沈喆安
急重症世界出品
《年重症监护和急诊医学年度更新》的十篇综述之一
引言准确预测预后是心脏骤停后处理昏迷患者的关键方面。重点不仅包括避免在重症监护病房(ICU)进行徒劳和昂贵的治疗，而且需要继续治疗那些有生存机会但其苏醒和神经恢复时间比平时更长的患者。当然，对于有合理机会完全康复的患者来说，最重要的是不要过早地停止治疗。目前的心脏骤停后治疗指南推荐了一种结合临床检查、神经生理学检查(如脑电(EEG)和体感诱发电位(SSEP))、脑部放射成像(CT)或磁共振成像(MRI)以及脑损伤生物标志物的多模式方法。昏迷患者的策略是使用几种检查手段，如果两项或两项以上的检查表明严重脑损伤的风险很高，则应由家属进行商讨并考虑退出重症监护。相反，如果检查结果相互矛盾，建议继续治疗，除非有其他原因(例如，合并其他疾病)导致治疗停止。近20年来，生物标志物一直是许多心脏骤停预测预后算法的重要组成部分。其基本概念是，所有来自神经元组织的生物标记物都可以衡量脑损伤的严重程度。然而，许多患者由于多器官衰竭、严重的循环休克等条件而无法存活，预测脑损伤的生物标志物在这些条件下的作用有限。
图1.心脏骤停后患者研究的六种脑损伤生物标志物的中枢神经系统组织学来源。绿点代表胶质细胞损伤后释放的生物标志物，蓝点代表来自受损神经元的生物标志物，而粉红点代表轴突损伤的生物标志物。GFAP胶质纤维酸性蛋白、NSE神经元特异性烯醇化酶、NfL神经丝、UCH-L1泛素C末端水解酶-L1、SBS钙结合蛋白B。
近年来，许多新的脑损伤生物标记物被引入(图1)，这些标记物起源于大脑中略有不同的部分。对这些生物标记物的深入了解将有助于临床医生使用脑损伤生物标志物的同时结合其他预测手段。与其他研究相比，生物标记物具有一定的优势，例如，它们的结果不受镇静剂、止痛药或肌肉松弛药的影响。如果有标准化的测定方法，就很容易获得生物标志物。然而，解释结果可能是困难的，因为标准值可能不同，甚至对于神经元特异性烯醇化酶(NSE)也是如此，NSE是一种被研究用于心脏骤停20多年的生物标志物。理想的脑损伤生物标志物应该只在中枢神经组织中表达，以避免因其他情况而导致水平升高。例如，一些研究表明，血液样本溶血对NSE浓度的影响，这是NSE的主要缺点。
一些有前景的新型生物标志物已经被提出，并出现了初步的证据：神经丝光(NFL)、泛素羧基末端水解酶L1(UHC-L1)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和tau蛋白(Tau)(图1)。两项使用NFL的研究表明，NFL具有很好的预测心脏骤停后结果的能力，未来NFL甚至可能取代NSE。欧洲复苏理事会(ERC)和欧洲重症监护医学会(ESICM)的最新联合指南建议不要使用S钙结合蛋白B(SB)和新的生物标记物NFL、GFAP和tau进行预测，因为缺乏确凿证据。
在文中，我们讨论六种生物标志物--两种常见的生物标志物(NSE、SB)和最近研究的与心脏骤停有关的四种生物标志物(NFL、UCH-1、TAU和GFAP)，重点讨论它们在心脏骤停后有缺氧性脑损伤风险的患者中的神经预后预测。表1提供了最近关于这些生物标志物用于预测心脏骤停后神经学结果的研究精选。这些生物标记物似乎起源于组织学上略有不同的脑组织部分，更深入的了解可能有助于临床医生在临床实践中使用生物标记物来确定脑损伤的程度。
神经元特异性烯醇化酶NSE是一种神经元糖酵解酶，在大脑灰质神经元中大量存在，并参与轴突运输。NSE的半衰期在24到30小时之间，在缺血和轴突损伤期间其产物被上调。在大脑外，NSE存在于红细胞(RBC)和血小板中；因此，评估血液样本中的溶血程度总是必不可少的，尤其是当NSE用于接受可能导致溶血的治疗(体外膜氧合[ECMO]、肾脏替代疗法[RRT]或使用主动脉内球囊反搏[IABP])的患者时。此外，神经内分泌细胞和小细胞癌表达NSE；因此，恶性肿瘤或血液系统恶性肿瘤会影响NSE浓度。重要的是，不同实验室NSE水平的变化不同，这可能会影响研究和临床环境中测量的浓度之间的阈值。研究表明，NSE水平在心脏骤停后48-72小时达到峰值，预测预后的准确性也在48小时达到最高。ERC/ESISCM年复苏后治疗指南规定了48或72小时预后不良的阈值60μg/L。