脑缺血后血清NSE和S100蛋白含量变化与磁共振弥散成像关系

1、脑缺血后血清NSE和S100蛋白含量变化与磁共振弥散成像关系【摘要】 目的 对比分析兔脑缺血后磁共振弥散成像（DWI）的信号、大小变化与脑组织神经元特异性烯醇化酶（NSE）和S100蛋白血清含量变化的关系，探讨血清NSE和S100蛋白诊断脑梗死及监测脑梗死动态变化的可行性。方法将制作成功的大脑中动脉栓塞(MCAO)模型【摘要】 目的 对比分析兔脑缺血后磁共振弥散成像（DWI）的信号、大小变化与脑组织神经元特异性烯醇化酶（NSE）和S100蛋白血清含量变化的关系，探讨血清NSE和S100蛋白诊断脑梗死及监测脑梗死动态变化的可行性。方法将制作成功的大脑中动脉栓塞(MCAO)模型兔30只分为6组，即

2、缺血1、3、6、12、24、48 h组，每组5只。另取5只动物行假手术作为对照组。每组分别于各自时间点进行MRI弥散成像，分别测量弥散系数（ADC）值、相对ADC（rADC）值和异常信号区的相对面积。免疫组化法检测脑缺血不同时间脑组织NSE和S100蛋白的表达，ELISA法检测血清NSE和S100蛋白的含量。结果 兔脑缺血6 h后血清中NSE和S100蛋白含量显著升高，至缺血24 h达到高峰，48 h后下降；DWI缺血1 h显示明显的高信号并伴有ADC值的下降，在不同的缺血时间点，各组平均ADC值呈先下降后上升的趋势，其中缺血6 h时ADC值最低，以后逐渐升高，48 h恢复至略高于1 h时水平

3、。结论 NSE与S100蛋白血清学检测可以作为诊断脑梗死动态变化的一项指标，但不是早期诊断脑梗死的有效方法。 【关键词】 磁共振弥散成像；脑缺血；神经元特异性烯醇化酶；S100蛋白质 ABSTRACT Objective A contrast analysis was done on the association between diffusion weighted imaging (DWI) signal and its changes as well as neuronspecific enolase (NSE) and S100 protein, and explore the fea

4、sibility of the diagnosis of cerebral infarction and monitoring its dynamic changes by detecting serum NSE and S100 protein. Methods Thirty successfullycompleted middlecerebralarteryocclusion (MCAO) rabbit models were equally divided into six groups; 1 h, 3 h, 6 h, 12 h, 24 h and 48 hgroups. Another

5、 five rabbits served as the control. An MRI was done for all groups at their own time point, the apparent dispersion coefficient (ADC) and the rADC value and the relative areas of abnormal signal regions were measured. The expressions of NSE and S100 protein in brain tissue were determined with immu

6、nochemical assay, serum NSE and S100 protein were measured with enzymelinked immunosorbent assay (ELISA). Results The serum NSE and S100 protein dramatically increased starting six hours after the occurrence of brain ischemia, reaching the peak at 24 hours, and then declined. DWI showed marked high

7、signal at one hour after ischemia following decrease of ADC value. At different ischemic time points, the average ADC value in various groups showed a tendency of rising first and then breakdown, during which, the lowest ADC appeared at six hours after ischemia and gradually increased afterward, rea

8、ched the level of a little higher than at onehourtimepoint level at 48 hours. ConclusionA detection of serum NSE and S100 protein can be used as an index of dynamic changes of cerebral infarction, but it is not effective for an early diagnosis of this disease. KEY WORDS Diffusion weighted imaging; B

9、rain ischemia; Neuronspecific enolase; S100 protein 缺血性脑损伤是多种酶和蛋白质共同参与的过程，其中神经元特异性烯醇化酶（NSE）和S100蛋白被认为是诊断缺血性脑损伤敏感的神经生化指标1,2。NSE是一种特异地存在于神经细胞和神经内分泌细胞中的蛋白质，神经胶质细胞和其他脑神经组织中不含NSE，故NSE是神经元损伤的标志酶3。S100 蛋白是一类酸性可溶性蛋白质，主要位于中枢神经系统的星形胶质细胞、少突胶质细胞以及周围神经的雪旺细胞内，是神经胶质细胞的标记蛋白。作为神经系统损伤的特异性标志，NSE和S100蛋白在脑脊液或血液中的水平可反映神经

