白 露,劉澤世,周 柯,徐修禮 綜述,劉家云△ 審校
1.空軍軍醫大學西京醫院全軍臨床檢驗醫學研究所,陜西西安 710032;2.西安交通大學第二附屬醫院,陜西西安 710006
近來,由新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)引起的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)仍全球持續蔓延,形勢極其嚴峻,影響不容小覷[1-3]。對COVID-19的實驗室相關檢測已有了諸多報道,已知COVID-19患者發病早期外周血白細胞總數正常或減低,淋巴細胞計數減少,部分患者出現肌酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶(LDH)和肌紅蛋白(MYO)的增高。多數患者C 反應蛋白(CRP)和紅細胞沉降率(ESR)升高,降鈣素原(PCT)正常。嚴重者D-二聚體升高,外周血淋巴細胞進行性減少。重型和危重型易出現呼吸衰竭、急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)、膿毒性休克、代謝性酸中毒和出、凝血功能障礙,并有相應的實驗室檢查方面的異常[4-6]。實驗室指標的動態監測,不僅有助于臨床診斷和分型,而且能夠及時發現患者病情的變化或合并癥的有無,判定療效,指導治療。
1.1血常規檢測 據多位學者報道的的COVID-19患者的臨床資料中,觀察顯示,在發病早期,外周血白細胞總數多正常或減少(<4×109/L),大多數患者淋巴細胞計數減少(<1.0×109/L),而血小板計數和血紅蛋白則多為正常[7-10]。北京地壇醫院的LIU等[10]分析了該院61例確診COVID-19患者的血常規檢查結果,其中44例普通型患者為輕癥組,17例重型或危重型患者為重癥組;檢查顯示,白細胞總數、血小板計數和血紅蛋白的檢查結果在輕癥組與重癥組患者間沒有顯著性差別,而中性粒細胞計數重癥組明顯高于輕癥組患者(中位數分別為2.8×109/L和2.4×109/L,P=0.025),反之淋巴細胞計數重癥組明顯低于輕癥組(中位數分別為0.9×109/L和1.1×109/L,P=0.038);中性粒細胞與淋巴細胞的比值(NLR)在重癥組中位數為2.6,四分位數為1.6~3.5,輕癥組中位數為2.3,四分位數為1.5~3.9,NLR在兩組間比較差異無統計學意義(P=0.676)。經過分析,NLR的c指數(評價模型的預測能力)為0.807(95%可信區間為0.676~0.380),校正曲線擬合良好,判定曲線和臨床療效曲線顯示NLR具有較好的標準化凈效益。將 26 項臨床、實驗室和影像學指標代入 LASSO-COX 回歸公式進行影響預后的獨立危險因素分析和多因素回歸分析,并用一致性指數、校正曲線、判定曲線和臨床療效曲線評價預測的準確性。結果顯示年齡和 NLR 是預測是否重癥化的預測因子,其中 NLR 最具預測價值。該文作者認為,NLR是早期鑒別重癥患者的危險因素,對于年齡≥50歲且NLR≥3.13的患者,應警惕其發展為重型或危重型COVID-19,并且提前轉至ICU監護和救治。以上結果也獲得了文獻[11-12]的研究證實。
華中科技大學附屬協和醫院LI等[13]報道了52例經該院發熱門診接診并經SARS-CoV-2核酸檢測證實的COVID-19患者(SP組)的血常規檢測結果,以具有相同癥狀的53例同期門診接診的病毒核酸檢測陰性的呼吸道感染患者(SN組)作為對照。門診血常規檢測顯示,兩組患者在白細胞、中性粒細胞、單核細胞及血小板計數和血紅蛋白的測定方面沒有明顯差異,所有患者的淋巴細胞計數均偏低,SP組和SN組低于正常值的患者分別為48.1%和47.2%(P=0.93);唯有嗜酸性粒細胞計數兩組間有明顯差異,其中SP組患者中位數為0.02×109/L,四分位數為(0.01~0.05)×109/L,正常值范圍為(0.02~0.052)×109/L,SN組患者中位數為0.05×109/L,四分位數為(0.04~0.14)×109/L,兩組比較,差異有統計學意義(P=0.04),SP組低于正常值下限者為78.8%,SN組為35.8%,兩組比較差異有統計學意義(P<0.001)。