急性缺血性脑卒中患者血清HDAC3和SMAD3水平变化与神经功能缺损程度的相关性分析

李雁翔, 常 虹, 王延民, 马丽峰, 胡群亮

脑卒中是一种毁灭性的脑血管疾病,分为两种类型:缺血性脑卒中和出血性脑卒中[1]。急性缺血性脑卒中(Acute ischemic stroke,AIS)占脑卒中总发病率的87%,其特征是由于局部脑组织中的动脉闭塞导致氧气和血液供应突然停止[2,3]。AIS的标志性病理生理特征之一是血脑屏障(Blood brain barrier,BBB)破坏,其特征是由于紧密连接的降解和内皮囊泡转运的增强而导致通透性增加,致使死亡率和残疾率升高[4]。随着AIS患者病情的不断发展,脑组织的缺氧和缺血导致神经细胞坏死、变形,进而表现出神经功能缺损,严重威胁患者的生命健康[5]。因此,积极寻找与神经功能缺损有关的特异性标志物具有重要意义。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)在调节组蛋白乙酰化状态中起着关键作用,除此之外还在调节基因转录、DNA合成、细胞分裂和细胞死亡中发挥作用[6]。HDAC3介导脱乙酰组蛋白或非组蛋白,参与增强脑灌注不足和缺血/再灌注的耐受性,并上调受损脑组织小胶质细胞活化[7]。信号转导分子3(SMAD family member 3,SMAD3)参与调节血管疾病相关的基本过程[8],与动脉粥样硬化相关[9]。然而在AIS中有关HDAC3和SMAD3的表达情况研究甚少。因此,本研究旨在探究HDAC3和SMAD3在AIS患者血清中的水平变化及其与神经功能缺损程度的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2021年6月-2022年6月在天津市北辰医院脑系科确诊为AIS的患者104例即为AIS组,男性64例,女性40例,年龄在30～65岁,平均年龄为(45.50±5.78)岁,身体质量指数(BMI)为(22.67±2.85)kg/m2,另选取同期在我院体检中心体检健康的志愿者98例为对照组,其中男性54例,女性44例,年龄在32～64岁,平均年龄为(46.00±5.85)岁,BMI为(22.88±2.92)kg/m2。两组一般资料比较不具有差异性,具有可比性(P>0.05)。AIS纳入标准为:(1)符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2014》有关AIS的诊治标准[10];(2)入院时发病时间在48 h之内。排除标准:(1)合并其它恶性肿瘤的患者;(2)患有其它免疫性疾病的患者;(3)合并肝脏、肾脏或者其它器官功能障碍的患者;(4)处于妊娠期或者哺乳期的患者;(5)其它急性感染性或者传染性疾病的患者。

1.2 方 法

1.2.1 病情严重程度分组 根据美国国立卫生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)对其神经功能损伤程度进行分类,其中轻度组(0～3分)32例,中度组(4～15分)37例,重度组(>15分)35例,总分为42分。

1.2.2 检查指标检测 记录AIS患者和体检健康志愿者的三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、血浆纤维蛋白原(FIB)水平。

1.2.3 酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清HDAC3、SMAD3及炎症因子水平 采集AIS患者入院24 h内和体检健康志愿者体检当天静脉血10 ml,经4 500 r/min离心15 min,取其上清液,放置于-20 ℃冰箱待用。采用ELISA法检测血清中HDAC3(货号:orb443033,武汉博欧特生物科技有限公司)和SMAD3(货号:EH2148,武汉菲恩生物科技有限公司)表达水平以及炎症因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)(货号:FY-00660R1,上海富雨生物科技有限公司)、白细胞介素-1β(IL-1β)(货号:XY6129S,上海烜雅生物科技有限公司)、白细胞介素-6(IL-6)(货号:SEKB10395,北京义翘神州科技股份有限公司)水平。所有试验均严格按照试剂盒使用说明书进行。

2 结 果

2.1 一般资料比较 与对照组相比,AIS组TG、TC、LDL-C、FIB、TNF-α、IL-1β、IL-6水平显著升高,HDL-C显著降低(P<0.05)。两组之间年龄、性别、BMI比较差异不具有显著性(P>0.05)(见表1)。

表1 两组一般资料比较

2.2 两组HDAC3和SMAD3水平比较 与对照组相比,AIS组HDAC3和SMAD3水平均显著升高(P<0.05)(见表2)。

表2 两组HDAC3和SMAD3水平比较

2.3 不同神经功能损伤程度AIS患者HDAC3和SMAD3水平比较 重度组HDAC3和SMAD3的表达水平显著高于中度组及轻度组,中度组显著高于轻度组(P<0.05)(见表3)。

