血清GDF-15和IL-12表達與老年患者ICU機械通氣后肺部感染的相關(guān)性

宋文雨，費東升，楊鎖柱，潘道卓，李偉星，韓旭

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院重癥監(jiān)護室，哈爾濱 150001)

機械通氣是重癥監(jiān)護室(intensive care unit，ICU)常見的治療手段，患者由于氣管插管和氣管切開使氣道與外界環(huán)境直接相通，老年患者的正常細胞吞噬功能和呼吸道清除異物的技能因年齡和炎癥反應(yīng)加重而受損，細菌很容易進入并存留在下呼吸道引起感染[1]。生長分化因子15(growth differentiation factor-15，GDF-15)主要由巨噬細胞及外分泌腺如前列腺分泌，廣泛分布于哺乳動物的各個組織，并在胚胎發(fā)育、調(diào)節(jié)細胞壓力信號、炎癥反應(yīng)以及組織損傷后修復(fù)都起到重要作用[2]。白細胞介素12(interleukin-12，IL-12)又稱自然殺傷細胞刺激因子，是已知的最強激活自然殺傷(natural killer,NK)細胞生物學(xué)活性的細胞因子，在機體早期的非特異性免疫和隨后的抗原特異性免疫過程中發(fā)揮相應(yīng)的作用[3]。因此本研究聯(lián)合檢測并觀察GDF-15及IL-12的表達水平，探討GDF-15、IL-12與ICU機械通氣術(shù)后肺部感染的相關(guān)性，以期未來對臨床護理及治療有一定指導(dǎo)意義。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2016年7月至2019年8月哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院重癥監(jiān)護室行機械通氣術(shù)的老年患者169例，根據(jù)接受機械通氣后48 h時是否發(fā)生肺部感染分為發(fā)生感染組71例和未發(fā)生感染組98例；同期選擇本院體檢結(jié)果無肺部疾病的老年人群102例納入對照組。本研究征得患者及家屬知情同意，并與之簽署臨床研究知情同意書，且通過本院醫(yī)學(xué)研究倫理委員會批準(zhǔn)。

入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡>60歲；(2)肺部感染組與肺部未感染組ICU住院期間需要行機械通氣；(3)肺部感染診斷依據(jù)中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)會制定的《中國成人醫(yī)院獲得性肺炎與呼吸機相關(guān)性肺炎診斷和治療指南2018版》[4]，且經(jīng)臨床診斷及病原學(xué)診斷確診；(4)各組病例及體檢資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)院外獲得性下呼吸道感染、寄生蟲感染及其他部位感染；(2)合并患有免疫系統(tǒng)疾?。?3)機械通氣術(shù)前服用糖皮質(zhì)激素；(4)行機械通氣3 d內(nèi)死亡；(5)合并除慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmoriary disease,COPD)外其他慢性肺部疾?。?6)合并嚴(yán)重凝血功能障礙、心律失常及肝腎功能嚴(yán)重不足；(7)合并患有精神疾病及惡性腫瘤；(8)合并患有白細胞減少癥和粒細胞缺乏癥。入組患者基礎(chǔ)疾病包括：腦血管病43例，COPD合并呼吸衰竭104例，重癥肺炎22例。

1.2 主要試劑與儀器

伯騰酶標(biāo)儀(DLK0001621)購于北京德利卡生物技術(shù)有限公司；Prima超低溫冰箱(PF8025)購于廣州星燎生物科技有限公司；德國IKA離心機(0030001174)購于艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司；美國SHELLAB恒溫培養(yǎng)箱(SMI2-2)購于廣州聚能納米生物科技股份有限公司；Human GDF-15 ELISA Kit(HM10819)購于武漢華聯(lián)科生物技術(shù)有限公司；Human IL-12 ELISA試劑盒(4161-10)購于廈門慧嘉生物科技有限公司。