該文作者分析認為,如果以典型癥狀(發熱并呼吸道癥狀)及嗜酸性粒細胞計數<0.01×109/L作為預測COVID-19的判定標準,則其靈敏度為78.8%,特異度為64.2%;陽性預測值(PPV)為68.3%,陰性預測值(NPV)為75.6%。該文作者指出,結合患者的臨床癥狀和病毒核酸的檢測結果,并認真分析血常規中嗜酸性粒細胞絕對計數,將有助于在發熱門診快速分檢和鑒別診斷COVID-19患者與其他具有類似表現的呼吸道感染患者,做到早診早治,減少不必要的交叉傳染,降低發病率和病死率。
1.2尿常規檢測 雖然SARS-CoV-2感染靶向為呼吸系統,但重癥患者的多臟器損傷已有報道。華中科技大學附屬同濟醫院腎內科的CHENG等[14]報道了710例COVID-19住院患者的尿液分析和腎功能化驗結果及急性腎損傷(AKI)的發生率,既往有長期血液透析史或腎移植史的患者均未納入該項研究。所有患者從起病到入院的平均時間是10 d(7~13 d)。在入院時,44.0%的患者有蛋白尿,26.9%的患者有血尿,15.5%的患者血清肌酐(Scr)升高,14.1%的患者血尿素氮(BUN)升高,但僅3.2%(22例)的患者出現AKI。所有患者中89例(12.5%)最終病故,進一步采用單因素Cox回歸和Cox proportional hazard model等分析了上述指標的變化與生存和病死患者的相關性及危險系數(HRs)。結果顯示,基線(入院時)Scr異常升高者的病死率為30.9%,基線Scr正常者僅為9.2%;同樣,基線出現BUN升高、蛋白尿、血尿或AKI者病死率也明顯升高。
武漢大學人民醫院的WANG等[15]報道了該院收治的116例COVID-19患者腎臟損傷的觀察結果,116例患者中59例(50.8%)是輕型或普通型,46例(39.7%)是重型,11例(9.5%)屬于危重型;11例重危患者中7例因呼吸衰竭病故;所有患者的基礎疾病包括原發性高血壓(37.1%)、糖尿病(15.5%)、惡性腫瘤(10.3%)、腦梗死(6.0%)和慢性腎衰竭(4.3%);病程中10.8%的患者BUN輕度升高,7.2%的患者Scr輕度升高。111例沒有基礎腎臟病的患者尿常規檢測僅有微量或1+ 的蛋白尿;對5例患慢性腎衰竭的患者在治療COVID-19的同時,進行了每周3次的連續性血液凈化(CRRT)治療,其間腎功能穩定,基礎腎病沒有加重,并全部進入恢復期。
以上結果表明,雖然大部分COVID-19患者病程中腎臟損傷輕微,但仍有部分患者病程早期及疾病進展過程中存在不同程度的腎臟損傷,損傷的程度與預后密切相關。
目前研究表明,大多數輕型、普通型和部分重型COVID-19患者的肝腎功能和血清電解質均正常,而心肌酶譜檢測有異常,如CK、LDH和作為心肌損傷早期指標的MYO等可以明顯升高,合并病毒相關性心肌損傷者高敏肌鈣蛋白I(hs-cTnI)也顯著升高。此外,心型脂肪酸結合蛋白(H-FABP)在心肌損傷早期便快速釋放入血,且較MYO具有更高的心臟特異性,因此可用于SARS-CoV-2感染患者的測定。
如前面所述,HUANG等[7]報道的41例COVID-19患者的生化檢查結果顯示,肝功能各項指標基本正常,包括重癥患者在內的Scr測定結果均在正常范圍。所有患者的血清鉀、血清鈉、CK均在正常范圍。LDH中位數為286 U/L,四分位數為242~408 U/L,正常值≤245 U/L,其中重癥患者LDH中位數400 U/L,四分位數為323~578 U/L,輕癥患者LDH中位數為281 U/L,四分位數為233~357 U/L,兩組患者LDH水平比較差異有統計學意義(P=0.004)。有5例合并病毒性心肌炎的患者hs-cTnI水平顯著升高。
WANG等[9]報道的138例患者中,雖然重癥組(ICU組)患者ALT、AST、總膽紅素、Scr、BUN、CK、CK-MB和hs-cTnI比輕癥組(非ICU組)患者明顯增高,但測定值的平均數均在正常范圍以內。僅LDH重癥患者中位數為435 U/L,四分位數為302~596 U/L,正常參考范圍為125~243 U/L,輕癥組中位數為212 U/L,四分位數為171~291 U/L,兩組LDH水平差異有統計學意義(P<0.01)。
