促炎因子在低齡化膿性腦膜炎患兒病情嚴重程度及預后中的應用價值

李 靜，楊贊章，閆曉靜，張 娜，張艷玲

(1.河北省邢臺市人民醫(yī)院兒三科，河北 邢臺 054001；2.河北省眼科醫(yī)院藥劑科，河北 邢臺 054001)

化膿性腦膜炎(purulent meningitis,PM)是一種嚴重的顱內(nèi)感染性疾病。盡管目前在PM的診斷和治療方面已取得較大的進展，但仍有較高的病死率及致殘率。因此，早期診斷、早期準確評估病情輕重對預后顯得尤為重要。目前臨床對PM患兒病情嚴重程度的判斷主要依據(jù)臨床表現(xiàn)、影像學檢查和格拉斯哥昏迷評分等，尚缺乏客觀可量化的評價指標。尤其對于低齡患兒，其癥狀不典型、病情變化快、精神意識狀態(tài)難判斷，給臨床醫(yī)師評估病情嚴重性帶來極大困難。CNS感染致病菌后，致病菌可刺激腦組織產(chǎn)生一系列細胞因子，這些細胞因子在患兒的免疫反應中發(fā)揮重要作用。目前已有多項研究發(fā)現(xiàn)腦脊液(cerebrospinal fluid，CSF)中某些細胞因子如白細胞介素(interleukin,IL)6、腫瘤壞死因子α(tumornecrosisfactor-α,TNF-α)等，對PM的早期診斷[1-4]及病情嚴重程度的評估[5-7]具有重要價值，但這些研究主要針對成年患者或大齡患兒，目前尚缺乏專門針對低齡患兒的研究。本研究通過測定2歲以下低齡PM患兒CSF及血清中TNF-α、IL-6、IL-8和IL-1β的濃度，探討其在PM患兒早期診斷、病情判斷和遠期預后評估中的價值。

1 資 料 與 方 法

1.1一般資料 選擇2016年1月—2017年12月在邢臺市人民醫(yī)院兒三科住院的2歲以下PM患兒25例為試驗組，其中男性16例，女性9例，月齡中位數(shù)2.4個月，四分位數(shù)間距5.2個月，發(fā)病季節(jié)集中在6～8月的有17例(68.0%)，腦脊液細菌培養(yǎng)結果陽性3例(肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌和糞腸球菌各1例)。所有PM患兒均有不同程度的發(fā)熱、精神差，其中2例伴有頭痛，7例伴有嘔吐，3例前囟隆起，8例驚厥，6例昏迷，8例伴有硬膜下積液。另選取疑診為PM、腦脊液常規(guī)檢查無異常，最終排除顱內(nèi)感染疾病的患兒18例為對照組，其中男性12例，女性6例，月齡中位數(shù)3.8個月，四分位數(shù)間距5.9個月，熱性驚厥9例、肺炎3例、支氣管炎4例、心包炎2例。2組一般資料差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。參照Kepa等[5]劃分重癥腦炎的方法，依據(jù)患兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)功能障礙的程度將試驗組分為重癥組(有意識障礙、昏迷、驚厥者)8例和普通組(無驚厥和昏迷)17例。

參照《諸福棠實用兒科學》中診斷PM的標準納入患兒，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、除PM以外的感染性腦膜炎及腰穿前應用抗菌藥物超過2 d的患兒。所有患兒家長均知情同意且簽署知情同意書，此研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準。

1.2標本收集與細胞因子檢測 患兒在入院12 h內(nèi)采集靜脈血2 mL，通過腰椎穿刺采集腦脊液2 mL。標本在300 g下離心10 min，存放于-80 ℃冰箱中備用。采用酶聯(lián)免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)法測定血清和CSF中TNF-α、IL-6、IL-8和IL-1β的濃度(ELISA試劑盒均購自北京冬歌博業(yè)生物科技有限公司)。

1.3臨床隨訪和預后評估 隨訪6個月，觀察患兒預后情況。按照兒童格拉斯哥結局評分(Children Glasgow Outcome Scale，CGOS)評定患兒預后[8]。將患兒根據(jù)評定結果分為：預后良好組(CGOS評級5級，恢復良好)，預后輕度不良組(CGOS評級4級，輕度殘疾)和預后不良組(CGOS評級1～3級，包括日常生活無法自理、重癥殘疾和死亡)。

1.4統(tǒng)計學方法 應用GraphPad Prism 6.0和SPSS 20.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。計數(shù)資料比較采用χ2檢驗，計量資料非正態(tài)分布時比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗。采用受試者工作特征(receiveroperating characteristic,ROC)曲線評估各促炎因子對PM的診斷價值，以及判斷患兒病情嚴重程度的效能。P<0.05為有差異統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.13組促炎因子的檢出情況 檢測標本中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的定量限分別為6.0、0.8、5.0和10.0 ng/L。3組腦脊液TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8和血清TNF-α、IL-1β、IL-6差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05或P<0.01)。見表1。

