血清核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3對膿毒癥診斷及預(yù)后的價值

李志華 王毅 于湘友

膿毒癥是一種危及生命的器官功能障礙,由宿主對感染的反應(yīng)失調(diào)引起,嚴重者可致多器官功能障礙[1-2]。全球每年膿毒癥患者約1 800萬,死亡率達28%～40%,是目前ICU的主要死亡原因[3]。膿毒癥病死率較高,尋找新的特異度和敏感度較高的生物標志物有助于膿毒癥的早期診斷及預(yù)后評估。炎癥小體是由多種蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物,這些蛋白質(zhì)激活pro-caspase-1,導(dǎo)致促炎因子IL-1β及IL-18的裂解及釋放[4]。目前主要有4種炎癥小體被研究,包括核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白(NLRP)1、NLRP3、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白(NLRC)4和黑色素瘤缺乏因子(AIM)2[5],其中NLRP3是研究最廣泛的一種炎癥小體。既往研究結(jié)果表明,NLRP3參與了炎癥反應(yīng)和器官損傷的調(diào)節(jié)[6]。如NLRP3抑制劑通過減輕巨噬細胞的炎癥反應(yīng)和細胞焦亡阻礙動脈粥樣硬化進展[7]。在骨關(guān)節(jié)炎中,羥基磷灰石晶體能夠激活I(lǐng)L-1β并通過激活NLRP3促進其釋放增多,從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)和關(guān)節(jié)疾病[8]?？紤]到膿毒癥是一種嚴重的感染性疾病,我們推測NLRP3可能參與了膿毒癥的發(fā)生發(fā)展,但目前相關(guān)研究報道有限。因此,本研究旨在探討血清NLRP3水平與膿毒癥發(fā)生風險的相關(guān)性,并進一步探討其與膿毒癥患者疾病進展和預(yù)后的關(guān)系。

對象與方法

1.對象:前瞻性選擇2021年10月～2022年8月我科收治的膿毒癥患者100例作為膿毒癥組。納入標準:(1)均符合《國際嚴重膿毒癥和膿毒性休克指南(2016版)》中關(guān)于膿毒癥的診斷標準[1];(2)年齡18～70歲。排除標準:(1)接受免疫抑制治療或腫瘤相關(guān)放化療;(2)HIV感染;(3)妊娠或哺乳期;(4)入院后24 h內(nèi)死亡。選擇同期64例我院健康體檢者作為對照組。根據(jù)sepsis3.0診斷標準將所有膿毒癥患者分為膿毒癥亞組(66例)和膿毒性休克組(34例),根據(jù)28 d生存情況將所有膿毒癥患者再分為存活組(76例)和死亡組(24例)。本研究經(jīng)我院倫理審查委員會審核批準(220525-01),所有受試者及其家屬均知情同意并簽署知情同意書。

2.方法:收集所有受試者一般臨床資料、血清NLRP3水平,收集膿毒癥患者入ICU后24 h內(nèi)和對照組實驗室檢查結(jié)果[ALT、AST、血乳酸(Lac)、血肌酐(SCr)、總膽紅素、IL-6、降鈣素原(PCT)]及膿毒癥患者入ICU后24 h內(nèi)C反應(yīng)蛋白(CRP)、序貫器官衰竭(SOFA)評分、急性生理學(xué)與慢性健康狀況評分系統(tǒng)Ⅱ(APACHEⅡ)評分和其感染部位。

結(jié) 果

1.膿毒癥組及對照組受試者一般臨床資料、實驗室檢查結(jié)果及血清NLRP3水平比較:膿毒癥組患者平均APACHEⅡ評分為14(10,18)分,平均SOFA評分為8(6,10)分。膿毒癥組患者感染部位依次為腹腔[32例(32%)]、呼吸道[28例(28%)]、泌尿系統(tǒng)[20例(20%)]和其他[8例(8%)]。膿毒癥組患者年齡、血Lac、PCT、總膽紅素、AST、血SCr、IL-6及血清NLRP3水平均高于對照組(P<0.05),其他指標兩組間比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 膿毒癥組及對照組受試者一般臨床資料、實驗室檢查結(jié)果及血清NLRP3水平比較[M(P25,P75)]

