中华急诊医学杂志  2016, Vol. 25 Issue (12): 1243-1247
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冯贵龙, 张强, 冯杰, 童宇平, 张华屏, 杨晓明. 颅脑损伤与血清α-黑色素细胞刺激素含量的相关研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2016, 25(12): 1243-1247.
Feng Guilong, Zhang Qiang, Feng Jie, Tong Yuping, Zhang Huaping, Yang Xiaoming. The changes of α-melanocyte-stimulating hormone in the serum of patients with TBI[J]. Chin J Emerg Med, 2016, 25(12): 1243-1247.
颅脑损伤与血清α-黑色素细胞刺激素含量的相关研究
冯贵龙, 张强, 冯杰, 童宇平, 张华屏, 杨晓明     
030001 太原，山西医科大学第一医院急诊科(冯贵龙、张强、冯杰、童宇平、杨晓明)；山西医科大学基础医学部分子生物学实验室(张华屏)
收稿日期: 2016-06-12
基金项目: 山西省自然科学基金(2014011041-2)
*通信作者: 冯贵龙, Email: fgl2008friend@163.com.
摘要: 目的 本研究探讨颅脑损伤后血清黑色素细胞刺激素α-MSH含量变化，以及与颅脑损伤严重程度、血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的关系。 方法 选取急性颅脑损伤患者48例，按GCS评分归为3组，重度组(3~8分)18例，中度组(9~12分)16例，及轻度组(13~15分)14例；并选取健康自愿者10例为对照组。于伤后24 h内、3 d、5 d、7 d分别抽取血标本，采用酶联免疫吸附双抗体夹心(ELISA)方法测定血清α-MSH和TNF-α的含量。数据用均数±标准差(x±s)表示；统计分析采用重复测量的方差分析及进一步多重比较；如需两数据之间单独比较采用LSD-t检验法；相关性分析采用Pearson相关性分析。 结果 各颅脑损伤组血清α-MSH含量均低于对照组(P < 0.05)，且病情越重α-MSH含量越低，其最低值在第3天或第5天[重度组(9.65±4.21) pg/mL，中度组(10.69±4.30) pg/mL，轻度组(18.89±7.19) pg/mL vs.对照组(45.67±10.95) pg/mL]。各损伤组血清TNF-α含量与对照组比较均增高(P < 0.05)，病情越重TNF-α含量越高，且三组均于第3天达最高[重度组(37.24±18.28) pg/mL，中度组(26.19±6.78) pg/mL，轻度组(18.60±7.83) pg/mL vs.对照组(10.74±1.71) pg/mL]。患者血清α-MSH含量和TNF-α含量在四个时间点均呈负相关。 结论 颅脑损伤后血清α-MSH含量降低，低点在3 d或5 d；血清TNF-α含量增高，峰值在3 d；损伤程度越重，这些含量改变越明显；血清α-MSH和TNF-α含量基本呈负相关。
关键词: 颅脑损伤     α-黑色素细胞刺激素     肿瘤坏死因子-α     炎症     神经肽    
The changes of α-melanocyte-stimulating hormone in the serum of patients with TBI
Feng Guilong, Zhang Qiang, Feng Jie, Tong Yuping, Zhang Huaping, Yang Xiaoming     
Department of Emergency, The first Hospital of Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China (Feng GL, Zhang Q, Feng J, Tong YP, Yang XM); Molecular Biology Laboratory, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China (Zhang HP)
*Corresponding author: Feng Guilong, Email: fgl2008friend@163.com.
Fund program: Natural Science Foundation of Shanxi Province of China (2014011041-2)
Abstract: Objective To study the effects of α-melanocyte-stimulating hormone (α-MSH) on excessive inflammatory response of patients to traumatic brain injury (TBI) so as to prevent against the development of the secondary injury by observing the changes of α-MSH level in the serum of patients with TBI, and the relationships of the levels of serum α-MSH with the severity of TBI, and with the levels of tumor necrosis factor-α(TNF-α). Methods A total of 48 patients with acute TBI were divided into three groups according to GCS score: severe group with GCS 3-8 (n=18), moderate group with GCS 9-12 (n=16), and mild group with GCS 13-15 (n=14). Ten healthy volunteers were recruited as a control group. The blood samples were collected within 24 h and 3 d, 5 d, 7 days after injury. The concentrations of α-MSH and TNF-α in the separated serum were measured by double antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). All variables were presented as (x±s). Repeated measures and analysis of variance and further multiple comparisons were carried out to compare variables. When necessary, the Student's t test was utilized. Pearson correlation analyses were performed to determine the correlations between variables. Results The serum α-MSH levels in the three TBI groups were lower than that in the control group (P < 0.05). And the severer injury was, the lower α-MSH level was. The lowest α-MSH levels dropped to the trough on the 3rd day or the 5th day after TBI[severe group: (9.65±4.21) pg/mL, moderate group: (10.69±4.30) pg/mL, mild group:(18.89±7.19) pg/mL vs. control: (45.67±10.95) pg/mL]. While the serum TNF-α levels in three TBI groups were higher than that in the control group (P < 0.05), and the TNF-α level was higher in the severer group. The peak values of TNF-α in the three TBI groups reached on the 3rd day after TBI[severe group: (37.24±18.28) pg/mL, moderate group:(26.19±6.78) pg/mL, mild group:(18.60±7.83) pg/mL vs. control:(10.74±1.71) pg/mL]. There were negative correlations between the levels of serum α-MSH and TNF-α at four intervals. Conclusions In patients with TBI, the serum levels of α-MSH decreased, and the lowest levels of α-MSH dropped to the trough on the 3rd day or the 5th day after TBI. While the levels of TNF-α increased, and the peak values reached on the 3rd day after TBI. And as the injury was more severe, these changes were more significant. There were negative correlations between the serum α-MSH levels and TNF-α levels in general.
Key words: Traumatic brain injury     Alpha-melanocyte stimulating hormone     Tumor necrosis factor-α     Inflammation     Neuropeptide    

