老年膿毒癥相關性腦病患者血清UCH-L1、TNAP的表達及其臨床意義

譚小田,謝柏梅,王新平,衛國,路曉艷

膿毒癥相關性腦病(sepsis-associated encephalopathy, SAE)是繼發于中樞神經系統以外的感染引起的彌漫性腦功能損傷,表現為昏迷、譫妄等意識障礙,患者病死率較高[1-2]。泛素羧基末端水解酶-L1 (ubiquitin carboxy terminal hydrolases-L1,UCH-L1)是一種半胱氨酸水解酶,具有穩定泛素單體、抑制泛素單體降解的功能[3]。研究發現,在新生兒缺血缺氧性腦病、腦梗死等疾病中,受損的神經元能夠釋放UCH-L1經血腦屏障進入外周血被檢測到,是理想的腦損傷生物標志物[4-5]。組織非特異性堿性磷酸酶(tissue non-specific alkaline phosphatase,TNAP) 屬于堿性磷酸酶家族成員,通過糖基磷脂酰肌醇結構域結合細胞膜,發揮磷酸酶的生物學作用。研究發現,在膿毒癥、腦卒中等疾病中,腦微血管內皮細胞的損傷能夠釋放TNAP入血被檢測到[6]。目前SAE患者血清中UCH-L1、TNAP的表達及臨床意義尚不清楚。本研究通過檢測SAE患者血清UCH-L1、TNAP的表達,探討兩者臨床意義,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2019年3月—2021年3月空軍軍醫大學空軍第986醫院老年病科診治老年膿毒癥患者177例為研究對象,根據是否合并SAE分為SAE組(n=80)和非SAE組(n=97)。SAE組:男42例,女38例;年齡60～84(71.55±6.87)歲;體質量指數19.41～28.72 (21.83±2.70)kg/m2;受教育年限2～11(5.13±1.41)年;合并癥:高血壓史23例,糖尿病史11例;感染部位:肺部40例,尿路22例,血液18例。非SAE組:男50例,女47例;年齡60～85(71.88±6.76)歲;體質量指數20.11～27.64(22.17±2.85)kg/m2;受教育年限2～10(4.96±1.70)年;合并癥:高血壓史25例,糖尿病史13例;感染部位:肺部50例,尿路27例,血液20例。2組性別、年齡、體質量指數、受教育年限、高血壓史、糖尿病史及感染部位比較,差異均無統計學意義(P>0.05),具有可比性。本研究已經獲得醫院倫理委員會批準(SF2019-M0107),患者或家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 病例選擇標準 (1)納入標準:①患者年齡≥60歲,膿毒癥的診斷符合膿毒癥3.0標準[7];②根據膿毒癥患者意識狀態、顱腦磁共振及腦電圖等檢查對SAE進行診斷,同時排除中樞神經系統感染、顱腦腫瘤、電解質紊亂及安眠藥等因素引起的意識障礙;③臨床資料完整。(2)排除標準:①合并腦血管意外、顱腦外傷等;②合并肝性腦病、糖尿病酮癥酸中毒等;③妊娠、哺乳期女性;④合并免疫性疾病或長期使用激素等免疫抑制劑者。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 血清UCH-L1、TNAP水平檢測:老年膿毒癥患者入院后第1天清晨采集空腹肘靜脈血5 ml,室溫靜置1 h,離心收集上層血清。采用酶聯免疫吸附方法(雙抗體夾心法)檢測血清UCH-L1、TNAP水平。人UCH-L1 ELISA試劑盒購自上海心語生物科技公司,貨號XYU-H01627。人TNAP ELISA試劑盒購自重慶智選生生物科技公司,貨號ZX19454。操作步驟嚴格按照試劑盒說明書進行,終止顯色后酶標儀(美國BioTEK公司,型號ELX808)檢測各孔OD450值,根據標準品孔的OD值繪制標準曲線, 計算樣品濃度值。

