血清β2微球蛋白水平与脑白质高信号的相关性研究

Correlation between Serum β2-Microglobulin Levels and White Matter Hyperintensity

摘要: 目的：研究脑小血管病患者脑白质高信号(white matter hyperintensity, WMH)与血清β2微球蛋白(beta 2-microglobulin, β2M)水平的相关性，探讨β2微球蛋白对WMH病情预测和临床诊疗的价值。方法：收集2023年5月至2024年1月就诊于我院的150例脑小血管病患者实验室及影像学资料，根据影像学检查结果分为无WMH (51例)和有WMH (99例)两组。结果：两组患者血清β2M水平差异有统计学意义(Z = −4.969, P < 0.001)，二元多因素Logistic回归分析，血清β2M是WMH存在的独立危险因素(OR = 2.859, 95%CI: 1.304~6.267, P = 0.009)。Spearman相关分析显示，血清β2M水平与有无WMH (r = 0.407, P < 0.001)呈正相关。绘制ROC曲线明确β2M对WMH的预测价值得出，AUC为0.748，最大约登指数0.429，最佳临界值为2.335 mg/L (敏感度0.566，特异度0.863)。结论：血清β2M水平是WMH的独立危险因素。

Abstract: Objective: To study the correlation between white matter hyperintensity and serum β2-microglobulin levels in patients with cerebral small vessel disease, and to explore the value of β2-microglobulin in the prediction and clinical diagnosis and treatment of WMH. Methods: The laboratory and imaging data of 150 patients with cerebral small vessel disease who visited our hospital from May 2023 to January 2024 were collected, and they were divided into two groups: without WMH (51 cases) and with WMH (99 cases) according to the imaging examination results. Results: There was a statistically significant difference in serum β2M levels between the two groups (Z = −4.969, P < 0.001), and binary multivariate logistic regression analysis showed that serum β2M was an independent risk factor for WMH (OR = 2.859, 95%CI: 1.304~6.267, P = 0.009). Spearman correlation analysis showed that serum β2M levels were positively correlated with the presence or absence of WMH (r = 0.407, P < 0.001). The predictive value of β2M on WMH was determined by plotting the ROC curve, and the AUC was 0.748, the maximum approximate index was 0.429, and the optimal cut-off value was 2.335 mg/L (sensitivity 0.566, specificity 0.863). Conclusion: Serum β2M level is an independent risk factor for WMH.

1. 引言

脑白质高信号(white matter hyperintensity, WMH)又称脑白质疏松，是脑小血管病影像学征象之一，表现为MRI T2加权像或T2 FLAIR像中散在深部或脑室周围白色的高信号区 [1] 。随着社会人口老龄化和影像学技术的不断发展，WMH的检出率逐年增长，Poels等 [2] [3] 研究发现50岁人群中WMH发生率为5%，而在90岁人群中可高达100%。WMH与卒中、认知能力障碍、痴呆等疾病密切相关，WMH负荷越高，血管性痴呆发生风险越高，并且有研究显示，重度WMH患者(Fazekas III级)进展为痴呆的概率为29.5% [4] [5] 。WMH主要与慢性缺血/低灌注、血脑屏障破坏和小动脉硬化等引起的神经纤维变性脱髓鞘、胶质细胞死亡、胶质增生、轴突减少有关 [6] 。而炎症反应、氧化应激等引起的内皮功能障碍发生在上述机制之前 [7] 。β2M是免疫反应中主要组织相容性复合体-1 (major histocompatibility complex-1, MHC-1)的β链部分，其与先天性免疫系统和获得性免疫系统密切相关，是炎症反应的始动因素 [8] [9] 。同时，β2M也是评价肾小球滤过率的敏感血清标志物 [10] 。全身微血管功能障碍是系统性病变过程，有共同的发病机制和血清生物学标志物 [11] 。因此血清β2M可能参与WMH的发生发展，本研究旨在通过分析血清β2M水平与WMH的相关性，为其早期预防和临床诊治提供指导。