然而，国际上对这一阈值没有达成共识。以前，在心脏骤停后48小时NSE浓度33ng/mL被认为是神经预后不良，但这主要是基于Zandbergen等人的一项研究，它在广泛引入标准化的心脏骤停后治疗和目标体温管理(TTM)之前发表，这可能影响了当时使用的预测指南中指定的阈值。自那项研究以来，高血清NSE水平已被证明在预测心脏骤停后48-72小时的神经预后方面具有中等的准确性，受试者操作特征(AUROC)曲线下的面积在0.63至0.90之间(表1)。这篇综述中考虑的大多数研究都是在院外心脏骤停患者身上进行的，但也有少数研究包括院内心脏骤停患者。只有Streitberger的团队分别给出了两个队列的预测准确性，在他们的研究中，NSE在OHCA后比IHCA后预测结果更准确(AUROC0.90比0.79)。由于大多数研究没有区分死亡原因，这可能在一定程度上解释了这种差异(例如，缺氧性脑损伤可能不是IHCA之后最有可能的死亡原因)。NSE有令人困惑的来源，在神经预后良好的康复患者中看到高离散值并不少见，这可能会将假阳性率为0%的不良预后的确定阈值增加到不切实际的高水平，也损害了测试的敏感性。在Stammet等人的一项研究中，48小时假阳性率为0%的预后不良阈值高达ng/mL。反过来，假阳性率为1-5%的阈值在68-42ng/mL之间，保持中等灵敏度(47-61%)。相应地，在Streitberger等人的研究中，72h假阳性率为0时预后不良为85.5ng/mL，假阳性率为5%时阈值降至59.2ng/mL，同时检测敏感性由49%提高至60%。由于NSE的预测准确性只有在作为多模式方法的一部分使用时才足够，允许少量假阳性至少达到中等灵敏度是可以接受的。Helwig等人的研究报告了48小时预后不良的最小阈值(34ng/mL)，假阳性率为0%。因此，在该研究中，NSE的预测准确性相当低(AUROC0.63)。此外，连续测量中浓度的上升被发现可以提高预测的准确性；然而，最佳的样本时间仍然不确定。S钙结合蛋白BSB在胶质细胞中大量存在，并在脑血管周围的特定星形胶质细胞中特异表达。在大脑之外，SB存在于周围神经系统的细胞中。健康的成年人表达的SB水平非常低，而且SB不能自由地越过完整的血脑屏障。在非神经细胞来源中，肌肉细胞、脂肪细胞和软骨细胞都表达SB，这可能在接受胸部按压的CA患者中造成SB的混杂来源。然而，SB的半衰期只有30分钟左右，按压产生的SB可能很快就会从血液中消失。SB被认为是心脏骤停后的早期生物标志物，因为其水平通常在24小时达到峰值。过去十年中的四项研究调查了心脏骤停后的SB(表1)。在三项研究中，心脏骤停后24小时的预测准确率最高(AUROC介于0.78至0.93之间)。在Larsson等人的研究中，有趣的是，72小时的准确度最好(AUROC0.83)。以24h假阳性率为0%预测神经预后不良的阈值具有较大的变异性(0.19~2.59ng/mL)。由Stammet等人进行的这项综述中最大规模的研究报告了最高的阈值。心脏骤停后的TTM试验队列中，其他研究报告的敏感性很低(24%)，但Jang报告灵敏度为78%。在Jang等人的研究中，主要结局指标是3个月的神经学结果，而在所有其他研究中，结果是在6个月随访后评估的。其中两项研究报告了SB和NSE的预后准确性，或同一患者队列的NSE的预后准确性在另一篇文章中报道：在这两种情况下，SB在24小时预测性能更好，但在以后的时间点，NSE比SB更准确。神经丝神经丝(轻、中、重和β-Interexin)，大小约为10纳米，是丰富的结构支架蛋白，仅在神经元中表达，主要在大脑白质内的大的有髓轴突中表达。它们的功能在很大程度上是未知的，但被认为是放射状生长和实现快速神经传导所必需的。导致轴突损伤的病理过程将神经丝释放到细胞外液、脑脊液(CSF)和外周血液中。然而，即使在正常情况下，NFL也会以一种年龄依赖的方式从轴突中持续释放，在20岁到50岁之间，脑脊液中典型的NFL参考范围增加了两倍，到70岁时进一步增加了一倍。血液中也出现了类似的与年龄相关的生物标志物的增加。NFL已被广泛研究为神经退行性疾病中神经损伤的生物标志物，阿尔茨海默病患者略有增加，但神经退行性疾病(如额颞痴呆或肌萎缩侧索硬化症)的动态变化更多。