脑脊液中的白介素6是动脉瘤性蛛网膜下腔出血后迟发性脑缺血（DCI）相关梗塞的生物标志物
陈采霞 黄立 翻译 徐道妙 校对
白介素6 (IL-6)是一种显著的促炎细胞因子，已被认为是动脉瘤性蛛网膜下腔出血后迟发性脑缺血(DCI)的潜在生物标志物。在本研究中，我们分析了82例需要脑室外引流的严重动脉瘤性蛛网膜下腔出血(SAH)患者血清和脑脊液IL-6水平与血管造影血管痉挛、迟发性脑缺血、继发梗死等临床参数的时相。我们观察到患者CSF中IL-6的每日平均水平(但个体间差异也很大)比患者的血清高得多，在第4-14天达到峰值，在SAH后的第5天达到峰值。个体CSF峰值水平与DCI显著相关(平均4-14天峰值DCI: 26291±24159 pg/ml vs.无DCI: 16184±13163 pg/ml;P=0.023)。重要的是，脑脊液IL-6水平在有DCI和梗死的患者和有DCI无梗死的患者之间有显著差异(平均4-14天峰值， 有DCI且梗死: 37209±26951 pg/ml vs.有 DCI无梗死: 15123±11239 pg/ml;P=0.003)，而后一组患者数据与未发生血管痉挛的患者相似(平均4-14天峰值，有DCI无梗死:15123±11239 vs.未发生DCI: 15840±12979;P=0.873)。总之，这些数据支持了CSF IL-6水平升高作为梗死性DCI(而不是一般的DCI)的生物标志物的潜在作用。这与越来越多的证据表明神经炎症与缺血和梗死有关，但是(加上观察到的巨大的个体间差异)限制了脑脊液IL-6水平在SAH患者中的诊断价值。
自发性动脉瘤性蛛网膜下腔出血(SAH)是一种常见的脑血管疾病和神经外科急症，有严重的并发症和高死亡率，在急性期需要及时行动脉瘤闭塞和持续的神经外科治疗和危重护理观察。SAH后的主要并发症是发生迟发性脑缺血(DCI)。这个术语通常用来描述一种由继发性神经损伤组成的临床综合征，这些神经损伤通常是由继发性高血压引起的，而不是由动脉瘤闭塞、脑积水(的治疗)、癫痫、脓毒性并发症或其他原因引起的。相当多的DCI患者发展为脑梗死。继发性脑梗死是SAH后临床预后差甚至死亡的主要原因。血管痉挛(VS)一词最初是用来描述由于局部灌注不足而导致神经功能恶化的大动脉狭窄的机械性概念，这可能导致也可能不会导致梗死。VS之间的相关性,即血管造影显示的动脉狭窄和DCI和梗死并不完美,以及最近的DCI病理生理学研究将揭示如小动脉血栓栓塞,神经抑制和神经炎症的蔓延的作用。虽然DCI主要见于动脉瘤性SAH患者，但在没有动脉瘤的病例中也可能偶尔发生，甚至使创伤性脑损伤、脑肿瘤和中枢神经系统感染等完全不相关的疾病的治疗复杂化。
值得注意的是，在临床环境中定义和诊断DCI并不是一件小事。大多数医生可能会使用临床(见上文，排除其他原因后的继发性神经系统恶化，继发性高血压引起的继发性神经系统缺陷)和经颅多普勒超声和或影像学表现(DSA或CTA显示的VS, CT或MR证实的区域灌注不足和梗死)得出诊断。在临床研究中，影像学证实的继发性梗死的发生可能是最有力和最具相关性的标准。然而，它只能用于事后分析，即它不适合干预研究，因为它不能说明治疗的有效性。因此，诊断性生物标志物的识别将是DCI管理的重要一步。
现代重症监护设施允许对与DCI和其他SAH相关并发症和患者预后相关的许多临床、技术和实验室变量进行详细监测。脑脊液(CSF)和血清中的白细胞介素(IL)-6作为DCI的生物标志物的可能性已经得到了一些详细的讨论。IL-6通常被认为是SAH后炎症反应的重要介质。因此，一些研究者分析了SAH患者的IL-6水平，一些研究描述了IL-6水平升高与DCI之间的相关性。IL-6水平可能与患者健康相关生活质量(HRQoL)相关。
