兒童囊性纖維化篩查檢測汗液電導率的研究進展*

李 智，尹子福 綜述，張建平，申月琳 審校

(國家兒童醫學中心/首都醫科大學附屬北京兒童醫院呼吸二科,北京 100045)

囊性纖維化(cystic fibrosis，CF)是由囊性纖維化跨膜傳導調節因子(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)基因突變導致的常染色體隱性遺傳病[1]。CFTR基因異常主要影響外分泌腺如肺、胰腺、肝臟等功能，進而表現出相應的臨床癥狀和并發癥，呼吸衰竭是其主要的致死原因。早期診斷有利于患兒獲得科學的營養指導，促進生長發育，延緩肺功能惡化[2]。汗液電導率檢測是汗液測試委員會推薦的CF篩查檢測[3]，自20世紀50年代以來逐漸發展成熟，其原理是以等價的氯化鈉溶液的電導率表示汗液樣本的電導率，具有操作便捷、成本低等[4-5]優點。既往研究認為亞洲人群CF發病率很低，近年伴隨基因診斷技術的發展和對CF認識的加深，我國報道確診的CF病例數逐漸增加[6]，且基于龐大的人口基數，CF群體數量不容忽視。基于此，本文綜述了汗液電導率檢測的研究進展，旨在幫助臨床人員更深入地了解該項檢測技術，以便早期診斷改善患兒預后。

1 汗液電導率檢測的診斷價值

雖然目前國際指南和歐美囊性纖維化協會等機構尚未將汗液電導率作為CF的診斷學指標，但一系列的研究均證實，其與診斷金標準汗液氯離子結果之間存在良好的一致性[7-11]，具有很高的診斷準確性。囊性纖維化基金會的專家共識推薦，對于新生兒篩查陽性、臨床特征與CF一致或家族史陽性的個體，汗液氯離子的值大于或等于60 mmol/L可診斷為CF[2]。由于除了鈉離子和氯離子，汗液還含有大量的鉀離子、碳酸氫鹽和乳酸等離子，因此汗液電導率高于汗液氯離子結果。LEZANA等[8]檢測了3 834例患兒汗液樣本的氯離子和電導率，結果顯示二者之間具有顯著的相關性，相關系數0.60，當汗液電導率的值大于或等于90 mmol/L時，靈敏度99.7%，特異度100%，該研究結果顯示汗液電導率大于或等于90 mmol/L時為診斷CF臨界值，<75 mmol/L為排除CF的臨界值。MATTAR等[9]對738例兒童進行的電導率及氯離子對比分析顯示二者具有良好一致性，Kappa系數0.934，認為汗液電導率大于或等于90 mmol/L可診斷為CF，當汗液電導率在75～90 mmol/L時，需要進行汗液氯離子或基因檢測分析進一步確診。DOMINGOS等[10]對444例非CF新生兒和90例CF新生兒開展的汗液氯離子和電導率檢測對比發現，二者之間顯著相關，相關系數0.97，ROC曲線分析的新生兒確診CF的汗液電導率值為69 mmol/L，60～69 mmol/L被認為是模糊范圍值。由于亞洲CFTR基因變異譜和臨床表現與歐美CF人群不同，我國學者王興蘭等[12]研究檢測了45例CF患兒和200例患肺部疾病的非CF患兒，發現診斷 CF 的汗液電導率最佳臨界值為 83.5 mmol/L時，靈敏度93.3%，特異度100%；當排除CF的最佳臨界值為63.5 mmol/L時，靈敏度97.80%，特異度90.5%，研究結論認為汗液電導率檢測可以用于中國兒童CF的篩查，當其值超過80 mmol/L時應考慮CF可能，低于60 mmol/L可排除CF可能。