表3 不同严重程度AIS患者HDAC3和SMAD3水平比较

2.4 AIS患者血清中HDAC3和SMAD3表达水平的相关性分析 相关性分析显示,AIS患者血清中HDAC3和SMAD3表达水平呈正相关关系(r=0.699,P<0.05)(见图1)。

图1 AIS患者血清中HDAC3和SMAD3表达水平的相关性分析

2.5 血清HDAC3、SMAD3表达水平与NIHSS评分的关系 Spearman相关性分析显示,血清中HDAC3、SMAD3与NIHSS评分呈正相关关系(r=0.339,P<0.001;r= 0.563,P<0.001)(见图2、图3)。

图2 血清中HDAC3表达水平与NIHSS评分的关系

图3 血清中SMAD3表达水平与NIHSS评分的关系

2.6 血清HDAC3、SMAD3表达水平与神经功能缺损程度的相关性分析 血清HDAC3、SMAD3表达水平与神经功能缺损程度呈正相关关系(r=0.698,P<0.001;r=0.572,P<0.001)。

3 讨 论

AIS是由于通过脑血管系统的血液供应短暂或永久性中断所导致的[11,12]。在缺血期间,氧和能量供应的缺乏会产生炎症和氧化损伤,进而导致神经功能障碍[13]。因此寻找与AIS患者神经功能缺损有关的生物标志物具有重要的临床意义。

HDAC是通过乙酰化对非组蛋白靶标进行翻译后修饰的中心介质[14]。HDACs不仅与情绪调节(如抑郁症)有关,而且还参与脑卒中后的恢复,例如,HDAC3和HDAC6在慢性社交挫败应激(CSDS)小鼠中表现出不同的表达水平[15]。此外,HDAC3限制免疫细胞在多重应激源下的炎症反应[16]。HDAC3的抑制增强了小鼠髓磷脂的生长和再生,并改善了周围神经损伤后的功能恢复[17]。HDAC3及其抑制剂在动脉粥样硬化发展过程中对血管功能、炎症、脂质积累和斑块稳定性具有明显影响[18]。本次研究表明,与对照组相比,AIS组HDAC3水平显著升高。提示HDAC3的表达与AIS疾病有关。

SMAD3突变与动脉瘤骨关节炎综合征有关,该综合征的特征是大血管动脉瘤,主要由SMC和相关结构基质成分缺失引起[19,20]。SMAD3在巨噬细胞中被激活,不仅响应 TGF-β 同种型的刺激,而且通过独立于TGF-β 活性的机制,在表达磷脂酰丝氨酸的细胞被吞噬后立即激活[21]。SMAD3激活可能促进促炎作用,TGF-β/SMAD依赖性信号传导诱导巨噬细胞衍生的B细胞活化因子(BAFF)释放,BAFF是TNF家族的成员,可刺激B细胞的存活和增殖。此外,发现SMAD3可以刺激巨噬细胞衍生的促炎细胞因子IL-23的合成[22]。本次研究表明,AIS组SMAD3水平与对照组相比显著升高,提示SMAD3的表达水平与AIS的发生有关。

相关性分析显示,AIS患者血清中HDAC3和SMAD3表达水平呈正相关关系,表明二者共同参与AIS的发生。研究表明,TNF-α在脑卒中的神经免疫学发展中具有关键功能,在缺血性脑中具有神经毒性作用[23]。IL-1β是一种具有神经毒性作用的促炎细胞因子。IL-1β可与血管内皮相互作用,增加白细胞的粘附并促进水肿的出现,IL-6是一种促炎蛋白,在脑实质中具有破坏性[24]。本次研究中与对照组相比,AIS组TNF-α、IL-1β、IL-6水平显著升高,与前人研究一致。本研究还发现,重度组HDAC3、SMAD3的表达水平显著高于中度组及轻度组,中度组显著高于轻度组,提示随着神经功能缺损程度的增加HDAC3、SMAD3水平随之增加;Spearman相关性分析显示,血清中HDAC3、SMAD3与NIHSS评分及神经功能缺损程度呈正相关关系,进一步表明HDAC3和SMAD3表达水平与神经功能缺损程度存在相关性,随着神经功能缺损程度的升高HDAC3和SMAD3表达水平升高,即监测HDAC3和SMAD3表达水平能够反映AIS患者的神经功能缺损程度。

综上所述,AIS患者血清中HDAC3和SMAD3表达水平呈异常升高,与神经功能缺损程度有关。而本次研究的样本量较少,后期会加大试验样本进行更深层次研究。