化膿性腦膜炎患兒血清、腦脊液促炎因子水平變化及其與病情、血腦屏障破壞程度的關(guān)系

李靜，楊贊章，張娜，閆曉靜，張艷玲

1邢臺(tái)市人民醫(yī)院，河北邢臺(tái)054001；2河北省眼科醫(yī)院

化膿性腦膜炎(PM)是由化膿性細(xì)菌引起的腦膜炎癥，常見(jiàn)于低齡兒童尤其是嬰幼兒[1，2]。由于嬰幼兒血腦屏障不成熟，防御功能弱，PM起病多急驟，病情進(jìn)展迅速，處理不及時(shí)可導(dǎo)致顱內(nèi)壓迅速增高，甚至形成腦疝；或重度膿毒癥、多器官功能衰竭、休克等危癥。研究證實(shí)，腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8等促炎因子在成人和兒童PM的病情評(píng)估方面具有重要的臨床價(jià)值[3～5]，但對(duì)低齡患兒腦脊液和血清中促炎因子水平、血腦屏障(BBB)損害的相關(guān)性研究甚少。本研究觀察了低齡PM患兒腦脊液和血清TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8及白蛋白水平，分析腦脊液及血清促炎因子水平與BBB損害的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2016年1月～2018年10月在邢臺(tái)市人民醫(yī)院住院的2歲以下PM患兒49例，男31例、女18例，月齡[M(P25，P75)]為2.5(1.7，6.6)個(gè)月。參照《諸福棠實(shí)用兒科學(xué)》中PM的診斷標(biāo)準(zhǔn)，排除合并顱內(nèi)腫瘤、顱內(nèi)出血、血液病、先天性腦發(fā)育異常、免疫系統(tǒng)疾病、PM以外的感染性腦膜炎以及腰穿前應(yīng)用抗菌藥物超過(guò)2 d的患兒。腦脊液細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果陽(yáng)性4例(肺炎鏈球菌2例，腦膜炎奈瑟菌與糞腸球菌各1例)。患兒均有不同程度的發(fā)熱、精神差，其中4例伴頭痛，15例伴嘔吐，6例前囟隆起，7例驚厥，12例昏迷，16例伴有硬膜下積液。根據(jù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙程度[3]將患兒分為兩組，有意識(shí)障礙、昏迷、驚厥者為重癥PM組，無(wú)驚厥和昏迷者為普通PM組。普通PM組33例，男22例、女11例，月齡2.4(1.7，4.6)個(gè)月；重癥PM組16例，男9例、女7例，月齡4.4(1.5，4.4)個(gè)月。另選取疑診PM，但腦脊液常規(guī)檢查無(wú)異常，最終排除顱內(nèi)感染的36例患兒作為對(duì)照組，男22例、女14例，月齡3.8(2.8，6.9)個(gè)月。三組性別、年齡具有可比性。本研究經(jīng)邢臺(tái)市人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患兒家長(zhǎng)均知情同意。

1.2 血清和腦脊液TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β檢測(cè) 采集患兒入院12 h內(nèi)的靜脈血2 mL，行腰椎穿刺采集腦脊液2 mL，離心10 min后取上清液，-80 ℃保存?zhèn)溆谩２捎肊LISA法測(cè)定血清和腦脊液TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β濃度。

1.3 BBB損害程度評(píng)價(jià) 采用免疫透射比濁法檢測(cè)血清白蛋白和腦脊液白蛋白，以腦脊液白蛋白×1 000/血清白蛋白計(jì)算白蛋白指數(shù)，根據(jù)白蛋白指數(shù)評(píng)價(jià)BBB損害程度。白蛋白指數(shù)<7.5為無(wú)損害，7.5～10為輕度損害，10～30為中度損害，>30為重度損害[6]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以M(P25，P75)表示，因數(shù)據(jù)離散程度大，為非正態(tài)分布，故兩組間比較采用Mann-WhitneyU秩和檢驗(yàn)，多組間比較采用Kruskal-Wallis法秩和檢驗(yàn)；等級(jí)資料的比較采用秩和檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三組血清促炎因子水平比較 見(jiàn)表1。