在CHEN等[8]報道的99例COVID-19患者中,98%的患者有低蛋白血癥,清蛋白水平為(31.6±4.0)g/L,正常參考范圍為40.0~55.0 g/L,其他肝功能指標大多正常。Scr、CK和MYO大多在正常范圍,LDH水平增高與LIU等[16]的報道一致。此99例患者LDH中位數為336 U/L,四分位數為260~447 U/L,有76%的患者高于上限;其中1例患者的CK高達6 280 U/L,LDH也高達20 740 U/L;此外,有52%的患者血糖升高,為(7.4±3.4)mmol/L,正常血糖參考范圍為3.4~6.1 mmol/L。
在HUANG等[7]報道的41例COVID-19患者的凝血功能檢測中,13例重癥患者入院時凝血酶原時間(PT)中位數為12.2 s,四分位數為11.2~13.4 s,而輕癥組患者中位數為10.7 s,四分位數為9.8~12.1 s,兩組比較差異有統計學意義(P=0.012)。重癥組患者D-二聚體的中位數為2.4 mg/L,四分位數為0.6~14.4 mg/L,而輕癥組中位數為0.5 mg/L,四分位數為 0.3~0.8 mg/L,兩組比較差異有統計學意義(P=0.004 2)。
與上述報道類似,在CHEN等[8]報道的99例COVID-19患者中,PT平均為(11.3±1.9)s;D-二聚體中位數為0.9 μg/L,四分位數為 0.5~2.8 μg/L,正常參考范圍為0.0~1.5 mmol/L,36%的患者超過上限。而在LIU等[10]報道的61例患者中,PT和INR的檢測結果均在正常范圍內,重癥組和輕癥組患者沒有差別。LIU等[10]對COVID-19重癥與輕癥患者凝血功能的檢測結果也一樣,多項指標均無明顯差別。
在WANG等[9]報道的138例COVID-19患者的檢查中,ICU組與非ICU組患者的PT和活化部分凝血活酶時間(APTT)測定結果無明顯差異,僅D-二聚體水平ICU組比非ICU組明顯增高,但均值也都在正常值范圍內。
以上可見,大多數COVID-19患者的凝血和纖溶指標均在正常范圍。但是大多數研究缺乏重型、危重型晚期患者的數據,對于此類患者仍有必要進行補充研究。
4.1CRP及超敏CRP(hs-CRP)檢測 CHEN等[8]報道的99例COVID-19患者中,CRP水平為(51.4±41.8)mg/L,正常參考范圍為0~5.0 mg/L,86%的患者超過正常上限。而LIU等[17]對40例患者的檢測顯示,重癥組(13例)和輕癥組(27例)CRP均值分別為62.9 mg/L和7.6 mg/L,兩組差異有統計學意義(P=0.006)。
CHEN等[8]及LIU等[17]報道還指出,大多數COVID-19患者CRP水平隨病情發展呈現進行性增高。但是,病毒在細胞內增殖,細胞膜完整,缺乏暴露的磷脂蛋白質,無法觸發結合及產生 CRP,因此,CRP在病毒感染初期可能升高幅度很小,可以全程檢測hs-CRP,相對CRP靈敏度更高,且hs-CRP對高濃度標本定量更準確,有利于對COVID-19患者病情發展的動態監測。
4.2血清鐵蛋白(SF)檢測 在已發表的臨床文獻中,僅武漢金銀潭醫院的CHEN等[8]和華中科技大學附屬協和醫院的LIU等[17]報道了血清SF的檢測結果。CHEN等[8]觀察的99例COVID-19患者,SF為(808.7±490.7)ng/mL,正常參考范圍為21.0~274.7 ng/mL,63%的患者超過正常上限。而華中科技大學附屬協和醫院的LIU等[17]對40例患者的檢測顯示,重癥組(13例)和輕癥組(27例)SF均值分別為835.5 μg/L和367.8 μg/L,兩組差異有統計學意義(P=0.015)。可見SF也是反映炎癥輕重的較好指標。
4.3ESR檢測 當機體出現感染、組織損傷、壞死或某些疾病活動、進展、惡化時,紅細胞可以相互重疊呈“緡錢”狀,所受的血漿阻力減少,使ESR加快。但ESR易受年齡、性別、貧血等因素的影響,且由于ESR增快繼發于急性反應時相物質的增多,它對急性炎癥的反應較慢,一般2~3 d才開始升高。所以ESR并非理想的炎性反應指標,臨床多與CRP、IL-6、SF聯合應用。