然而，缺氧性脑损伤后血液中NFL的大量增加表明，NFL可能比慢性神经变性更好地作为急性神经损伤的预后生物标志物。使用传统的酶联免疫吸附试验(EILSA)技术的研究已经证明，血浆神经丝的大量增加和预测心脏骤停的能力。现在，半自动超灵敏免疫分析(例如，单分子阵列[SIMOA])可以对低水平的血浆NFL进行定量，即使在健康个体中也是如此。在使用SIMOA平台的二氧化碳、氧气和心脏骤停复苏后平均动脉压(COMACARE)试验中，预后较差个体(脑功能分类[CPC]≥3)的血浆NFL水平中值pg/mL。结果显示，NFL最早在术后24小时预测AUROC为0.98(95%CI:0.97~1.00)的OHCA患者的预后(表1)。虽然与良好预后相比，预后较差的患者入院时血浆NFL水平较高，但这种相当大的重叠意味着NFL在早期阶段不太可能有用(AUROC0.65)。这项研究由Wihersaari等人证实了Moseby-Knappe等人在更大样本量中的早期发现，他们还证明了血清NFL与其他血浆生物标记物(例如tau、NSE和SB)和心脏骤停后TTM试验的临床数据相比具有更好的预后表现。尽管有这些令人鼓舞的结果，但据报道，三分之一预后良好的个体中，血浆NFL水平较高；因此，NFL仅具有中等的特异性。这导致的结论是，应该应用正常范围的血浆NFL阈值来继续治疗，而不是应用预后不佳和终止治疗的阈值。NFL作为血浆生物标记物有几个关键优势。首先，瑞典、荷兰和法国的临床实验室已经在临床实验室实践中验证了选择性分析(SIMOA)的广泛使用，并达成了共识。这使得阈值更有可能在研究队列之间转移，最终在临床例行公事之间转移。此外，NFL在血浆中非常稳定，在很大程度上不受分析前变化或溶血的影响，样品可以在室温下保持48小时以上，而不会影响测量质量或准确度。此外，NFL的准确测量不需要立即离心，甚至可以作为全血干点提取，用于远程环境评估的长期存储/运输。血浆或血清NFL也不容易受到冻融循环的影响，这对于研究环境或外部实验室检测很有用。血浆NFL主要来源于中枢神经系统，但在周围神经疾病中升高。然而，基于报道的心脏骤停患者预后不佳的高水平，这种周围神经病变的轻微变化不太可能是一个混淆因素。泛素羧基末端酯酶L1泛素羧基末端酯酶L1(UCH-L1)是一种26kDa的神经元脱泛素酶，主要表达于神经元和神经内分泌细胞。UCH-L1不仅对神经轴突的稳定性很重要，而且对脑损伤后的修复也很重要。具体地说，它参与了通过蛋白酶体途径降解的蛋白质的泛素化过程。因此，在正常和病理条件下，它在去除氧化或错误折叠的蛋白质方面具有重要作用。UCH-L1更常用于创伤性脑损伤(TBI)，美国食品和药物管理局(FDA)已允许将其用于良好预后指标，以避免脑震荡后进行不必要的CT扫描。UCH-L1在心脏骤停患者中的使用仅在两项研究中进行了评估，这两项研究都是在相同的患者队列(TTM试验的患者队列)中进行的。UCH-L1预测心脏骤停后不良预后的准确性较高(AUROC在0.85到0.87之间)，在24和48小时显著优于NSE，而且GFAP的加入进一步提高了预后的准确性(AUROC在0.90到0.91之间)。在72h时，UCH-L1和NSE的表现相同。这与报道的UCH-L1与NSE相比较短的半衰期(12小时)是一致的。Moseby-Knappe等人发现，在24小时预后良好的患者中，63.8%的患者UCH-L1水平在正常范围内，而在72小时时，这一比例上升到88.1%。相反，预后不良患者中85.3%的患者在24小时UCH-L1水平高于正常水平，而在72小时时则有70.3%。预测不良结果的能力不如NFL、Tau和GFAP，但在特异性方面排名很高，提示UCH-L1可能在心脏骤停的诊断挑战中发挥作用。FDA对血清UCH-L1的成功批准为UCH-L1用于脑损伤以外的其他用途铺平了道路，特别是当NFL、Tau和GFAP的多重检测可用时。然而，进一步的独立研究确定了心脏骤停的正常参考范围及其附加值，超过了其他假定的心脏骤停生物标志物，仍然缺乏。最后，由于现有研究的数量有限，胰腺和肾脏UCH-L1的高表达作为一个潜在的混杂因素，其影响在很大程度上尚未被探索。胶质纤维酸性蛋白GFAP是星形胶质细胞中中间丝的一种结构成分，被认为是一种高度大脑特异性的标志物。