臨床生化檢驗指標在COVID-19疾病進展及治療中的應用評價

賀 勇，干 偉，張 玫，聶 鑫，宋昊嵐，何 訸，趙艷華，梁珊珊，李小玲，李貴星

(四川大學華西醫院實驗醫學科，四川成都 610041)

李貴星

新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)是以肺部病變為主的新發傳染病，通過飛沬、接觸等途徑在人與人之間迅速傳播。國家衛生健康委員會將COVID-19納入法定傳染病乙類管理，采取甲類傳染病的預防和控制措施[1-2]。COVID-19臨床表現以發熱、乏力、干咳為主，少數患者有鼻塞、流涕、咽痛和腹瀉等癥狀，也有部分患者沒有發熱等臨床癥狀，表現為無癥狀病毒攜帶者[2]。多數患者發病后表現為輕癥或普通型，經治療后可好轉出院，部分患者隨著疾病的發生、發展轉為重癥或危重癥，出現呼吸困難和低氧血癥，并進展為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)及嚴重的代謝性酸中毒，嚴重者可引發患者死亡。COVID-19是目前全球面臨的一種新發傳染病，其來源、病理機制、治療策略等諸多方面尚未完全明了，在疾病的發生、發展和治療過程中，實驗室檢查對于監測患者的疾病變化及治療效果的評價非常重要，多個診治方案[2-3]均要求定期對患者進行相關實驗室檢查。筆者通過對成都地區的四川大學華西醫院等醫院收治的數十例COVID-19患者的臨床資料和實驗室指標進行分析，重點探討COVID-19患者在疾病發生、發展過程中生化檢驗指標的變化趨勢，從實驗室角度分析COVID-19發生、發展及治療過程中生化檢驗指標的變化特點，以期為臨床治療COVID-19提供有價值的信息。本文重點通過肝功能指標、腎功能指標、心臟標志物、血氣分析、乳酸及皮質醇等檢查項目的臨床意義及結果的解讀進行評述。

COVID-19患者在入院時均有不同程度的肺部損傷，在筆者觀察的患者中，多數患者入院時均沒有明顯肝功能指標、腎功能指標和心臟標志物等的異常，提示新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)主要損傷的器官是肺，目前已清楚SARS-CoV-2進入細胞是通過病毒表面的刺突S蛋白和人體細胞表面的血管緊張素轉化酶2(ACE2)蛋白結合，以復合物的形式通過包膜內陷的方式進入細胞內繁殖并損傷細胞[4]。ACE2蛋白除肺泡上皮細胞高表達外，其他組織如肝、腎、心、腸道細胞也有表達，理論上SARS-CoV-2也會進入肝、腎、心、腸道細胞內并引發損傷。筆者所研究的這些患者入院時均表現為輕癥或普通型，實驗室指標顯示早期并沒有肝臟、腎臟、心臟損傷，僅表現為肺損害。實驗室數據表明，雖然這些組織細胞也表達ACE2蛋白，由于尚不清楚的原因，或者這些細胞表達ACE2蛋白構象不同，這些器官沒有受攻擊或者非主要的受攻擊器官。SARS-CoV-2主要攻擊的靶器官是呼吸道，這和COVID-19臨床表現以呼吸道為主相符合。筆者對COVID-19患者進行分析，對臨床生化指標在該病進展及治療過程中的變化總結如下。

