ε-聚賴氨酸對(duì)機(jī)械通氣患兒管路細(xì)菌定植、呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎發(fā)生情況及TNF-α、IL-6表達(dá)的影響

戴咪娜 ，胡鵬，張麗芹

(1.浙江省杭州市蕭山區(qū)中醫(yī)院，浙江杭州 311201；2.江蘇省南通市婦幼保健院，江蘇南通 226000)

機(jī)械通氣能夠降低血清炎癥因子表達(dá)、減輕機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)，改善患者預(yù)后[1]。隨著機(jī)械通氣廣泛應(yīng)用于兒科重癥監(jiān)護(hù)室，通氣2 d后至拔管后2 d內(nèi)發(fā)生呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎(VAP)的概率可達(dá)20%～50%，患兒死亡風(fēng)險(xiǎn)較高[2-4]。切斷外源性感染是治療VAP的重要手段，ε-聚賴氨酸因其抑菌譜廣、熱穩(wěn)定性及安全性高、pH值適用范圍大而廣泛應(yīng)用于VAP[5-6]。臨床研究證實(shí)，ε-聚賴氨酸是賴氨酸的直鏈聚合物，最初于1977年被日本學(xué)者Shima S和Sakai H在微生物篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)，它是經(jīng)鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)生，由25～30賴氨酸殘基聚合而成。它對(duì)革蘭陽性菌和陰性菌、酵母菌、霉菌都有明顯的抑制作用，對(duì)其他天然防腐劑不易抑制的革蘭陰性的大腸埃希菌、沙門菌抑菌效果非常好，而且其對(duì)耐熱性芽孢桿菌和一些病毒也有抑制作用。本研究分析ε-聚賴氨酸干預(yù)法對(duì)兒科機(jī)械通氣患兒管路細(xì)菌定植、VAP發(fā)生情況及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)表達(dá)水平的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析杭州市蕭山區(qū)中醫(yī)院2017年8月至2019年8月收治的60例機(jī)械通氣患兒的臨床資料。其中男37例，女23例，年齡1～7(3.35±2.34)歲，體質(zhì)量(5.81±1.04)kg，按照是否給予ε-聚賴氨酸干預(yù)將患兒分為觀察組和對(duì)照組各30例，兩組患兒性別、年齡、原發(fā)病類型等比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性?；純涸l(fā)病類型：先天性心臟病31例，肺炎18例，腎功能不全4例，病毒性腦炎3例，顱內(nèi)出血3例，肝功能不全1例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)所有患兒均第一次進(jìn)入兒科重癥監(jiān)護(hù)室采用呼吸機(jī)治療，使用機(jī)械通氣時(shí)間均>3 d；(2)體質(zhì)量≥2.5 kg；(3)呼吸機(jī)均采用一次性管路、密閉式吸痰，通氣期間沒有另行更換；(4)監(jiān)護(hù)人對(duì)相關(guān)治療知情同意并取得知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床資料不完整；(2)機(jī)械通氣48 h內(nèi)出現(xiàn)肺部感染；(3)監(jiān)護(hù)人及患者依從性差，中途退出研究或放棄治療；(4)患有腫瘤疾病。

1.2 方法

所有患兒均采用常規(guī)方法吸痰，對(duì)照組不對(duì)Y型接口做任何處理，觀察組在Y型接口處給予ε-聚賴氨酸干預(yù)。觀察組用噴霧器將28 μg/mL ε-聚賴氨酸噴霧噴灑至Y型接口處，旋轉(zhuǎn)360°，3噴/次，過程持續(xù)3～5 s，確保ε-聚賴氨酸均勻布滿Y型接口處，以干預(yù)呼吸機(jī)管路細(xì)菌的生長(zhǎng)。觀察組分別于每天1：00、9：00和17：00三次按上述方法將ε-聚賴氨酸噴霧均勻噴灑至Y型接口處，對(duì)照組不做其他干預(yù)措施。

1.3 觀察指標(biāo)