脑缺血后GFAP的产生被上调，这被认为是一种神经保护机制，但也可能导致胶质瘢痕形成。作为一种结构蛋白，GFAP是从受损的星形胶质细胞中释放出来的，在健康人中一般检测不到升高的水平。血清GFAP被发现可以预测头部创伤后的神经预后，在心脏骤停、脑出血和缺血性中风后，血液水平也被测量到升高。就我们所知，在心脏骤停后对GFAP进行了6项研究。在引入一种高度敏感的方法(免疫测定法)来测量血清GFAP之前，进行了三项研究，我们在这篇综述中没有包括他们的结果。与较早的时间点相比，GFAP在心脏骤停后48和72小时预测神经预后的准确性似乎更好，AUROC值在0.65和0.89之间，详见表1。Ebner等人在TTM试验队列中进行的这项综述中包含的最大规模的研究，报告的阈值为pg/mL，假阳性率为0%，表示心脏骤停后48小时预后不良，但敏感性仍然很低(表1)。在另外两项纳入的研究中确定的相应阈值要低得多(和80pg/mL)，但与Ebner等人的研究相比，这些研究在方法上存在差异。Helwig等人用改良的格拉斯哥预后量表和Larsson等人的研究确定4周后的神经学结局。包括IHCA和OHCA患者。这篇综述中包括的所有GFAP研究都将GFAP的预测准确性与其他生物标志物进行了比较。在Larsson等人的研究中，NSE和SB在预测不良神经结局方面更准确，而且比GFAP更敏感，48小时NSE、SB和GFAP的AUROC值分别为0.79、0.75和0.63。在Helwig等人的研究中，NSE和GFAP在预测48h预后方面均表现出较低的准确性，但NSE比GFAP更敏感。反过来，在Ebner等人进行的研究中，与NSE相比，GFAP在停搏后每个确定的时间点(24、48和72小时)对结果的预测更准确，但如上所述，GFAP表现出较低的敏感性。Tau蛋白Tau是一种稳定神经轴突中微管结构的蛋白质分子，主要位于中枢神经系统的白质中。缺血引起tau分子的过度磷酸化，使它们从微管中分离。分离的tau分子聚集成不可溶的团块，干扰轴突信号。据报道，缺血性中风和心脏骤停后血清tau浓度升高。在患有神经退行性疾病(例如阿尔茨海默病或克雅氏病)的患者中，脑脊液中的tau水平升高，但这并不反映在血液中，因为轻微的升高与外周表达相混淆。要准确测定血清tau浓度，需要一种高度灵敏的免疫分析方法，而这种方法只有专门的实验室才能获得。到目前为止，只有一项大型研究检查了心脏骤停后的tau，另外两项研究是小型先导性研究。Mattsson等人在TTM试验队列中研究了tau，并且tau在后面的样本中的预测力更好(24、48和72h的AUROC分别为0.81、0.90和0.91)。此外，tau比NSE更准确地预测心脏骤停后24至72小时内不良的神经结局。假阳性率为.8%的预后不良的阈值似乎较高(48h和72h72.7pg/mL)，敏感性仍较低，但已允许假阳性率为2%，敏感性增加到60%以上，48h和72h的阈值分别降至18.9pg/mL和11.2pg/mL。在tau和心脏骤停的两项先导性研究中，报告了tau的双峰释放(早期和晚期)；在预后良好的患者中，延迟峰值缺失或显著降低。Tau的半衰期约为10小时，而tau浓度的后期升高可能反映了持续的神经元损伤。结论生物标志物无疑将继续是预测心脏骤停后缺氧性脑损伤患者预后的重要部分。进一步的研究将提高准确性，并可能为生物标记物的使用提出新的策略。使用高阈值水平来识别没有机会获得良好功能结果的患者的传统方法可以很好地与使用低生物标记物水平来预测良好结果的策略相补充。由于这些不同的生物标记物来自大脑的不同区域，因此可以选择将其中一些生物标记物一起使用(例如，一个反映灰质损伤，一个反映轴突损伤，一个反映胶质细胞损伤)。Ebner等人的一项研究结果表明，联合使用GFAP和UHC-L1比单独使用NSE能够更准确地预测神经预后。此外，未发表的证据表明，高水平的tau作为轴突损伤的标志，与胶质损伤的标志物GFAP确定的患者不同(Humaloja，PersonalCommunication，年10月14日)。将几个缺氧性脑损伤生物标志物结合起来以提高准确性似乎是合乎逻辑的。这一概念是否具有成本效益和准确性，以及它是否作为多模式预测方法的一部分，应在未来的大规模研究中进行评估。来源：Humalojaetal.CriticalCare()26:81