2. 资料与方法

2.1. 研究对象

收集2023年5月至2024年1月就诊于沧州市中心医院神经内科的脑小血管病患者临床资料。纳入标准：1) 患者年龄18~90岁，性别不限。2) 入院72小时内经头颅MRI检查，根据《中国脑小血管病诊治专家共识2021》，纳入在T2加权像及T2 FLAIR像上表现为WMH的患者。3) 入院24 h内行空腹血化验：总胆固醇(total cholesterol, TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein, HDL)、同型半胱氨酸(Homocysteine, HCY)、糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin, HbA1c)、β2M、尿素、肌酐(creatinine, Cr)、尿酸(uric acid, UA)、纤维蛋白原(fibrinogen, Fib)、D-二聚体(d-dimer, DD)。排除标准：1) 本次住院存在急性脑出血、重度急性大面积脑梗死、颅内占位性病变等。2) 相关免疫系统疾病或其他原因引起的非CSVD性的脑白质病变，如多发性硬化、急性弥漫性脑脊髓膜炎、中毒、遗传等。3) 本次入院伴随严重感染、多器官衰竭、肿瘤、血液病等。4) 存在原发性或继发性急慢性肾脏疾病。5) 不能完成磁共振影像学检查的患者，如心脏起搏器、心脑血管支架术后、体内植入钢板、钢钉等。6) 相关临床资料缺失。最终以150例患者纳入本研究，其中男性86例(57.3%)，女性64例(42.7%)。

2.2. 一般临床资料

收集纳入患者性别、年龄、身高、体重、既往史(高血压、糖尿病、CHD)、个人史(吸烟、饮酒)等一般临床资料。入院24小时内于禁食12小时后晨起空腹经肘正中静脉采血，由沧州市中心医院检验科测定血清TC、TG、LDL、HDL、HCY、HbA1c、尿素、Cr、UA、Fib、DD、β2M化验指标。β2M检测方法：将血样本进行离心处理(4000 r/min，离心5 min)，收集上层血清样本，使用新产业MAGLUMI 2020PLUS全自动化学免疫分析测定仪及配套试剂盒检测。吸烟史定义：≥1支/天，连续吸烟 > 6个月；或以前达到吸烟标准，戒烟 < 6个月。饮酒史定义：平均每周 ≥ 1次，连续饮酒 > 6个月；或以前达到饮酒标准，戒酒 < 6个月。高血压诊断标准：在未使用降压药物情况下非同日3次测量诊室血压，收缩压 ≥ 140 mmHg和/或舒张压 ≥ 90 mmHg；曾明确诊断高血压且正在接受降压药物治疗，虽然入院后血压 < 140/90 mmHg，也诊断为高血压 [12] 。糖尿病诊断标准：依据2024版ADA诊疗标准，HbA1c ≥ 6.5%或空腹血糖(禁食至少8小时) ≥ 7.0 mmol/L或口服葡萄糖耐量试验，餐后2小时血糖 ≥ 11.1 mmol/L或存在典型糖尿病症状且随机血糖 ≥ 11.1 mmol/L。在没有明确高血糖的情况下，诊断需要在同一时间(如HbA1c和空腹血糖)或在两个不同的时间点获得两个异常的测试结果 [13] 。CHD诊断标准：符合2018版《稳定性CHD诊断与治疗指南》中CHD的诊断标准 [14] 。

2.3. WMH评估标准

所有纳入患者于沧州市中心医院影像科完成头颅MRI检查，采用美国通用电气公司GE Discovery MR750-3.0T磁共振扫描仪进行MRI检查，扫描序列包括T1加权成像序列(T1-weightedimaging, T1WI)；T2加权成像序列(T2-weighted imaging, T2WI)；液体衰减反转恢复序列(fluid-attenuated inversion recovery, FLAIR)；弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)。WMH影像学特征：脑白质区，大小不等，显示为T2WI或FLAIR序列上侧脑室周围或脑深部白质弥漫的斑点或斑片状高信号(与脑脊液信号不同)、T1WI呈等或低信号，一般不包括皮质下灰质或脑干病变。依影像学检查结果分为无WMH (51例)和有WMH (99例)两组。

