老年吸入性肺炎支氣管肺泡灌洗液的生物學標志物和病原學分析

時銘蔚 周朝娥 王立娜 孫春萍 李君 劉新民

吸入性肺炎(aspiration pnuemonia, AP)的發病率隨著年齡的增長而不斷增加,在80歲以上的人群中,60.1%的社區獲得性肺炎(community acquired pneumonia, CAP)和86.7%的醫院獲得性肺炎為AP［1］。AP在老年人中高發的主要原因為：老年人腦血管和退行性神經系統疾病的發病率增加,吞咽困難和咳嗽反射受損,更容易發生口咽部誤吸［2］。準確、快速地識別老年AP有助于及時調整治療以及護理方案,改善病人的預后。胃蛋白酶由胃主細胞分泌,在正常的呼吸標本中不存在,研究證實它可以用于胃食管反流病的輔助診斷［3］。淀粉酶來源于胰腺、唾液腺和胃腸道,不易通過肺泡屏障,當病人發生口咽誤吸時,在支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)內可檢測到淀粉酶［4］。然而,胃蛋白酶和淀粉酶是否可以作為識別老年AP的生物學標志物尚未得到證實。本研究擬探索BALF中淀粉酶和胃蛋白酶水平對老年AP的診斷價值,并分析老年AP病人BALF中的病原學特征。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象 本研究納入2021年9月至2022年1月北京大學第一醫院住院治療的65名受試者。所有受試者年齡均>60歲,符合肺炎診斷標準［5］。如果病人同時具備以下任何一項條件,則被診斷為AP：(1)護工或他人證實的誤吸;(2)因吞咽功能異常或吞咽困難易發生誤吸且臨床醫生嚴重懷疑AP的病人;(3)胸部CT顯示重力依賴性肺段的證據。其余的肺炎病人則定義為非吸入性肺炎(no-AP)病人。排除呼吸機相關肺炎、開放性肺結核、新型冠狀病毒肺炎、免疫狀態低下和有肺部或頭頸部腫瘤的病人。本研究經醫院倫理委員會核準后進行(批號：2021-309),病人均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 資料收集：根據納入、排除標準收集病人的病歷資料,包括人口學信息(年齡和性別)、合并疾病(高血壓、糖尿病、急性心肌梗死以及腦梗死等)、臨床表現(嘔吐、呼吸困難以及吞咽困難等)。

1.2.2 樣本采集：所有病人在入組48 h內按照標準流程完成BALF的采集［6］,根據胸部影像學或內鏡表現判斷取樣的節段。

1.2.3 生物學標志物檢測：將BALF進行1000 r/min離心,取上清液進行檢測。(1)淀粉酶檢測：采用全自動生化分析儀(AU5800,貝克曼,美國)檢測淀粉酶的活性［4］。(2)胃蛋白酶檢測：使用ELISA試劑盒(USCN Life Science,武漢,中國),該試劑盒可以特異性檢測人胃蛋白酶A,最低檢測限為1.27 ng/mL。運用多功能酶標儀在450 nm的波長下測定吸光度,并計算樣品濃度。

1.2.4 BALF中病原學檢測：BALF同時送檢傳統病原學檢測,包括細菌、真菌涂片及培養,呼吸道多項病原抗體檢測,病毒核酸PCR檢測、抗體檢測、半乳甘露聚糖試驗和(1,3)-β-D-葡聚糖試驗等。對于常見的污染微生物,如凝固酶陰性葡萄球菌、草綠色鏈球菌、棒狀桿菌屬以及丙酸桿菌屬等在本研究中視為陰性。

2 結果

2.1 研究人群基本資料 65例病人中有30例病人診斷為AP,AP組中位年齡顯著高于no-AP組(P<0.05);AP組病人合并急性心肌梗死、腦梗死、反流性食管炎和骨折的比例明顯多于no-AP組(均P<0.05);AP組發生休克、嘔吐、呼吸困難、吞咽困難和意識障礙的比例也顯著多于no-AP組(均P<0.05)。見表1。年齡≥70歲(86.7%)、腦梗死(66.7%)和腸內營養(70.0%)是AP組最常見的誤吸危險因素。53.3%的AP組病人至少存在3個誤吸危險因素。見圖1。

圖1 AP組病人誤吸危險因素的組成

表1 2組受試者的基線特征比較

2.2 2組BALF中胃蛋白酶和淀粉酶水平比較 AP組和no-AP組中位胃蛋白酶水平分別為1.8(0,9.9) ng/mL和1.1(0,4.8) ng/mL,差異無統計學意義(P=0.608)。AP組和no-AP組中位淀粉酶水平分別為878.0(253.9,3394.2) IU/L和88.6(31.0,170.8) IU/L,差異有統計學意義(P<0.001)。

2.3 繪制ROC曲線評估BALF中淀粉酶輔助診斷AP的價值 ROC曲線的AUC為0.83(95%CI： 0.72～0.94),截斷值為338.3 IU/L,敏感度為77.3%,特異度為88.6%。