表1 3組促炎因子的檢出情況比較

2.2促炎因子對PM的診斷價值 CSF和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8對PM的診斷效能各不相同。在各促炎因子ROC曲線中，以CSF IL-6和CSF IL-8的AUC最大。當CSF IL-6截斷值取26.70 ng/L時，約登指數(shù)最大，為0.689，此時敏感度和特異度分別為80.0%和88.9%；當CSF IL-8截斷值取119.05 ng/L時，約登指數(shù)最大，為0.713，此時敏感度和特異度分別為88.0%和83.3%，提示CSF IL-6和CSF IL-8對小兒PM具有較高的診斷價值。見表2。

表2 各促炎因子不同水平閾值診斷PM的ROC曲線參數(shù)

2.3促炎因子水平與PM患兒病情輕重程度的關系 普通PM組和重癥PM組CSF中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8水平均較對照組明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。重癥PM組CSF中的4種促炎因子水平均顯著高于普通PM組(P<0.01)，普通PM組促炎因子水平均顯著高于對照組(P<0.05)，提示PM病情嚴重程度與CSF中促炎因子水平有一定相關性。見表3。

表3 3組腦脊液促炎因子水平比較

表4 3組血清促炎因子水平比較

2.4促炎因子對PM病情輕重區(qū)分的效能 在所有區(qū)分重癥PM與普通PM的ROC曲線中，CSF中TNF-α的AUC最大。當CSF TNF-α截斷值為70.4 ng/L時，約登指數(shù)最大，為0.941，此時區(qū)分普通PM與重癥PM的敏感度為100%、特異度為94.1%。見圖1，表5。

2.5CSF和血清中4種促炎因子對PM預后的評估價值 患兒出院6個月后，共有23例PM患兒完成隨訪，預后良好組15例，預后輕度不良組5例，預后不良組3例。因患兒血清中TNF-α、IL-6和IL-1β的濃度低于定量限的標本數(shù)量較多，故未對這3個檢測指標進行統(tǒng)計學分析。對另外5個檢測指標進行秩和檢驗，結果顯示，預后輕度不良組腦脊液IL-6水平明顯高于預后良好組，預后不良組腦脊液IL-6水平高于預后良好組和預后輕度不良組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表6。

圖1 CSF和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8區(qū)分PM病情輕重的ROC曲線

表5 各促炎因子評估PM病情輕重的ROC曲線參數(shù)

表6 不同預后PM患兒的各項指標比較

3 討 論

低齡PM患兒的臨床表現(xiàn)趨于不典型，本研究中，PM患兒年齡小(中位年齡2.4個月)，頭痛、腦膜刺激征、前囟隆起等臨床表現(xiàn)發(fā)生率僅為8%～12%。腦脊液細菌培養(yǎng)作為診斷PM的金標準[9]，其培養(yǎng)陽性率太低(本研究僅12%)。早期診斷和判斷病情是合理治療、改善預后的關鍵，因此有必要尋找能早期診斷PM和評估病情的可靠標志物。多項研究表明，CSF中TNF-α、IL-6、IL-8等促炎因子對PM具有較高的診斷價值[1-4,10-13]。Srinivasan等[1]分析了608名嬰兒CSF中TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8、IL-10和IL-12診斷PM的效能，認為IL-6和IL-10在診斷PM方面具更高的準確性。Dano等[2]觀測65例15歲以下PM患兒CSF中IL-6的水平，發(fā)現(xiàn)PM組水平顯著高于對照組，其診斷腦膜炎的ROC曲線AUC達0.94，對診斷PM具有良好的效能。本研究結果顯示，PM組CSF中TNF-α、IL-8、IL-1β、IL-6的水平均顯著高于對照組的水平；CSF中IL-6和IL-8獨立診斷PM的ROC曲線下面積均大于0.90，兩者在最佳截斷值時的敏感度和特異度均在80%以上，說明CSF IL-6和CSF IL-8對PM均具有較高的診斷效能，這與一項Meta分析研究報道結果基本相符[3]。