1.3 研究方法

肺部感染組與肺部未感染組均于機械通氣后6 h內(nèi)取肘靜脈抽血4 ml，對照組所有受試者于體檢時空腹8 h狀態(tài)下肘靜脈抽血4 ml，使用含促凝劑的紅頭管留取靜脈血，在室溫狀態(tài)下靜置，自凝30 min后，使用離心機3 000轉(zhuǎn)/min情況下離心10 min，使用移液管取出上清液，轉(zhuǎn)移到EP管中，記錄編號和日期，在-80℃冰箱中保存。標(biāo)本一次檢測完畢，直到檢測前未經(jīng)反復(fù)凍融。從-80℃冰箱中取出血漿標(biāo)本，室溫待解凍后利用酶聯(lián)吸附(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)法檢測GDF-15、IL-12表達水平，嚴(yán)格按照試劑盒說明書進行操作。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 3組患者一般資料比較

3組年齡、性別、高血壓、糖尿病及冠心病發(fā)生情況比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；肺部未感染組與肺部感染組ICU住院時間、機械通氣時間、腦血管病、COPD合并呼吸衰竭及重癥肺炎比例比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

表1 3組患者一般資料比較

2.2 血清中GDF-15和IL-12表達水平比較

3組患者血清GDF-15、IL-12表達水平比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；肺部未感染組患者血清GDF-15、IL-12表達水平均高于對照組(q=12.443，13.097；P<0.05)；肺部感染組患者血清GDF-15、IL-12表達水平均高于對照組(q=33.211，23.052；P<0.05)；肺部感染組患者血清GDF-15、IL-12表達水平均高于肺部未感染組(q=21.643，10.975；P<0.05;表2)。

表2 3組患者血清GDF-15和IL-12水平比較

2.3 logistic分析老年患者ICU機械通氣后肺部感染危險因素

將肺部感染是否發(fā)生作為因變量，以GDF-15、IL-12、性別、年齡、ICU住院時間、機械通氣時間、高血壓、糖尿病、冠心病、腦血管病、COPD合并呼吸衰竭及重癥肺炎作為水平自變量進行單因素logistic回歸分析，結(jié)果顯示，GDF-15和IL-12高表達、男性及有糖尿病為影響老年患者ICU機械通氣后肺部感染的危險因素。將單因素分析有統(tǒng)計學(xué)意義的自變量GDF-15、IL-12、性別及糖尿病作為自變量進行多因素logistic回歸分析，結(jié)果顯示GDF-15、IL-12高表達是老年患者ICU機械通氣后肺部感染的危險因素(表3，4)。

表3 影響肺部感染的單因素分析

表4 影響肺部感染的多因素分析

2.4 血清GDF-15、IL-12表達對老年患者ICU機械通氣后肺部感染的診斷價值

ROC曲線顯示，血清GDF-15診斷老年患者ICU機械通氣后肺部感染的ROC曲線下面積為0.895(95%CI0.838～0.951)，截斷值為1 162.718 pg/ml，靈敏度為76.1%，特異度為95.9%；血清IL-12診斷老年患者ICU機械通氣后肺部感染的ROC曲線下面積為0.747(95%CI0.671～0.822)，截斷值為87.954 pg/ml，靈敏度為54.9%，特異度為85.7%；GDF-15與IL-12聯(lián)合檢測診斷肺部感染的ROC曲線下面積為0.940(95%CI0.900～0.979)，靈敏度為81.7%，特異度為98.0%(圖1)。

圖1 血清GDF-15和IL-12表達對肺部感染的診斷價值Figure 1 Diagnostic value of serum GDF-15 and IL-12 expression in pulmonary infectionGDF-15：growth differentiation factor-15；IL-12：interleukin-12；ROC: receiver operating characteristic.

3 討論

近年來，隨著機械通氣這一治療手段在臨床上的廣泛使用，尤其是在ICU內(nèi)的普遍應(yīng)用，由機械通氣所引起的各種并發(fā)癥越來越受到臨床醫(yī)護工作者的重視[5]。老年人因器官功能和免疫力低下、咳嗽反射和黏膜清除能力減弱，加上合并心血管疾病及腎功能不全等慢性疾病，極易引發(fā)肺部感染，而肺部感染時僅以其他系統(tǒng)的癥狀為主要表現(xiàn)，而常無呼吸系統(tǒng)及發(fā)熱癥狀，易于掩蓋病情或與其他疾病相混淆，實驗室指標(biāo)不典型[6]，可能因檢測不夠及時威脅患者生命健康。針對機械通氣后肺部感染診斷指標(biāo)的研究一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點，因此本研究針對GDF-15、IL-12表達水平，研究二者與機械通氣后肺部感染的相關(guān)性。