2 影響汗液電導率結果的潛在因素

臨床實踐發現，汗液電導率檢測同汗液氯離子檢測一樣存在假陽性或假陰性的現象[13]。目前并沒有研究直接分析影響汗液電導率結果的因素，但由于汗液電導率和汗液氯離子檢測在關鍵環節(汗液刺激和收集環節)一致，且鑒于二者在診斷CF方面良好的一致性，因此影響汗液氯離子結果的因素可能與汗液電導率也有關。GUGLANI等[14]系統綜述了可能導致汗液氯離子假陽性或假陰性結果的因素，該研究認為可能導致假陽性的因素包括：技術因素(汗液蒸發、汗液收集區域局部使用地卡因)、過敏性皮炎、砷毒害、孟喬森癥候群、托吡酯治療、神經性厭食癥、營養不良、碳酸酐酶Ⅻ突變等；可能導致假陰性的因素包括：技術因素(汗液蒸發、皮膚未干燥前即收集汗液)、特殊的基因突變類型[包括R117H、D1152H、3849+10 KbC→T、G551S、A455E、L206W、IVS8 (5T)、2789+5 G→A]、少汗性外胚層發育不良、汗液收集不足、鹽皮質激素治療等。值得注意的是，還有一類CF基因攜帶者，其汗液氯離子檢測結果為30～60 mmol/L，包括Arg117His (5T)、Arg334Trp、Ala55Glu、Class Ⅳ～Ⅵ mutations[15]，這提示，當汗液電導率值在60～80 mmol/L時，需結合患者臨床表征謹慎判斷。從MASSIE等[16]綜述的結果來看，技術因素是造成檢測結果不準確的主要因素之一。有證據表明，汗液氯離子實驗中不當的操作技術會誤導CF診斷。汗液刺激和收集是汗液電導率檢測的主要環節，最容易產生的問題是汗液樣本收集不足，導致無法分析，延長CF的診斷和治療。因此，英國指南建議[17]，失敗的汗液收集應少于每個實驗室中心檢測人口的10%。囊性纖維化基金會也要求開展汗液氯離子檢測的實驗室小于3個月的嬰兒汗液不足率小于或等于10%[18]。針對此問題，SHENOY等[19]對160例異常新生兒篩查的汗液收集過程分析發現，出生體重小于3 kg和胎齡小于37周是顯著延緩新生兒完成篩查時日齡的嬰兒方面因素；操作層面，通過加強操作培訓、減少操作人員數量從而保持熟練度、操作期間加強觀察，能夠保證汗液收集不足率保持在10%以內。這提示臨床人員，應重視汗液電導率檢測的操作細節，避免因操作不當造成的汗液收集失敗或假陽性、假陰性結果。當汗液電導率的結果與臨床指征不符時，應考慮相關的影響因素，并通過重復檢測或基因檢測協助診斷。

3 汗液電導率檢測的操作現狀

汗液電導率檢測包括汗液刺激、收集和分析3個步驟，操作雖不復雜，但涉及細節較多，如不加以重視，可能導致操作失敗。相比歐美高加索人種，亞洲人群CF病例總體稀少，目前我國只有1項研究報道汗液電導率檢測的開展情況，國外開展汗液電導率檢測的實驗室較多。GREAVES等[20]調查了澳洲9個注冊實驗室的汗液電導率操作的現況，結果具有一定的代表性。(1)樣本量方面：各實驗室每年檢測的總樣本數為2～180次，其中2個實驗室每年測試少于10次，臨界或明顯異常的數量每年0～24次，5個實驗室報告每年檢測成年人1～12人。(2)操作人員方面：6個實驗室的汗液收集和檢測由實驗室工作人員負責，其余3個由護理人員和病理人員收集。(3)收集部位和次數：8個實驗室傾向于從手臂上收集，6個實驗室表示如果有必要會從腿部采集。每次檢測6個實驗室只收集1個部位，3個實驗室同時收集2個部位。(4)收集部位的清潔消毒：5個實驗室會使用去離子水或乙醇清洗收集部位。(5)收集和分析設備：7個實驗室使用WescorMacroduct?收集和SWEAT·CHEKTM分析，2個實驗室使用WescorNanoduct?收集和分析。(6)判斷樣本是否充足：共8個實驗室回復，其中1個實驗室認為出汗率大于1 g·m-2·min-1時汗液充足，3個實驗室分別認為汗液量小于15 μL、10～20 μL和小于50 μL為汗液不足，其他4個實驗室認為可根據汗液在分析儀導電柱兩端可見、收集時間超過30 min、線圈內2～3圈汗液等判斷樣本是否充足。汗液不足每年0～36例，2個實驗室發現年齡小于5歲和脫水是汗液不足的最常見原因。(7)質量控制和結果報告形式：8個實驗室回復均有內部質量控制流程。7個實驗室只報告等價NaCl濃度(mmol/L)，1個實驗室計算等價氯濃度，1個實驗室二者均報告。

