DOI: https://doi.org/10.3389/fneur.2025.1706102
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41586103
تاريخ النشر: 2026-01-08
المؤلف: Marcela Curci Vieira de Almeida وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات هيكل ووظيفة الحواجز
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة دور تساقط الجليكوكاليكس البطاني (eGC) في الفيزيولوجيا المرضية لإصابة الدماغ الرضحية (TBI)، وخاصة مساهمته في فرط نفاذية الأوعية الدموية والوذمة الدماغية. بعد TBI، تتفاقم اضطرابات الحاجز الدموي الدماغي (BBB) بسبب سلسلة ثانوية من الإصابات، حيث تعتبر خلل eGC عاملاً حاسماً. قام الباحثون بتسجيل 55 مريضاً مصاباً بـ TBI خلال 24 ساعة بعد الإصابة وجمعوا عينات من الدم والبول لقياس مؤشرات حيوية مختلفة تشير إلى تساقط eGC (سينديكان-1 (SDC-1)، CD44 القابل للذوبان (CD44s)، الهيالورونان (HA)، الجليكوزامينوجليكانات الكبريتية (GAGs))، تلف الخلايا البطانية (ثrombomodulin (sTM))، الالتهاب (إنترلوكين-6 (IL-6))، ونفاذية الأوعية الدموية (ميكروألبومينوريا).
كشفت النتائج أن مرضى TBI أظهروا مستويات مرتفعة بشكل ملحوظ من هذه المؤشرات الحيوية مقارنةً بالضوابط الصحية، إلى جانب زيادة في قيم المنطقة الحدودية المعالجة المعدلة (PBR)، والتي تتوافق مع سمك eGC. ومن الجدير بالذكر أن مستويات SDC-1 وCD44s وsTM وIL-6 وميكروألبومينوريا كانت مرتبطة بشكل كبير مع إنولاز خاص بالعصبونات (NSE)، وهو علامة على إصابة العصبونات واضطراب BBB. علاوة على ذلك، كانت ميكروألبومينوريا مرتبطة بنتائج التصوير المقطعي المحوري للجمجمة من ضغط الحويصلات ونتائج عصبية سيئة، كما تم تعريفها بواسطة درجة مقياس رانكين المعدل (mRS) ≥4 بعد ثلاثة أشهر. تشير النتائج إلى أن تساقط eGC النظامي هو حدث مبكر ومحوري بعد TBI، مما يساهم في فرط نفاذية الأوعية الدموية وتطور الوذمة الدماغية اللاحقة.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على القضية الهامة للصحة العامة التي تطرحها إصابة الدماغ الرضحية (TBI)، والتي تعتبر سبباً رئيسياً للوفاة والإعاقة طويلة الأمد، خاصة بين الشباب. على الرغم من التقدم في رعاية الصدمات والرعاية العصبية الحرجة، فإن النتائج لإصابات TBI المتوسطة إلى الشديدة قد توقفت، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى المرحلة الثانوية المعقدة من الإصابة التي تتميز بعمليات مثل خلل الحاجز الدموي الدماغي (BBB)، وفشل الأوعية الدقيقة، والالتهاب العصبي، والوذمة الدماغية. إن التعرف المبكر وتعديل هذه العمليات أمر حاسم لتحسين نتائج المرضى.
