载脂蛋白 E-ε4 等位基因与脑出血患者血肿周围脑水肿及不良预后的深度关联研究

为解决脑出血（ICH）患者预后相关问题，贵州医科大学附属医院研究人员开展 ApoE-ε4 等位基因与 ICH 患者关系的研究。结果发现 ApoE-ε4 与严重 PHE 和不良预后相关。该研究对深入了解 ICH 病理机制意义重大，强烈推荐科研读者阅读。

　　

贵州医科大学附属医院（The Affiliated Hospital of Guizhou Medical University）的研究人员 Lei Huang、Qian Wu、Fei Ye 等在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Apolipoprotein E-ε4 allele is associated with perihematomal brain edema and poor outcomes in patients with intracerebral hemorrhage” 的论文。这篇论文在脑出血（Intracerebral Hemorrhage，ICH）研究领域意义重大，为深入了解脑出血患者的预后影响因素提供了新的视角，有助于推动相关临床治疗和干预措施的发展 。

研究背景

脑出血是一种严重的脑血管疾病，与高致残率和高死亡率密切相关。准确预测脑出血患者的预后，对于减轻其沉重的健康负担至关重要。目前已知多种因素会影响脑出血患者的预后，其中血肿体积、血肿扩大以及血肿周围水肿（Perihematomal Edema，PHE）最为关键。发病后的血肿不仅会造成直接的机械性损伤，还会引发继发性 PHE，而 PHE 与炎症反应紧密相关。无论是直接的机械损伤，还是继发性 PHE，都与神经功能恶化和不良的临床预后相关。PHE 指的是脑实质内血肿周围脑组织含水量增加，其形成与炎症反应、凝血酶激活、血脑屏障（Blood–Brain Barrier，BBB）破坏以及血红蛋白诱导的细胞毒性等因素有关。

近年来，载脂蛋白 E（Apolipoprotein E，ApoE）基因在脑出血发病机制中的重要作用日益受到关注。ApoE 基因存在多态性，尤其是 ε4 多态性，与多种神经系统疾病的风险增加相关。ApoE 在脂质代谢、神经炎症和神经元修复中发挥着关键作用，影响着神经系统健康的多个方面。人类 ApoE 蛋白有三种亚型：ApoE-ε2、ApoE-ε3 和 ApoE-ε4。已有研究表明，ApoEε4 可能会调节 BBB 的完整性和通透性，破坏 BBB 功能，进而影响神经血管平衡。BBB 破坏会使相邻血管的通透性增强，导致血浆成分（如水和蛋白质）进入血肿周围区域，从而促使 PHE 形成。PHE 对脑出血后的神经功能恢复和患者生活质量有着深远影响。然而，尽管 ApoE 的作用已得到广泛认可，但关于其与脑出血关系的研究仍相对较少。此前有研究指出，ApoE 可能通过影响 PHE 而非血肿大小来影响人类脑出血后的神经功能预后，但该研究仅通过中线偏移评估 PHE 程度，缺乏精确的 PHE 量化。还有许多研究虽探讨了 ApoE 基因多态性作为脑出血发生的风险因素，却未涉及对预后的影响。因此，开展此项研究很有必要，旨在更可靠地探究 ApoE 基因多态性与脑出血患者预后之间的关系。