GDF-15是一種應(yīng)激反應(yīng)性細胞因子，是轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)超家族的成員，廣泛存在于各種細胞、組織和器官，它在炎癥反應(yīng)、生長和細胞分化的調(diào)節(jié)中起重要作用，Patel等[7]研究顯示，與健康者相比，COPD患者的血液循環(huán)中GDF-15表達升高。王理[8]認(rèn)為GDF-15可能是預(yù)測膿毒癥危重患者發(fā)生多器官功能障礙的新型生物標(biāo)志物，與其他炎癥相關(guān)生物標(biāo)志物具有顯著相關(guān)性。Kim等[9]認(rèn)為在間質(zhì)性肺病患者肺組織中GDF-15表達高于非間質(zhì)性肺組織，GDF-15高表達可防止受損肺中成纖維細胞過度增殖和活化，GDF-15可能是改善間質(zhì)性肺纖維化的潛在指標(biāo)。本研究中GDF-15在機械通氣后肺部感染的老年患者血清中表達水平升高，猜測GDF-15升高可能在某些感染應(yīng)激所致的炎癥反應(yīng)中對機體起保護作用，肺部感染發(fā)生后GDF-15可能通過抑制成纖維細胞大量增殖減緩患者肺纖維化等肺部損傷進展，GDF-15分泌增多可能促進某些保護機制的發(fā)生。

IL-12是一種具有多種生物學(xué)功能的細胞因子，是連接天然免疫和獲得性免疫的功能性橋梁，在抗腫瘤、抗寄生蟲及抗病毒等方面有著不可忽視的作用[10]。有研究[11]發(fā)現(xiàn)活化的單核-巨噬細胞、樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)及其他一些抗原呈遞細胞可以產(chǎn)生具有生物活性的IL-12，通過增加IL-12促進Th0細胞向Th1細胞分化來抑制小鼠哮喘的發(fā)展。Ahmed Ali等[12]通過編碼人IL-12基因轉(zhuǎn)導(dǎo)DCs發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)導(dǎo)DCs比未轉(zhuǎn)導(dǎo)的產(chǎn)生更高水平的IL-12，認(rèn)為經(jīng)IL-12基因修飾的DCs表現(xiàn)出良好的刺激淋巴細胞增殖作用，可誘導(dǎo)抗原特異性細胞毒性T淋巴細胞。本研究中行機械通氣術(shù)后肺部感染的老年患者血清中IL-12呈高表達，在肺部感染應(yīng)激反應(yīng)過程中，為適應(yīng)機體抵抗炎癥反應(yīng)，巨噬細胞、淋巴細胞等均被調(diào)動，這些細胞活化可能引起IL-12表達增高，同時IL-12表達增高反而也會刺激淋巴細胞增殖以對抗感染過程中的炎癥機制。

此外，logistic回歸分析結(jié)果顯示，GDF-15和IL-12高表達是老年患者ICU機械通氣后肺部感染的危險因素，兩者可能均參與感染的炎癥反應(yīng)并呈現(xiàn)高表達，通過DCs上的某種機制刺激巨噬細胞、淋巴細胞增殖，大量分泌以對抗或參與感染進程。ROC曲線分析結(jié)果顯示，血清GDF-15診斷老年患者ICU機械通氣后肺部感染的截斷值為1 162.718 pg/ml，血清IL-12診斷老年患者ICU機械通氣后肺部感染的截斷值為87.954 pg/ml，提示行機械通氣術(shù)后的老年患者血清中GDF-15>1 162.718 pg/ml、IL-12>87.954 pg/ml時或發(fā)生肺部感染，GDF-15和IL-12聯(lián)合診斷價值高于單個指標(biāo)檢測。

綜上，GDF-15和IL-12在機械通氣后肺部感染的老年患者血清中呈高表達，對肺部感染有一定的診斷價值，或可作為臨床觀察的有效指標(biāo)。但本研究仍存在一定缺陷如樣本數(shù)仍不充足，未來可通過更換觀察標(biāo)準(zhǔn)、擴充樣本數(shù)和延長觀察時間來完善研究，且對于GDF-15和IL-12在機械通氣后肺部感染發(fā)生中的作用機制尚未探明，需進一步探究。