重度颅脑创伤，常引起昏迷、瘫痪、恶性高颅压及中枢高热等，病情发展快，病死率和致残率高；目前认为颅脑创伤时除原发脑组织、血管损伤外，还存在局部和全身的炎症反应引起继发脑损伤，如挫伤灶周边的缺血缺氧半影带、脑水肿、细胞的凋亡等，都和炎症过度反应有关[1-3]，抑制过度的炎症反应是有益的。α-黑素细胞刺激素(alpha-melanocyte stimulating hormone，α-MSH)是一种神经内分泌肽，主要由垂体和下丘脑等部位产生；可通过中枢及外周各途径发挥强有力的炎症抑制、免疫调节和体温调节的作用[4-6]。颅脑损伤后体内α-MSH的产生有无改变，局部的炎症与α-MSH是否相互影响，有关研究不多，国内未见相关报道。本研究探讨了颅脑创伤后血清α-MSH含量变化，以及与颅脑损伤程度、炎症因子TNF-α的关系，为α-MSH或其类似物的临床应用提供更多的基础研究。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选取2014年1月至2015年10月急性单纯颅脑损伤患者48例，(男38例，女10例；年龄16~72岁，平均年龄43.1岁)；均为伤后24 h内入院，全部经CT、MRI等影像学检查明确诊断, 其颅脑损伤类型见表 1；排除有慢性心、肝、肺、肾病，及伤前有感染病史、合并其他损伤者。入院时按GCS (Glasgow coma score)评分标准分为三组，重度组(3~8分)18例，中度组(9~12)分16例，及轻度组(13~15分)14例。对照组选取本院体检中心的健康体检人员自愿者共10例(男6例，女4例)。

表 1 入选患者颅脑损伤的类型构成 Table 1 The TBI pattern of the enrolled patients
主要诊断 例数
脑挫裂伤 16
脑内血肿 12
硬膜下血肿或合并硬膜外血肿 8
弥漫性轴索损伤 6
复合类脑损伤 6
总计 48
表选项
1.2 标本获取及α-MSH和TNF-α的检测

用肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)为炎症指标，监测颅脑损伤患者伤后的炎症反应。患者于颅脑损伤后24 h内、3 d、5 d、7 d分别抽取肘静脉血5 mL。对照组一次清晨空腹采血5 mL，注入取血管。所有标本于室温下静置30 min后，离心(3 000 r/min)15 min，取分离血清于-70 ℃冰箱中保存待测。血清α-MSH和TNF-α测定采用酶联免疫吸附法(ELISA)。α-MSH试剂盒由上海西唐生物科技有限公司提供，TNF-α试剂盒由北京四正柏生物技术公司提供。操作严格按试剂盒说明进行。

1.3 统计学方法

实验结果采用SPSS 17.0统计软件进行处理。数据用均数±标准差(x±s)表示；组间同一时间点某一观察指标比较以及同一组内不同时间点指标比较，均首先采用重复测量的方差分析；进一步多重比较采用LSD-t法；两个指标间的相关性分析采用Pearson相关性分析，以P < 0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 颅脑损伤各组血清内α-MSH含量变化

各颅脑损伤组血清内的α-MSH含量均较对照组偏低(P < 0.05)，各颅脑损伤组组间整体有差异(重复测量的方差分析，F=57.97，P < 0.05)。在前5 d基本上病情越重，α-MSH含量越低，除了中、重度组在第5天差异无统计学意义外，其余各时间点比较各组间差异均有统计学意义(P < 0.05)；第7天的α-MSH含量均有所恢复，重度组仍最低，但三组间差异无统计学意义。颅脑创伤三组内各时间点血清α-MSH的含量含量比较，整体差异具有统计学意义(重复测量的方差分析，F=6.87，P=0.007)，α-MSH含量的低值在3~5 d，轻度组第5天最低(P < 0.05)，重度组第3天就达最低(P < 0.05)，中度组第3天、第5天均处于低位，这两时间点差异无统计学意义，但与第1天、第7天之间差异有统计学意义(P < 0.05)；损伤各组第7天血清α-MSH含量均有所恢复。轻度组伤后第1天含量均高于第3天、5天、7天(P < 0.05)，重度组血清α-MSH含量第3天、5天低于第7天(P < 0.05)。见表 3，图 2。

表 2 颅脑损伤各组血清内α-MSH含量变化及比较(pg/mL，x±s) Table 2 The changes of serum α-MSH levels in patients with TBI (pg/mL, x±s)
组别 n 第1天 第3天 第5天 第7天
对照组 10 45.67±10.95 45.67±10.95 45.67±10.95 45.67±10.95
轻度组 14 30.20±7.08af 23.64±5.15adf 18.89±7.19ad 23.33±7.88adf
中度组 16 17.32±4.57abf 13.11±4.54ab 10.69±4.30ab 23.83±12.83af
重度组 18 11.59±3.51abcg 9.65±4.21abce 11.65±5.35abeg 19.02±14.60ag
注：各损伤组与对照组比较，aP < 0.05；中、重度组与轻度组同一时间点比较，bP < 0.05；重度组与中度组比较，cP < 0.05；同一组组内各时间点与第1天比较，dP < 0.05，组内与第7天比较，eP < 0.052；组内不同时间点两两比较t检验：与第5天比较，fP < 0.05；与第3天比较，gP < 0.05
表选项
2.2 颅脑损伤各组血清内TNF-α含量变化及比较

颅脑损伤患者各组与对照组血清TNF-α含量及变化(表 3，图 2)：颅脑损伤各组患者伤后血清TNF-α含量与对照组比较均增高(P < 0.05)，且各损伤组间血清TNF-α含量整体差异具有统计学意义(F=12.92，P < 0.05)，三组间比较可见，病情越重，其血清中TNF-α含量含量越高。将颅脑创伤三组患者伤后各时间点血清TNF-α含量进行组内比较，三组内各时间点TNF-α含量差异具有统计学意义(F=23.09，P < 0.05)。三组血清TNF-α含量均于第3天达最高，高于第1天、5天、7天(P < 0.05)。在中度组，尽管血清TNF-α含量于第5天、7天仍处于高位，但较第3天有所恢复(P < 0.05)。重度组血清TNF-α含量第3天达高峰后恢复较慢，第5天、7天的含量仍较高，与第1天相比差异具有统计学意义(P < 0.05)。

