急性脑梗死患者超早期血清基质金属蛋白酶水平与磁共振改变的相关性

急性脑梗死患者超早期血清基质金属蛋白酶水平与磁共振改变的相关性作者：赵性泉，廖晓凌，王伊龙，王亚捷，汪璇，王拥军    作者单位：100050首都医科大学附属北京天坛医院神经内科（赵性泉，廖晓凌，王伊龙，王拥军），检验科（王亚捷）；首都医科大学生理学系（汪璇）    【摘要】 目的 研究急性脑梗死患者超早期血清基质金属蛋白酶(MMPs)水平与磁共振（MR）改变的相关性。方法 对47例发病6 h内的急性脑梗死患者进行头颅MR检查和血清MMP2、MMP9及MMP13水平检测。结果 脑梗死患者血清MMP2、MMP9及MMP13的水平分别为（242.70±78.42）ng/ml、（113.40±108.65）ng/ml及（84.31±47.62）pg/ml。血清MMP2、MMP13水平与MR改变无相关性（均P>0.05），MMP9水平与MR的平均通过时间图（r=0.371, P=0.026）、达峰时间图（r=0.379, P=0.023）、脑血流量图（r=0.447, P=0.006）的异常体积及大血管闭塞（r=0.416, P=0.004）有正相关性。结论 血清MMP9水平在急性脑梗死超早期与脑MR改变呈正相关，而血清MMP2及MMP13水平与脑MR改变无相关性。提示MMP9参与了急性缺血性脑损害的病理过程。    【关键词】  急性脑梗死 基质金属蛋白酶 磁共振　　Correlation between the ultraearly serum matrix metalloproteinases levels and the change of magnetic resonance in  patients with acute cerebral infarction ZHAO Xingquan, LIAO Xiaoling, WANG YIlong, et al.Department of Neurology, Beijing Tiantan Hospital, Capital University of Medical Sciences, Beijing 100050, China 　　Abstract：Objective  To evaluate the correlation between the ultraearly serum matrix metalloproteinases (MMPs) levels and the change of magnetic resonance in patients with acute cerebral infarction. Methods  The lesion of cerebral infarction was evaluated by magnetic resonance and the levels of serum MMP2, MMP9 and MMP13 were detected in 47 patients with acute cerebral infarction within 6 hours after onset. Results  The average serum levels of MMP2, MMP9 and MMP13 were (242.70±78.42 )ng/ml, (113.40±108.65) ng/ml and (84.31±47.62) pg/ml. MMP2 and MMP13 levels were not correlated with the change of magnetic resonance (all P>0.05). However, There were significantly positive correlation between MMP9 level and abnormal volume on mean transit time map(r=0.371, P=0.026), time to peak map(r=0.379, P=0.023), cerebral blood flow map (r=0.447, P=0.006) and great vessel occlution（r=0.416,  P=0.004） on magnetic resonance. Conclusions  The serum MMP9 level of acute cerebral infarction are significantly positively correlated with the change of magnetic resonance，but there are no correlation between MMP2 and MMP13 levels and the change of magnetic resonance. It suggests that the MMP9 may be involved in the pathology of acute cerebral ischemia.　　