تركز الدراسة بشكل رئيسي على الجليكوكاليكس البطاني (eGC)، وهو طبقة من الكربوهيدرات والبروتينات تكاملية في هيكل ووظيفة BBB. تشير النتائج الحديثة إلى أن تساقط eGC يحدث مبكراً في حالات الصدمة والتسمم، مما يساهم في تسرب الأوعية والالتهاب. أظهرت الدراسات التجريبية أن التعرض المتكرر للانفجارات يمكن أن يقلل من سمك eGC ويؤثر على تدفق الدم الدماغي. بالإضافة إلى ذلك، تكشف البيانات السريرية عن ارتفاع مؤشرات تساقط eGC، مثل سينديكان-1، في مرضى TBI. ومع ذلك، هناك فجوة في فهم العلاقة المباشرة بين تساقط eGC النظامي، وفرط نفاذية الأوعية الدموية، والوذمة الدماغية بعد TBI. تهدف هذه الدراسة إلى توضيح دور تساقط eGC في هذه العمليات المرضية.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميمًا ملاحظًا ومقطعيًا ومركزًا واحدًا ومُستقبليًا في مستشفى صدمات ثلاثي في البرازيل، مع التركيز على تساقط الجليكوكاليكس البطاني (eGC) في المرضى الذين يعانون من إصابة الدماغ الرضحية (TBI). قام الباحثون بتقييم eGC من خلال مؤشرات حيوية في الدم والبول واستخدموا الميكروسكوب الفيديو تحت اللسان لتقدير سمك eGC، وتم تحليلها عبر برنامج GlycoCheck. يتم توضيح نظرة شاملة على التقييمات السريرية والمخبرية في الشكل 1، والذي يتضمن مؤشرات حيوية مختلفة مثل سينديكان-1 (SDC-1)، CD44 القابل للذوبان (CD44s)، الهيالورونان (HA)، الجليكوزامينوجليكانات الكبريتية (GAGs)، ثrombomodulin (sTM)، إنترلوكين-6 (IL-6)، وإنولاز خاص بالعصبونات (NSE).
حصلت الدراسة على موافقة أخلاقية من لجنة الأخلاقيات البحثية في مستشفى العيادات في كلية الطب في ريبيراو بريتو (CAAE 28972620.5.0000.5440)، وتم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع المشاركين أو الأوصياء القانونيين عليهم. التزمت الدراسة بالمبادئ الموضحة في إعلان هلسنكي، مما يضمن الحفاظ على المعايير الأخلاقية طوال فترة الدراسة.
النتائج
من 1 أبريل 2021 إلى 31 ديسمبر 2022، تم قبول ما مجموعه 138 مريضًا مصابًا بإصابة الدماغ الرضحية (TBI)، وتم تسجيل 69 منهم للدراسة. بعد استبعاد 14 مريضًا بسبب مضاعفات مختلفة، تم تضمين 55 مريضًا في التحليل النهائي. كانت المجموعة تتكون بشكل أساسي من الذكور (89%) بمتوسط عمر 38 عامًا. تم تصنيف شدة TBI على أنها شديدة في 58% من الحالات، وكان الوقت الوسيط من الإصابة إلى دخول المستشفى 159 دقيقة. أشار مؤشر CRASH إلى نتيجة غير مواتية متوقعة بنسبة 30% بعد ستة أشهر.
تمت ملاحظة اختلافات كبيرة في مستويات المؤشرات الحيوية بين مرضى TBI والضوابط الصحية. ومن الجدير بالذكر أن مستويات sTM كانت مرتفعة بشكل ملحوظ في مرضى TBI ($701 \, \text{pg/mL}$ مقابل $220 \, \text{pg/mL}$، $p < 0.0001$)، وكذلك مستويات IL-6 ($117.0 \, \text{pg/mL}$ مقابل $53.5 \, \text{pg/mL}$، $p = 0.04$) ومستويات NSE ($2,316 \, \text{ng/mL}$ مقابل $29 \, \text{ng/mL}$، $p < 0.0001$). بالإضافة إلى ذلك، كانت ميكروألبومينوريا أعلى بشكل ملحوظ في مرضى TBI ($19.01 \, \text{mg/g}$ مقابل $2.08 \, \text{mg/g}$، $p < 0.0001$)، مما يشير إلى زيادة في نفاذية الأوعية الدموية. تم العثور على ارتباطات بين مستويات NSE ومؤشرات حيوية وعائية والتهابية مختلفة، مما يعزز العلاقة بين إصابة العصبونات واضطراب الحاجز الدموي الدماغي. من المهم أن مستويات ميكروألبومينوريا كانت أعلى بشكل ملحوظ في المرضى الذين يعانون من نتائج عصبية سيئة، مما يشير إلى إمكانيتها كعلامة تنبؤية.