10、系统损伤的程度和范围。本研究应用酶联免疫吸附法（ELISA）测定兔脑缺血不同时间血清中NSE和S100蛋白的含量，同时分析缺血脑组织磁共振弥散成像（MRDWI）病变面积、弥散系数（ADC）和相对弥散系数（rADC）的变化，通过对比分析，探讨血清NSE和S100蛋白诊断脑梗死及监测脑梗死动态变化的可行性。现将结果报告如下。 1 材料与方法 1.1 材料来源 选取成年健康新西兰兔58只，性别不限，体质量为2.33.3 kg，由山东农业科学院实验动物中心提供。 1.2 实验动物模型建立和分组 应用线栓法建立大脑中动脉栓塞（MCAO）模型，所有模型均于缺血1 h后行MR检查，DWI上出现异常高信号区作

11、为模型成功的标准4。将制作成功的永久性缺血动物30只分为A1A6组，即缺血后1、3、6、12、24及48 h组，每组5只。另取5只作为对照组（A0），线栓插入颈内动脉后即刻退出，其余步骤同实验组。 1.3 MR扫描方法 采用GE Signa 1.5 T MR扫描仪，标准头线圈，在定位像上以视交叉平面为中心行冠状位连续扫描5层，层厚3.0 mm，层距1.0 mm。DWI扫描参数：TR 7 000 ms，TE 84 ms，FOV 14 cm14 cm，矩阵128128，在X、Y和Z轴三个方向分别施加扩散敏感梯度（b值取0和1 000 s/mm2）。A1A6组分别于缺血后1、3、6、12、24及48

12、 h时间点行DWI检查。各组动物的DWI原始图像转到ADW 2.0工作站进行图像后处理，Functool软件重建ADC图。采集各模型DWI的ADC，并计算rADC，计算方法为：rADC=（病侧ADC/对侧ADC）100%。在DWI显示病灶范围最大的层面上测量高信号区的面积，并计算其占同侧大脑半球面积的比率（p值）。 1.4 血清NSE和S100蛋白检测 各组动物在规定的时间点，经心脏穿刺取血5 mL，4 000 r/min离心10 min，取上清，-20 冰箱保存待测。采用双抗夹心ELISA法检测血清中的NSE和S100蛋白含量。试剂盒由天津灏洋科技有限责任公司提供。取出包被有抗NSE或S10

13、0蛋白特异抗体的酶标板，每孔加入100 L标准品和待测家兔血清，37 温育60 min。洗涤液洗板3次，用吸水纸拍干，加入100 L生物素化抗家兔NSE或S100蛋白抗体，37 温育60 min。洗涤液洗板3次，吸水纸拍干，加入100 L辣根过氧化物酶标记的抗生物素蛋白链菌素，37 温育30 min。洗涤液洗板3次，吸水纸拍干。每孔加入100 L的TMP显色液，置37 暗处温育15 min，每孔加入100 L终止液，30 min内在酶标仪于450 nm波长处读取吸光值，以吸光度值为纵坐标，以标准浓度为横坐标，绘制标准曲线。根据样品吸光值在标准曲线上查出其浓度。 1.4 统计学处理 用Excel

14、表格录入数据，所有数据以s表示。统计学软件采用SPSS 13.0及PPMS 1.55。兔脑缺血后不同时间点血清NSE和S100蛋白含量的变化，用多样本均数单因素方差分析及q检验。A2A6各组模型内两个 1.4 统计学处理 用Excel表格录入数据，所有数据以s表示。统计学软件采用SPSS 13.0及PPMS 1.55。兔脑缺血后不同时间点血清NSE和S100蛋白含量的变化，用多样本均数单因素方差分析及q检验。A2A6各组模型内两个时间点的ADC值、rADC值和p值间比较，用配对设计资料t检验。 2 结果 2.1 缺血不同时间血清NSE和S100蛋白含量的变化 兔脑缺血6 h后血清中NSE的含量

15、较A0组明显升高，至缺血24 h达到高峰，48 h后下降，但仍高于A0组（F=4.28,q=5.136.03，P0.05）。兔脑缺血6 h后其血清S100蛋白的含量较假手术组明显升高，至缺血24 h达到高峰，48 h后下降，但仍高于A0组（F=6.25,q=4.676.86，P0.05）。见表1。 2.2 缺血组平均ADC值、rADC值和DWI高信号区的范围变化 A0组5只动物行MR检查均未发现DWI高信号及ADC值的异常。缺血组缺血1 h的DWI上均显示明显高信号并伴有ADC值下降。缺血1 h时感兴趣区（ROI）平均ADC值为（55.343.45）10-5 mm2/s，rADC=（70.67