在作者的机构，血清和脑脊液IL-6的测定作为动脉瘤性SAH重症监护患者的常规监测和管理的一部分，这使得CSF和血清IL-6的测定可以从一个相对较大的患者系列中获得。鉴于刚刚概述的IL-6水平升高与DCI之间可能存在的相关性，我们分析了这些数据，以评估IL-6作为DCI可能的诊断(和预后)生物标志物。DCI生物标志物的识别可能与严重SAH患者特别具有相关性，这些患者经常使用镇静剂和通气，因此不能通过一系列神经系统检查进行监测。
患者和方法
患者，干预和结果数据。我们对2016年2月到2019年2月之间，德国比勒费尔德贝瑟尔诊所神经外科对医院的数据库进行了搜索，以确定在神经外科治疗SAH的患者。排除了无动脉瘤及AVM伴动脉瘤的患者。在连续82例需要脑室外引流的病例中，连续检测了CSF IL-6水平(≥6个样本;4 - 14天内可提供≥3个样本)。这些患者被纳入最终分析。
从出血时间、世界神经外科协会(World Federation of Neurosurgical Societies, WFNS)分级、Fisher分级等患者病历中提取相关的人口统计学(年龄、性别)、实验室检查、放射学检查和治疗数据，动脉瘤的位置，闭塞时间和闭塞技术(夹闭和盘绕)。我们还记录了所有额外的外科或神经介入措施的细节(例如，去颅骨减压、脑室外引流、VP分流术、尼莫地平动脉内痉挛松解术)和医疗并发症(例如，脑膜炎;包括微生物学和常规脑脊液分析结果)。采用改良Rankin量表(mRS)描述患者出院时的临床结局。根据文献，良好的临床结果定义为mRS 0-2。对所有的临床、放射学和实验室资料进行回顾性分析。我们没有进行特定研究的调查或测试。特别是，血清和脑脊液IL-6水平作为动脉瘤性SAH重症监护患者的常规监测的一部分。该研究得到了负责的伦理委员会的批准(埃塞俄比亚委员会Ärztekammer Westfalen-Lippe und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, Az 2019-202-f-S)。所有涉及人类参与者的程序都符合机构和所有国家研究委员会的道德标准，并符合1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案或类似的道德标准。所有患者或其法定监护人在接受医院治疗(包括所有诊断和治疗方式)以及对所有临床和实验室数据进行统计分析时均获得了个体化的知情同意。
DCI(延迟性脑缺血)和VS(血管痉挛)的定义。我们回顾了所有的医疗记录和放射学资料，以评估DCI和脑梗死临床症状的发生和发病时间。脑梗死被归类为与动脉瘤治疗相关的(即：动脉瘤闭塞后24-48 h内CT提示的前交通动脉瘤夹闭后穿支缺血或动脉瘤盘绕后栓塞梗死)或二级梗死(动脉瘤治疗后24-48h之内未发现，48h之后的CT或MRI新发现的,不能解释为动脉瘤闭塞或任何其他神经外科或神经放射学疾病)。所有患者均在动脉瘤闭塞48小时内进行CT或MR扫描。
所有SAH患者在3天之内至14天(如果清醒且无症状)或21天(如果使用镇静剂)进行TCD检查。临床诊断为DCI的病例进行TCD检查直到症状消失，至少到21天。CT血管造影或灌注研究是为了识别血管造影VS和灌注不足的病例。患者进行了常规血管造影以诊断动脉瘤(所有病例)、动脉瘤卷曲、夹子对照(第10-14天常规检查)和抢救性痉挛松解(见结果)。
