中樞神經系統感染患兒血清MMP-9、AQP4、PC水平變化及其對ICNS的診斷價值

趙芳麗 楊媛潔 陳相宏 郭瑩 喬莉娜

中樞神經系統感染（Infections of central nervous system，ICNS）是指病原體感染腦與脊髓后所致感染性疾病［1-2］，兒童為高發人群，據統計，我國小兒ICNS 發生率＞0.05%，且近3年發病率出現緩慢增長趨勢［3］。相關研究發現［4］，患兒無法實施穿刺留取腦脊液標本時，外周靜脈血檢測可能為ICNS 病原學的評估提供初步指向性意見。基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）9 可促使血腦屏障外基質蛋白與腦血管基底降解，破壞血腦屏障完整性［5］。水通道蛋白4（Aquaporin 4，AQP4）參與多種神經系統疾病發生、發展，但其在ICNS 的具體機制尚未完全明確。蛋白C（protein C，PC）在抗凝、抑制細胞凋亡、保護神經元等方面起著關鍵作用［6］。然而關于三者聯合對ICNS 感染類型的鑒別診斷價值尚無明確定論。基于此，本研究分析血清MMP-9、AQP4、PC，探討其對ICNS 患兒感染類型的診斷價值及與預后的關聯性。報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選 取本院2017年9月至2019年9月ICNS 患兒114 例作為觀察組，其中細菌感染42 例，病毒感染72 例，另選取同期健康體檢兒童114 例作為對照組。兩組基本資料均衡可比，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

納入標準：①觀察組均經腦脊液常規及生化檢查，并經涂片革蘭染色檢菌及腦脊液、血細菌培養等證實為ICNS；②兩組監護人均簽署知情同意書。排除標準：①既往有癲癇癥狀史者；②合并肝腎等重要臟器器質性病變者；③監護人精神行為異常。本研究經本院醫學倫理委員會審批同意。

表1 兩組一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

表1 兩組一般資料比較（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

組別觀察組對照組t/χ2值P 值n 114 114性別（男/女）49/65 52/62 0.160 0.689年齡（歲）6.86±2.03 7.02±1.97 1.062 0.750體質量（kg）28.79±6.33 29.35±6.58 1.081 0.681

1.2 方法

1.2.1 檢測方法

空腹取6 mL 靜脈血，離心12 min，3 000 r/min，分離取血清，采用酶聯免疫吸附試驗檢測血清MMP-9、AQP4、PC 水平，試劑盒（北京榮志海達生物科技有限公司，20153403569，規格：96T/盒），嚴格按照試劑盒說明書操作。

1.2.2 治療方法

根據腦脊液常規及生化檢查、涂片革蘭染色檢菌及腦脊液、血細菌培養、藥敏試驗等予以針對性抗感染治療。

1.3 觀察指標

①比較兩組血清MMP-9、AQP4、PC 水平。②比較觀察組細菌感染與病毒感染患兒血清MMP-9、AQP4、PC 水平。③分析血清MMP-9、AQP4、PC 單一及聯合對ICNS 的診斷價值。④分析血清MMP-9、AQP4、PC 單一及聯合對ICNS 感染類型的鑒別診斷價值。⑤采用格拉斯哥預后評分（Glasgow outcome scale，GOS）評估預后，死亡為Ⅰ級；植物狀態為Ⅱ級；嚴重后遺癥，24 h 均需他人照料為Ⅲ級；中度后遺癥為Ⅳ級；恢復良好，但可能有輕度后遺癥為Ⅴ級，其中GOSⅤ級為預后良好；GOSⅠ～Ⅳ級為預后不良。經有效治療后，觀察組預后不良患兒21 例，預后良好患兒93 例。比較不同預后患兒血清MMP-9、AQP4、PC 水平。⑥分析血清MMP-9、AQP4、PC 與預后的關系。

1.4 統計學方法

采用SPSS 22.0 軟件分析處理數據，計量資料采用（）表示，組間采用t檢驗，計數資料用n（%）表示，組間比較采用χ2檢驗，采用Logistic 進行多因素回歸分析，采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC）分析診斷價值，P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組血清MMP-9、AQP4、PC 水平比較

