

脑脊液的HA、LN含量测定均采用放射免疫分析法 (RIA)，操作严格按照试剂盒说明书进行。

2.3.4 随访与分组

对研究对象随访6个月，观察是否出现脑积水。未出现脑积水的是A组 (53例)，出现脑积水的是B组 (30例)。

2.3.5 脑脊液的采集的时间点

检测患者入院后第1、3、7、14、21、28天6个时间点脑脊液送检。

2.4 TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN时间-浓度关系

研究83例蛛网膜下腔出血患者发病后第1、3、7、14、21、28天6个时间点脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的平均浓度，并绘制出脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN时间-浓度关系曲线。

2.5 统计分析方法

数据采用SPSS 15.0统计软件进行录入并分析，计量资料采用x±s进行描述，组间差异的显著性检验用方差分析, 统计方法采用两样本均数比较的t检验。相关分析采用Spearman相关分析，p＜0.05为差异具有统计学意义。

3 结果 3.1 两组不同时间点脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN的平均浓度的比较

研究患者发病后第1、3、7、14、21、28天6个时间点脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的两组平均浓度，结果p＜0.05，两组患者脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN存在上述时间存在显著性差异。(表 1)

表 1 两组不同时间点脑脊液TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN平均浓度的比较 (ug/L，x±s)
时间点 组别 TGF-β1 PICP PⅢNP HA LN
第1天 A组 18.3±3.16 28.7±4.29 65.9±9.23 21.7±8.54 109.8±9.04
B组 25.1±4.09 62.8±3.93 97.4±7.65 54.7±6.98 163.8±8.51
第3天 A组 23.9±2.16 56.9±4.25 80.1±6.43 38.9±7.45 136.9±8.23
B组 30.6±3.65 69.0±7.43 94.7±4.02 50.5±5.54 163.6±10.32
第7天 A组 56.8±9.16 93.8±7.65 119.6±10.05 70.6±6.43 158.9±11.6
B组 78.9±3.54 119.6±11.5 134±7.06 90.5±8.23 200.3±18.5
第14天 A组 58.5±8.54 200.6±10.5 245.8±4.78 107.9±5.13 305.8±9.58
B组 79.0±7.45 230.4±11.9 250.6±5.23 120.4±4.89 320.5±4.19
第21天 A组 60.2±3.16 189±11.51 230.5±6.45 100.9±7.52 293.7±7.32
B组 71.2±5.50 200.5±11.59 250.7±5.56 120.5±5.61 301.5±6.29
第28天 A组 55.8±6.16 189.6±7.25 221.0±9.45 89.9±11.4 286.7±6.56
B组 70.3±4.50 210.4±8.90 246.7±6.65 116.8±6.76 302.5±4.63
注：p＜0.05，不同时间点两组患者脑脊液中在TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN存在显著性差异。
表选项
3.2 脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN时间-浓度曲线

分析本组83例蛛网膜下腔出血患者发病后第1、3、7、14、21、28天6个时间点脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的平均浓度，并绘制出脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN时间-浓度关系曲线。由图 1可见脑脊液中TGF-β1在大约7天时达到高峰期，此后逐渐下呈缓慢下降趋势，而PICP、PⅢNP、HA、LN在脑脊液中的表达是在TGF-β1达到高峰以后快速上升在14天达到高峰。

图 1 脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN时间-浓度曲线
图选项
3.3 脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的相关性

绘制本组83例患者上述6个时间点脑脊液中TGF-β1分别与PICP、PⅢNP、HA、LN平均浓度的散点图 (图 2)，并经过Spearman相关分析，p＜0.05为差异具有统计学意义，提示脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的表达存在明显正相关性，相关系数分别为0.8248、0.7951、0.9078、0.7572。结合图 1结论，提示TGF-β1在蛛网膜下腔出血后的表达可能促进了PICP、PⅢNP、HA、LN的表达。

图 2 脑脊液中TGF-β1分别与PICP、PⅢNP、HA、LN的表达的散点图 (ug/L，x±s)
图选项
4 讨论

脑脊液系统包括脑室系统及蛛网膜下腔，颅脑损伤、脑出血破入脑脑室系统、蛛网膜下腔出血等情况都可导致血性脑脊液。研究显示[1]，开放性颅脑损伤、硬膜下或脑内血肿、SAH等因素是患者并发脑积水的危险因素。在蛛网膜下腔出血后脑积水的神经内镜手术中[2]，发现患者脑室内有较多胶冻样或絮状沉积物，推测蛛网膜下腔的纤维化可能在慢性脑积水的发生过程中发挥了重要作用。因此检测脑脊液中组织纤维化指标PICP、PⅢNP、HA、LN的水平可能有效揭示脑脊液系统出血后脑积水的形成机制。