研究方法

1. 研究设计：这是一项于 2020 年 1 月至 2023 年 12 月在贵州医科大学附属医院进行的前瞻性队列研究。研究人员收集了住院患者的静脉血样本，以确定 APOE 基因型。同时，详细记录每位患者的人口统计学特征、病史、临床特征、影像学信息、格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale，GCS）评分、美国国立卫生研究院卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale，NIHSS）评分，以及是否存在肺部感染、胃肠道出血、高血压、糖尿病等合并症，还有吸烟和饮酒情况。入院 24 小时内，对患者静脉血进行常规血液参数、肝肾功能、凝血功能、电解质水平和血脂指标分析。研究设定了严格的纳入和排除标准，以确保研究对象的同质性。该研究获得了贵州医科大学附属医院伦理委员会的批准（批准号：2024031K），并取得了患者或其法定代表人的知情同意，严格遵循《赫尔辛基宣言》的伦理原则进行。
2. 样本量确定：研究人员运用比较两个样本比例的公式来确定样本量。根据初步测试结果，已知试验组和对照组中 ApoE-ε4 的发生率分别为 28.6% 和 53.9%。选取 α=0.05（双侧检验），经计算，试验组和对照组所需样本量分别为 77 和 76。使用 PASS 2021 软件（版本 V21.0.3）的 “Tests for Two Proportions” 工具计算得出，确定性程度为 0.91，超过了建议阈值 0.8。最终，试验组纳入 77 例，对照组纳入 76 例，共计 153 名研究对象，保障了研究设计的科学性和严谨性。
3. PHE 体积和血肿体积计算：患者头部 CT 的 DICOM 格式数据被导入到 3D Slicer 软件（Version 5.0.3）中。在计算 PHE 体积时，利用软件的 Editor 模块对脑出血周围的水肿进行 3D 重建，通过设置阈值（20 - 33HU）自动识别和标记水肿区域，进而计算出水肿体积。计算血肿体积时，同样将数据导入 3D-Slicer 软件，在 Editor 模块中设置阈值（下限 50 Hounsfield units，HU；上限 100 HU），使用 Draw Effect 逐层描绘血肿边缘轮廓，标记完所有层面后，选择 Make Model Effect，最后通过 Models 模块查看血肿体积并获取其他相关信息。
4. ApoE 基因型检测：患者入院后，采集外周静脉血样本进行 ApoE 基因型检测。具体步骤为，首先用红细胞裂解液从样本中提取白细胞，然后通过吸附和离心提取 DNA。将制备好的样本加入 PCR 反应管，放入 PCR 仪器并设置合适参数进行扩增。扩增后，设定基线和荧光阈值，捕获 VIC 和 FAM 通道的荧光信号用于 ApoE 基因分析，捕获 ROX 通道的信号用于标准基因分析，最终根据扩增循环数确定 ApoE 基因型。
5. 患者治疗与随访：所有患者均依据高血压脑出血管理指南接受标准化药物治疗。部分脑出血患者在经过两位经验丰富的神经外科医生评估后，接受了立体定向微创手术（Stereotactic Minimally Invasive Surgery，SMIS）。所有患者在脑出血后第 1 天进行随访 CT 扫描，第 7 天进行 CT 或 MRI 检查。
6. 研究结局设定：主要结局为良好预后，定义为脑出血发生 1 个月后改良 Rankin 量表（modified Rankin Scale，mRS）评分 0 - 3 分；评分超过 3 分则表示预后不良。次要结局是记录并比较两组患者住院期间的并发症情况。
7. 统计分析：使用 SPSS 软件（Version 26.0，IBM Corp）进行统计分析。正态分布的数据以均值 ± 标准差（SD）表示，组间比较采用独立样本 t 检验；偏态分布的数据以中位数（M）及第一四分位数（Q1）和第三四分位数（Q3）表示，组间比较采用 Mann–Whitney U 检验。分类变量采用卡方（）检验。通过多元二元逻辑回归分析确定脑出血患者的独立预后因素。使用受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲线评估 PHE 和 ApoE-ε4 的预测准确性，并基于最大约登指数确定最佳诊断阈值。设定 P 值小于 0.05 为具有统计学意义。

研究结果

1. 患者分组与基线特征：研究期间，贵州医科大学附属医院共收治 330 例自发性脑出血患者，经排除标准筛选后，177 例患者被排除，最终 153 例患者符合研究纳入标准。其中，根据静脉血检测结果，63 例脑出血患者被分入 ApoE-ε4 组，90 例患者被分入 ApoE-ε3（ε3/ε3）组。对两组患者的基线特征进行分析发现，ApoE-ε4 组和 ApoE-ε3 组在性别、年龄、高血压病史、糖尿病病史、脑出血体积等方面相似。但 ApoE-ε4 组患者在发病前 24 小时内的 PHE 明显增加，ApoE-ε4 组 PHE 值的中位数和四分位间距为 11.06 [6.8 - 22.46]，ApoE-ε3 组为 8.12 [3.12 - 16.27]（）。并且在脑出血发病后 5 - 7 天，ApoE-ε4 组的 PHE 仍显著高于 ApoE-ε3 组，ApoE-ε4 组中位数为 13.77 [8.04 - 30.91] ，ApoE-ε3 组为 4.14 [2.29 - 8.02]（）。此外，ApoE-ε4 组入院时的 NIHSS 评分也更高，中位数为 17 [范围 8 - 35]，ApoE-ε3 组为 13 [范围 8 - 17]（）。
2. 不同预后组的特征比较：将患者按预后情况分为良好预后组和不良预后组，分析发现两组在性别、年龄、高血压病史、糖尿病病史、饮酒史、吸烟史、脑出血体积等基线特征上具有可比性。然而，不良预后组中 ApoE-ε4 等位基因的比例为 53.9%，显著高于良好预后组的 28.6%（）。同时，不良预后组中血肿破入脑室的发生率为 46.1%，高于良好预后组的 29.9%（）；肺部感染发生率为 73.7%，也高于良好预后组的 55.8%（）。在 PHE 方面，不良预后组患者在发病后前 24 小时内和发病后 5 - 7 天的水肿程度均更严重。不良预后组发病后前 24 小时内 PHE 体积中位数为 14.46 [6.89 - 24.57] ，良好预后组为 6.8 [2.68 - 12.45]（）；发病后 5 - 7 天，不良预后组 PHE 体积中位数为 8.72 [3.88 - 22.52] ，良好预后组为 5.35 [2.72 - 9.15]（）。此外，不良预后组的白细胞计数和绝对中性粒细胞计数也明显更高。
3. 独立预后因素分析：对单因素分析中具有显著性的变量，即 ApoE-ε4、肺部感染、血肿破入脑室、发病 1 - 24 小时内的 PHE 体积、白细胞计数和绝对中性粒细胞值，进行二元逻辑回归分析。结果显示，ApoE-ε4（OR 2.438，）和 PHE（OR 1.048，）是脑出血患者预后不良的独立预测因素。
4. 预测价值评估：运用 ROC 曲线评估 ApoE-ε4 和发病 1 - 24 小时内 PHE 体积对患者预后的预测价值。ApoE-ε4 预测患者预后不良的敏感性为 0.539，特异性为 0.714，阳性预测值为 0.650，阴性预测值为 0.611，约登指数为 0.253，曲线下面积为 0.627（）。发病 1 - 24 小时内 PHE 体积的曲线下面积为 0.698（95% CI 0.616 - 0.780，），当血肿体积截断值为 4.77 时，敏感性为 84.2%，特异性为 46.8%，约登指数为 0.31。