为了本研究的目的，DCI被定义为与动脉瘤闭塞程序或其他干预无关的继发性梗死的影像学证据，和或排除其他原因后的继发性神经损伤，对继发性高血压有或没有继发性梗死反应。VS是通过经颅多普勒诊断(平均MCA或ACA血流>120 cm/s和Lindegaard指数>3)和或血管造影血管痉挛(常规血管造影或CT血管造影或灌注研究)来定义的。
白介素6分析。按常规测定CSF和血清IL-6水平[pg/ml](电化学发光免疫分析法，在放置脑脊液引流管后直接使用，并每天使用，直到引流管移除。VS最常出现在SAH后的第4天到第14天，几个研究IL-6水平和血管痉挛之间可能联系的小组因此把重点放在第4天到第14天的IL-6发现上。因此，为了我们的分析目的，我们研究了0-3天和4-14天的CSF IL-6峰值，以及总的CSF和血清峰值(0-28天)。
统计分析。使用商业软件(IBM SPSS Statistics for Windows, Version 25.0, IBM Corp.，Armonk, NY)进行统计分析。如所示，使用标准程序(Fisher精确检验，卡方检验，趋势检验，student t检验，方差分析)进行单变量分析。IL-6水平的研究采用均值和最大值，并进行logistic回归分析。采用受试者工作特征(ROC)分析评估CSF IL-6水平作为诊断指标的潜力。
结果
患者队列和动脉瘤治疗。本研究纳入82例动脉瘤性蛛网膜下腔出血需要脑脊液引流的病例。大部分脑室外引流(EVD)在入院24 h内放置(N = 76/82;92.7%)。表1列出了患者、治疗和结果数据。患者队列包括51名女性和31名男性。年龄中位数为58岁(范围26-90岁)。
38例(46.3%)患者直接进入我们的急诊室，而44例无神经外科的其他医院转诊而来。6例患者于SAH后24h(入院时间范围2-9天)入院。表1详细介绍了临床表现(WFNS分级)、初始CT表现(Fisher分级)、动脉瘤位置及治疗方法。大部分患者(63/82,76.8%)在24 h内完成动脉瘤治疗，2例(2.4%)因临床状况不佳而接受保守治疗。作为其主要治疗(≤24小时)的一部分(夹闭:16例，螺旋:5例)，21例(25.6%)患者进行了半颅骨切除术或后颅窝减压术(1例)。5例(6.1%)患者因其他无法控制的颅内高压在24小时后进行了半颅骨切除术。
DCI，梗死，VS监测和临床结果。34例患者(41.5%)最终被诊断为本文方法部分定义的DCI。值得注意的是，这包括22例(26.8%)经CT扫描证实的DCI相关延迟梗死患者。患者在SAH后8.3±3.4天被诊断DCI。
所有DCI和或VS患者均接受了继发性高血压(MAD>100 mmHg)的治疗。对13例血管痉挛患者进行了动脉内尼莫地平解痉治疗。26例患者(31.7%)需要永久性脑脊液分流。23例(28.0%)患者出院时获得了良好的预后(即mRS 0-2)。34例(41.5%)患者出院时观察达到了mRS 0-3的结局。
CSF白细胞介素6水平预测继发性梗死而不是DCI。连续IL-6测定允许对SAH后一段时间内IL-6水平进行评估。76/82例(92.7%)有血清IL-6水平的资料。每日IL-6 CSF和血清水平见图1。CSF IL-6水平明显高于血清水平。此外，其脑脊液水平似乎随时间发生系统性变化，在第4-14天达到峰值，包括在SAH后的第5天达到峰值，然而，个体间存在非常显著的差异。血清IL-6水平未见系统性变化。