Key words：acute cerebral infarction; matrix metalloproteinase; magnetic resonance　　磁共振(MR)血管成像（MRA）、弥散成像（DWI）和血流灌注成像（PWI）可了解急性脑梗死超早期的脑血流状态及病理改变。但因种种条件限制，许多患者在超早期还不能及时进行MR检查。故若能通过观察生物标记物的表达水平同MR改变的相关性，从而发现能反映急性脑梗死患者超早期的脑血流状态及病理生理改变的血液生物标记物，对指导临床及进一步研究的方向将有重要意义。本研究对47例经MR检查确诊的急性脑梗死患者超早期进行血清基质金属蛋白酶(MMPs)水平的检测，以探讨其与MR改变的相关性。1  对象与方法　　1.1  对象  系我院2005年6月～2007年2月收治的47例急性颈内动脉系统脑梗死患者，男30例，女17例；年龄24～75 岁，平均（60±12）岁；病程均<6 h；均符合全国第四届脑血管病学术会议修订的诊断标准，并均经急诊头颅MR检查证实。　　1.2  方法　　1.2.1  MR检查及图像分析  本组患者就诊后即行急诊MR检查，MR检查距脑卒中发病时间为80～358 min，平均（186±66）min。采用2.0 T、3.0 T 超导MR扫描仪（Siemens），MR扫描序列包括：DWI、T1WI、MRA及PWI动态磁敏感对比成像（PWIDSC）。DWI采用多层单发射SEEPI序列，TR 2800 ms，TE 83 ms，矩阵 128×128，FOV 230×230，层厚 5 mm，层间隔 1.5 mm，采集19层覆盖全脑，b值分别为0、1000、1500 s/mm2。MRA采用时间飞跃法（TOF）。PWIDSC成像参数： EPIFID序列，TR 1500 ms， TE 43 ms，矩阵 128×128，FOV 230×230，层厚 5 mm，层间隔 1.5 mm，翻转角90°，采集50次，共14层；通过高压注射器从肘静脉团注GdDTPA 0.2 mmol/kg（5 ml/s），之后注入20 ml生理盐水（2 ml/s）。图像分析在西门子公司专用图像后处理工作站上进行。根据b值的不同，可以获得不同的各向异性DWI图像（b值分别为0、1000和1500 s/mm2）；DWI异常体积测量采用更为清晰的高b值图像（b值=1500）；用工作站的灌注分析软件同时计算出血流平均通过时间（MTT）、达峰时间（TTP）、脑血容量（CBV）和脑血流量（CBF）参数图。异常区域的体积测量采用手工法，手工勾画出异常信号区，异常面积乘以层厚得到病变容积。大血管闭塞指MRA示颈内动脉（ICA）颅内段、大脑中动脉（MCA）M1段或大脑前动脉（ACA）A1段闭塞。　　1.2.2  血清MMPs含量检测  在MR检查前或检查后即刻抽取外周静脉血4 ml，用EDTA抗凝管留取，并迅速离心（3000 r/min，15 min），吸取上清，分装至0.5 ml EP管中，－80℃冰箱保存。MMPs（包括 MMP2、MMP9和MMP13）检测均采用酶联免疫吸附法。MMP2及MMP9试剂盒购自R&D公司，MMP13试剂盒购自ADL公司。　　1.2.3  临床病情程度评定  患者就诊后即用美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）进行临床神经功能缺损程度评分。在MR检查前，若患者症状缓解或加重，则再次评分，记录最接近MR检查时间的结果。　　1.2.4  统计学方法  检测结果用均数±标准差(±s)表示，采用SPSS 12.0统计软件进行统计学处理。定量资料的相关性检验采用Pearson检验，等级资料的相关性检验采用Spearman检验（NIHSS评分为等级资料）。2  结果　　2.1  血清MMPs含量检测结果  本组急性脑梗死患者血清MMP2、MMP9及MMP13的含量分别为（242.70±78.42）ng/ml、（113.40±108.65）ng/ml及（84.31±47.62）pg/ml。　　2.2  血清MMPs含量与MR改变的相关性  见表1。对血清MMPs含量与MR改变（包括DWI显示的梗死体积、PWI的异常灌注体积及MRA所示的大血管闭塞）进行相关性分析显示，血清MMP2和MMP13含量同MR改变均无相关性；血清MMP9含量与MTT（r=0.371,  P=0.026）、TTP（r=0.379,  P=0.023）、CBF（r=0.447,  P=0.006）的异常体积及大血管闭塞（r=0.416,  P=0.004）有正相关性。　　