NT-proBNP、S100β和5-HT在預(yù)測膿毒癥相關(guān)性腦病中的價值

蔣國群,周新林

湖南省郴州市第一人民醫(yī)院南院急診科,湖南郴州 423000

膿毒癥相關(guān)性腦病(SAE)通常由膿毒癥引起，主要表現(xiàn)為認知功能和意識狀態(tài)的改變，根據(jù)既往研究結(jié)論，SAE被定義為與膿毒癥相關(guān)的彌漫性腦功能障礙，但沒有證據(jù)表明其為原發(fā)性腦部感染[1]。在重癥監(jiān)護室(ICU)收治的膿毒癥患者中，約70%會發(fā)生SAE。SAE與較高的患者病死率和較差的預(yù)后有關(guān)[2]。SAE的病理生理學(xué)復(fù)雜，可能涉及神經(jīng)遞質(zhì)功能障礙、神經(jīng)炎癥、腦缺血損傷、膠質(zhì)細胞激活和血腦屏障功能障礙[3]。因此，最新的研究已經(jīng)將N端B型利鈉肽原(NT-proBNP)、S100蛋白(S100β)作為預(yù)測SAE的新型標志物[4-5]。伴隨微生物-腸-腦軸研究的逐漸深入，由腸嗜鉻細胞(EC)產(chǎn)生的5-羥色胺(5-HT)被認為在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮重要作用，尤其體現(xiàn)在對認知功能的影響方面[6]。因此，本研究擬評估NT-proBNP、S100β以及5-HT在預(yù)測SAE中的價值。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2019年9月至2020年9月本院收治的膿毒癥患者64例作為研究對象，在非鎮(zhèn)靜狀態(tài)下，根據(jù)是否合并SAE分為SAE組(26例)和非SAE組(38例)。SAE組男18例，女8例，平均年齡(42.45±3.48)歲；非SAE組男27例，女11例，平均年齡(41.26±3.50)歲。兩組患者性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性。納入標準：(1)入院診斷為膿毒癥：有明確的感染部位及感染癥狀，全身性感染相關(guān)連續(xù)性器官功能衰竭評估(SOFA)≥2分[7]；(2)年齡≥18歲;(3)非創(chuàng)傷性因素導(dǎo)致的膿毒癥。排除標準：(1)合并中樞神經(jīng)系統(tǒng)的直接感染、顱腦外傷、腦血管意外、癲癇等；(2)合并其他代謝性疾病引起的神經(jīng)功能障礙，如肝性腦病、尿毒癥性腦病、肺性腦病等；(3)合并中毒性疾病，如一氧化碳中毒、有機磷中毒等；(4)伴隨多臟器功能衰竭；(5)藥物反應(yīng)引起的神經(jīng)功能障礙；(6)處于妊娠期或哺乳期。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者及家屬均簽署知情同意書。

1.2方法 收集入組患者的一般資料，包括性別、年齡、感染來源、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、合并癥、SOFA評分、急性生理學(xué)與慢性健康狀況(APACHE Ⅱ)評分，在入院4 h內(nèi)抽取肘靜脈血10 mL，檢測白細胞計數(shù)(WBC)和生化指標[C反應(yīng)蛋白(CRP)、降鈣素原(PCT)等]，以及S100β、5-HT、NT-proBNP水平。分別采用人S100β、5-HT、NT-proBNP酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒(上海酶聯(lián)生物科技有限公司)測定血清S100β、5-HT和NT-proBNP水平。

2 結(jié) 果

2.1影響SAE發(fā)生的單因素分析 兩組BMI、合并癥、感染來源、WBC、CRP比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，SAE組的APACHE Ⅱ評分、SOFA評分、28 d死亡率、PCT、5-HT、NT-proBNP和S100β水平均顯著高于非SAE組，ICU住院時間長于非SAE組(P<0.05)。見表1。

表1 影響SAE發(fā)生的單因素分析

2.2影響SAE發(fā)生的多因素Logistic回歸分析 將單因素分析中差異具有統(tǒng)計學(xué)意義的指標納入到多因素Logistic回歸分析中，結(jié)果顯示，S100β(OR=4.673,95%CI：2.262～7.084,P<0.001)，NT-proBNP(OR=5.254,95%CI：3.016～7.492,P<0.001)、5-HT(OR=4.375,95%CI：1.727～7.023，P<0.001)水平升高是膿毒癥患者發(fā)生SAE的危險因素。見表2。

