金 楊， 江雪梅， 孫 夢， 溫宗梅

(同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院麻醉科，上海 200433)

目前對急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的研究已有幾十年，但由于缺乏對ARDS確切發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識，臨床上主要采用小潮氣量和呼氣末正壓通氣(positive end expiratory pressure, PEEP)等肺保護(hù)性通氣策略，治療效果有限，ARDS的死亡率高達(dá)40%[1]?？焖俸蜏?zhǔn)確診斷ARDS是成功治療ARDS的前提，目前對ARDS的診斷主要是根據(jù)柏林標(biāo)準(zhǔn)的氧合指數(shù)[2]，由于該標(biāo)準(zhǔn)主要來源于臨床數(shù)據(jù)，缺少敏感的生物標(biāo)志物作為量化指標(biāo)，同時(shí)缺少預(yù)見性，因此臨床上ARDS的快速診斷,以及患者預(yù)后的判斷還需進(jìn)一步的探究和完善?；诖?，尋找便于檢測和敏感的可靠生物標(biāo)志物對于ARDS的早期診斷和預(yù)后判斷具有重要意義。

細(xì)胞外組蛋白是一種新近發(fā)現(xiàn)的損傷相關(guān)分子模式分子(damage-associated molecular patterns, DAMPs)分子，在ARDS[3]、腎損傷[4]和肝損傷[5]等臟器損傷和膿毒癥[6]時(shí)其水平均明顯升高，被認(rèn)為可以早期診斷和幫助判斷多種炎癥相關(guān)性疾病的預(yù)后。本研究旨在探究細(xì)胞外組蛋白在ARDS早期診斷和預(yù)后評估中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2017年1月—2018年6月同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院和北京朝陽醫(yī)院急診重癥監(jiān)護(hù)病房(emergency intensive care unit, EICU)收治的ARDS患者67例，并以同期年齡匹配的15名健康志愿者作為對照組。入選標(biāo)準(zhǔn)： 年齡≥18歲；符合ARDS柏林診斷標(biāo)準(zhǔn)；病例資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)： (1)年齡<18歲；(2)孕婦或哺乳期婦女；(3)嚴(yán)重免疫系統(tǒng)缺陷患者或應(yīng)用免疫抑制劑治療者；(4)合并其他惡性腫瘤患者；(5)膿毒癥、結(jié)核等嚴(yán)重感染的患者。本研究符合醫(yī)院倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有檢查和治療均獲得患者家屬的知情同意。

1.2 病例分組

ARDS患者按照28d轉(zhuǎn)歸分為生存組(n=38)和死亡組(n=29)。

1.3 觀測指標(biāo)

記錄患者的一般資料、EICU住院期間的血清細(xì)胞外組蛋白(ELISA試劑盒，德國羅氏公司)水平和28d預(yù)后。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 一般資料

共納入67例ARDS患者，男性49例，女性18例，平均年齡(61.06±2.069)歲；納入同時(shí)期健康志愿者15例作為對照組，男性5例，女性10例，平均年齡(50.20±2.933)歲。盡管健康對照組和ARDS組的性別年齡并不完全匹配，但采用邏輯回歸分析后表明患者的性別和年齡均非ARDS發(fā)病的相關(guān)危險(xiǎn)因素，使本研究的分析結(jié)果具有可靠性。根據(jù)ARDS患者的28d預(yù)后，將ARDS患者分為生存組(n=38)和死亡組(n=29)。根據(jù)患者起病的原因發(fā)現(xiàn)肺炎(27例)和膿毒癥(20例)是導(dǎo)致ARDS的最主要原因。

2.2 血清中細(xì)胞外組蛋白水平比較

健康對照組細(xì)胞外組蛋白的中位數(shù)為0.0360μg/mL(四分位數(shù)間距，0.0230～0.0460μg/mL)；ARDS組細(xì)胞外組蛋白的中位數(shù)0.1170μg/mL(四分位數(shù)間距，0.0612～0.1920μg/mL)，與健康對照組相比，ARDS患者的血清中細(xì)胞外組蛋白水平明顯增加(P<0.0001)，見圖1。

圖1 ARDS患者與健康對照者血清細(xì)胞外組蛋白比較Fig.1 Comparison of level of serum extracellular histones between healthy control and ARDS

生存組的細(xì)胞外組蛋白中位數(shù)為0.0751μg/mL(四分位數(shù)間距，0.0466～0.1380μg/mL)；死亡組細(xì)胞外組蛋白中位數(shù)為0.1490μg/mL(四分位數(shù)間距，0.0860～0.2230μg/mL)，ARDS生存組細(xì)胞外組蛋白水平明顯低于死亡組(P=0.0033)，見圖2。

圖2 ARDS生存組與死亡組血清細(xì)胞外組蛋白比較Fig.2 The comparison of level of serum extracellular histones between ARDS survival group and fatal group