2.2 三組腦脊液促炎因子水平比較 見(jiàn)表2。

表1 三組血清促炎因子水平比較[M(P25，P75)]

注：與對(duì)照組比較，*P<0.05；與普通PM組比較，#P<0.05。

表2 三組腦脊液促炎因子水平比較[M(P25，P75)]

注：與對(duì)照組比較，*P<0.05；與重癥PM組比較，#P<0.05。

2.3 PM患兒促炎因子在腦脊液與血清中的水平比較 見(jiàn)表3。

表3 PM患兒促炎因子在腦脊液與血清中的水平比較[ng/L，M(P25，P75)]

注：與同組血清水平比較，*P<0.05。

2.4 三組BBB損害程度比較 見(jiàn)表4。對(duì)照組、普通PM組、重癥PM組的白蛋白指數(shù)分別為5.2(3.9，6.3)、24.1(21.4，31.5)、29.8(28.6，33.1)。對(duì)照組BBB無(wú)損害，PM組BBB均有不同程度損害，重癥PM組中度、重度損害發(fā)生率均高于普通PM組(P均<0.01)。

表4 三組BBB損害程度比較(例)

注：與普通PM組比較，*P<0.01。

2.5 PM患兒白蛋白指數(shù)與促炎因子水平的關(guān)系 PM患兒腦脊液TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8水平與白蛋白指數(shù)均呈正相關(guān)(r分別為0.614、0.530、0.735、0.596，P均<0.01)，血清IL-1β、IL-6、IL-8水平與白蛋白指數(shù)均呈正相關(guān)(r分別為0.456、0.379、0.350，P均<0.01)，血清TNF-α水平與白蛋白指數(shù)無(wú)明顯相關(guān)性(r=0.207，P=0.057)。

2.6 PM患兒腦脊液與血清促炎因子水平的相關(guān)性 IL-1β在PM患兒腦脊液中水平與血清水平存在正相關(guān)(rs=0.441，P=0.002)，TNF-α、IL-6、IL-8在腦脊液中水平與血清水平無(wú)明顯相關(guān)性(rs分別為0.211、0.031、0.130，P均>0.05)。

3 討論

PM是兒童嚴(yán)重的顱內(nèi)感染性疾病之一，其致殘率和病死率較高[7，8]。由于小兒的免疫功能和防御能力較低，病原菌容易透過(guò)BBB感染腦膜而引起化膿性感染。化膿性細(xì)菌侵入腦脊液中后，由于腦脊液中的免疫球蛋白含量低，缺乏補(bǔ)體，吞噬細(xì)胞活力低下，導(dǎo)致病原菌迅速增長(zhǎng)，同時(shí)釋放出內(nèi)毒素或磷壁酸質(zhì)等致炎物質(zhì)。這些致炎物質(zhì)作為抗原，刺激吞噬細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生一系列促炎因子。