表2 影響膿毒癥患者發(fā)生SAE的多因素Logistic回歸分析

2.35-HT與S100β、NT-proBNP的相關(guān)性分析 5-HT的水平與S100β、NT-proBNP均呈正相關(guān)(r=0.771、0.821，P<0.001)。見圖1。

注：A為5-HT與S100β的相關(guān)性分析；B為5-HT與NT-proBNP的相關(guān)性分析。

2.45-HT、S100β和NT-proBNP預(yù)測SAE的ROC曲線分析 S100β預(yù)測SAE的曲線下面積(AUC)為0.833，最佳臨界值為140.5 ng/L，靈敏度為76.9%，特異度為73.7%；NT-proBNP預(yù)測SAE的AUC為0.809，最佳臨界值為5.7 pg/mL，靈敏度為76.9%，特異度為78.9%；5-HT預(yù)測SAE的AUC為0.817，最佳臨界值為84.5 ng/L，靈敏度為73.1%，特異度為72.1%。5-HT預(yù)測SAE的AUC與S100β、NT-proBNP比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)見圖2、表3。

圖2 5-HT、S100β和NT-proBNP預(yù)測SAE的ROC曲線

表3 5-HT、S100β和NT-proBNP預(yù)測SAE的ROC曲線分析

3 討 論

不受控制的神經(jīng)炎癥和缺血性損傷是導(dǎo)致膿毒癥患者發(fā)生腦功能障礙的主要因素[2]。動物模型表明，在膿毒癥發(fā)作后數(shù)小時內(nèi)，大腦中發(fā)生了內(nèi)皮功能障礙，膠質(zhì)細胞活化和氧化損傷[8]，導(dǎo)致海馬區(qū)和額葉皮層區(qū)的大腦區(qū)域發(fā)生特異性損傷[3]。但是單一的生物標志物不可能滿足所有診斷和預(yù)后評估。需要針對SAE病理生理過程涉及的不同步驟，尋找多種生物標志物來檢測和監(jiān)測SAE。因此，本研究擬評估NT-proBNP、5-HT以及S100β水平對SAE的影響，以及其對SAE的早期預(yù)測價值。

本研究納入的患者中發(fā)生SAE的比例為40.6%,略低于其他既往研究結(jié)果，在一項包含2 513例膿毒癥患者的大型隊列研究中，53%的患者發(fā)生SAE[9]。這可能是因為本研究排除了其他原因?qū)е碌纳窠?jīng)系統(tǒng)損傷，導(dǎo)致樣本量較小。本研究結(jié)果顯示，SAE組的NT-proBNP、S100β、5-HT水平均顯著高于非SAE組，并且Logistic回歸分析結(jié)果也顯示NT-proBNP、S100β、5-HT水平升高均是SAE的危險因素，這與既往研究結(jié)果類似，研究認為SAE表現(xiàn)為知覺、意識和認知能力受損，是高水平的全身炎癥細胞因子、微生物成分和內(nèi)毒素等多因素共同作用的結(jié)果，在這些因素的共同作用下血腦屏障被破壞，誘發(fā)神經(jīng)炎癥并導(dǎo)致體內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡[10]。全身炎癥細胞因子會改變包括腦血管系統(tǒng)在內(nèi)的內(nèi)皮功能，從而導(dǎo)致內(nèi)皮細胞功能障礙，因此針對內(nèi)皮細胞功能障礙的生物標志物可以有效預(yù)測膿毒癥和血腦屏障損傷的血管變化情況[11]。正常情況下，腦鈉肽(BNP)不能通過血腦屏障進入腦內(nèi)。當血腦屏障損傷時會導(dǎo)致體內(nèi)一系列神經(jīng)內(nèi)分泌異常,包括BNP的異常分泌。而血腦屏障損傷被認為是發(fā)生認知功能改變的主要因素之一[12]。因此，NT-proBNP被證實可用于預(yù)測膿毒癥及膿毒性休克的預(yù)后以及SAE的發(fā)生[4,13]。

