《Journal of Forensic and Legal Medicine》：Dual Axonal and Inflammatory Biomarkers in Traumatic Brain Injury: Diagnostic Performance of Tau Protein and IL-12
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印度拉贾斯坦邦焦特布尔全印度医学科学研究所法医学与毒理学系，邮编342005
摘要
创伤性脑损伤（TBI）是全球导致死亡和神经功能障碍的主要原因之一，然而传统的临床评估方法往往无法捕捉到其潜在的分子病理机制。本研究评估了血清Tau蛋白和白细胞介素-12（IL-12）在轻度、中度、重度及致命性TBI患者中的诊断价值，并与健康对照组和死亡对照组（n = 182）进行了比较。在24小时内收集的血清样本通过夹心ELISA方法进行分析，使用非参数统计、斯皮尔曼相关性和接收者操作特征（ROC）分析进行评估。结果显示，Tau蛋白在不同严重程度组别和对照组之间的区分能力较弱，表明其独立诊断价值有限。相比之下，IL-12水平随着TBI严重程度的增加而升高，在重度及致命性病例中升高最为明显。IL-12与格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale）评分呈显著负相关（ρ = ?0.236，p = 0.025），但这种趋势并非在所有组别中都严格单调，表明IL-12反映的是整体炎症负担而非线性的严重程度梯度。ROC分析证实IL-12在区分中度与重度及致命性TBI方面优于Tau蛋白。致命性TBI患者中IL-12水平升高与非创伤性死亡相比具有特异性，这表明存在创伤相关的神经免疫激活，具有潜在的法医学应用价值。结合Tau蛋白和IL-12的分析能够提高诊断的准确性。
引言
创伤性脑损伤（TBI）是全球范围内导致死亡和长期神经功能障碍的主要原因，对急诊医学、神经外科和法医学实践构成了重大挑战。全球每年有数百万人遭受TBI，其中低收入和中等收入国家承担了较大的负担。在印度，道路交通事故是TBI的主要原因，并显著增加了创伤相关死亡率。幸存者常出现持续的认知、行为和运动功能障碍，带来重大的社会经济和医疗保健问题。
传统上，格拉斯哥昏迷量表（GCS）将TBI分为轻度（GCS 14-15）、中度（GCS 9-13）和重度（GCS 3-8）三个等级。高级创伤生命支持（Advanced Trauma Life Support）修正了这一分类，将GCS 13归为轻度TBI。虽然GCS常用于初步评估和预后预测，但其准确性受观察者间差异及酒精摄入、镇静、缺氧、代谢紊乱和相关系统损伤等因素的影响。使用计算机断层扫描（CT）等脑部成像技术对于检测颅内损伤和获取急性期的预后数据至关重要。然而，CT无法检测许多类型的弥漫性轴索损伤、早期细胞骨架破坏、微血管损伤和神经炎症变化。此外，CT结果与临床结果之间的相关性较弱，尤其是在轻度和中度TBI中。
TBI的病理生理过程复杂且具有动态性，不仅仅局限于机械性损伤。初级损伤包括挫伤、出血和接触时的轴索剪切。继发性损伤在几分钟到几天内发生，涉及谷氨酸介导的兴奋毒性、线粒体功能障碍、氧化应激、血脑屏障破坏和神经炎症。这些继发性过程对神经元丢失和临床恶化有重要影响，但标准诊断技术未能充分反映这些变化。基于血液的生物标志物是很有前景的临床评估工具，可以客观评估神经病理原因、量化损伤程度，并识别出可能出现恶化或不良结果的个体。神经元和轴索损伤、星形胶质细胞激活及神经炎症标志物值得关注，因为它们能反映TBI的病理生理机制。
微管相关蛋白Tau（MAPT）是一种高度可溶的细胞内蛋白，可稳定神经元微管、维持轴索运输并支持结构完整性。创伤性轴索拉伸和剪切会导致Tau蛋白解离、磷酸化，并释放到细胞外环境（脑脊液和外周血中）。研究表明，Tau蛋白进入血液和脑脊液表明轴索受损，因此可作为轴索细胞骨架损伤的直接生化指标。