(1)管路細(xì)菌陽性檢出率：分別于上呼吸機(jī)后第 4天和第7天取濕化罐、Y型接口處、出氣段冷凝水、進(jìn)氣段冷凝水、螺紋管出氣端接口處和螺紋鋼進(jìn)氣端接口處采樣標(biāo)本進(jìn)行細(xì)菌學(xué)分析，通過分析結(jié)果計(jì)算管路各段位置的細(xì)菌陽性檢出率；(2)VAP發(fā)生率：采集患兒下呼吸道分泌物標(biāo)本送檢，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果監(jiān)測(cè)VAP發(fā)生率。VAP診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]：通氣48 h后，如患兒影像學(xué)檢查出現(xiàn)進(jìn)展性浸潤陰影，再加以下任1項(xiàng)，①下呼吸道分泌物或痰檢測(cè)陽性2次，發(fā)熱且分離為相同菌株，②肺部濕啰音，支氣管分泌物呈膿性發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)檢測(cè)提示血清炎癥因子表達(dá)水平升高。(3)記錄并統(tǒng)計(jì)患兒的機(jī)械通氣時(shí)間。(4)血清炎癥因子檢測(cè)：分別于上呼吸機(jī)后第4天和第7天采集患兒不抗凝外周靜脈血2 mL，分離血清后置于-40 ℃環(huán)境中凍存，然后使用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)TNF-α及IL-6表達(dá)水平。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組呼吸機(jī)管路不同位置細(xì)菌陽性檢出率比較

上機(jī)第4天和第7天，觀察組Y型接口處及進(jìn)氣段、出氣段冷凝水部位細(xì)菌陽性檢出率低于對(duì)照組(P<0.05)，見表1。

表1 兩組呼吸機(jī)管路不同位置細(xì)菌陽性檢出率比較 例(%)

2.2 兩組患兒VAP發(fā)生率和機(jī)械通氣時(shí)間比較

觀察組VAP發(fā)生率低于對(duì)照組，機(jī)械通氣時(shí)間短于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見表2。

表2 兩組患兒VAP發(fā)生率和機(jī)械通氣時(shí)間比較

2.3 兩組患兒血清炎癥因子表達(dá)水平比較

觀察組患兒上機(jī)第4天和第7天的TNF-α及IL-6表達(dá)水平明顯低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

表3 兩組患兒TNF-α及IL-6表達(dá)水平比較

3 討論

呼吸機(jī)是一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，其空氣加熱加濕過程利于細(xì)菌滋生。管路中進(jìn)氣段、出氣段冷凝水是管路內(nèi)部空氣遇到溫度較低的管壁時(shí)放熱而形成，是細(xì)菌積聚的溫床[8]。隨著機(jī)械通氣廣泛用于兒科重癥監(jiān)護(hù)室，VAP已經(jīng)成為兒科機(jī)械通氣患兒的常見并發(fā)癥之一[9-10]。下呼吸道感染是導(dǎo)致VAP發(fā)生的根本原因，呼吸機(jī)管路細(xì)菌定植及分布，以及呼吸機(jī)進(jìn)氣段、出氣段冷凝水的更換時(shí)間，均與患兒的下呼吸道感染息息相關(guān)，而且下呼吸道感染也是VAP臨床診斷的病原學(xué)依據(jù)[11-12]。因此，盡量避免呼吸機(jī)管路細(xì)菌與下呼吸道形成交叉感染才能有效降低VAP的發(fā)生率。

ε-聚賴氨酸是由25～30個(gè)賴氨酸基團(tuán)聚合而成，具有較好的熱穩(wěn)定性，其抑菌效果與聚合度和環(huán)境有關(guān)，分子量在3 600～4 300 Da的抑菌活性最好。同時(shí)其水解物是人體必需的賴氨酸，因此ε-聚賴氨酸被稱為營養(yǎng)抑菌劑。ε-聚賴氨酸對(duì)大腸埃希菌、沙門菌等革蘭陰性菌具有明顯的抑制和殺滅作用，廣譜抑菌效果突出。作用機(jī)制主要包括以下三點(diǎn)：(1)作用于功能蛋白或關(guān)鍵酶，引起代謝過程受阻；(2)作用于細(xì)胞壁和細(xì)胞膜系統(tǒng)，使細(xì)胞的能量、物質(zhì)和信息傳遞中斷；(3)作用于遺傳微?；蜻z傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使遺傳性狀發(fā)生改變。ε-聚賴氨酸的抑菌作用也是通過與生物膜作用，影響細(xì)菌呼吸作用，進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)的ε-聚賴氨酸還會(huì)抑制酶和蛋白的合成，從而影響菌株的物質(zhì)代謝[13-14]。且ε-聚賴氨酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)與抑菌作用相關(guān)，任何基團(tuán)修飾或改變都將使ε-聚賴氨酸失去抑菌作用。Shimizu K等[15]研究證實(shí)，ε-聚賴氨酸具有抗菌譜廣、安全性高、熱及酸堿穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，即便吸入人體也能夠分解成人體所需的賴氨酸，對(duì)人體安全無害。因此，在呼吸機(jī)Y型接口處均勻噴射ε-聚賴氨酸噴霧，能夠有效降低管路細(xì)菌陽性率。在呼吸機(jī)的管路系統(tǒng)中，Y型接口處和進(jìn)氣段、出氣段冷凝水部位是細(xì)菌最容易定植的地方，細(xì)菌培養(yǎng)陽性率極高，患兒吸痰、喂食、翻身或呼吸機(jī)設(shè)置調(diào)節(jié)操作均會(huì)導(dǎo)致呼吸機(jī)管路系統(tǒng)發(fā)生移動(dòng)，致使患兒下呼吸道與呼吸機(jī)管路系統(tǒng)形成交叉感染，從而大大增加了患兒發(fā)生VAP的風(fēng)險(xiǎn)[16]。