2.4. 统计学分析

使用SPSS26.0进行统计学分析。采用K-S (Kolmogorov-Smirnovtest)检验或S-W (Shapiro-Wilk)检验对连续变量进行正态性检验，呈正态分布的计量资料以 $\bar{x}\pm s$ 表示，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数和四分位数[M(P25, P75)]表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验；计数资料以例数和百分比[例(%)]表示，组间比较采用χ²检验。使用Spearman相关分析血清β2M水平与WMH的相关性，并进一步建立二元多因素Logistic回归分析WMH的影响因素。以P < 0.05为差异有统计学意义。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，探究血清β2M水平对患有WMH的预测价值，并计算约登指数(youden index)找出最佳临界值。

3. 结果

3.1. 单因素分析

将纳入患者依据影像学表现分为有无WMH两组，经单因素分析得出，两组患者年龄、HCY、HbA1c、β2M、Fib、DD和饮酒史、CHD病史比例差异有统计学意义(Z = −5.057, P < 0.001; Z = −2.599, P = 0.009; Z = −2.640, P = 0.008; Z = −4.969, P < 0.001; Z = −2.113, P = 0.035; Z = −2.829, P = 0.005; χ² = 5.876, P = 0.015; χ² = 13.281, P < 0.001) (见表1；图1)。

Table 1. Comparison of clinical data in patients with or without white matter hyperintensity

表1. 有无WMH患者临床资料比较

Note: *P < 0.05, **P < 0.001, ^b is the χ² value of the χ² test, and ^c is the Z value of the Mann-Whitney U test.

Figure 1. Comparison of clinical data in patients with or without white matter hyperintensity

图1. 有无WMH患者临床资料比较

3.2. 多因素回归分析WMH影响因素

将单因素分析组间比较差异有统计学意义的指标年龄、HCY、HbA1c、β2M、Fib、DD和饮酒史、CHD病史比例等作为自变量，经共线性诊断排除共线性后，以是否患有WMH作为因变量进行二元多因素Logistic回归分析，结果显示，年龄、血清β2M水平是WMH存在的独立危险因素(OR = 1.056, 95%CI: 1.005~1.109, P = 0.030; OR = 2.859, 95%CI: 1.304~6.267, P = 0.009)，而饮酒史是WMH存在的保护性因素(OR = 0.250, 95%CI: 0.085~0.730, P = 0.011) (见表2)。

Table 2. Multivariate analysis of white matter hyperintensity

表2. WMH二元logistic回归分析

Note: *P < 0.05.

3.3. Spearman相关分析

经Spearman相关分析显示，血清β2M水平与患有WMH呈正相关(r = 0.407, P < 0.001)。

3.4. 相关影响因素对WMH的预测价值

绘制ROC曲线得出，β2M的ROC曲线下面积AUC为0.748，最大约登指数0.429，最佳临界值为2.335 mg/L (敏感度0.566，特异度0.863)，当血清β2M水平达到2.335 mg/L时提示患有WMH风险增加。年龄的ROC曲线下面积AUC为0.752，最大约登指数0.441，最佳临界值为65.5岁(敏感度0.657，特异度0.784)，当患者年龄达65.5岁时提示患有WMH风险增加(见表3；图2)。

Table 3. Clinical predictive value of β2M and age for white matter hyperintensity

表3. β2M、年龄对WMH的临床预测价值

Note: **P < 0.001.

