新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE）是围生期窒息所致的胎儿或新生儿脑损伤（Neonatal encephalopathy，NE），是因缺氧导致大脑相关区域的病理生理改变，从而产生短期和长期神经功能障碍的一种疾病，重者可导致死亡。各地区对NE的发病率报道不一。有研究显示，中低收入国家新生儿脑损伤发病率为活产儿的1.5/‰至20.3‰不等，有中、重度神经功能障碍或者死亡的儿童占44.6%，而国内足月儿脑损伤发病率为1.5/‰，接近高收入国家[1]。若能尽早推断或监测出HIE的发生及严重程度，或可在新生儿期提供神经保护性干预，降低其不良预后或死亡风险。
1.HIE的病理生理学
出生后，大脑微循环与神经元、神经胶质细胞及能量代谢同时发生动态变化，新生儿脑血流量、耗氧量和葡萄糖消耗量可低至成人水平的20%，可能是成人大脑中显著的信号通路在未成熟大脑中不凸显，而其他信号通路更为突出[2]，因此，短暂的缺氧缺血对新生儿脑的影响不如成人严重。但是，当缺氧导致ATP供应失衡，如发生子痫前期、脐带脱垂、严重感染、产时缺氧等情况下，新生儿大脑仍可受损[3,4]。缺氧缺血性脑病随时间进展。缺氧引发不受控制的兴奋性神经递质释放，导致ATP消耗和线粒体功能受损，在缺氧-缺血再灌注后，可激活多条信号通路，进一步消耗ATP，引起能量耗竭，并产生自由基、乳酸等物质，诱发全身炎症反应，最终导致神经元死亡[5,6]。
HIE的发生主要经历以下阶段：(a)线粒体功能障碍、(b)氧化应激、(c)兴奋毒性、(d)细胞内Ca2+积累、(e)炎症反应[7,8]。目前HIE的诊断包括临床Apgar评分、脐带血气分析、血液乳酸、肝功能和肾功能检查，以及脑电图、神经影像学等，目前的诊断方法预测早期HIE的发生发展和严重程度尚不够准确。虽然窒息新生儿在生后6小时至72小时可以用亚低温治疗保护线粒体功能，进而可能挽救生命[8]，但大多数病例未能在早期诊断HIE，而是根据上述诊断参数进行预测。目前，HIE的难点在于无法早期检测出疾病是否正在发生以及发生程度如何，成为后期治疗和干预的掣肘。随着检测技术的发展，有人认为蛋白质组学或许可用于揭示HIE的发展阶段和严重程度，并干预疾病进展。
2.蛋白质组学技术
蛋白质组学自上世纪90年代提出至今，其样本处理方法、质谱检测方法和数据分析方法及仪器等各方面均有极大进步。目前，基于质谱法的蛋白质组学技术已成功应用于整个蛋白质组研究、药物筛选、生物标志物发现、靶标验证等领域。常用的蛋白质组学定量技术分为：（1）非靶向相对定量技术：根据是否进行标记，进一步分为（a）非标记定量技术：Lable-free定量技术和DIA/SWATH(data-independent acquisition/sequential window acquisition of all theoretical mass spectra）；（b）标记定量技术：同位素标记相对和绝对定量/串联质量标记（isobaric tags for relative and absolute quantification/tandem mass tags,iTRAQ/TMT）技术、同位素亲和标签（isotope-coded affinity tag,ICAT）和稳定同位素标记细胞培养（stable isotope labeling with amino acids in cell culture,SILAC）技术；（2）靶向绝对定量技术：质谱多反应监测/选择反应监测（multiple reaction monitoring/selected reaction monitoring,MRM/SRM）技术、平行反应监测（parallel reaction monitoring,PRM）技术等。不同定量技术有不同优缺点，非标记定量技术适用于大规模样本，标记定量技术及靶向绝对定量技术可根据研究目的进行选择。目前，蛋白质组学用于HIE的研究取得一定进展，有望发现更多特异性蛋白质，为其诊断和治疗提供依据。
3.蛋白质组学在缺氧缺血性脑损伤中的研究
神经元特异性烯醇化酶（neuron specific enolase ，NSE）主要存在于神经元和神经内分泌细胞中，有高度的组织特异性，当组织损伤时，NSE可从细胞中迅速释放入血，在24h内即可达高峰。近年来，血清NSE用于早期判断HIE脑损伤程度的研究日益受重视。有些研究显示，HIE临床分度越重，生后24h血清NSE水平越高，而随着病程延长、病情好转，数值逐渐降低，轻中度脑损伤NSE于生后第7天基本降至正常，但重度HIE中NSE水平仍高于正常。Lagebrant A等通过测定24h与48h血清NSE水平联合CT扫描预测HIE的发生，结果显示48h血清NSE水平可提示HIE发生与否，其临界值为NSE：48ng/ml，低于该临界值，在CT上显示HIE影像变化的可能性低，高于该临界值，CT上显示HIE的可能性高，而24h血清NSE水平的预测准确性较48h低。Song, Qi-Feng等讨论了神经元损伤后NSE的激活和抑制作用，提出通过抑制NSE和组织蛋白酶A，作为预防神经炎症、促进神经元修复的潜在治疗策略，但目前研究不够充分，需要进一步挖掘。因此，血清NSE或可成为明确诊断HIE的指标，成为监测疾病进展及长期预后的标志物。