白细胞介素-12（IL-12）是一种由巨噬细胞和树突状细胞产生的异二聚体促炎细胞因子，通过Th1极化介导先天免疫和适应性免疫之间的相互作用。越来越多的证据表明，IL-12在急性脑损伤后引发持续的神经炎症反应，但其在不同TBI严重程度中的血清水平尚未得到充分研究。大多数研究仅单独检测神经元或炎症指标，主要关注生存结果。临床上，这种综合策略可能有助于更准确地分类TBI的严重程度。客观的生化标志物有助于法医专家诊断致命性脑损伤，尤其是在形态学表现不明显的病例中。
因此，本研究旨在评估轻度、中度、重度及致命性TBI患者的血清Tau蛋白（MAPT）和IL-12水平，将其与相应对照组进行比较，并评估其与神经状态和诊断性能的关系。通过整合轴索损伤和炎症标志物，本研究旨在提供一个更全面的TBI生化评估框架。
章节摘要
材料与方法
本研究在印度西部的一家三级教学医院进行，由法医学与毒理学系与生物化学系、创伤与急诊科及神经外科合作完成。研究获得了焦特布尔全印度医学科学研究所机构伦理委员会的批准（批准编号AIIMS/IEC/2024/6197）。研究遵循《赫尔辛基宣言》进行，所有参与者均签署了书面知情同意书。
样本量和功效分析
使用G*Power 3.1.9.7软件预先计算样本量，以检测中等至大的效应大小（Cohen’s d = 0.75），α = 0.05，Mann–Whitney U检验的功效为80%，每组至少需要30名参与者。共纳入182名参与者，满足这一要求。事后分析显示，IL-12在不同组别间的差异具有超过80%的功效（轻度TBI与致命性TBI；d ≥ 0.77）。对于效应较小的情况（轻度TBI与其他组别之间的比较）
统计分析
统计分析使用SPSS 26.0软件（IBM公司，美国阿蒙克）进行。数据分布通过Kolmogorov–Smirnov检验进行评估。由于生物标志物水平呈非正态分布，因此采用非参数检验。组间比较使用Mann–Whitney U检验进行。首先使用Kruskal-Wallis检验评估总体组间差异，随后使用Mann–Whitney U检验进行成对组间比较。
结果
轻度TBI患者的年龄范围为19-60岁，平均年龄为33.23岁；中度TBI患者的年龄范围也为19-60岁，平均年龄为35岁；致命性TBI患者的年龄范围为20-60岁，平均年龄为37.16岁。
在182名参与者中，140名为男性，42名为女性。在120例TBI病例中，106名为男性（占88.3%）。
讨论
创伤性脑损伤是一种异质性和不断发展的疾病过程，其直接机械损伤后伴随着复杂的继发性反应，包括轴索细胞骨架破坏和持续的神经炎症。本研究评估了两种生物学上不同的生物标志物——Tau蛋白和IL-12，在整个TBI严重程度范围内（包括致命性病例）的表现。主要发现是Tau蛋白的区分能力有限，而IL-12显示出较好的诊断潜力。
局限性与未来方向
应承认几个局限性。首先，总外周Tau蛋白的检测可能低估了中枢轴索的损伤情况；未来研究若纳入磷酸化Tau蛋白异构体或超灵敏平台（如单分子阵列Simoa），可能会获得更强的关联。此外，将IL-12纳入更广泛的细胞因子检测组合可能提高诊断和预后的准确性。其次，缺乏同步的神经影像学检查限制了血清Tau蛋白水平与临床结果之间的关联。
结论
本研究评估了Tau蛋白和IL-12作为创伤性脑损伤（TBI）的生物标志物。Tau蛋白无法有效区分TBI的严重程度或组别，表明其作为单一标志物的有效性有限。相反，IL-12水平随TBI严重程度的增加而升高，能够有效区分轻度、重度和致命性损伤，并与格拉斯哥昏迷量表（GCS）呈负相关。IL-12在区分致命性TBI与普通死亡方面的能力使其具有潜在的应用价值。
未引用的参考文献
[23]; 26, 27, 28; 30, 31, 32, 33, 34, 35; 37, 38; 51, 52, 53.
资助支持
本项目是由焦特布尔全印度医学科学研究所资助的研究生论文研究项目。
利益冲突声明
下列作者声明他们与任何组织或实体没有财务利益关联（如酬金、教育资助、演讲机构参与、会员资格、雇佣关系、咨询业务、股票持有或其他股权利益），也没有非财务利益关联（如个人或专业关系、隶属关系、知识或信仰）。