图 1 颅脑损伤后血清α-MSH含量随时间的变化趋势 Figure 1 Change of serum α-MSH levels by time after brain injury
图选项
表 3 颅脑损伤后血清TNF-α含量变化(pg/mL，x±s) Table 3 The changes of serum TNF-α levels in patients with TBI (pg/mL, x±s)
组别 n 第1天 第3天 第5天 第7天
对照组 10 10.74±1.71 10.74±1.71 10.74±1.71 10.74±1.71
轻度组 14 12.43±2.87ad 18.60±7.83a 14.44±3.53ad 13.83±7.65ad
中度组 16 20.69±5.99abde 26.19±6.78abe 20.11±2.39abde 15.75±2.54abd
重度组 18 19.79±7.56abde 37.24±18.28abc 27.99±14.20abcdf 25.34±7.95abcdf
注：与对照组比较，aP < 0.05；中、重度组与轻度组同一时间点比较，bP < 0.05；重度组与中度组同一时间点比较，cP < 0.05；同一组组内与第3天比较，dP < 0.05；组内与第7天比较，eP < 0.05；组内与第1天比较，fP < 0.05
表选项
图 2 颅脑损伤后血清TNF-α含量随时间的变化 Figure 2 Change of serum TNF-α levels by time after brain injury
图选项
2.3 血清α-MSH和TNF-α两指标之间的相关性

对颅脑损伤患者血清α-MSH含量和TNF-α含量两指标各时间点进行相关性分析，结果见颅脑损伤后1 d、3 d、5 d、7 d的α-MSH和TNF-α呈负相关(表 4)。

表 4 颅脑伤后血清α-MSH和TNF-α两指标之间的相关性 Table 4 The correlations between serum α-MSH and serum TNF-α in patients with TBI
指标 1 d 3 d 5 d 7 d
P值 0.011 0.005 0.020 0.009
r值 -0.386 -0.450 -0.396 -0.407
表选项
3 讨论

颅脑损伤可激活核因子(NF)-κB，产生各种炎症因子如IL-1、IL-6、TNF-α和NO等，诱发损伤灶及周边的缺血、缺氧、脑水肿、细胞凋亡，甚至中枢高热、继发的全身炎症反应等[1-3]，从而加重病情。减缓或调节炎症反应有利于脑损伤功能的恢复。

目前认为神经内分泌肽α-MSH在抑制炎症和免疫调节中起着重要作用。α-MSH主要由垂体、下丘脑等部位产生，也产生于巨噬细胞、中性粒细胞、皮肤角朊细胞等。α-MSH与黑皮素受体(melanocortin receptor，MCR，有5个亚型)结合而发挥作用，α-MSH通过中枢及外周各途径发挥强有力的炎症抑制和免疫调节作用，可以抑制核因子(NF)-κB、抑制粒细胞趋化因子及IL-6、TNF-α的产生，也抑制NO和PGE2；诱导单核细胞产生抗炎因子IL-10等[4-6]。α-MSH和ACTH均有抗炎症作用，结构也有相似之处，但是α-MSH不影响糖皮质激素的分泌(ACTH与MC2R结合后引起糖皮质激素的分泌)[4-6]，所以二者抗炎机制不完全相同。α-MSH也是为数不多的内生致冷原，参与体温调节，有强大解热作用[4-5]。基于α-MSH抗炎和免疫调节作用，使人们看到这一治疗切入点[7-8]，尽管有动物实验表明外源α-MSH或其类似物对脑缺血、脊髓及神经损伤有保护作用[9-12]，也有研究发现α-MSH对动物的脑损伤有一定的保护作用[13-14]。但是人体内的α-MSH在颅脑损伤时有无失衡、与炎症和损伤程度的关系如何，并不十分明确，临床研究也很少。国外也仅见Magnoni等[15]研究发现颅脑损伤或蛛网膜下腔出血后4 d内血清α-MSH持续降低，且与预后有关，国内未见相关研究报道。笔者前期研究表明严重多发伤时，患者血清α-MSH在一周内均降低，且创伤越重，血清α-MSH降低越明显，病情严重时α-MSH持续维持在低水平[16]。