2.膿毒癥亞組及膿毒性休克組患者一般臨床資料、實驗室檢查結(jié)果及血清NLRP3水平比較:膿毒性休克組患者年齡、總膽紅素、IL-6、血清NLRP3水平及APACHEⅡ評分、SOFA評分均明顯高于膿毒癥亞組,血Lac水平低于膿毒癥亞組(P<0.05),其余指標兩組間比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 膿毒癥亞組及膿毒性休克組患者一般臨床資料、實驗室檢查結(jié)果及血清NLRP3水平比較

3.膿毒癥患者血清NLRP3水平與臨床指標的相關(guān)性分析:Pearon相關(guān)分析結(jié)果顯示,膿毒癥患者血清NLRP3水平與血Lac(r=0.343)、IL-6(r=0.237)、SOFA評分(r=0.531)與APACHEⅡ評分(r=0.538)均呈正相關(guān)(P<0.05)。

4.血清NLRP3對膿毒癥的診斷價值:ROC曲線分析結(jié)果顯示,血清NLRP3診斷膿毒癥的ROC曲線下面積(AUC)為0.893(95%CI0.844～0.942),當截斷值為5.55 ng/ml時,診斷膿毒癥敏感度為80%,特異度為90.6%。血清NLRP3診斷膿毒性休克AUC為0.750(95%CI0.649～0.852),當截斷值為10.42 ng/ml時,診斷膿毒性休克敏感度為67.6%,特異度為78.8%。

5.膿毒癥患者預(yù)后的影響因素分析:單因素Cox回歸分析結(jié)果顯示,年齡、血SCr、血Lac、IL-6、APACHEⅡ評分、血清NLRP3均是影響膿毒癥患者預(yù)后的影響因素(P<0.05)。多因素Cox回歸分析結(jié)果顯示,IL-6(HR=1.029,95%CI1.009～1.048)及APACHEⅡ評分(HR=1.086,95%CI1.007～1.172)均是影響膿毒癥患者預(yù)后的獨立危險因素(P<0.05)。見表3。

表3 膿毒癥患者預(yù)后的影響因素的單因素Cox回歸分析

6.血清NLRP3對膿毒癥預(yù)后的評估價值:死亡組患者血清NLRP3水平明顯高于存活組(18.13±8.98比8.65±3.87,P<0.05)。將上述影響膿毒癥患者預(yù)后的因素構(gòu)建ROC曲線并計算AUC,結(jié)果顯示血清NLRP3、IL-6及APACHEⅡ評分對膿毒癥患者的預(yù)后均具有較好的診斷價值,其中NLRP3(0.835)和IL-6(0.842)的AUC均高于APACHEⅡ評分(0.783)。

討 論

本研究發(fā)現(xiàn):(1)血清NLRP3可預(yù)測膿毒癥及膿毒性休克發(fā)生風險,對膿毒癥及膿毒性休克具有較好的診斷價值。(2)在膿毒癥患者中觀察到血清NLRP3水平與血Lac、IL-6、APACHEⅡ評分和SOFA評分均呈正相關(guān),提示血清NLRP3水平與膿毒癥患者的疾病嚴重程度及炎癥反應(yīng)相關(guān)。(3)血清NLRP3水平能較好的預(yù)測膿毒癥患者28 d的死亡風險。