此外，S100β水平的動態(tài)變化也被證明與SAE具有很強的相關(guān)性[14]。伴隨著SAE的惡化，神經(jīng)炎性反應(yīng)導(dǎo)致腦星形膠質(zhì)細胞被激活，星形膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要穩(wěn)態(tài)細胞，可形成多功能的解剖屏障，有助于大腦防御感染。但是目前尚未發(fā)現(xiàn)腦膠質(zhì)細胞活化相關(guān)的體液生物標志物，而S100β作為神經(jīng)膠質(zhì)細胞損傷的標志物，被認為是可用標志物中較好的選擇之一，但在診斷SAE方面依舊為非特異性[15]。色氨酸代謝途徑產(chǎn)生的5-HT作為影響認知功能的重要產(chǎn)物，可以通過微生物-腸-腦軸發(fā)揮重要作用，并且研究也發(fā)現(xiàn)當5-HT代謝改善時，可以有效減輕內(nèi)毒素血癥引起的急性神經(jīng)炎性反應(yīng)[16]。

本研究相關(guān)性分析結(jié)果顯示，5-HT的水平與S100β和NT-proBNP均呈正相關(guān)，并且ROC曲線分析結(jié)果顯示，當S100β、NT-proBNP分別為140.5 ng/L、5.7 pg/mL時,其預(yù)測SAE的靈敏度和特異度均較高，這與既往研究相似，當膿毒癥休克患者S100β為150 ng/L時，患者發(fā)生譫妄的OR是18.0(95%CI:1.7～196.3)，并且S100β水平與譫妄持續(xù)時間呈正相關(guān)[17]。WU等[14]的研究也顯示，S100β為226 ng/L時預(yù)測SAE的特異度為80.0%，靈敏度為66.1%，AUC為0.728。國內(nèi)的一項有關(guān)膿毒癥的研究也顯示，血清NT-proBNP>4.8 pg/mL時預(yù)測SAE的靈敏度為74.2%，特異度為76.7%[3]。同時，本研究還發(fā)現(xiàn)，5-HT、NT-proBNP和S100β對SAE均具有較高的預(yù)測價值，這與既往研究相似，一項前瞻性研究結(jié)果也顯示，膿毒癥休克患者的色氨酸分解代謝途徑發(fā)生顯著變化，其代謝產(chǎn)物5-HT、單胺氧化酶和吲哚胺2,3雙加氧酶與器官衰竭和血液動力學(xué)改變有關(guān)[18]。5-HT與多種腸道微生物有關(guān)，包括念珠菌、鏈球菌、腸球菌、大腸埃希菌、芽孢桿菌、沙雷氏菌，當發(fā)生膿毒癥時，腸道黏膜屏障被破壞，同時由膿毒癥引起的5-HT水平升高也會促進內(nèi)皮細胞的高通透性[19]。95%的5-HT是由EC細胞產(chǎn)生，而研究顯示，EC細胞與大腦之間似乎也存在著直接聯(lián)系，可以通過谷氨酸作為神經(jīng)遞質(zhì)與迷走神經(jīng)突觸結(jié)合來傳導(dǎo)腸腔信號，這些突觸連接的腸內(nèi)分泌細胞稱為神經(jīng)節(jié)細胞，其形成的神經(jīng)上皮回路在一個突觸中將腸腔連接到腦干，從而為大腦打開物理通道，以突觸的時間精度和地形分辨率來感知腸刺激[20]。此外研究還發(fā)現(xiàn)，EC細胞表達電壓門控離子通道等特定的化學(xué)感應(yīng)受體，當受到電膜電位變化的刺激時，EC細胞通過突觸連接調(diào)節(jié)5-HT敏感的初級傳入神經(jīng)纖維。通過這種機制，EC細胞使這些纖維能夠?qū)⒛c道的環(huán)境、新陳代謝和體內(nèi)靜息信息直接從腸道傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)[21]。結(jié)合本研究和既往研究結(jié)果，5-HT能夠在膿毒癥免疫應(yīng)答、炎癥因子釋放、氧化應(yīng)激、腸道細菌移位及微循環(huán)中發(fā)揮作用，可以作為SAE的潛在生物標志物[22]。

本研究也存在一定局限性，由于樣本量有限，仍需進一步多中心研究來證實該結(jié)論。其次，由于SAE的診斷為排除性診斷，并且本研究中包含的老年患者可能存在尚未診斷的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，SAE的發(fā)病率有可能被高估。最后，本研究僅初步證實了5-HT與SAE相關(guān)標志物NT-proBNP和S100β的相關(guān)性，未能對相關(guān)機制做進一步的探索，下一步還需建立SAE動物模型對SAE的發(fā)病機制和發(fā)展過程做深入的研究。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示，5-HT的水平與NT-proBNP和S100β呈正相關(guān)，3者均可作為預(yù)測膿毒癥患者發(fā)生SAE的潛在生物標志物。