المناقشة
تستكشف الدراسة تساقط الجليكوكاليكس البطاني (eGC) المبكر وارتباطه بفرط نفاذية الأوعية الدموية بعد إصابة الدماغ الرضحية (TBI). شملت المرضى الذين تزيد أعمارهم عن 18 عامًا مع TBI، مع استبعاد أولئك الذين يعانون من إصابات خفيفة أو حالات مرضية مصاحبة كبيرة. تشير النتائج الرئيسية إلى أن مستويات ميكروألبومينوريا المرتفعة ترتبط بعلامات تصويرية للوذمة الدماغية ونتائج عصبية أسوأ، كما تم تقييمها بواسطة مقياس رانكين المعدل (mRS) بعد ثلاثة أشهر من الإصابة. كانت المجموعة تتكون بشكل أساسي من ذكور شباب، مع معدل مرتفع من الإصابات خارج الجمجمة، مما يعقد نسبة تساقط eGC الملحوظة فقط إلى TBI.
تسلط الدراسة الضوء على زيادة كبيرة في ميكروألبومينوريا بين مرضى TBI مقارنةً بالضوابط الصحية، مما يشير إلى فرط نفاذية الأوعية الدموية النظامية. ومن الجدير بالذكر أنه تم العثور على ارتباطات بين ميكروألبومينوريا والمنطقة الحدودية المعالجة المعدلة (PBR)، مما يشير إلى أن تساقط eGC قد يساهم في تغييرات نفاذية الأوعية الحادة. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك حجم العينة الصغيرة وغياب التقييمات المباشرة لنفاذية الحاجز الدموي الدماغي (BBB). بشكل عام، تدعم النتائج الفرضية القائلة بأن تساقط eGC يحدث مبكرًا بعد TBI، مما يعزز فرط نفاذية الأوعية الدموية وقد يؤدي إلى الوذمة الدماغية الوعائية، بينما تضع أيضًا الأساس للبحوث المستقبلية حول التدخلات العلاجية التي تهدف إلى الحفاظ على سلامة eGC بعد الإصابة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fneur.2025.1706102
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41586103
Publication Date: 2026-01-08
Author(s): Marcela Curci Vieira de Almeida et al.
Primary Topic: Barrier Structure and Function Studies
Overview
This study investigates the role of endothelial glycocalyx (eGC) shedding in the pathophysiology of traumatic brain injury (TBI), particularly its contribution to vascular hyperpermeability and cerebral edema. Following TBI, the disruption of the blood-brain barrier (BBB) is exacerbated by a secondary cascade of injury, with eGC dysfunction being a critical factor. The researchers enrolled 55 TBI patients within 24 hours post-injury and collected blood and urine samples to measure various biomarkers indicative of eGC shedding (syndecan-1 (SDC-1), soluble CD44 (CD44s), hyaluronan (HA), sulfated glycosaminoglycans (GAGs)), endothelial cell damage (thrombomodulin (sTM)), inflammation (interleukin-6 (IL-6)), and vascular permeability (microalbuminuria).
The findings revealed that TBI patients exhibited significantly elevated levels of these biomarkers compared to healthy controls, alongside increased adjusted perfused boundary region (PBR) values, which correlate with eGC thickness. Notably, levels of SDC-1, CD44s, sTM, IL-6, and microalbuminuria were significantly correlated with neuron-specific enolase (NSE), a marker of neuronal injury and BBB disruption. Furthermore, microalbuminuria was associated with cranial CT findings of cistern compression and poor neurological outcomes, as defined by a modified Rankin Scale (mRS) score ≥4 at three months. The results suggest that systemic eGC shedding is an early and pivotal event following TBI, contributing to vascular hyperpermeability and the subsequent development of cerebral edema.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant public health issue posed by traumatic brain injury (TBI), which is a leading cause of mortality and long-term disability, particularly among young adults. Despite advancements in trauma and neurocritical care, outcomes for moderate to severe TBI have stagnated, largely due to the complex secondary phase of injury characterized by processes such as blood-brain barrier (BBB) dysfunction, microvascular failure, neuroinflammation, and cerebral edema. The early identification and modulation of these processes are critical for improving patient outcomes.
