急性脑梗死患者血清Caspase-3和神经元特异性烯醇化酶的表达及意义

高 峰 迟景宏 王欣平 蒋 莱

(齐齐哈尔医学院附属第三医院神经内科,黑龙江 齐齐哈尔 161000)

急性脑梗死是缺血性脑血管病，病情变化迅速，后果严重。研究发现，细胞因子作为一种重要的递质在脑卒中发生、发展及疾病的转归中起到了重要的作用〔1，2〕。半胱氨酸蛋白酶(Caspase)-3是近年发现的一种分子量为32 kD的半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶，是细胞凋亡执行阶段的关键蛋白酶，脑缺血发生后，缺血半暗带区Caspase-3的表达增加〔3，4〕。神经元特异性烯醇化酶(NSE)是存在于机体中的关键酶，是由2-磷酸甘油转化成磷酸烯醇式丙酮酸的限速酶，当脑实质破坏时，神经元中的NSE可以释放入脑脊液和血液中，且释放量与神经细胞的损伤程度平行〔5，6〕。本文对急性脑梗死患者血清中Caspase-3和NSE的表达进行检测，分析其临床意义及相关性。

1 资料与方法

1.1临床资料 2013年1月至2016年6月齐齐哈尔医学院附属第三医院确诊为急性脑梗死的患者58例为观察组，纳入均经病史、症状、体征及辅助检查证实。排除标准：①具有器质性精神障碍；②伴有恶性肿瘤；③伴有风湿免疫性疾病及血液系统疾病。男32例，女26例，年龄53～87岁，平均65.9岁。24例体检证实为无明显器质性疾病的成人为对照组，其中男12例，女12例，年龄43～65岁，平均59.9岁。两组一般资料无明显差异，具有可比性。

1.2Caspase-3和NSE表达的检测 观察组抽取发病后12、24、48 h、3、5、7、10 d的静脉血3 ml，对照组常规抽取空腹静脉血3 ml，2 000 r/min离心后分离血清，置于-20℃冰箱中冻存待检。Caspase-3和NSE的检测应用酶联免疫吸附(ELISA)法，按照说明书进行操作，并由同一检验师进行操作，严格质量控制工作。

1.3脑梗死灶体积计算 脑梗死灶体积根据患者发病2 d内头颅磁共振成像(MRI)结果计算：梗死体积=a×b×c×层厚×π/6(a为梗死灶的最大长径，b为与长径相垂直的直径，c为MRI扫描的阳性层数)。分为3组：小梗死组≤4.0 cm314例，中梗死组4.1～10.0 cm325例，大梗死组>10.0 cm319例。

1.4统计学方法 采用SAS6.12统计软件进行t检验、方差分析。

2 结 果

2.1观察组不同时点血清中Caspase-3表达的比较 观察组发病12 h能检测到血清中Caspase-3的表达〔(16.68±4.13)μg/L〕，24 h达高峰〔(22.81±4.24)μg/L〕，之后血清中的浓度逐渐下降〔48 h,(21.35±4.82)μg/L;3 d,(19.69±4.64)μg/L;5 d,(18.98±3.40)μg/L;7 d,(16.15±4.38)μg/L〕，与对照组均差异显著(P<0.05)。第10天〔(14.18±3.07)μg/L〕与对照组〔(13.87±4.37)μg/L〕无显著差异。

2.2观察组不同时点血清中NSE表达的比较 观察组发病后12 h能检测到血清中NSE表达〔(12.24±4.24)μg/L〕，24 h〔(14.54±4.08)μg/L〕,48 h达高峰〔(19.30±4.41)μg/L〕，后逐渐下降〔3 d，(19.12±4.75)μg/L；5 d，(17.78±3.68)μg/L；7 d,(16.45±4.08)μg/L〕，与对照组差异均显著(P<0.05)，第10天〔(12.10±3.95)μg/L〕与对照组〔(11.56±3.24)μg/L〕无明显差异。

2.3观察组发病24 h血清中Caspase-3表达与梗死灶大小的比较 观察组发病24 h血清中Caspase-3的表达与梗死灶大小〔小、中、大分别为(20.92±2.61)、(22.69±3.54)、(24.46±3.98)μg/L〕差异有统计学意义(F=5.68,P=0.024 7)。

2.4观察组发病48 h血清中NSE的表达与梗死灶大小的比较 观察组发病48 h血清中NSE表达与梗死灶大小〔小、中、大分别为(16.52±3.56)、(19.02±4.47)、(22.43±4.98)μg/L〕差异有统计学意义(F=6.98,P=0.014 1)。