接下来，我们讨论了我们研究的主要问题，即，CSF IL-6水平可能与DCI有关。事实上，个别CSF IL-6 4-14天峰值水平与DCI显著相关，如表2所示。SAH后的基线CSF IL-6水平也被认为是DCI的预测指标。我们在研究0-3天CSF IL-6峰值水平时无法证实这一发现(表2)。我们还调查了4-14天和0-3天峰值之间的比率，作为CSF IL-6相对升高的测量。并没有观察到显著的关联。个体血清IL-6峰值水平与DCI之间没有相关性(表2)。70例(85.4%)患者有同一天CSF和血清第4-14天的水平资料，因此可以计算CSF和血清之间的比率。我们没有观察到其与DCI的相关性。重要的是，我们还发现IL-6水平与VS之间没有相关性(表2)。
CSF IL-6水平也被认为是脑膜炎和脑室炎的潜在标志物。在我们的队列中，培养阳性脑膜炎患者与非培养阳性脑膜炎患者的平均总和4-14天CSF IL-6峰值不高，如表3所示。为了进一步排除细菌性脑膜炎导致IL-6水平升高可能掩盖IL-6水平与DCI相关性的可能性，我们在排除了培养阳性脑膜炎病例后，也研究了IL-6水平均值作为DCI的潜在预测因素。与总体队列的研究结果相似，CSF IL-6峰值和第4-14天水平与DCI密切相关。DCI vs无DCI，总体峰值:31019±24597 vs 18169 ±15382,P=0.012; 4-14天峰值:30307±25237 vs 15840±12979,P=0.005。由于仅通过阳性微生物培养来诊断细菌性脑膜炎肯定低估了这种并发症的真实发生率，我们鉴定了所有脑脊液胞浆增多(>100 × 106/l)患者，其临床体征与感染相符。我们承认，许多无菌性脑膜炎病例也符合这些标准。排除这些病人(N=31)后再次分析我们发现非常重要的 IL-6水平和DCI峰值之间的相关性(DCIvs 无DCI,总体峰值:30438±24033与18774±15950,P=0.017，第4 - 14天峰值:28645±25375与15780±12562,P=0.009)。
关于IL-6水平升高与DCI之间的联系，文献中出现了一些相互矛盾的数据。我们假设，这可能在一定程度上反映了用于定义DCI的不同标准。对于患者的结局，影像学证据的继发性梗死是一个严格的，但也可能是最有力的和最具相关性的标准。因此，我们分别分析了继发性梗死患者的CSF IL-6整体水平和4-14天的水平(表4)。重要的是，在梗死患者和无梗死的DCI患者之间，总体和4-14天的水平差异非常显著(P=0.005和P=0.003)。事实上，我们观察到，与没有DCI的患者相比，后者的CSF IL-6水平非常相似。因此，我们的数据指出高CSF IL-6水平与血管痉挛性梗死(即DCI对治疗无反应)尤其具有相关性。
作为一个推论，图2显示了DCI和梗死患者、DCI和无梗死患者以及无DCI患者的每日CSF IL-6值。在SAH后的第5天，所有三个患者组的每日CSF IL-6值达到峰值。这些峰在DCI患者和无DCI患者之间有显著差异(P=0.0024)。有DCI但无梗死的病例与无DCI的病例之间无明显差异(图2)。
为了评估CSF IL-6检测作为DCI和梗死的诊断标志物的潜力，我们进行了ROC分析。然而，可能由于较高的个体间变异，CSF IL-6检测的诊断潜力可能非常有限。由约登指数定义的最佳IL-6临界值及其相关的敏感性和特异性图表见表5。