病原菌入侵CNS后，刺激免疫細胞向感染灶浸潤聚集，活化的巨噬細胞釋放TNF-α、IL-1、IL-6等細胞因子。TNF-α是重要的早期促炎細胞因子，在CNS感染中發(fā)揮先導作用，可進一步誘導IL-6、IL-8、IL-1β等促炎因子的合成和釋放[14]，增強炎癥細胞的黏附作用，提高血腦屏障通透性[15]。IL-6是一種促炎細胞因子，能激活基質(zhì)蛋白金屬酶，破壞血腦屏障[16]，還可刺激細胞產(chǎn)生活性氧等毒性物質(zhì)。IL-8對中性粒細胞具有趨化性，能促進局部炎癥。一般來說，促炎因子水平越高，表明炎癥反應程度越重，炎癥對組織的損傷越大。有研究表明PM患者CSF TNF-α水平與血腦屏障損傷程度和病情嚴重程度具有顯著相關性[6-7]。Kepa等[5]比較了輕度、中度及重度成年PM患者的CSF IL-6水平，結果顯示CSF IL-6水平與成年PM患者病情嚴重程度具有相關性，可用于評估患者病情的嚴重程度。與上述文獻結果基本一致，本研究結果顯示，PM組患兒CSF中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8水平均較對照組明顯升高，且重癥PM組促炎因子水平顯著高于普通PM組，普通PM組顯著高于對照組水平，提示CSF中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等促炎因子水平與PM病情嚴重程度密切關系。區(qū)分PM病情輕重的ROC分析顯示，CSF中TNF-α的AUC最大(0.956)，IL-6次之(0.904)，IL-8(0.897)和IL-1β(0.890)再次之，而血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8的AUC均不足0.70，說明血清樣品中的促炎因子判斷PM病情輕重的效能均不及腦脊液樣品，CSF TNF-α和CSF IL-6可作為判斷低齡PM患兒病情嚴重性的敏感指標。

值得說明的是，對照組和PM組患兒CSF和血清中TNF-α的檢出率均較低，對照組CSF和血清中檢出率分別僅有11.1%和5.6%，PM組分別為68%和24%。動物實驗顯示，肺炎鏈球菌性腦膜炎大鼠感染細菌6 h時CSF中TNF-α水平開始升高，但在24 h后多數(shù)CSF標本已檢測不到TNF-α[17]。PM患者接受抗菌藥物治療24 h后就不易檢測出CSF中TNF-α[6]。而IL-1β、IL-6、IL-8等促炎因子的半衰期較長[18]，動物感染96 h后這些炎癥因子仍有較高濃度[17,19]。可見CSF細胞因子的水平與發(fā)病時間有密切關系。由于本研究不可能準確獲知每例患兒患病的確切時間，但納入本研究的均是出現(xiàn)癥狀之后48 h以內(nèi)的患兒。部分患兒采集標本時已經(jīng)錯過了TNF-α的高峰期，這可能是入組患兒TNF-α檢出率低的原因。雖然TNF-α的檢出率不高，但TNF-α的檢出結果顯示，重癥PM組患兒CSF中TNF-α的水平顯著高于普通PM組(P<0.001)，說明CSF中高水平的TNF-α往往預示著患兒PM病情嚴重。

Takahashi等[4]和Vzquez等[19]觀察PM成年患者CSF中IL-6水平與預后的相關性，結果顯示CSF中IL-6水平越高，近期預后越差。Kepa等[5]研究證實，在輕、中、重癥PM成年患者CSF中，IL-6水平與蛛網(wǎng)膜下腔的炎癥反應強度及腦損傷預后密切相關，CSF中高水平的IL-6意味著腦損傷嚴重、臨床結局惡化。與上述研究結果一致，本研究顯示，預后輕度不良組腦脊液IL-6水平明顯高于預后良好組，預后不良組腦脊液IL-6水平顯著高于預后輕度不良組，表明PM患兒腦脊液中IL-6水平越高，患兒的遠期預后就越差。IL-6是中性粒細胞向CNS遷移的強效誘導劑，一方面可激活中性粒細胞胞內(nèi)酶，增強對病原體的殺傷力，另一方面也可對組織造成炎性損傷。但本研究與上述文獻研究的樣本量均較小，且未對危險因素進行分層，得出的結論可能存在偏倚。因此尚需開展大樣本的研究，以確認IL-6等炎性因子預測PM預后的準確性。

綜上所述，低齡PM患兒CNS內(nèi)產(chǎn)生大量促炎因子，腦脊液中IL-6和IL-8可作為早期診斷PM的輔助指標。腦脊液中促炎因子水平越高，預示著病情越嚴重，其中，TNF-α和IL-6對判斷PM患兒病情輕重具有更高的敏感度和特異度，本研究所得的TNF-α和IL-6判斷病情輕重的最佳截斷值可為醫(yī)師判斷病情輕重提供參考。另外，CSF中IL-6水平可能有助于評估PM遠期預后，但其確切價值尚需進一步開展大樣本的臨床研究以證實。