星形胶质细胞是中枢神经系统中最丰富的细胞，占神经元总数的20-40%。中间丝作为此类细胞的细胞骨架，主要由酸性胶质纤维蛋白（glial fibrillary acidic protein ，GFAP）保证细胞的完整性和骨架弹性，并发挥一定的生理调节作用。Ennen CS等[25]通过测量出生时及生后连续7天的GFAP水平，同时比对生后7-10天的亚低温治疗后HIE新生儿与无脑损伤患儿的脑部MRI影像，发现HIE新生儿GFAP水平均较无脑损伤者升高，其中17.4%（4/23）在亚低温治疗复温第二天显著上升，与脑部MRI异常表现相符。Chalak等[26]证实中重度HIE新生儿的GFAP在出生时升高，与神经功能障碍相关。Looney 等检测发现，脑损伤新生儿出生时脐带血GFAP与正常儿相当。因此，生后脑部病理改变如缺血、缺氧、炎症、癫痫、神经退行性变化等引起细胞破坏，可使GFAP表达水平上调，GFAP或可作为评估HIE预后的生物标志物。
有项研究测量脑损伤患者尿液中的GFAP、神经丝轻链(neurofilament light chain，NfL) 、泛素羧基末端水解酶 L1(ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1，UCH-L1)和 tau 水平（total tau，t-tau），表明尿液中四种成分均能测量，NfL和t-tau在校正尿液稀释后显示最强，在肾功能正常者中，NfL与血液中的浓度关系最接近。尿液成分受肾小球滤过、稀释功能影响大，研究结果不一定令人满意，但样本来源简便，也提供了一种新的研究思路。此外，有研究分析，血清sLOX-1>888.02 ng/L、VILIP-1>0.83μg/L和脑红蛋白>24.22 pg/mL联合评估，较单项评估的灵敏度、特异度高，可预测HIE的不良预后。目前，上述研究内容在临床中使用少，机制仍有不明确部分，且表达水平在时间空间上有一定的依赖性。
大脑的免疫细胞为小胶质细胞，感应脑内稳态变化及邻近细胞释放的特定信号分子，通过激活的方式对缺氧缺血及应激源作出早期反应，可增殖和迁移至损伤部位，可能联合非特异性免疫反应，加剧缺血缺氧性脑损伤。在HIE新生儿中，可早期检测到促炎细胞因子和有核红细胞大量增加。各种白细胞介素，如IL6、IL1b、IL8、TNF-a和IL10，在脐带血中表达水平上调，也受亚低温的调节。故细胞因子可能是潜在的诊断生物标志物，也是亚低温治疗的预后评价标志物。
促红细胞生成素（Erythropoietin，EPO）在脑损伤模型中具有神经保护作用。EPO协同谷氨酸在数分钟内增加星形胶质细胞的Na,K-ATPase 活性，恢复细胞内酸化并增加乳酸释放。一项回顾性分析表明，生后诊断HIE的新生儿，12月龄时评估，接受EPO治疗组的死亡率和神经发育障碍均低于非EPO治疗组，EPO组的中重度HIE脑损伤的影像学严重程度较低，亚低温治疗数量较少，因此，可作为脑损伤后神经保护的辅助药物。动物模型研究表明，治疗性低温联合EPO可改善HIE的预后。最近一项来自中低收入国家的荟萃分析表明，只使用EPO或许能改善HIE的预后。
4.结语与展望
新生儿缺氧缺血性脑病的病因和症状多样，单一的早期生物标志物不太可能预测围生期的临床结果。在不同的时间点测量多种炎症和神经元生物标志物可能是识别和评估HIE的发生发展、严重程度的最好方法。目前，运用各种组学技术的全通路分析正在如火如荼的开展，蛋白质组学技术在生物标志物的开发中备受青睐，这或许能成为HIE诊断的突破口，从而制定新的范式，降低HIE的发病率和死亡率。新生儿脑损伤的组学研究目前处于非常早期的发展阶段，期待取得重大进展。
参考文献
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[2] Koehler RC. Regulation of the Cerebral Circulation During Development. Compr Physiol[J]. 2021, 11(4):2371-2432.
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作者简介：
蓝锦云（1996年3月）女 广东韶关市 汉 本科 右江民族医学院 研究方向: 新生儿脑损伤相关研究