Figure 2. ROC curves of the effect of β2M and age predicting white matter hyperintensity

图2. β2M、年龄预测WMH的ROC曲线

4. 讨论

本研究将脑小血管病患者分为是否患有WMH两组对WMH的相关危险因素进行研究，经单因素分析显示，两组间在年龄、HCY、HbA1c、β2M、Fib、DD和饮酒史、CHD病史比例存在显著差异，且差异有统计学意义。多因素回归分析结果显示，年龄、β2M是WMH的独立危险因素，饮酒史是WMH的保护性因素。并且经Spearman分析显示血清β2M水平与WMH呈正相关。

WMH是第一个在体外组织病理学研究中作为靶点的脑小血管病特征，主要表现为大脑白质的扩散或融合。脑白质是由有髓神经纤维和神经胶质细胞组成，前者包括投射纤维、连合纤维和联合纤维。联合纤维为脑白质的主要部分，将单侧大脑半球功能区与皮质区连接起来，通过神经纤维信号传导，实现对大脑信息的传递、整合和处理。联合纤维的破坏和髓鞘的异常改变可能是脑白质影像学改变的基础 [15] 。WMH主要受累部位集中在脑深部白质和脑室周围，其病理改变与神经元脱髓鞘、侧脑室前角区胶质增生、室管膜周围间隙细胞外液含量增加、脑室周围区白质髓鞘含量降低以及轴突数量减少有关 [16] 。其发生机制主要有三个方面：慢性缺血/低灌注、血脑屏障破坏和小动脉硬化。炎症反应、氧化应激等引起的内皮功能障碍是引发WMH的关键环节。β2M是炎症反应的始发者，可调节宿主对自身和非自身抗原的免疫识别以及Ig的运输，诱导多种细胞表达IL-6、IL-8作用于血管内皮细胞，引起血管内皮的炎症反应 [17] [18] 。并且，Andre Luis Bombeiro等 [19] 在新生小鼠神经元和星形胶质细胞共培养试验中，通过MHC-I RNA干扰下调β2M的表达，经定量逆转录聚合酶链式反应显示β2M的沉默降低星形胶质细胞和促炎性细胞因子IL-6的表达。这反向验证了β2M诱导IL-6的表达，进一步证实β2M在炎性反应中的重要作用。脑白质受损是亚临床脑损伤的标志 [20] 。一项动物实验采用大脑中动脉结扎的方法建立大鼠局灶性脑缺血模型研究得出结论，β2M通过激活与NLRP3炎性小体相关的神经炎症参与了缺血性卒中大鼠的脑损伤 [21] 。该实验以颅内大动脉缺血为实验条件，但脑小血管来源之一为较大动脉的终末血管。

β2M是抗原呈递过程中MHC-I在细胞膜上稳定表达的伴侣蛋白 [22] 。MHC-I是免疫系统中的关键角色。既往研究认为中枢神经系统有免疫特权，中枢神经系统神经细胞上缺乏MHC-I表达，一定程度上可以保护中枢神经系统免受免疫反应的攻击 [19] 。但近来的研究发现随疾病严重程度和病变活动性，星形胶质细胞、少突胶质细胞、神经元和轴突上存在MHC-I分子的上调，同时炎症通路激活后，β2M伴随MHC-I表达上调而升高 [23] 。WMH主要病理变化为神经纤维的的脱髓鞘、轴突变性、少突胶质细胞死亡 [6] 。研究认为，CD8+T细胞与MHC-I阳性少突胶质细胞相互作用可能导致细胞损伤和脱髓鞘，也有研究表明，少突胶质细胞MHC-I分子表达增加本身也可能导致少突胶质细胞/髓鞘损伤，并且少突胶质细胞同时结构性地表达低水平的辅因子β2M [24] 。因此，β2M参与中枢神经系统脱髓鞘及胶质细胞反应引起WMH [25] 。并且，Linker RA等发现在缺乏神经元MHC-I和CD8+T细胞的β2M+/小鼠中，可以发生轴突损伤和脱髓鞘 [26] 。这表明β2M对于神经轴突损伤和脱髓鞘的影响独立于MHC-I和CD8+T细胞。