16、1.67）。在不同的缺血时间点，各组平均ADC值和rADC值呈先下降后上升的趋势。其中缺血6 h时ADC值最低，以后逐渐升高，48 h恢复至略高于1 h时水平，其差异均有统计学意义（t=2.926.88，P0.05）。A2A6各组内前后两个时间点p值差异均有显著意义（t=2.7913.76,P0.05）。见表2。 3 讨 论 3.1 NSE和S100蛋白的检测及其临床意义 表1 血清NSE和S100蛋白水平变化表2 各缺血时间点高信号区平均ADC值和面积的比较生理条件下，体液中NSE和S100蛋白的含量很低。脑梗死后梗死区的主要病理变化是神经元和神经胶质细胞的变性坏死，当细胞膜的完整性受到破坏

17、，NSE和S100蛋白便从神经细胞中漏出。当毛细血管内皮细胞受损，血脑脊液屏障被破坏时，二者通过血脑脊液屏障进入外周血，因而可在外周血中检测到NSE和S100蛋白浓度的升高6。文献报道，检测兔血清中NSE和S100蛋白的含量及大脑不同脑区NSE和S100蛋白的表达，可反应脑损伤的程度7。 本实验结果显示，缺血性脑损伤早期（6 h内），血清中NSE和S100蛋白含量较低，在缺血6 h后血清中的NSE和S100蛋白含量显著升高，至缺血24 h达高峰，48 h下降。因此，监测外周血中NSE和S100蛋白变化，可了解神经元和神经胶质细胞坏死及血脑脊液屏障破坏的程度。 3.2 MRDWI对脑梗死的诊断价

18、值 MRDWI由于对缺血组织高度的敏感性，成为近年来脑梗死早期诊断的首选检查方法。有文献报道，与常规MR 比较，DWI 对发病6 h 以内的病灶能较早发现，有较高的灵敏度，对一些常规MR显示欠佳的小病灶或多发病灶，DWI可清晰显示8。本文结果显示，缺血1 h的DWI上均显示明显高信号并伴有ADC值的下降，在不同的缺血时间点，各组平均ADC值呈先下降后上升的趋势。其中缺血6 h时ADC值最低，以后逐渐升高，48 h恢复至略高于1 h时水平。这种变化与缺血区发生一系列病理生理学改变相对应。缺血初期细胞膜的NaKATP酶功能失常，细胞内水钠潴留，即细胞毒性水肿，此时ADC值降低。缺血6 h后，细胞内

19、皮细胞开始坏死，血脑脊液屏障破坏，水和蛋白漏出到细胞外间隙，即血管源性水肿，ADC值又逐渐升高。缺血后DWI高信号面积随缺血时间延长逐渐增大。 3.3 血清NSE和S100蛋白与DWI变化的比较 研究证明，脑梗死灶的大小与脑脊液中NSE的水平有关，梗死面积大，脑脊液中 NSE 水平高9，LI 等10的结果表明，急性缺血性卒中病人脑脊液 NSE明显升高，且后者浓度的变化与脑梗死范围明显相关。本研究显示，梗死面积大小与血清中NSE和S100蛋白的浓度升高相一致，就此而言血清学检测可以作为脑梗死动态变化的一项指标。血清中NSE和S100蛋白在缺血发生后6 h血清含量才出现显著变化，与ADC值下降后的

20、再升高同步，反映了血脑脊液屏障的破坏和细胞间隙的水肿。DWI图像在发病1 h就可显示明显的弥散加权高信号及ADC值的降低，反映了脑缺血后早期的细胞毒性水肿，因此早期诊断脑梗死首选MRDWI，血清NSE和S100蛋白含量检测不是早期诊断脑梗死的有效方法。 【参考文献】 1BUTTERWORTH R J, WASSIF W S, SHERWOOD R A, et al. Serum neuronspecific enolase, carnosinase, and their ratio in acute strokeJ. Stroke, 1996,27(11):20642068. 2ABRAH H

21、 D, BUTTERWORTH R J, BATH P M, et al. Serum S100 protein: relationship to clinical outcome in acute strokeJ. Ann Clin Biochem, 1997,34(4):366370. 3贺勇,尤志瑶,周少华,等. 短暂性脑缺血发作病人血清S 100和神经元特异性烯醇化酶的测定及临床意义J. 实用医学杂志, 2005,21(1):3738. 4孔令琦,谢敬霞,韩鸿宾. 提高线栓法大脑中动脉闭塞性兔脑缺血模型稳定性和可重复性的研究J. 中国医学影像技术, 2004,20(2):209212. 5周晓彬,纪新强,徐莉. 医用统计学软件PP