1.3.2 SAE相關指標檢測:患者入院24 h內急性生理學與慢性健康狀況評價Ⅱ (acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ,APACHE Ⅱ) 評分(包括心率、平均動脈壓、體溫、呼吸頻率、血鈉、血鉀、意識狀態等方面,分值0～71分,分值越高,病情越重),序貫器官衰竭評分(sequential organ failure assessment,SOFA)(包括呼吸系統、循環系統、神經系統、凝血功能及肝腎功能等,分值范圍0～24分,分值越高,病情越重);白細胞計數,神經元特異性烯醇化酶(neuron specific enolase,NSE)(酶聯免疫吸附法),降鈣素原(放射免疫法),C反應蛋白(放射免疫法)。根據SAE患者28 d內生存情況,將SAE患者分為生存亞組(n=48)和死亡亞組(n=32)。

2 結 果

2.1 2組血清UCH-L1、TNAP比較 SAE組血清UCH-L1、TNAP水平高于非SAE組,差異有統計學意義(P<0.01),見表1。

表1 非SAE組與SAE組患者血清UCH-L1、TNAP比較Tab.1 Comparison of serum UCH-L1 and TNAP levels between non SAE group and SAE group patients

2.2 2組SAE相關指標比較 SAE組血清C反應蛋白、降鈣素原、NSE、SOFA評分、APACHEⅡ評分均高于非SAE組,差異具有統計學意義(P均<0.01),見表2。

表2 非SAE組與SAE組患者相關指標比較Tab.2 Comparison of relevant indicators between non SAE group and SAE group patients

2.3 SAE患者血清UCH-L1、TNAP水平與SAE相關指標的相關性 Pearson相關分析結果顯示,SAE患者血清UCH-L1、TNAP水平與降鈣素原、C反應蛋白、NSE、SOFA評分、APACHEⅡ評分呈正相關(P均<0.01),見表3。

表3 SAE患者血清UCH-L1、TNAP水平與SAE相關指標的相關性Tab.3 Correlation between serum UCH-L1, TNAP levels and SAE related indicators in SAE patients

2.4 2亞組SAE患者臨床資料比較 死亡亞組SAE患者血清降鈣素原、C反應蛋白、NSE、 UCH-L1、TNAP、APACHE Ⅱ評分、SOFA評分均高于生存亞組(P<0.05),見表4。

表4 生存亞組及死亡亞組患者臨床資料比較Tab.4 Comparison of clinical data between survival subgroup and death subgroup patients

2.5 影響SAE患者死亡預后的多因素Logistic回歸分析 以SAE患者預后為因變量(1=死亡,0=生存),以C反應蛋白、降鈣素原、NSE、APACHE Ⅱ評分、SOFA評分及血清UCH-L1、TNAP為自變量,進行多因素Logistic回歸分析,結果顯示:APACHEⅡ評分、SOFA評分、血清NSE、UCH-L1、TNAP水平升高是影響SAE患者死亡預后的獨立危險因素(P<0.01),見表5。

表5 影響SAE患者死亡預后的多因素Logistic回歸分析Tab.5 Multivariate logistic regression analysis affecting the mortality prognosis of SAE patients

2.6 血清UCH-L1、TNAP及二者聯合對SAE患者死亡預后的評估價值 繪制血清UCH-L1、TNAP及二者聯合對SAE患者死亡預后的評估價值ROC曲線,并計算曲線下面積(AUC),結果顯示:血清UCH-L1、TNAP及二者聯合評估SAE患者死亡預后的AUC分別為0.848、0.813、0.904,二者聯合優于各自單獨評估價值(并用DeLong法對其差異進行比較)(Z/P=3.864/0.003、4.270/<0.001),見表6、圖1。

圖1 ROC曲線分析血清UCH-L1、TNAP及聯合對SAE患者死亡預后的評估價值Fig.1 ROC curve analysis of serum UCH-L1, TNAP, and their combined evaluation value for mortality prognosis in SAE patients