研究结论与讨论

研究表明，携带 ApoEε4 的脑出血患者在发病后 24 小时内及 5 - 7 天会出现更严重的 PHE，且入院时 NIHSS 评分更高，这意味着 ApoEε4 可能对患者短期预后产生不利影响。多因素分析进一步证实，ApoE-ε4 基因和较大的初始水肿体积是脑出血患者预后不良的独立危险因素。此前虽有研究提及 ApoEε4 可能通过影响 PHE 来影响脑出血患者的预后，但该研究首次明确 ApoEε4 是脑出血患者预后不良的独立危险因素，并且发现携带 ApoEε4 的患者比携带 ApoEε3 的患者水肿体积更大。

ApoE-ε4 作为阿尔茨海默病的重要易感因素，在 BBB 破坏和血管周围细胞变性中起关键作用。携带 ApoE-ε4 基因的脑出血患者预后不良风险更高，这一结果得到了近期一项荟萃分析的支持。不过，在缺血性卒中和蛛网膜下腔出血患者中，ApoEε4 基因的影响并不明显。目前，ApoE-ε4 在脑出血中的精确分子机制尚未完全明确。有研究显示，ApoEε4 在营养脆弱的老年人餐后炎症反应中发挥作用；在创伤性脑出血研究中，ApoEε4 被认为是进行性出血性脑损伤的危险因素，但与预后的关系尚不明确。

ApoE-ε4 加重 PHE 和影响预后的机制可能包括：它会破坏 BBB 的完整性，使血管通透性增加，进而加重脑水肿和神经元损伤；还可能增强神经炎症反应和小胶质细胞活化，促进炎症介质释放，阻碍血肿周围组织修复；此外，ApoE-ε4 相关的脂质代谢异常也可能促进脑水肿形成，阻碍神经功能恢复。虽然此前有研究发现 ApoE-ε4 会加重脑血管淀粉样变，导致更大的脑出血，但本次研究并未发现 ApoE-ε4 携带者的血肿体积更大，可能是因为淀粉样脑出血在老年患者中更为常见，且通常发生在更浅表的脑叶部位。

本研究还发现，预后不良组患者的 PHE 增加更为显著，再次强调了 PHE 在脑出血进展中的重要性。与以往研究一致，PHE 水平升高与脑出血患者预后不良的风险增加相关，即使在发病 24 小时内的 PHE 体积也可作为预后不良的预测指标。

当然，该研究也存在一定的局限性。例如，未对脑出血病因（如脑淀粉样血管病相关脑出血、动脉硬化相关脑出血）进行分层，可能会引入混杂变量；相对较小的血肿体积、单中心设计和有限的样本量限制了研究结果的普遍性；随访期仅关注了短期和中期结局，可能无法捕捉脑出血的长期影响；研究未纳入 ApoE-ε2 等位基因的分析，而 ApoE-ε2 在某些神经系统疾病中具有保护作用，其在脑出血中的潜在作用有待进一步明确；同时，多项假设检验可能会增加假阳性结果的风险。尽管存在这些不足，但该研究依然明确了 ApoE-ε4 对 PHE 的显著影响以及与脑出血患者不良预后的关联，为后续深入研究这些关联背后的分子机制、在更大和更具多样性的人群中验证研究结果奠定了坚实基础。