既往研究結(jié)果顯示,病原相關(guān)分子模式(PAMP)和損傷相關(guān)分子模式(DAMP)是激活NLRP3的關(guān)鍵初始刺激[9],NLRP3的寡聚化招募了ASC,ASC繼而將pro-caspase-1裂解成caspase-1[10],導(dǎo)致促炎因子IL-1β、IL-18的釋放[11],這些細胞因子進而啟動或放大多種下游信號通路,以驅(qū)動可能導(dǎo)致細胞損傷的促炎過程,如自噬和焦亡[12]。研究表明,膿毒癥患者血清炎癥小體相關(guān)細胞因子IL-1β、IL-18水平升高,并與膿毒癥器官功能損傷和不良預(yù)后相關(guān)[13]。在本研究中,血清NLRP3水平與炎癥因子呈正相關(guān),因此推測NLRP3可能在膿毒癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。目前一些體內(nèi)和體外的細胞和動物實驗已探索了NLRP3在膿毒癥中的作用[14-16]。據(jù)報道,NLRP3在脂多糖(LPS)誘導(dǎo)引起的心肌損傷中表達升高[14]。此外,Maf1可通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB/NLRP3炎癥信號通路改善膿毒癥相關(guān)的腦損傷[15]。而在燒傷導(dǎo)致膿毒癥發(fā)生的研究中發(fā)現(xiàn)NLRP3基因敲除小鼠的全身炎癥反應(yīng)減輕和細菌清除率增加,存活率進而升高,進一步的研究提示燒傷致膿毒癥的發(fā)生可能與NLRP3激活有關(guān)[16]。然而,目前大多數(shù)研究都集中在NLRP3調(diào)節(jié)各種病理生理過程的潛在分子機制,對NLRP3在預(yù)測膿毒癥易感性和死亡率方面的臨床意義仍未知。在該項研究中,血清NLRP3水平在膿毒癥患者中明顯升高,并能較準確的診斷膿毒癥,這表明NLRP3的高表達可能致膿毒癥高易感性。此外本研究通過相關(guān)性分析表明NLRP3與膿毒癥患者病情嚴重程度和炎癥反應(yīng)有關(guān)。其可能原因為:(1)NLRP3/caspase-1/IL-1β軸作為先天免疫系統(tǒng)和炎癥進展的重要信號通路,參與了膿毒癥等免疫炎性疾病的發(fā)生發(fā)展[17]。(2)NLRP3與其他炎性信號通路相互作用,如NF-κB,而該信號通路被證明參與炎癥疾病的發(fā)生發(fā)展。因此,本研究證明NLRP3與膿毒癥發(fā)生風險及疾病嚴重程度有關(guān)。

我們根據(jù)患者28 d生存情況,進一步分析發(fā)現(xiàn)NLRP3對膿毒癥患者預(yù)后判斷具有較高價值,且優(yōu)于APACHEⅡ評分。其原因可能為:NLRP3的激活是先天免疫防御所必需的,并且在適應(yīng)性免疫中發(fā)揮重要作用。因此,NLRP3也可能會引起膿毒癥患者的免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)失調(diào)并導(dǎo)致高死亡率,但這一推論需進一步探討及驗證。進一步分析影響膿毒癥患者預(yù)后的危險因素,在單因素Cox回歸分析中發(fā)現(xiàn)年齡、血SCr、血Lac、IL-6、血清NLRP3、APACHEⅡ評分均可能影響膿毒癥患者預(yù)后,而進一步的多因素Cox回歸分析中發(fā)現(xiàn)只有IL-6及APACHEⅡ評分是影響膿毒癥患者預(yù)后的獨立危險因素,這可能與單中心研究及樣本量較少有關(guān),在后期的實驗中我們將進一步擴大樣本量并在多中心進行收集病例觀察血清NLRP3水平對膿毒癥患者預(yù)后的影響。

本研究初步探討了血清NLRP3水平在膿毒癥中的臨床意義以及對膿毒癥診斷和預(yù)后判斷的評估價值,表明其具有作為膿毒癥生物標志物的潛力。但本研究為單中心小樣本的研究,結(jié)果還需要多中心大樣本的前瞻性研究來進一步驗證。