表1  急性脑梗死患者血清MMPs水平与MR改变的相关性（略）　　注：*P<0.05，**P<0.01，# P<0.005　　2.3  血清MMPs水平与NIHSS评分的相关性  血清MMPs水平与基线NIHSS评分的相关性分析显示，血清MMP2、MMP9及MMP13水平与NIHSS评分均无相关性（r＝0.024，r＝0.218，r＝0.144，均P>0.05）。3  讨论    MMPs是一组Zn2＋依赖性蛋白内切酶，其主要功能是降解和重塑细胞外基质（ECM）。迄今为止，已发现20多种MMP 家族成员, 其中大多数都是以无活性的酶原形式由细胞分泌，按其分子结构及其底物的不同分为胶原酶（MMP1、MMP8、MMP13)、明胶酶（MMP2、MMP9)、基质溶解酶（MMP3、MMP7、MMP10)）、膜型基质蛋白酶和其他不能分类的基质酶5类。在正常状态下MMPs被控制在较低水平，而且体内有多种该酶的抑制因子，通常抑制因子和蛋白酶之间保持动态平衡。但在一些病理条件下，其活性明显增加，参与组织的损伤和修复。　　近些年来，关于MMPs与急性脑梗死的关系一直备受关注。许多动物实验［13］已证实，在脑缺血时MMPs水平升高，降解ECM导致血脑屏障破坏，进一步加重血管源性脑水肿、缺血乃至神经元损害，而应用MMPs抑制剂及MMPs基因敲除技术可以减轻缺血再灌注损伤。国内外的许多临床研究［47］也证实急性脑梗死患者血清MMPs的水平显著升高，并与患者的脑损伤情况、缺血等存在正相关性。但目前对MMPs的临床研究主要集中在急性期及亚急性期，而对于脑缺血损伤最重要的时期——梗死超早期（发病<6 h）的血清MMPs水平变化的研究还较少。研究指标也主要集中在MMP9，而对MMPs系列中的其他指标研究更少。　　本研究对象为发病时间<6 h的急性脑梗死患者，以探讨急性脑梗死超早期的血清MMP2 、MMP9及MMP13水平与患者病情严重程度（NIHSS评分）及MR改变的相关性。结果发现血清MMP2 、MMP9及MMP13水平与患者的NIHSS评分均无相关性；血清MMP2及MMP13水平与患者的MR改变也无相关性，血清MMP9水平与MTT、TTP、CBF的异常体积及大血管闭塞呈正相关，表明在急性脑梗死超早期，MMP9与脑缺血损伤的关系更为密切。既往研究［1, 8］也已发现MMP9和MMP2与急性缺血性脑卒中有密切关系，但是在脑缺血后MMP2与MMP9 的表达有明显的时间差异，MMP9 的表达水平在缺血后3～4 h开始升高，5 d左右达到高峰，15～30 d时逐渐恢复至正常水平；而MMP2的表达水平则在缺血后2～5 d 开始逐渐升高，但持续时间较长（可长达数月）。故MMP9主要与急性脑梗死早期的血脑屏障破坏及脑损伤相关，而MMP2主要与缺血后损伤的修复有关。本研究还探讨了MMP13同MR表现的关系。缺血后ECM破坏的部分原因可能是由于内分泌酶（如MMP13）所致的胶原降解造成的，因为Ⅳ型胶原是其特异性底物，而在缺血后这种基膜成分受损减少。Rosell等［9］研究了急性缺血性脑卒中超早期MMPs系列指标（包括MMP1、MMP2、MMP3、MMP8、MMP9、MMP10及MMP13）与溶栓治疗患者临床及影像学预后的相关性，结果发现仅有MMP9和MMP13的基线表达水平是患者梗死体积扩大（溶栓后24 h DWI所示异常体积较溶栓前DWI所示异常体积增加）的独立预测指标。本研究发现，与MMP2及MMP9相比，脑梗死患者MMP13水平明显较低，与MR所示的梗死体积、异常灌注体积及大血管闭塞情况无相关性。　　在本研究中，血清MMP9水平与患者异常灌注体积的相关性大于其与梗死体积的相关性，而在PWI各项指标中，与CBV异常体积并未发现相关性，而在缺血性脑卒中的超早期，CBV异常体积被认为是最接近梗死体积的。这说明在脑组织发生低灌注时，MMP9表达即开始升高，而非在脑组织完全梗死时才升高。    脑组织缺血后的病理生理改变是一个十分复杂的过程，MMP9表达的升高对脑组织的影响也是一个复杂的过程，在脑梗死灶周围的血管内皮细胞、小神经胶质细胞、星形胶质细胞及中性粒细胞均可有MMP9表达，MMP9除了作用于血脑屏障外，其与脑缺血后的炎症反应、氧化应激反应等都存在着密切的关系［10,11］。本研究仅是从临床层面探讨了MMPs与MR表现的相关性，提示急性脑梗死患者超早期血清MMP9水平确实与脑PWI异常体积、大血管病变等存在正相关，MMP9有可能是一个较好反映急性脑梗死超早期的脑血流灌注状态及脑组织病理改变的血液生物标记物。【参考文献】　　［1］Fatar M, Stroick M, Griebe M, et al. 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