本文研究了急性颅脑损伤患者血清α-MSH含量在7 d内的变化，以期进一步了解颅脑损伤和α-MSH的关系。结果提示，各颅脑损伤组血清α-MSH含量较对照组降低(表 2和图 1)，且在前5 d病情越重则血清α-MSH含量越低，各组间各时间点比较大多差异具有统计学意义，与前期研究基本一致[15-16]。三个损伤组一周内α-MSH低值基本在3 d、5 d，轻度组第5天最低，重度组第3天就达最低，第7天有所恢复，与临床脑损伤后的水肿高峰期在3~5 d左右基本一致。轻度组伤后第1天血清α-MSH含量高于第3天、5天、7天，说明轻度组的下降有渐进过程，而中、重度组伤后下降迅速。在第7天各损伤组血清α-MSH含量无显著区别，考虑中、重组的α-MSH含量有所恢复。中、重两组第7天的标准差偏大，可能与患者治疗后病情分化有关，有些患者预后较好，有些病情加重，导致数据变化较大。至于颅脑损伤后血清α-MSH含量偏低，机制尚不清楚。可能和α-MSH产生部位、分泌、消耗有关。首先，颅脑损伤可能伤及下丘脑、垂体的结构从而影响到脑内α-MSH的产生与分泌；其次，脑内局部炎症反应也可能会与α-MSH相互影响，比如为了平衡脑内局部炎症而耗费脑内α-MSH，使其透过血脑屏障进入血循环的的量减少；第三，血循环α-MSH可能自血中移除、聚集到中枢炎症或/和周围炎症的部位来对抗炎症，造成血清内含量降低；第四，颅脑损伤或影响到交感或内分泌的神经传导，抑制了外周巨噬细胞、白细胞等产生α-MSH，使得血循环α-MSH降低。当然，这些机制需要进一步的研究来明确。

TNF-α是由巨噬细胞产生的一个炎性细胞因子，可引起机体的发热，是炎症过程中的的一个重要炎症因子。既往的研究中，严重颅脑损伤患者血清内IL-8和TNF-α的增高说明局部继发的炎症反应是明显的[1-2, 17]，Stein等[17]建议将IL-8和TNF-a作为预测高颅压和低灌注的血清标记物。从本研究结果看到颅脑损伤后各组血清TNF-α含量与对照组比较均增高，且病情越重，血清TNF-α含量含量越高。颅脑损伤各组的血清TNF-α含量均于第3 d达最高，说明3 d时炎症反应即到高峰，此后有所下降，与临床脑损伤后的水肿高峰期基本一致，也与临床一般感染发生于3 d左右一致。在中度组，尽管第5天、7天仍处于高位，但有所恢复。重度组第3天高峰后恢复较慢，第5天、7天的含量仍较高，并与第1天差异具有统计学意义，说明病情越重，炎症反应持续的时间越久、越严重。

对颅脑损伤患者血清α-MSH含量和TNF-α含量两指标各时间点进行统计相关性分析，各时间点的血清α-MSH和TNF-α含量均呈负相关，也反映了两个指标的病理过程和变化趋势不同。TNF-α是炎症因子，颅脑损伤后损伤越重、炎症反应越明显时TNF-α含量越增高；而α-MSH主要由垂体、下丘脑等产生，有抑制炎症反应、调节免疫的作用，颅脑损伤越重、炎症反应越明显时，血清内α-MSH含量越低，二者总体呈负相关。

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