研究显示蛛网膜下腔出血后的血性脑脊液可改变正常脑脊液中的某些物质成份，这些物质作用于蛛网膜颗粒等结构，进而使之纤维化或者其他微观变化，最终导致患者脑脊液循环平衡出现障碍，形成脑积水[2]。脑脊液系统出血包括颅脑损伤、脑血管疾病等多种原因引起的出血进入脑脊液，可引发后天性的交通性脑积水。转化生长因子-β1 (TGF-β1)，广泛存在于正常细胞及转化细胞中，以骨组织和血小板中最为丰富。在中枢神经系统中，小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞等均可产生TGF-B。TGF-β1是与组织纤维化密切相关的细胞因子。大量研究提示[3-7]，脑脊液系统因各种原因出血后脑积水发生的过程中，脑脊液中TGF-β1含量呈明显的升高，研究提示TGF-β1参与并通过相关机制促使脑积水的形成。血小板中含有大量的TGF-β1，出血进入脑脊液后，血小板崩解，TGF-β1被释放到脑脊液中，通过复杂的机制，导致蛛网膜颗粒纤维化，降低其脑脊液回吸收的能力，影响脑脊液循环平衡，形成交通性脑积水。另外，TGF-β1能够通过改变血管细胞外基质环境、促进出血等在脑积水形成中发挥作用[8]。

本研究提示脑脊液中TGF-β1在大约7天时达到高峰期，此后逐渐下呈缓慢下降趋势，而PICP、PⅢNP、HA、LN在脑脊液中的表达是在TGF-β1达到高峰以后快速上升，同是患者脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的表达存在明显正相关，提示TGF-β1在蛛网膜下腔出血后的表达促进了PICP、PⅢNP、HA、LN的表达。TGF-β1以骨组织和血小板中最为丰富，因此我们考虑蛛网膜下腔出血后，血小板中的TGF-β1释放到脑脊液中，是脑脊液中其浓度升高，TGF-β1促进蛛网膜及蛛网膜颗粒纤维化，进而使PICP、PⅢNP、HA、LN的表达快速上升。因此，临床上蛛网膜下腔出血后采用脑室及腰大池外引流血性脑脊液的方法能降低后期脑积水的发生[9]。虽然两者都能降低脑积水的发生，但有研究提示持续腰大池脑脊液外引流可能比脑室外引流更能预防脑积水的发生[10]。另一方面，有学者研究采用TGF-β1的拮抗剂来延缓脑积水的发生发展[11]。Ⅰ型前胶原前肽 (procollagenⅠCpropeptide, PⅠCP)、Ⅲ型前胶原前肽 (procollagenⅢN-propeptide, PⅢNP)、透明质酸 (hyaluronic acid, HA) 及层黏蛋白 (laminin, LN) 等蛋白是组织纤维化的标志物[12]。研究结果表明, 颅脑创伤后慢性脑积水脑脊液中PICP、PⅢ NP、HA、LN的含量均显著高于对照组, 提示患者蛛网膜下腔及蛛网膜颗粒有明显的纤维化形成, 这可能是颅脑创伤后慢性脑积水形成的病理学基础。

在本课题研究中，我们的研究显示两组患者脑脊液中TGF-β1、PICP、PⅢNP、HA、LN的水平存在显著性差异，脑积水发生的患者中明显高于未发生脑积水的患者，本组83例患者脑脊液中TGF-β1与PICP、PⅢNP、HA、LN的表达存在明显正相关性，相关系数分别为0.8248、0.7951、0.9078、0.7572，提示TGF-β1在蛛网膜下腔出血后的表达可能促进了PICP、PⅢNP、HA、LN的表达，对于本组病例无论是脑积水发生组还是未发生脑积水组，患者的蛛网膜下腔都存在出血，但为什么有的患者在随访半年后发生的了脑积水，有患者没有发生，我们考虑可能与患者蛛网膜下腔出血的程度有关，甚至可能与患者的个体差异有关，这一问题有待进一步深入的研究。同时蛛网膜下腔出血后脑积水的形成是个复杂的机制，这一过程的阐明，虽然目前有一定的研究积累，但仍有很多问题没有解决，需要进一步深入研究。

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