1 肝功能指標

傳統的肝功能指標包括總膽紅素(TB)、直接膽紅素(DB)、間接膽紅素(IB)、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、總蛋白(TP)、清蛋白(ALB)、堿性磷酸酶(ALP)和谷氨酰轉肽酶(GGT)。多數COVID-19患者入院時肝功能指標表現為正常，有少數患者在追蹤觀察中，出現肝臟損傷，肝功能指標ALT和AST水平升高，膽紅素指標(TB、DB、IB)正常，蛋白水平正常或輕度降低。膽紅素正常表明肝臟的生物轉化能力沒有受損，蛋白水平正常說明肝臟合成功能也沒有受損，單純ALT和AST水平升高表明肝細胞膜通透性增加，細胞質中的酶逸出使血液中的ALT和AST水平升高。COVID-19患者經確診入院后，均會采取抗病毒等藥物治療，部分合并細菌感染的患者還會使用抗菌藥物，這些外用的藥物進入體內后均會通過肝臟轉化，包括依賴細胞色素p450酶系進行氧化、還原和水解反應(一相反應)，該反應過程會產生一些毒性物質從而損傷肝細胞，而在滑面內質網進行的二相結合反應是沒有毒性的，有些藥物在未進行轉化前就具有肝細胞毒性，因此，這類患者出現的肝損傷主要是外用藥物引起，可能不是SARS-CoV-2直接損傷所致。有研究報道，ACE2在膽管上皮細胞呈現高表達，而GGT和ALP主要存在于膽管上皮細胞的細胞質中和細胞膜上，COVID-19患者GGT和ALP水平多表現為正常，似乎也表明SARS-CoV-2沒有攻擊膽管上皮細胞[5-6]。有些危重癥患者有嚴重的膿毒血癥、全身炎癥反應綜合征(SIRS)或存在較重的低氧血癥，這些因素也會損傷肝細胞，重者可表現為肝細胞壞死，此時患者肝功能指標除ALT和AST大幅升高外，膽紅素(TB、DB、IB)也會明顯升高，而蛋白水平表現為急劇降低。筆者觀察的COVID-19患者伴肝功能受損案例中，多數僅表現為轉氨酶升高，臨床更換抗病毒或(和)抗菌藥物后，或者加用保肝藥物后均出現轉氨酶水平降低。肝功能實驗室指標的變化均符合藥物性肝炎的表現，不符合病毒性肝炎的指標變化，病毒性肝炎急性發作時，除轉氨酶大幅升高外，膽紅素也會明顯升高。個別COVID-19危重癥患者肝功能指標表現出病毒性肝炎的變化，即ALT、AST、TB、DB、IB均出現升高，仔細分析發現這類患者除肺部癥狀嚴重外，同時存在其他的嚴重并發癥或多個并發癥，機體表現為多器官功能障礙(MODS)狀態，此時肝功能受損可能是COVID-19的嚴重并發癥所致。COVID-19患者肝功能檢查的目的主要在于治療過程中評價藥物的影響，當出現肝功能受損時及時更換治療藥物或加用保肝藥物，對于危重癥患者檢查肝功能可評估并發癥對肝臟的損害程度。

2 腎功能指標

傳統的腎功能指標包括尿素(UREA)、肌酐(CREA)和基于血肌酐水平計算的腎小球濾過率(eGFR)。在筆者觀察的患者中，除去入院時已有腎功能受損的COVID-19患者，入院后出現腎功能嚴重受損，特別是表現為急性腎損傷(AKI)目前尚未觀察到，由于抗病毒和抗菌藥物等使用，大多數藥物需要通過腎臟排出，這些藥物可導致腎小球濾過功能及腎小管重吸收功能障礙從而表現腎功能受損。當然，COVID-19患者并發的膿毒血癥、SIRS及低氧血癥也會損傷腎臟，表現出相應的腎功能指標陽性的變化，SARS-CoV-2是否會直接損傷腎臟有待進一步的研究證實。COVID-19患者腎功能檢查的目的主要在于治療過程中評價藥物對腎的影響，其次危重癥患者會出現嚴重的代謝性酸中毒，腎功能檢查有利于酸中毒分析及治療方案選擇。除常規血清學指標評價腎臟功能外，尿液中總蛋白、清蛋白、轉鐵蛋白、α1-微球蛋白、β2-微球蛋白等檢測對于區分腎小球和腎小管性腎臟損傷有重要意義。

3 心臟標志物

經典的心臟蛋白類標志物包括肌紅蛋白(MYO)、磷酸肌酸激酶同工酶-MB質量(CK-MB-mass)、心肌肌鈣蛋白(cTn)和利鈉肽(NT-pro-BNP或BNP)四項。MYO、CK-MB-mass和cTn是反映心肌損傷的標志物，而利鈉肽反映心臟的功能指標。 在MYO、CK-MB-mass和cTn三項指標中，MYO相對分子質量小，更易從心肌細胞中釋放而成為心肌損傷的早期標志物，但是，MYO不具有器官特異性，在所有肌細胞(包括平滑肌、骨骼肌、心肌細胞等)均廣泛存在，因此MYO水平升高并不具有明確的心肌損傷價值，當患者有肺損傷同時存在其他并發癥，特別是患者出現MODS時表現為多器官功能受損，此時MYO升高的臨床價值更不明顯。cTn是心肌細胞特有的標志物，其水平升高僅反映心肌細胞的損傷，因此，評價COVID-19患者有無心肌損傷及損傷的程度時，建議測定cTn。有研究發現，COVID-19患者有MYO升高[7]，而COVID-19診治方案中[2]也建議測定MYO反映心肌的損傷。由于MYO的組織特異性較差，判斷心肌損傷時建議選擇cTn而非MYO。