CSF白细胞介素6水平作为严重SAH后患者预后的生物标志物。IL-6是一种促炎细胞因子，而神经炎症可能是蛛网膜下腔出血(SAH)的重要病理机制，不仅影响和改变血管痉挛性缺血，而且影响SAH的其他方面。因此，除了DCI之外，我们还研究了CSF IL-6水平与SAH的临床病程和治疗特征之间的相关性(表3)。唯一观察到的显著相关性是其与患者预后的相关性。CSF IL-6 4-14日峰值>35000 pg/ml的患者没有发现mRS 0-2(良好)结果。Fisher分级为4级的SAHs患者IL-6水平相较于3级出血患者有升高趋势(P<0.1)，WFNS分级为5级SAHs患者CSF IL-6水平高于3级SAHs(尽管没有统计学意义)。这些发现指出了IL-6水平和出血初期严重程度之间的一些联系。
讨论
DCI和迟发性梗死是蛛网膜下腔出血后发病和死亡的主要原因。DCI和继发性梗死的病理生理机制尚不清楚，但脑出血引起的炎症反应可能发挥了重要的致病作用。这促使几个研究小组对IL-6进行了研究，发现了IL-6是作为DCI的生物标志物的一种更突出的促炎细胞因子。本研究有两个主要发现。首先，我们提供的数据证实了CSF IL-6水平升高与DCI之间的相关性。其次，我们的分析表明，这种相关性主要反映在继发性梗死患者CSF IL-6水平升高。
许多研究已经调查了IL-6水平升高和DCI之间的潜在相关性。大多数研究小组都发表了阳性发现。然而，各自的联系往往是弱的。广泛的实际测量值似乎妨碍其诊断的有用性。我们的研究证实了这些早期的发现，包括相当大的个体间实际测量的差异。CSF而不是血清，IL-6的中期(4-14天)而不是早期(0-3天)水平似乎与DCI相关。绝对水平是最重要的，而不是其随时间的相对增加或脑脊液和血清之间的比率。我们的数据并不一定与某些具有诊断价值的研究相矛盾。很有可能，我们分析的回顾性特征排除了更微妙的关联。
中枢神经系统感染也可能导致CSF IL-6水平升高。Lenski等人最近探讨了CSF IL-6在区分DCI和脑膜炎中的作用。我们发现很少证据表明CSF IL-6升高反映CNS感染。值得注意的是，Lenski及其同事在首次诊断DCI或脑膜炎时使用的是CSF IL-6水平，而不是其在数天内的峰值。虽然他们的方法可能比我们的更敏感，但如果假设脑脊液IL-6水平随着脑膜炎临床病程的快速上升和下降，对于同时患有DCI和CNS感染的患者可能有局限性。
不同关于SAH中IL-6水平的研究之间的差异很可能只是反映了VS和DCI正确定义和诊断的问题。有趣的是，我们发现高CSF IL-6水平主要出现在继发性(血管痉挛)梗死的病例中，而不是通过临床表现或影像学资料诊断的DCI。我们的发现和大量的数据相契合，可以将IL-6与缺血性卒中联系起来。事实上，IL-6水平作为缺血性卒中风险、卒中后结果甚至梗死的潜在生物标志物已被深入讨论过。大多数研究人员分析了其血清水平，但也有少数人分析了CSF IL-6水平。重要的是，这些数据强调了神经炎症在DCI病理生理学中的作用。与当前强调基于成像的诊断和血管造影治疗(即动脉内痉挛解除)不同，对神经炎症的关注很可能会引起DCI预防和治疗的概念的更新。
正如所指出的，我们的数据表明，高CSF IL-6水平不能确定哪些患者会受益于DCI治疗，而是发现那些最终会发展为脑梗死的患者。这解释了为什么在我们的研究中出现不良结局的患者CSF IL-6水平较高，因为继发性梗死的发生是一个主要的阴性结局预测因子。其他研究小组也报道了类似的发现。然而，IL-6水平与出血严重程度和其他结局的相关性也值得研究。因此，CSF IL-6有可能可以作为SAH的预后标志物而非诊断性生物标志物。我们不能证实其他人报告的与分流依赖的关联。