3 讨 论

缺血性脑卒中的常见原因是动脉粥样硬化，病变形成过程中常出现蛋白的表达异常〔7，8〕。Caspase-3以酶原形式存在是没有生物学活性的，而当细胞接受凋亡信号刺激时，被系列反应激活，诱导细胞发生凋亡，活化的Caspase-3主要是通过裂解抑制凋亡的蛋白，发挥促凋亡的作用〔3，9〕。机体内活化的Caspase-3促凋亡的机制有：①结构蛋白及看家蛋白的水解，细胞骨架结构破坏；②通过水解脱氧核糖酸酶的抑制蛋白，活化DNA裂解酶，引起凋亡DNA片段化，促进细胞的凋亡。此时DNA修复酶被Caspase-3通过水解特异性细胞蛋白直接引发凋亡，另一方面通过破坏DNA修复蛋白，阻碍DNA修复，促进凋亡〔10，11〕。NSE是存在于机体中的关键酶，在正常神经细胞周围的液体环境中的含量较低，而在血液中的含量更低〔12〕。在神经细胞缺血、损伤后可以引起细胞膜的完整性破坏，NSE释放进入脑脊液，在血-脑屏障受到破坏后进入血液循环〔13〕。NSE是较为敏感的反映神经元损伤的指标〔14〕。本研究结果提示急性脑梗死在病变形成和发展时Caspase-3和NSE存在动态变化。这可能与急性脑梗死后病灶区及周围组织细胞缺血缺氧有关，此时Caspase-3和NSE的浓度上升，启动下游凋亡信号传导通路，但是NSE的升高晚于Caspase-3，这可能是迟发性改变。24 h正是缺血后诱发的梗死灶周围大量脑细胞凋亡形成的时期，48 h是梗死继发性病变明显的时期，因此NSE是凋亡形成后迟发性病变的血清学表现，具体机制需要后续更多实验证实。本文结果提示Caspase-3和NSE的表达量与病变程度密切相关。Caspase-3和NSE高表达时可能使急性脑梗死持续的时间较长，二者的变化不仅对急性脑梗死持续性的损伤有一定作用，还可能是判断病变严重程度的指标〔15，16〕。

1Minger SL，Ekonomou A，Carta EM，etal.Endogenous neurogenesis in the human brain following cerebral infarction〔J〕.Regen Med，2017；2(2)：69-74.

2Luo Y.Intravenous thrombolysis with recombinant tissue plasminogen activator and urokinase in treatment of acute cerebral infarction〔J〕.Clin Exp Immunol，2014；178 (1)：78-82.

3Sairanen T，Szepesi R，Karjalainen-Lindsberg ML，etal.Neuronal caspase-3 and PARP-1 correlate differentially with apoptosis and necrosis in ischemic human stroke〔J〕.Acta Neuropathol，2009；118(4)：541-52.

4Sun M，Zhao Y，Gu Y，etal.Neuroprotective actions of aminoguanidine involve reduced the activation of calpain and caspase-3 in a rat model of stroke〔J〕.Neurochem Int，2010；56(4)：634-41.

5Cunningham RT，Young IS，Winder J，etal.Serum neurone specific enolase (NSE) levels as an indicator of neuronal damage in patients with cerebral infarction〔J〕.Eur J Clin Investig，1991；21(5)：497-500.

6Oh SH，Lee JG，Na SJ，etal.The effect of initial serum neuron-specific enolase level on clinical outcome in acute carotid artery territory infarction〔J〕.Yonsei Med J，2002；43(3)：357-62.

7李富康，郭 毅，付学军，等.脑梗死急性期预后因素分析〔J〕.中国医药，2006；1(1)：27-8.

8刘 丹，刘国荣，张茂林.脑梗死急性期C-反应蛋白的动态变化及其与脑梗死分型、预后的关系〔J〕.中国实用神经疾病杂志，2009；12(15)：5-7.

9Chiang YH，Chen GJ，Shen H，etal.Histogranin reduced brain injury after transient focal ischemia in rats〔J〕.Neurosci Lett，2006；406(3)：211-5.

10Matsuda F，Sakakima H，Yoshida Y.The effects of early exercise on brain damage and recovery after focal cerebral infarction in rats〔J〕.Acta Physiol，2011；201(2)：275-87.

11Lee SH，Kim M，Kim YJ，etal.Ischemic intensity influences the distribution of delayed infarction and apoptotic cell death following transient focal cerebral ischemia in rats〔J〕.Brain Res，2002；956(1)：14-23.

12Moritz S，Warnat J，Bele S，etal.The prognostic value of NSE and S100B from serum and cerebrospinal fluid in patients with spontaneous subarachnoid hemorrhage〔J〕.J Neurosurg Anesthesiol，2010；22(1)：21-31.

13Zurek J，Fedora M.The usefulness of S100B，NSE，GFAP，NF-H，secretagogin and Hsp70 as a predictive biomarker of outcome in children with traumatic brain injury〔J〕.Acta Neurochirurgica，2012；154(1)：93-103.

14Geiger S，Holdenrieder S，Stieber P，etal.Nucleosomes as a new prognostic marker in early cerebral stroke〔J〕.J Neurol，2007；254(5)：617-23.

15Ma JW，Qiao ZY，Xu B.Effects of ischemic preconditioning on myocardium Caspase-3，SOCS-1，SOCS-3，TNF-α and IL-6 mRNA expression levels in myocardium IR rats〔J〕.Mol Biol Rep，2013；40(10)：5741-8.

16Pfeifer R，Ferrari M，Borner A，etal.Serum concentration of NSE and S-100b during LVAD in non-resuscitated patients〔J〕.Resuscitation，2008；79(1)：46-53.