實際臨床觀察發現，多數COVID-19患者在入院時及整個治療期間，cTn均沒有異常。在觀察的患者中，有2例患者在入院時cTn就明顯升高，并且在整個治療過程中其水平變化不大，分析2例患者發現入院時已有慢性腎衰竭，患者eGFR結果顯示屬于慢性腎衰5期，此時cTn升高僅表明心腎綜合征等相關原因導致心肌細胞受損，并不能說明SARS-CoV-2損傷心肌細胞。也有少數患者入院后出現cTn由正常轉為升高，如果患者有胸痛存在，需要注意鑒別患者是否發生了急性心肌梗死(AMI)，此時可通過心電圖及cTn水平動態觀察來進行診斷和鑒別診斷。需要注意的是，COVID-19患者入院后并發的膿毒血癥、SIRS及低氧血癥一樣會導致心肌細胞損傷從而表現為胸痛和cTn水平升高，在臨床中需要注意區別。在觀察的患者中，尚不能證明SARS-CoV-2直接攻擊了心臟，目前的病例顯示心肌受損是源于患者已有的基礎疾病或病情發展過程中并發癥所致。

利鈉肽是反映心臟功能的指標，早期推出利鈉肽檢測是為了鑒別呼吸困難是心源性還是肺源性，心源性呼吸困難患者利鈉肽水平顯著高于肺源性呼吸困難。近年來，利鈉肽檢測主要用于診斷心力衰竭及其治療評價。COVID-19患者臨床表現之一為呼吸困難，早期測定利鈉肽有利于鑒別診斷，而后期治療過程測定的臨床意義更重要，當患者并發心臟損傷和(或)腎臟損傷及出現高血壓時，監測利鈉肽水平可準確反映心臟的功能狀態。

4 乳酸脫氫酶(LDH)

研究及臨床診治方案提到LDH的檢測[8]，目前LDH總活性的實驗室檢測通常采用酶法。LDH有5種同工酶，各種同工酶分布于全身各種組織器官中，紅細胞中也大量存在，同時腫瘤細胞也會表達大量的LDH。在筆者觀察的COVID-19患者中，多數LDH表現為正常，有部分患者表現為升高，由于LDH檢測為總活性及其組織存在的廣泛性，包括肺、腎、心臟等任何組織受損均會出現LDH水平升高，血管內溶血及標本采集時溶血也會使紅細胞中大量LDH釋放表現為升高，因此出現LDH升高其臨床價值不大。在明確某種疾病時，如骨骼肌損傷，LDH 水平變化可反映病變是加重或減輕。

5 血氣分析指標

血氣分析是通過分析動脈血中的氧分壓(PO2)、二氧化碳分壓(PCO2)及酸堿度(pH)，并在此基礎上，計算出動脈血中的氧飽和度(SO2)、堿剩余(BE)等指標。COVID-19患者主要損傷器官為肺，而肺的主要功能是氣體交換，呼入氧氣呼出二氧化碳(CO2)，COVID-19患者表現為呼吸頻率增快，病理改變以炎性滲出為主，氣體交換主要是通過肺泡和肺動脈毛細血管之間的壓力差通過彌散方式進行，這種炎性滲出直接影響了氧氣從肺泡彌散進入肺動脈毛細血管，同時也影響CO2從肺動脈毛細血管彌散進入肺泡，患者血氣結果表現為PO2降低而PCO2升高。氧從肺泡進入毛細血管后主要與紅細胞中的血紅蛋白結合進行運輸，SO2是結合氧的血紅蛋白占總的血紅蛋白的比值，正常情況下其值在95%～98%。如果進入毛細血管的氧減少，導致血紅蛋白結合的氧減少，SO2表現為降低，最終導致全身組織細胞缺氧，無氧酵解增加，出現嚴重的代謝性酸中毒，長期缺氧使細胞損傷或壞死，最終表現為MODS。在COVID-19診治方案中，一直將SO2結果作為區分普通型、重型及危重型的標準之一，在靜息狀態下SO2≤93%定義為重型[2]。由于患者入院后均會給予吸氧，診療方案給出氧合指數作為判斷標準，氧合指數為PO2/吸氧濃度(FiO2)，其正常值為400～500 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)，當氧合指數≤300 mm Hg定義為重型。在臨床實際觀察中，血氣分析的檢測非常重要，不管是SO2還是氧合指數，都是真實反映機體呼吸代謝的可靠指標，多數患者出現呼吸困難癥狀和血氣結果表現一致，由于個體差異存在，有部分患者沒有明顯的呼吸困難癥狀，但病情卻急劇惡化，此時再檢測發現SO2和氧合指數已大幅降低。COVID-19患者主要損傷器官為肺，包括SARS-CoV-2對肺泡上皮的損傷及炎性反應引起的炎性損傷，結果表現為肺泡結構受損和大量的炎性滲出，直接影響氣體交換，因此血氣分析的結果可反映肺部的損傷狀態。輕癥或普通型的患者，肺部損傷輕，血氣結果多表現為正常，隨著疾病加重，SO2和氧合指數表現為降低，若不及時干預，當氧合指數≤200 mm Hg，出現ARDS，患者將會出現生命危險。血氣分析對COVID-19患者病情的監測非常重要，定期檢測必不可少。需要注意的是，血氣分析是臨床檢驗中非常特殊的一項檢查項目，除了需要采集動脈血外，標本的混勻、密閉、及時送檢、及時分析等諸多方面需要嚴格按標準化操作程序(SOP)進行，以免錯誤的結果給臨床帶來錯誤的信息，最終影響患者的診治。