促炎因子在促進(jìn)PM損害BBB過(guò)程中發(fā)揮重要作用，其中IL-1、TNF-α是介導(dǎo)PM患兒腦膜炎癥最主要的促炎因子[1]。TNF-α在中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染中起著先導(dǎo)作用，它可進(jìn)一步誘導(dǎo)IL-6、IL-8、IL-1β等促炎因子的合成和釋放，增強(qiáng)炎癥細(xì)胞的黏附作用，提高BBB通透性[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，PM患者腦脊液TNF-α水平與BBB損害程度和病情嚴(yán)重程度具有顯著相關(guān)性[4，10]。IL-1β除了具有炎癥趨化和組織損傷作用外，還可提高M(jìn)MP-9對(duì)T淋巴細(xì)胞的抗原提呈效應(yīng)，增強(qiáng)CD4+T細(xì)胞對(duì)BBB細(xì)胞外基質(zhì)的吞噬作用，破壞BBB的完整性[11]。TNF-α、IL-1β還可通過(guò)活化顱內(nèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞上面的白細(xì)胞黏附受體，促進(jìn)白細(xì)胞在血管壁上黏附。白細(xì)胞釋放一系列蛋白溶解酶，進(jìn)而破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞的緊密連接，使BBB通透性增加[1]。IL-6能激活MMP-9合成，降解細(xì)胞外基質(zhì)中的細(xì)胞骨架、膠原纖維Ⅳ等成分，MMP-9又可促進(jìn)IL-6、IL-8等促炎因子的釋放，加劇炎癥細(xì)胞對(duì)BBB的浸潤(rùn)，降低BBB的屏障作用[10，12]。IL-8對(duì)中性粒細(xì)胞具有趨化性，能促進(jìn)局部炎癥。可見(jiàn)TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-8等促炎因子與BBB損害密切相關(guān)。BBB遭到破壞后，血液中的水分及其他物質(zhì)進(jìn)入顱內(nèi)，造成腦水腫、顱內(nèi)壓升高、腦組織缺血，最終導(dǎo)致腦功能障礙。Kepa等[3]報(bào)道，成年P(guān)M患者腦脊液中IL-6水平與患者病情嚴(yán)重程度存在相關(guān)性。本研究結(jié)果顯示，低齡PM患兒發(fā)病急性期的腦脊液中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8水平與病情嚴(yán)重程度存在顯著相關(guān)性，對(duì)照組、普通PM組、重癥PM組腦脊液中促炎因子水平依次升高，其水平越高，預(yù)示著病情越嚴(yán)重。

BBB對(duì)維護(hù)腦組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，防止血液中的有害物質(zhì)侵入具有重要意義。生理狀況下，由于BBB的存在，腦脊液中白蛋白含量很低。當(dāng)BBB遭到破壞通透性增高時(shí)，可引起腦脊液中白蛋白濃度升高。因白蛋白既不在腦內(nèi)合成，也不在腦內(nèi)代謝，故白蛋白在腦脊液/血清的商值即白蛋白指數(shù)可反映BBB通透性，白蛋白指數(shù)越高提示BBB損害越嚴(yán)重。本研究結(jié)果顯示，對(duì)照組、普通PM組、重癥PM組的白蛋白指數(shù)依次升高，重癥PM組BBB重度損害發(fā)生率高于普通PM組，提示BBB損害程度與病情嚴(yán)重程度有關(guān)。相關(guān)性分析顯示，腦脊液中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8以及血清IL-1β、IL-6、IL-8水平與白蛋白指數(shù)均呈顯著正相關(guān)，表明促炎因子與BBB損害存在相關(guān)性。促炎因子水平越高，炎癥反應(yīng)越強(qiáng)烈，BBB的完整性破壞也越嚴(yán)重，促炎因子水平升高可能是BBB損害的因素之一。

本研究還發(fā)現(xiàn)，PM患兒腦脊液中TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β水平均高于血清中的水平，由于PM患兒BBB通透性增高，考慮到促炎因子的擴(kuò)散效應(yīng)(物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移)，故推測(cè)腦脊液中的促炎因子是顱內(nèi)產(chǎn)生，而非血液來(lái)源。但PM患兒除了血清IL-1β與腦脊液中IL-1β水平存在正相關(guān)之外，血清與腦脊液中TNF-α、IL-6、IL-8水平均缺乏相關(guān)性。說(shuō)明盡管PM時(shí)BBB通透性增加，腦組織局部產(chǎn)生的TNF-α、IL-6、IL-8等促炎因子仍然不易透出BBB進(jìn)入血液，血清檢測(cè)不能替代腦脊液檢測(cè)。

綜上所述，低齡患兒PM急性期腦脊液中TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β、白蛋白指數(shù)水平及血清IL-6、IL-1β水平明顯升高，腦脊液中促炎因子水平與病情嚴(yán)重程度、BBB損害程度呈正相關(guān)。腦脊液中與血清中的TNF-α、IL-6、IL-8水平缺乏相關(guān)性，血清檢測(cè)不能替代腦脊液檢測(cè)。由于本項(xiàng)目為單中心研究，且納入樣本量偏小，數(shù)據(jù)難免存在誤差，今后仍需進(jìn)行多中心、大樣本研究進(jìn)一步驗(yàn)證。