觀察組血清MMP-9、AQP4 水平高于對照組，PC 水平低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組血清MMP-9、AQP4、PC 水平比較（±s）Table 2 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels between the two groups（±s）

表2 兩組血清MMP-9、AQP4、PC 水平比較（±s）Table 2 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels between the two groups（±s）

組別觀察組對照組t 值P 值n 114 114 MMP-9（μg/L）465.76±150.29 132.26±41.98 22.819＜0.001 AQP4（μg/L）32.64±7.36 8.01±2.62 33.661＜0.001 PC（mg/L）3.73±0.91 4.81±1.06 8.254＜0.001

2.2 細菌感染與病毒感染患兒血清MMP-9、AQP4、PC 水平比較

細菌感染患兒血清MMP-9、AQP4 水平高于病毒感染患兒，PC 水平低于病毒感染患兒，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 細菌感染與病毒感染患兒血清MMP-9、AQP4、PC水平比較（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with bacterial infection and viral infection（±s）

表3 細菌感染與病毒感染患兒血清MMP-9、AQP4、PC水平比較（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with bacterial infection and viral infection（±s）

組別細菌感染患兒病毒感染患兒t 值P 值n 42 72 MMP-9（μg/L）626.31±204.55 372.10±113.29 8.549＜0.001 AQP4（μg/L）52.17±16.48 21.25±7.03 13.927＜0.001 PC（mg/L）3.05±0.64 4.12±0.73 7.891＜0.001

2.3 血清MMP-9、AQP4、PC 對ICNS 的診斷價值

繪制血清MMP-9、AQP4、PC 對ICNS 診斷價值ROC 曲線，MMP-9 曲線下面積（areaundercurve，AUC）為0.810，95%CI為0.753～0.859，當截斷值＞284.10 μg/L 時，敏感性為81.58%、特異性為65.79%；AQP4 AUC 為0.808，95%CI為0.750～0.857，當截斷值＞18.94 μg/L 時，敏感性為66.67%、特異性為86.84%；PC AUC 為0.763，95%CI為0.702～0.816，當截斷值≤4.03 mg/L 時，敏感性為64.04%、特異性為78.07%；血清MMP-9、AQP4、PC聯合AUC 為0.869，95%CI為0.818～0.910，敏感性為78.95%、特異性為84.21%。見圖1。

2.4 血清MMP-9、AQP4、PC 對ICNS 感染類型的鑒別診斷價值

繪制血清MMP-9、AQP4、PC 對細菌感染與病毒感染的鑒別診斷價值ROC 曲線。MMP-9 AUC為0.805，95%CI為0.721～0.873，當截斷值＞569.68 μg/L 時，敏感性為57.14%、特異性為93.06%；AQP4 AUC 為0.780，95%CI為0.693～0.853，當截斷值＞42.52 μg/L 時，敏感性為56.20%、特異性為93.06%；PC AUC 為0.749，95%CI為0.659～0.825，當截斷值≤3.50 mg/L 時，敏感性為66.67%、特異性為76.39%。血清MMP-9、AQP4、PC 聯合AUC 為0.831，95%CI為0.750～0.895，敏感性為59.52%、特異性為98.61%。見圖2。

2.5 不同預后患者患兒血清MMP-9、AQP4、PC水平比較

預后不良患兒血清MMP-9、AQP4 水平高于預后良好患兒，PC 水平低于預后良好患兒，差異有統計學意義（P＜0.05），見表4。

2.6 血清MMP-9、AQP4、PC 與預后的關系

Logistic 多因素回歸分析，血清MMP-9、AQP4、PC 與預后顯著相關，差異有統計學意義（P＜0.05），見表5。

表4 不同預后患者患兒血清MMP-9、AQP4、PC 水平比較（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with different prognosis（±s）

表4 不同預后患者患兒血清MMP-9、AQP4、PC 水平比較（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with different prognosis（±s）

組別預后不良患兒預后良好患兒t 值P 值n 21 93 MMP-9（μg/L）581.49±187.55 439.63±123.46 4.282＜0.001 AQP4（μg/L）49.73±15.11 28.78±9.34 8.178＜0.001 PC（mg/L）3.11±0.69 3.87±0.72 4.401＜0.001