6 乳酸(Lac)指標

Lac項目檢測是臨床檢驗中不太常用的項目，機體中的Lac主要來源于紅細胞和組織細胞對葡萄糖進行無氧酵解的結果。葡萄糖經一系列酶催化形成丙酮酸，再經LDH催化形成Lac，Lac經血液循環到達肝臟，經糖異生轉變成葡萄糖。嚴重的缺氧、劇烈運動及重癥肝病等均會導致Lac水平升高，COVID-19患者Lac水平變化可反映機體的缺氧狀態，在無法進行血氣分析的醫院可通過Lac測定間接反映機體的呼吸功能，同時也可反映機體代謝性酸中毒的程度。

7 皮質醇(PTC)

PTC測定在診治方案中未提及。PTC是由腎上腺皮質產生的一種糖皮質激素，臨床中測定PTC常用于柯興氏綜合征和艾迪生氏病的診斷和鑒別診斷。PTC在體內的作用很多，除調節糖、蛋白代謝外，也是體內的一種重要的抗炎激素。COVID-19患者病情加重與過度的炎性反應密切相關[9-10]，如過高的炎癥因子如白細胞介素-6(IL-6)等表達引起的炎癥加重是危重癥發生和患者死亡的重要因素，在最近COVID-19的診治方案提出，對危重癥患者使用糖皮質激素(甲潑尼龍)或血必凈進行抗炎治療是有必要的[2]。筆者在對COVID-19患者由輕癥或普通型轉重癥的觀察中，發現炎癥因子IL-6升高及反映炎癥狀態的指標C-反應蛋白(CRP)和血清淀粉樣蛋白A(SAA)均出現大幅升高，及時給予糖皮質激素或血必凈等抗炎治療后，這些炎癥因子和炎癥指標均大幅下降，患者明顯好轉，表明抗炎治療的有效性。筆者在日常工作中發現，當機體出現炎性反應時，作為抗炎的重要物質PTC也會相應升高，由于個體差異的存在，相同的炎癥程度其PTC升高的變化并不一致。因此一方面為了對抗炎癥應合理使用糖皮質激素，另一方面為了避免PTC水平過高引起不良后果，建議在使用糖皮質激素前，先給患者檢查其自身的PTC水平，根據PTC水平調整用藥劑量，達到治療目的又減少不良反應發生。需要注意的是，PTC體內分泌具有時間節律性，不同時間其水平不一致，建議固定時間點采集避免水平波動對結果的影響。

8 電解質和血糖指標

電解質和血糖指標檢測對于有電解質平衡紊亂及糖代謝紊亂基礎疾病的患者有重要意義。對COVID-19患者進行治療的同時需要對其基礎疾病進行治療，有時需要進行更多的檢驗項目(如糖化血紅蛋白、口服葡萄糖耐量試驗等)檢查以達到更好的治療效果。

9 其他項目

對COVID-19疾病進展和治療評價有意義的其他實驗室檢查指標有血常規分析、炎癥因子檢測、SARS-CoV-2相關抗體檢測等，目前已有相關研究報道[2-3]，本文不再贅述。

綜上所述，COVID-19是一種新發的傳染病，目前對其來源、病理過程等諸多方面尚不完全清楚，對該病的診斷及治療仍處于探索的過程。就目前已有的數據來看，SARS-CoV-2主要攻擊呼吸系統，其中肺是主要的受損器官，血氣分析檢查是反映肺受損及受損程度的重要手段。雖然ACE2蛋白的廣泛表達，但除肺外，心、肝、腎等器官可能沒有受SARS-CoV-2攻擊或者不是SARS-CoV-2主要攻擊器官，但這些器官相關實驗室檢查對于疾病的進展程度判斷及治療的評價非常重要。 本文基于對成都地區部分COVID-19患者的病史和數據分析得出的經驗性結果，由于總例數少、重癥和危重癥患者少及新發傳染病的復雜性，難免存在錯誤或不足之處，需要更多更深入的研究，同時需要流行病調查、臨床醫學、病理學、檢驗醫學、藥理學等多學科的共同努力。