A key focus of the study is the endothelial glycocalyx (eGC), a carbohydrate-protein layer integral to the BBB’s structure and function. Recent findings indicate that eGC shedding occurs early in trauma and sepsis, contributing to vascular leakage and inflammation. Experimental studies have shown that repeated blast exposures can reduce eGC thickness and impair cerebral blood flow. Additionally, clinical data reveal elevated biomarkers of eGC shedding, such as syndecan-1, in TBI patients. However, there is a gap in understanding the direct relationship between systemic eGC shedding, vascular hyperpermeability, and cerebral edema following TBI. This study aims to elucidate the role of eGC shedding in these pathological processes.
Methods
The study employed a single-center, observational, cross-sectional, and prospective design at a tertiary trauma hospital in Brazil, focusing on endothelial glycocalyx (eGC) shedding in patients with traumatic brain injury (TBI). Researchers assessed eGC through blood and urinary biomarkers and utilized sublingual videomicroscopy to estimate eGC thickness, analyzed via GlycoCheck software. A comprehensive overview of clinical and laboratory assessments is illustrated in Figure 1, which includes various biomarkers such as syndecan-1 (SDC-1), soluble CD44 (CD44s), hyaluronan (HA), sulfated glycosaminoglycans (GAGs), thrombomodulin (sTM), interleukin-6 (IL-6), and neuron-specific enolase (NSE).
The study received ethical approval from the Research Ethics Committee at the Hospital das Clínicas of the Ribeirao Preto School of Medicine (CAAE 28972620.5.0000.5440), and informed consent was obtained from all participants or their legal guardians. The research adhered to the principles outlined in the Declaration of Helsinki, ensuring ethical standards were maintained throughout the study.
Results
From April 1, 2021, to December 31, 2022, a total of 138 patients with traumatic brain injury (TBI) were admitted, with 69 recruited for the study. After excluding 14 patients due to various complications, 55 patients were included in the final analysis. The cohort predominantly consisted of males (89%) with a mean age of 38 years. The severity of TBI was classified as severe in 58% of cases, and the median time from trauma to hospital admission was 159 minutes. The CRASH score indicated a predicted unfavorable outcome of 30% at six months.
Significant differences were observed in biomarker levels between TBI patients and healthy controls. Notably, sTM levels were markedly elevated in TBI patients ($701 \, \text{pg/mL}$ vs. $220 \, \text{pg/mL}$, $p < 0.0001$), as were IL-6 levels ($117.0 \, \text{pg/mL}$ vs. $53.5 \, \text{pg/mL}$, $p = 0.04$) and NSE levels ($2,316 \, \text{ng/mL}$ vs. $29 \, \text{ng/mL}$, $p < 0.0001$). Additionally, microalbuminuria was significantly higher in TBI patients ($19.01 \, \text{mg/g}$ vs. $2.08 \, \text{mg/g}$, $p < 0.0001$), indicating increased vascular permeability. Correlations were found between NSE levels and various vascular and inflammatory markers, reinforcing the association between neuronal injury and blood-brain barrier disruption. Importantly, microalbuminuria levels were significantly higher in patients with poor neurological outcomes, suggesting its potential as a prognostic marker.
Discussion
The study investigates the early shedding of endothelial glycocalyx (eGC) and its association with vascular hyperpermeability following traumatic brain injury (TBI). It included patients over 18 years with TBI, excluding those with mild injuries or significant comorbidities. Key findings indicate that elevated microalbuminuria levels correlate with tomographic signs of cerebral edema and poorer neurological outcomes, as assessed by the modified Rankin Scale (mRS) three months post-injury. The cohort predominantly consisted of young males, with a high incidence of extracranial injuries, which complicates the attribution of observed eGC shedding solely to TBI.
The study highlights a significant increase in microalbuminuria among TBI patients compared to healthy controls, suggesting systemic vascular hyperpermeability. Notably, correlations were found between microalbuminuria and adjusted perfused boundary region (PBR), indicating that eGC shedding may contribute to acute vascular permeability changes. However, the study acknowledges limitations, including a small sample size and the absence of direct assessments of blood-brain barrier (BBB) permeability. Overall, the findings support the hypothesis that eGC shedding occurs early after TBI, promoting vascular hyperpermeability and potentially leading to vasogenic cerebral edema, while also laying the groundwork for future research on therapeutic interventions aimed at preserving eGC integrity post-injury.