表5 血清MMP-9、AQP4、PC 與預后的關系Table 5 Relationship between serum MMP-9，AQP4，PC and prognosis

3 討論

ICNS 發病機制較為復雜，普遍認為，其與機體炎性反應、髓鞘遭受破壞、腦膜炎性反應等因素有關［7-8］。甚至其可影響腦血管及腦代謝的自我調節，增加嚴重腦水腫發生風險，最終對神經元產生非逆轉性彌散、局灶性腦損傷。因此，早期明確診斷，根據ICNS 類型予以個性化干預措施是降低致殘率與病死率，改善預后的關鍵。

Roine I 等［9］研究發現，MMP-9 通過降低基底膜蛋白降解，可破壞血腦屏障，加重腦組織外液體、蛋白等成分侵襲，增加繼發性組織水腫發生風險。劉感哲等［10］通過對比研究發現，血清MMP-9在ICNS 細菌感染患兒中呈異常高表達狀態，支持本研究觀點。提示血清MMP-9 可能參與ICNS 發生及病情發展過程中。ICNS 早期，病毒、細菌等各種病原體及其產物在病癥部位可引發炎性反應，加重炎性反應細胞浸潤，進而導致血清MMP-9過度表達，而血清MMP-9 異常高表達可誘導白細胞介素6、白細胞介素8 等炎癥細胞因子釋放，加重炎癥水平對血腦屏障的浸潤，提高血腦屏障通透性，加劇腦組織損傷，從而加快病情進展。經ROC 曲線進一步證實，血清MMP-9 診斷細菌與病毒感染的特異性高達93.06%，可見血清MMP-9 水平有望成為ICNS 患兒針對性治療的新靶點。最后，經Logistic 多因素回歸分析，血清MMP-9 高水平可能是ICNS 患兒遺留神經系統后遺癥、預后不良的危險因素，可能與血清MMP-9 對CD4+T 淋巴細胞具有抗原提成效應，能強化血腦屏障中細胞外基質成分的吞噬作用有關。

AQP4 是大腦主要水通道蛋白，在前腦、間腦、中腦、小腦、腦干等部位表達最為豐富。本研究數據表明，血清AQP4 水平高表達可能增加ICNS 細菌感染發生率，與朱磊等［11］研究結果存在相似之處。細菌侵襲會激活機體炎癥反應，釋放大量促炎因子，刺激單核細胞分泌趨化因子，誘導中性粒細胞聚集，增加血清AQP4 含量，加重血腦屏障功能損傷。通過繪制ROC 曲線進一步證實，血清AQP4，具有成為ICNS 早期診斷的特異性血清標志物的潛力，便于為臨床實施有效對癥處理提供更加細化的指導。另外，近年來，多項研究證實，AQP4 在腦水腫發生、發展中發揮關鍵作用［12-13］。本研究發現，血清AQP4 水平高表達易增加ICNS患兒預后不良發生風險。

黃燕婷［14］報道指出，PC 不僅可調節機體凝血及纖溶平衡，還能通過抗炎、抗凋亡機制，調節微循環，減輕器官功能障礙，從而參與多種疾病病理生理過程的調控。通過酶聯免疫吸附試驗檢測，血清PC 水平在ICNS 細菌感染患兒中呈異常低表達，與王燕等［15］觀點基本一致。PC 水平升高一方面能削弱趨化因子對中性粒細胞的募集作用，緩解內皮細胞損害，進而避免膠質細胞、神經元、血管損傷；另一方面，可直接減少炎癥因子水平，拮抗炎性物質、纖維蛋白滲出，降低腦膜炎后遺癥發生可能性。然而血清PC 診斷ICNS 及其感染類型的敏感性均＜70.0%，診斷效果有限，故本研究采用聯合診斷模式，血清MMP-9、AQP4、PC 聯合診斷ICNS 及其感染類型AUC 均大于血清指標單一診斷，且特異性均＞84.0%，說明三者聯合可為ICNS及其感染類型提供診斷依據。

綜上可知，血清MMP-9、AQP4、PC 異常表達是ICNS 患兒預后不良獨立危險因素，對ICNS 及其感染類型鑒別與診斷具有一定價值。