表6 血清UCH-L1、TNAP及二者聯合對SAE患者死亡預后的評估價值Tab.6 Evaluation value of serum UCH-L1, TNAP, and their combination in predicting mortality prognosis in SAE patients

3 討 論

臨床上,SAE的診斷主要依靠臨床癥狀、腦電圖及磁共振等,但不同患者臨床表現及輔助檢查不盡相同,尚無明確的可量化的SAE診斷標準。相較于昂貴且耗時的輔助檢查及神經精神檢查,血清生物標志物具有價格低廉、監測簡便、客觀性強等優點,是理想的診斷SAE、評估病情程度及評估預后的方法。目前認為,SAE的發生與神經炎性反應、血管病變和代謝障礙等因素導致的組織缺血有關[8]。深入研究SAE疾病機制,尋找能夠評估SAE預后的血清生物標志物,對于疾病早期診斷,積極予以干預治療,降低患者病死率具有重要的臨床意義。

UCH-L1又稱為蛋白基因產物9.5,豐富表達于腦組織,具有高度的組織特異性。研究發現,在外傷性腦損傷、腦卒中等疾病中,血清UCH-L1的水平明顯升高,并與腦損傷嚴重程度有關,是評估患者預后的重要生物學指標[9-10]。本研究中,SAE組患者血清UCH-L1水平升高,與既往學者報道結果一致[11]。但本研究中血清UCH-L1水平略高于既往報道,可能與本研究中患者年齡較大,膿毒癥病情較為嚴重有關。UCH-L1是大腦組織中含量較高的蛋白質之一,存在于神經元的細胞質中,SAE發生時神經元損傷,神經元軸突完整性的喪失均會導致UCH-L1釋放入血,導致血清UCH-L1水平升高。本研究中,血清UCH-L1水平與患者病情嚴重程度有關,提示UCH-L1有助于反映SAE患者病情程度。研究表明,膿毒癥時細菌脂多糖能夠刺激機體單核巨噬細胞,導致大量促炎細胞因子白介素6、白介素10等表達升高,促炎細胞因子具有神經毒性,誘導神經元凋亡,引起UCH-L1的大量釋放,導致神經元完整性喪失[12]。尚有研究表明,UCH-L1的表達升高能夠通過促進腫瘤壞死因子-α等促炎因子的分泌,激活神經元中核因子κB信號通路,加重神經元損傷[13-14]。這與本研究中SAE患者血清UCH-L1與炎性標志物降鈣素原、C反應蛋白及神經損傷標志物NSE水平呈正相關的結果一致。本研究中,血清UCH-L1升高是影響SAE患者生存預后的獨立危險因素,提示檢測血清UCH-L1水平有助于評估SAE患者臨床預后。其原因可能是血清UCH-L1水平較高的SAE患者全身炎性反應及神經損傷程度較為嚴重,導致患者臨床預后較差。既往研究證實,腦卒中等疾病引起的神經系統損傷時,在癥狀出現后36 min內,血清UCH-L1和神經膠質原纖維酸性蛋白快速升高至正常水平的10倍,并且與神經系統損傷的嚴重程度具有良好的相關性[15]。因此,血清UCH-L1可能是一種理想的評估SAE患者預后的血清標志物。