我们很乐意承认我们研究的几个重要局限性。值得注意的是，我们对数据集进行了回顾性分析，该数据集并非主要用于监测和诊断血管痉挛。与一些前瞻性研究类似，我们允许纳入那些不进行每日检测的患者。我们没有分析(神经)炎症的其他标志物。然而，相关文献提供的证据很少指向他们在SAH患者中的相关性。尽管我们的队列具有代表性，但排除无脑室引流的病例可能会引入一些选择偏差，因为各种临床参数的分布，如WFNS分级、动脉瘤位置、脑膜炎发生率和分流依赖，以及结果与已发表的系列文章基本相似。
结论
总之，我们在相当多的SAH患者中观察到CSF IL-6水平升高与继发性血管痉挛性梗塞之间有很强的相关性。CSF IL-6是一种显著的促炎细胞因子，因此我们的研究为神经炎症与DCI之间的联系提供了更多的数据。然而，脑脊液IL-6水平在对治疗有反应的DCI患者(即没有出现梗塞)中没有显著升高。这和其广泛的测量值限制了CSF IL-6作为诊断DCI的生物标志物的有效性。
表1 患者人口学、治疗和结果数据。1排除保守治疗2例，2培养阳性脑膜炎，AchoA脉络膜前动脉，AcomA前交通动脉，BA颅底动脉，CSF脑脊液，h小时，ICA颈内动脉，MCA大脑中动脉，mRS改良mRS Rankin量表，PCA大脑后动脉，PcomA后交通动脉，PICA小脑后下动脉，SD标准差，VA椎动脉，WFNS世界神经外科社会,yrs，年。
图1 动脉瘤性蛛网膜下腔出血后白细胞介素-6脑脊液和血清水平。从第0天到第28天，脑脊液和血清IL-6水平用箱形图表示。中位数由四分位数内的白色缺口标记。异常值被绘制成单独的点。在整个研究期间，CSF IL-6水平(a)明显高于血清水平(b)。在蛛网膜下腔出血后的第5天观察到CSF IL-6的中位数峰值(1a中§;第5天vs.第1天，P<0.01)。血清IL-6水平未见相应峰值(1b中的#;第5天vs第1天，P=0.14)。
表2 白细胞介素-6个体峰值水平与血管痉挛和DCI的相关性。*, **, ***, #: n=71, 76, 47, 70。CSF脑脊液，CI置信区间，DCI迟发性脑缺血，IL-6白细胞介素-6，OR优势比，SD标准差。
表3 脑脊液白细胞介素-6峰值水平与临床参数的相关性。1培养阳性的脑膜炎。CSF脑脊液，SD标准差，WFNS世界神经外科学会联合会，yrs.年。
表4 有或没有DCI和或梗死患者的白细胞介素-6峰值水平。CSF脑脊液，DCI迟发性脑缺血，SD标准差，w/o 无
图2 无DCI、有DCI且无梗死以及有DCI且梗死的患者脑脊液中白细胞介素6的水平。(a)在所有三个患者组中，脑脊液IL-6水平在蛛网膜下腔出血后第一周均显著升高，并在第5天达到峰值(第1天vs.第5天：无DCI P=0.039, DCI无梗死P=0.003, DCI伴梗死P<0.001)。(b)箱线图显示第2、5和14天的组间比较。虽然CSF IL-6水平中位数在第2天没有显著差异(DCI且梗死与无DCI 与DCI w/o梗死:P=0.61, P=0.55), 在5天DCI且梗死组CSF的IL- 6水平和其他组有显著差异(无DCI和DCI w/o梗死:P<0.0001, P=0.0024)。这种作用持续了数天(未显示)，在第14天不再出现(有DCI且梗死 vs.无DCI， DCI且无梗死: P=0.83和P=0.20)。
表5 受试者工作特征(ROC)分析。AUC曲线下面积、CI置信区间、CSF脑脊液、DCI迟发性脑缺血/梗死
中南大学湘雅
医院重症医学科