CHEN等[8]報道其觀察的99例COVID-19患者ESR為(49.9±23.4)mm/h,正常參考范圍為0~15.0 mm/h,有85%的患者超過正常上限。CHENG等[14]的報道進一步證實,710例被觀察的患者中,81.8%的患者 ESR>15 mm/h。
4.4PCT檢測 PCT是細菌感染的監測指標,病毒感染時多不升高,有助于鑒別細菌性肺炎與COVID-19。PCT不僅是用于鑒別診斷,而且是監控炎癥活動的參數,在細菌感染時的消長變化可用于指導抗生素的治療。
大多數COVID-19患者入院時血清PCT水平正常或略高,但重癥患者特別是發生繼發感染后,PCT可明顯增高。如WANG等[9]報道的138例COVID-19患者,36例在ICU收治的重癥患者PCT的均值為27 ng/mL,75%的患者超過正常上限(≥0.05 ng/mL),而102例非ICU收治的輕癥患者PCT均值為22 ng/mL,只有21.6%的患者超過正常上限,兩組比較差異有統計學意義(P<0.001)。
HUANG等[7]報道,41例COVID-19患者中大多數患者PCT入院時正常(PCT<0.1 ng/mL),重癥組與輕癥組患者的檢測結果相仿。但是,在4例ICU治療的患者相繼發細菌感染后,其中3例繼發感染的患者,其PCT值均超過正常值,分別達到0.69 ng/mL、1.46 ng/mL和6.48 ng/mL。由此可見,PCT對于發現和確定細菌感染具有一定的特異性。
4.5血清淀粉樣蛋白A(SAA)檢測 SAA是組織淀粉樣蛋白A 的前體物質,是急性時相反應蛋白之一,在機體受感染、創傷、炎癥等損傷后,SAA水平可迅速升高。華中科技大學附屬協和醫院LIU等[17]檢測分析了40例COVID-19患者的血清SAA、CRP和SF結果,13例重癥患者的SAA中位數為607.1 mg/L,四分位數為381.9~686.2 mg/L,27例輕癥患者的SAA中位數為46.9 mg/L,四分位數為 20.5~134.4 mg/L,重癥和輕癥患者SAA水平差異有統計學意義(P=0.003);重癥和輕癥患者CRP、SF水平差異亦有統計學意義(P<0.05)。這說明SAA有一定的臨床診斷價值,但仍需更大的樣本量和更多的研究加以證實。
重慶萬州區中心醫院的WAN等[18]報道了該院收治的123例COVID-19患者若干免疫學指標的研究情況;所有患者均經SARS-CoV-2核酸檢測陽性確診;患者被分為輕癥組(輕型和普通型)102例和重癥組(重型和危重型)21例,所有待測標本均在入院后治療前即采集,分別用流式細胞儀檢測了T細胞(CD3+/CD4+/CD8+)、B細胞(CD19+)及NK細胞(CD16+/CD56+),同時用流式細胞儀和多重免疫微球流式熒光法檢測了血漿IL-4、IL-6、IL-10、IL-17、TNF-α和 IFN 6種細胞因子;6種細胞因子的檢測僅IL-6有一定變化,主要表現為輕癥組55.88%的患者減低,30.39%的患者增高,重癥組76.19%的患者增高;其他4種細胞因子包括IL-4、IL-10、IL-17和TNF均100%正常,僅IFN有不足10%的患者上下波動。IL-6是由多種細胞(如單核細胞、巨噬細胞、內皮細胞和成纖維細胞)產生的一種促炎細胞因子。在急性炎性反應中,IL-6具有抑制TNF-α及 IL-1β合成的作用,可通過刺激IL-10分泌而起到抗炎作用,其還可誘導急性期蛋白合成,催化并放大炎性反應。在該報道中,在對重癥組與輕癥組患者淋巴細胞亞群的測定結果進行比較后可以看到,重癥組CD4+和CD8+T細胞數量均明顯低于輕癥組患者,差異均有統計學意義(P<0.001);而B細胞、NK細胞以及CD4+/CD8+T細胞的比值在兩組患者間比較差異無統計學意義(P>0.05);同樣對比兩組患者的6種細胞因子的檢測結果,僅IL-6和IL-10重癥組患者明顯高于輕癥組患者,差異均有統計學意義(P<0.001),但兩組患者的IL-10檢測結果均在正常值范圍內[16]。