TNAP屬于磷酸酶家族成員,廣泛表達于骨骼、肝臟、腸道等多種人體組織中。近年來發現,腦微血管上皮細胞中TNAP高度表達,具有維持腦微血管內皮細胞完整性,在調節細胞因子和代謝物質穿過血腦屏障的進出方面發揮重要作用[16-17]。本研究中,SAE組患者血清TNAP水平升高,提示TNAP可能參與SAE疾病發生。分析其原因,SAE發生時,大量炎性因子損傷腦微血管內皮細胞,導致TNAP釋放入血增加。有學者在膿毒癥小鼠動物模型中發現,神經系統持續炎性反應能夠招募大量中性粒細胞浸潤黏附腦微血管內皮細胞,并釋放彈性蛋白酶,降解基底膜和細胞外基質,導致腦微血管完整性的喪失,TNAP釋放入血,導致血清TNAP水平升高[18]。本研究中,血清TNAP水平與SOFA評分、APACHEⅡ評分呈正相關,提示血清TNAP水平能夠反映SAE患者病情嚴重程度。有學者報道,血清TNAP水平升高能夠促進趨化因子受體2陽性的單核細胞向大腦組織中浸潤和活化,同時分泌大量促炎性細胞因子,導致小膠質細胞和星形膠質細胞過度激活,引起SAE患者學習和記憶等認知功能障礙[19-20]。本研究中也證實,SAE患者血清TNAP與炎性標志物降鈣素原、C反應蛋白呈正相關,這與既往研究報道一致[16,21],進一步證實TNAP能夠加重機體炎性反應,促進SAE病情進展。本研究中,血清TNAP是影響SAE患者生存預后的獨立危險因素,血清TNAP是潛在的SAE預后相關生物標志物。研究表明,血清TNAP水平升高能夠通過激活轉化生長因子-β/SMAD信號通路的傳導,促進心肌纖維化及心肌肥大的發生,增加冠心病及心肌梗死患者病死率[22]。有學者在膿毒癥小鼠中發現,應用TNAP特異性抑制劑SBI-425能夠抑制CD4+Foxp3+CD25-和CD8+Foxp3+CD25-T細胞亞群的浸潤,恢復腦微血管上皮細胞完整性,減輕神經系統炎性反應,改善膿毒癥小鼠學習、記憶等認知障礙,提高小鼠生存率[23]。因此,以TNAP為靶點的治療可能有助于改善SAE患者的預后。ROC曲線分析發現,血清UCH-L1、TNAP聯合檢測對SAE患者死亡預后具有較高的評估價值,聯合檢測的敏感度和特異度分別為0.810、0.753。臨床上,醫生可根據血清UCH-L1、TNAP水平評估SAE患者的預后,對于預后不良的SAE患者予以積極治療,改善患者生存預后。本研究中,NSE、APACHE Ⅱ評分及SOFA評分升高是影響SAE患者死亡預后的獨立因素。筆者分析,NSE是神經元損傷的生物標志物,其水平升高不僅有助于膿毒癥患者SAE的診斷,還能夠反映神經元損傷的嚴重程度,有助于評估SAE患者的預后。APACHE Ⅱ評分及SOFA評分是評估膿毒癥病情程度的重要評分,有助于評估中樞神經系統功能障礙,對SAE患者的短期預后具有較好的預測價值[24]。

綜上所述,老年SAE患者血清UCH-L1、TNAP水平升高,兩者與降鈣素原、C反應蛋白、NSE、SOFA評分、APACHEⅡ評分有關,均參與SAE疾病進展。血清UCH-L1、TNAP升高是影響SAE患者死亡預后的獨立因素,基于血清UCH-L1、TNAP的聯合預測有助于評估老年SAE患者的死亡預后。臨床醫生可根據血清UCH-L1、TNAP水平,結合NSE水平、APACHEⅡ評分及SOFA評分等指標,對SAE患者的預后進行風險分層,指導臨床診治。但本研究也存在不足,本研究未對SAE患者整個病程中血清UCH-L1、TNAP水平變化進行動態監測,有待今后設計嚴謹的前瞻性臨床試驗進一步研究兩者的臨床應用價值。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

譚小田:設計研究方案,實施研究過程,論文撰寫;謝柏梅:提出研究思路,進行統計學分析,論文審核;王新平:實施研究過程,資料搜集整理,論文撰寫;衛國:分析試驗數據;路曉艷:課題設計,論文修改