此外，針對一次測試時是否需刺激和收集2個部位汗液的問題，英國兒童實驗室對英國本土10家臨床生物化學實驗室開展的汗液收集調查結果顯示[21]，只有1個實驗室每次雙側刺激收集，2個實驗室根據情況選擇，7個實驗室從不雙側刺激，研究不能證明每次雙側刺激可以提高成功率，且部分實驗室人員認為雙側收集增加了人員配備、物資成本和患者壓力。儀器使用方面，NanoductTM是集汗液刺激和收集為一體的一次性汗液電導率檢測儀器，因其操作簡單、實用且所需汗液樣本量僅需3 mL即可分析，被認為適合新生兒篩查[22]。KUEHNI等[23]使用NanoductTM分別測量了260例健康新生兒4 d和4周時的汗液電導率，結果發現成功率和收集時間分別為61%和27 min，94%和25 min，4周新生兒的汗液電導率值為53 mmol/L，與健康年長兒童水平相當，研究認為NanoductTM適合用于4周以上新生兒的檢測。總體來看，各實驗室汗液電導率檢測在操作細則、儀器使用、指標判斷和診斷結果報告等方面尚存在一定的差異。

4 汗液電導率檢測的指南建議

由于我國報道的開展汗液電導率檢測的科室較少，在質量控制、實驗室標準要求、操作細節規范等方面均沒有相應的規范。鑒于汗液電導率檢測操作細則的重要性和各實驗室的差異性，筆者查閱了國際囊性纖維化基金會、美國臨床實驗室標準協會(clinical and laboratory standards institute，CLSI)、汗液測試委員會、英國多學科汗液測試工作組等機構發布的關于汗液電導率檢測操作的指南[3,16,17,24-25]，總結了部分該項檢測的重要細節及最佳實踐建議，以便更規范地指導該項檢測技術。

4.1 檢測適用患兒

(1)患兒應大于校正年齡2周且體重大于2 kg。(2)如有以下情況時，檢測應延遲：患兒有嚴重不適、脫水、水腫、營養不良、鹽皮質激素治療、適合收集汗液的部位皮膚存在嚴重濕疹或炎癥等。

4.2 汗液刺激和收集

(1)儀器：WescorMacroduct?是一種可靠的汗液刺激和收集系統。在獲得更多的研究、同行比較和產品開發信息之前，不建議使用WescorNanoductTM。(2)刺激部位：任一前臂的屈肌表面是收集汗液的首選部位。如前臂無法使用，上臂、大腿或小腿也可使用，電極應放置在腿部內側。(3)建議雙邊刺激收集和分析。(4)汗液誘導器必須使用自動防故障電路電池供電并定期檢測，刺激電流為1.5～4 mA。(5)刺激時間：5 min。(6)電極必須定期清洗、檢查，如出現點蝕或不規則現象應更換。(7)整個刺激期都必須嚴密監護患兒。(8)收集部位：汗液刺激后的正極部位。(9)收集時間：不超過30 min。(10)收集的汗液量：平均出汗率大于或等于1 g·m-2·min-1)或最小體積大于或等于15 μL。(11)當汗液樣本收集不足時，不應分析；也不可將多次收集的樣本集中使用。(12)汗液保存：無一致指南意見；CLSI及英國指南認為可在4 ℃穩定狀態下Macroduct?汗圈內保存72 h。(13)運輸：收集的汗液如需運輸到另一個實驗室分析，需確保樣品在運輸過程中保持穩定。

4.3 汗液電導率分析

(1)除需運輸的樣本外，應在汗液收集完成后盡快分析；(2)報告形式：應以標準“等價氯化鈉(mmol/L)”為單位寫明測量汗液電導率的值；(3)汗液電導率結果僅可作為篩查試驗；(4)所有汗液電導率大于50 mmol/L的患兒都應進行汗液氯離子檢測。

4.4 質量控制

(1)汗液誘導器應每年進行質量檢測，確保電路安全；(2)汗液收集：3個月以上的患兒，汗液樣本收集不足達到年檢測例數的5%以上，說明收集技術有問題，需調查原因，采取重新培訓等措施改進；(3)年檢測量：每個接受過培訓的人員每年應至少進行10次汗液收集和測試，詳細的培訓記錄必須形成文件，以供質檢審計。

綜上所述，汗液電導率檢測是一項可靠的CF篩查檢測，具有一定的臨床診斷價值。雖然有部分指南建議，但各臨床實驗室的操作細則仍存在一定差異。CF在我國屬于罕見病，汗液電導率檢測尚未普及，未來還需更多臨床科室通過開展該項檢測技術，不斷完善其操作實踐，為相關機構制訂切實的指南規范提供循證依據。