2.4 2組病原體分析 AP組和no-AP組病原體檢測陰性率分別為23.3%(7/30)和42.9%(15/35)。AP組檢出的微生物主要包括肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌和鮑曼不動桿菌,no-AP組檢出的微生物主要包括白色念珠菌和肺炎克雷伯菌,2組肺炎克雷伯菌和金黃色葡萄球菌檢出率差異有統計學意義。見圖2。BALF中細菌檢測陽性病人(n=43)的中位淀粉酶水平顯著高于細菌檢測陰性病人(n=22)［408.9(165.3,1979.0) IU/L比48.4(24.2,98.4) IU/L,P<0.001］,兩者胃蛋白酶水平差異無統計學意義［2.5(0,9.9) ng/mL比0(0,2.6) ng/mL］。

注：與AP組比較,*P<0.05圖2 2組病人的微生物檢測結果

3 討論

AP是老年肺炎的一個常見類型,隨著年齡的增加,AP的發病率逐漸增加。AP的診斷依據主要是病人的誤吸史、誤吸危險因素和肺部重力依賴性影像學表現等［2］。但老年AP往往癥狀不典型、起病隱匿,極易進展為重癥肺炎。目前缺少快速準確的診斷方法,病人無法得到及時、有效的診療。生物標志物如可溶性髓系細胞觸發受體［7］、降鈣素原［8］等診斷AP的效果不佳。胃蛋白酶是胃內容物反流到食道和下呼吸道的生物標志物,淀粉酶是口咽分泌物進入肺部的生物學標志物,二者均直觀地反映了誤吸的過程,本研究分析了這兩種誤吸生物標志物對老年AP的診斷價值。

本研究發現AP組和no-AP組病人BALF中胃蛋白酶水平差異無統計學意義(1.8 ng/mL比1.1 ng/mL)。主要原因可能是胃蛋白酶在酸性環境下才能保持活性,而BALF的pH值為7.5［9］。目前的研究也尚未明確BALF中胃蛋白酶的半衰期［10］,也有可能是本研究中發生胃內容物誤吸的病人較少。本研究AP組BALF中淀粉酶水平顯著高于no-AP組(878.0 IU/L比88.6 IU/L),淀粉酶診斷AP的AUC為0.83。Suzuki等［11］研究發現,BALF中淀粉酶診斷AP的靈敏度為77.1%,特異度為84.2%。而且淀粉酶的檢測窗口時間較長、成本低,臨床可以快速獲得檢測結果,可以作為診斷AP的一個快速有效的生物標志物。本研究發現,BALF中細菌檢測陽性者的淀粉酶水平顯著高于陰性病人(408.9 IU/L比48.4 IU/L)。Weiss等［12］檢測了280例病人的296個BALF樣本中的淀粉酶結果,發現細菌性肺炎病人的BALF中淀粉酶顯著升高,用BALF中淀粉酶區分培養陽性和陰性肺炎病人的AUC為0.67,這表明BALF中淀粉酶也可能與細菌性肺炎相關。本研究沒有采集健康人的BALF,但在no-AP組受試者中也檢測到了胃蛋白酶和淀粉酶。Gleeson等［13］通過多導睡眠掃描圖發現,50%的健康成年男性在睡眠過程中會發生誤吸,這說明健康人也存在一定程度的誤吸,AP并不是僅由誤吸事件引起的,與宿主防御能力下降和吸入的微生物也密切相關［14］。

本研究結果顯示,AP病人BALF中最常見的病原菌是肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌和鮑曼不動桿菌,我們并未發現厭氧菌。目前的研究也顯示,AP的病原學發生了變化,厭氧菌群不再是主要病原體［15-16］。Marin-corral等［15］納入了2606例CAP病人,其中193例(7.4%)為AP,對所有病人的呼吸道樣本進行微生物學檢測后發現,AP、有誤吸危險因素的CAP以及無誤吸危險因素的CAP病人厭氧菌的檢出率均較低(0.5%、0.3%、0),可能因為大部分病人都接受了抗厭氧菌藥物治療。老年病人因免疫力低、基礎疾病多并且長期使用抗菌藥物,易感染肺炎克雷伯菌和銅綠假單胞菌等革蘭氏陰性菌［17］。另外,本研究在AP病人中檢出了糞腸球菌、白色念珠菌等上呼吸道或腸道的常駐細菌,這些細菌在長期臥床、機械通氣、腸內營養的老年病人中易形成牙菌斑被吸入到下氣道引發AP［18］。因此,必須重視老年病人的口腔衛生,例如標準的洗手程序、清潔殘留在口腔中的食物殘渣、假牙清潔以及使用復方氯己定、0.35%聚維酮碘的方法以預防AP的發生和進展［19-20］。

本研究存在一定的局限性。首先,AP沒有明確的診斷標準,本研究的納入標準可能會導致一部分AP病人的漏診。其次,本研究納入的樣本量小,病原體結果可能不足以代表老年AP的病原體組成。最后,由于在采集樣本前多數病人經驗性使用抗生素,有誤吸危險因素的病人可能已經使用了抗厭氧菌的藥物,影響了病人的病原學檢測結果。綜上所述,BALF中淀粉酶可以作為診斷老年AP的一種快速有效的辦法,幫助臨床醫生早期識別AP并預防AP的進展。