華中科技大學附屬協和醫院LIU等[17]報道了40例COVID-19患者淋巴細胞亞群和6種細胞因子(IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、TNF-α和 IFN-γ)的動態檢測結果,患者分為輕癥組(27例)和重癥組(13例),結果表明,兩組患者在IgG、IgM、IgA和補體C3、C4的水平上沒有明顯差別;對12例輕癥患者和11例重癥患者進行了CD3+、CD4+和CE8+T細胞及B細胞、NK細胞的動態檢測,可見上述5種淋巴細胞重癥組均比輕癥組患者下降,最低值均出現在第4~6天,而隨著病程的發展,重癥組患者各亞群的淋巴細胞計數逐漸回升,至第16天后均接近正常水平;5種亞群的淋巴細胞中,CD3+、CD8+T細胞在入院時的初次測定和第7~9天的檢測結果均比輕癥患者明顯降低,兩個時間點的測定值比較均有明顯差異;而重癥患者的CD4+細胞、B細胞和NK細胞雖然比輕癥患者也有一定程度的下降,但差異均無統計學意義(P>0.05)。與此同時,按上述時間節點對兩組患者6種細胞因子的測定顯示,輕癥患者在其病程中上述6種細胞因子的水平波動均不明顯,而重癥患者均有不同程度的升高。
中部戰區武漢總醫院和陸軍軍醫大學免疫學教研室聯合報道應用多種熒光素標記抗體和流式細胞儀及酶免疫技術,對522例COVID-19患者的淋巴細胞亞群(CD4+和CD8+T細胞、B細胞、NK細胞)及淋巴細胞表面T細胞耗竭標志程序性死亡受體1(PD-1)、T細胞免疫球蛋白黏蛋白域分子3(Tim-3)、若干細胞因子(IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、TNF-α和IFN-γ)進行了測定;499例有完整檢測記錄的患者細胞學檢測表明,有75.75%(359/499)、75.95%(379/499)和71.54%(357/499)的患者總T細胞、CD4+和CD8+T細胞計數明顯減低,同時對上述6種細胞因子的測定結果顯示,僅TNF-α、IL-6和IL-10明顯升高,且ICU組重癥患者明顯高于非ICU收治的輕癥患者,兩組患者中TNF-α、IL-6和IL-10這3種因子的兩兩比較均有明顯差異[19]。
總之,SARS-CoV-2感染后導致了多種免疫紊亂,如TNF-α高表達,可以通過與TNFR1的結合,引起T細胞凋亡;抑制性細胞因子IL-10和細胞表面兩種抑制性分子PD-1和Tim-3的高表達,可能也是患者T細胞耗竭和抗病毒免疫功能鈍化的重要原因。文獻[19]指出,動態觀測上述免疫指標的變化,可以預警疾病的重癥化及轉歸,有利于及早應對和救治。
從現有研究結果看,COVID-19患者病后外周血CD3+、CD4+、CD8+T淋巴細胞均有不同程度的降低,與大多數急性傳染病特別是重癥患者的觀察結果相符合;且重癥患者普遍存在IL-6、IL-10、IL-17、TNF-α、IFN-γ等細胞因子/促炎因子的增高或明顯增高。T 細胞亞群和部分細胞因子/促炎因子的檢測既可用于監測病情的發展,也可用于指導治療。
綜上所述可見,輕型、普通型和部分重癥的COVID-19患者,與大多數急性呼吸道感染患者類似,入院初期的常規化驗、生化檢驗、凝血功能和免疫學指標多在正常范圍。血常規方面,主要表現為淋巴細胞計數和比率降低,重癥患者WBC和中性粒細胞比率升高,NLR明顯升高。在生化學檢測方面,肝、腎功能多無明顯異常,僅心肌酶譜中的LDH、CK等明顯升高。在凝血系列的檢查方面,雖然輕癥患者與重癥患者比較有一定差異,但總體上均在正常范圍或異常程度不顯著。在炎性指標的檢測方面,所有COVID-19患者的相關指標如CRP、SF、IL-6、ESR和SAA等均有明顯增高/增快,但反映細菌感染的PCT多在正常范圍。在免疫細胞和細胞因子的檢測方面,COVID-19患者病后外周血CD3+、CD4+、CD8+T淋巴細胞均有不同程度的降低,且重癥患者部分細胞因子特別是促炎因子明顯增高。以上觀察結果雖然還是初步的,但是為揭示COVID-19的發病機制、了解其臨床特征、指導臨床治療提供了重要的資料。
目前已發表的有限的研究數據多來自于患者入院后或發病初期的一次性血液標本的檢測結果,病程中或病情重癥化過程中動態的檢測結果報道較少或樣本量較小,無法全面反映疾病重癥化后包括重癥患者或垂危患者各項指標的變化和真實情況。相信隨著相關研究結果的陸續發表,更多大樣本的研究結果將助力COVID-19的診治和發病機制的研究。