本研究結(jié)果顯示，觀察組患兒在上機(jī)第4天和第7天，其Y型接口處及進(jìn)氣段、出氣段冷凝水部位細(xì)菌陽性檢出率均低于對(duì)照組(P<0.05)，觀察組VAP發(fā)生率低于對(duì)照組，機(jī)械通氣時(shí)間短于對(duì)照組(P<0.05)，說明ε-聚賴氨酸干預(yù)措施可以抑制患兒機(jī)械通氣裝置中的細(xì)菌定植，有效切斷機(jī)械通氣患兒的外源性感染途徑，進(jìn)而降低VAP發(fā)生率，同時(shí)，相對(duì)于常規(guī)方法，ε-聚賴氨酸干預(yù)也可以縮短機(jī)械通氣時(shí)間。

TNF-α及IL-6表達(dá)水平不僅受ε-聚賴氨酸干預(yù)的影響，也能夠反映患兒病情進(jìn)展及ε-聚賴氨酸的干預(yù)效果，對(duì)評(píng)估患兒病情、改善患兒預(yù)后有積極作用。本研究結(jié)果提示，進(jìn)行ε-聚賴氨酸干預(yù)的觀察組患兒上呼吸機(jī)后第4天和第7天的TNF-α及IL-6表達(dá)水平低于對(duì)照組(P<0.05)，說明ε-聚賴氨酸干預(yù)能夠有效改善TNF-α及IL-6等炎癥因子水平，可能與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)功能失衡有關(guān)，對(duì)免疫功能尚未發(fā)育成熟的患兒具有較好的價(jià)值。當(dāng)患兒免疫調(diào)節(jié)功能失衡，細(xì)胞因子之間的制約功能將大幅度下降，交叉感染所產(chǎn)生的免疫復(fù)合物則刺激單核巨噬細(xì)胞分泌TNF-α、IL-6等炎癥因子，其進(jìn)入血液后必然導(dǎo)致TNF-α和IL-6表達(dá)水平的升高。實(shí)施ε-聚賴氨酸干預(yù)在很大程度上抑制了患兒下呼吸道與呼吸機(jī)管路系統(tǒng)的交叉感染，故患兒的免疫調(diào)節(jié)功能應(yīng)激反應(yīng)減弱，從而整體上降低了TNF-α和IL-6的表達(dá)水平。然而，炎癥因子水平除了與免疫功能有關(guān)之外，還與兩個(gè)因素有關(guān)：一是機(jī)械通氣時(shí)氣管插管可能對(duì)患兒氣道防御機(jī)制造成損傷，容易導(dǎo)致細(xì)菌黏附、定植，從而進(jìn)入下呼吸道形成感染而致使TNF-α和IL-6的表達(dá)水平升高；二是患兒胃液反流也會(huì)導(dǎo)致胃腸道寄生細(xì)菌感染下呼吸道，甚至是發(fā)生VAP，進(jìn)而引發(fā)TNF-α和IL-6的表達(dá)水平大幅度升高[17-18]。采用 ε-聚賴氨酸噴霧均勻噴灑Y型接口處，能夠有效地抑制呼吸機(jī)管路細(xì)菌定植，有效避免了冷凝水回流導(dǎo)致的下呼吸道與呼吸機(jī)管路的交叉感染，是本研究中采用ε-聚賴氨酸干預(yù)的患兒TNF-α和IL-6的表達(dá)水平明顯較低的原因。

ε-聚賴氨酸干預(yù)能夠抑制兒科機(jī)械通氣管路的細(xì)菌定植，降低VAP發(fā)生率，縮短機(jī)械通氣時(shí)間，改善TNF-α及IL-6等炎性因子水平。ε-聚賴氨酸干預(yù)對(duì)降低VAP發(fā)生率和縮短機(jī)械通氣時(shí)間的效果明顯，推薦臨床予以應(yīng)用。由于本研究樣本量較少，仍需進(jìn)一步進(jìn)行大樣本、多中心的研究論證。