生理条件下，β2M以恒定的速率产生，从肾小球中自由滤出，99.9%以吞噬作用的形式被近端肾小管重吸收，在肾小管上皮细胞中分解释放，随尿排出体外 [27] 。因此，正常情况下血清中β2M水平相对稳定，β2M水平升高意味着细胞周转增加或肾功能降低。β2M被认为是评价肾小球滤过率的理想血清标志物 [10] ，可以比血肌酐计算的EGFR更敏感地反映肾小球滤过功能 [28] 。微血管功能障碍是一个系统性的病变过程，全身微血管病变的损伤机制被认为是相似的，人体各个器官(心脑肾等)的微血管功能障碍可能有共同的血清学生物标志物，病变可能有共同的病理生理机制 [11] 。因此，肾功能早期损害的某些指标可能也为脑小血管损伤的标记物。Oksala等 [29] 表明，EGFR降至60 mL/min/1.73m²以下是增加脑白质损害的独立危险因素。Johannes B.等 [20] 在1527名参与者的队列研究中，以基于胱抑素C、肌酐、胱抑素C和肌酐或β2M的对数(UACR)和EGFR为暴露因素，经横断面分析得出，EGFR低(回归系数0.07 [95%CI: 0.01~0.15])和UACR高(回归系数0.09 [95%CI: 0.03~0.15])的患者WMH体积较高。刘玥等 [30] 收集62例WMH患者，对其进行WMH严重程度Fazekas评分，收集肾功能相关指标(血、尿β2M水平、尿白蛋白等)，通过Spearman统计学相关分析得出血清β2M水平与Fazekas总分呈正相关(r = 0.252, P < 0.05)，尿β2M水平等其他指标与Fazekas总分未发现明显相关性。该研究证实了以血清β2M测定的肾功能与WMH具有明显相关性，且为肾功能指标中反应WMH最敏感的指标。

目前关于β2M与WMH之间的关联机制不明确，现有研究多倾向于相关性分析，对于直接因果关系的病理机制研究尚欠缺。刘璇等 [31] 回顾性纳入222例影像学表现为WMH的CSVD患者，根据Fazekas量表和改良Scheltens量表将其分为轻度组和中重度组，通过单因素分析得出中重度组患者血清β2M水平明显高于轻度组(P < 0.05)，多因素Logistic回归分析显示，β2M是WMH严重程度的独立危险因素(OR = 1.685, 95%CI: 1.04~2.731)。这与本研究结果一致。但在王博等 [32] 对384例合并高血压脑白质病 (white matter lesions, WML)患者的回顾性分析中，按照Fazekas评分和Scheltens改良量表将WML分为轻、中、重度，以血清β2M等为自变量进行多因素Logistic回归分析，结果不能提示血清β2M (OR = 1.636, 95%CI: 0.869~3.345, P = 0.242)与WML严重程度有相关性，差异无统计学意义。该研究仅纳入了高血压患者并非整体人群，并且采用的脑白质病变严重程度评估量表与本研究及其他研究不完全一致，因此可能导致统计学分析结果的差异，未来仍需要大量不同人群、统一评估标准的研究加以佐证。本研究经过统计学分析得出年龄、HCY、HbA1c等血管危险因素与WMH的相关性分析结果与既往研究一致，因此本研究数据及结论具有一定准确性和参考价值。但仍具有一定局限性：本研究基于单中心临床队列横断面研究，并且样本量较小，未来仍需要更大的基于不同人群的多中心临床研究加以分析；并且本研究仅将纳入患者分为有无WMH两组，未来也需要针对WMH不同量表评分分组与β2M进行相关性研究为β2M作为WMH的生物学标志物提供理论证据支撑，为WMH的早期预防及后续诊治提供帮助。

基金项目

河北省医学适用技术跟踪项目(GZ2021007)。

NOTES

^*通讯作者。