2.3 細(xì)胞外組蛋白對早期診斷ARDS和判斷ARDS患者預(yù)后的預(yù)測價(jià)值

ROC曲線分析顯示，確診ARDS后第1天(d1)細(xì)胞外組蛋白最佳臨界值為0.0462μg/mL時(shí)診斷ARDS的特異度為86.667%，靈敏度為85.07%，95%可信區(qū)間為0.8162～0.9808，細(xì)胞外組蛋白水平診斷ARDS的AUC為0.8985，具有一定的診斷價(jià)值(P<0.0001)，見圖3。以往的研究[3]發(fā)現(xiàn)，在預(yù)后較差的ARDS患者中，細(xì)胞外組蛋白在確診后第3～5天達(dá)到高峰，之后逐漸下降，因此在本研究中選擇確診后第3天的細(xì)胞外組蛋白水平幫助判斷ARDS患者的預(yù)后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)確診ARDS后第3天(d3)的細(xì)胞外組蛋白最佳臨界值為0.1385μg/mL時(shí)的特異度為69.23%，靈敏度為80.00%，95%可信區(qū)間為0.6390～0.9917，細(xì)胞外組蛋白水平對于ARDS患者28d死亡率預(yù)測的AUC為0.8154，具有一定的診斷價(jià)值(P=0.01103)，見圖4。

圖3 血清細(xì)胞外組蛋白第1天診斷ARDS的ROC曲線Fig.3 ROC curve for ARDS diagnose by serum extracellular histones at d1

圖4 血清細(xì)胞外組蛋白第3天判斷ARDS預(yù)后的ROC曲線Fig.4 ROC curve for ARDS prognosis by serum extracellular histones at d3

3 討 論

ARDS是一類由各種肺內(nèi)因素和肺外因素引起的臨床危急重癥，發(fā)病率和死亡率都很高，表現(xiàn)為肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞彌漫性損傷、通透性增強(qiáng)，出現(xiàn)肺水腫、肺不張和難治性低氧血癥等，臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性呼吸困難、頑固性低氧血癥甚至呼吸衰竭[2,7]。由于缺少對ARDS發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識，目前臨床上還沒有治療ARDS的特效藥物，因此早期快速診斷對于改善ARDS患者的預(yù)后至關(guān)重要。以往的研究[8]多從通氣功能角度探究ARDS的發(fā)病機(jī)制，但確切發(fā)病機(jī)制仍未澄清，對ARDS的早期診斷和針對性治療依然面臨很大困難，因此找到可以作為早期診斷ARDS的敏感生物標(biāo)志物并進(jìn)一步探究其可能機(jī)制具有重要的臨床意義。細(xì)胞外組蛋白是一種新近發(fā)現(xiàn)的DAMP分子[6]，主要來源于壞死凋亡的細(xì)胞和中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps, NETs)[9]。健康人的血漿中細(xì)胞外組蛋白含量很低，不會對機(jī)體造成損害；但當(dāng)機(jī)體發(fā)生嚴(yán)重感染或者組織損傷時(shí)，有大量的細(xì)胞外組蛋白產(chǎn)生，超過了機(jī)體代謝清除能力就會造成細(xì)胞外組蛋白在體內(nèi)大量蓄積，發(fā)揮細(xì)胞毒性和促炎作用。以往的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外組蛋白在多種感染性(膿毒癥[6])和非感染性疾病(肺[10]、肝[11]和腎臟[4]等臟器損傷，動(dòng)脈粥樣硬化[12]，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[13]和系統(tǒng)性紅斑狼瘡[14]等自身免疫性疾病)中顯著升高，并且升高程度與疾病嚴(yán)重程度和預(yù)后相關(guān)。

本研究發(fā)現(xiàn)ARDS患者血清中的細(xì)胞外組蛋白水平明顯升高，死亡組細(xì)胞外組蛋白水平明顯高于生存組。提示細(xì)胞外組蛋白可以作為一種生物標(biāo)志物幫助診斷ARDS并判斷ARDS患者的預(yù)后。為進(jìn)一步驗(yàn)證這個(gè)結(jié)果，ROC曲線分析確診ARDS后第1、3天的細(xì)胞外組蛋白水平，發(fā)現(xiàn)血清細(xì)胞外組蛋白對于幫助早期診斷和判斷ARDS患者預(yù)后均具有一定的價(jià)值。但由于細(xì)胞外組蛋白非ARDS的特異性標(biāo)志物，在膿毒癥[6]、急性肝損傷[5]和急性腎損傷[15]等組織器官損傷中也會明顯升高，因此臨床上診斷ARDS還需結(jié)合患者的臨床癥狀、體征以及相關(guān)血液和生化檢查結(jié)果進(jìn)行綜合評估。

本研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外組蛋白水平可以幫助早期診斷ARDS，并幫助判斷ARDS患者的預(yù)后，但細(xì)胞外組蛋白參與ARDS的確切發(fā)病機(jī)制目前仍然不清楚。以往的研究認(rèn)為炎癥反應(yīng)平衡的紊亂如失控的炎癥反應(yīng)和促炎介質(zhì)的大量釋放是ARDS發(fā)病的共同途徑，因此找到炎癥級聯(lián)反應(yīng)中的關(guān)鍵炎癥介質(zhì)并通過相應(yīng)的干預(yù)手段阻斷其發(fā)揮細(xì)胞毒性和促炎作用可能是ARDS治療的關(guān)鍵[8,16]。細(xì)胞外組蛋白是一種新近發(fā)現(xiàn)的上游炎癥介質(zhì)，在ARDS等炎癥相關(guān)性疾病中發(fā)揮了重要作用，因此阻斷細(xì)胞外組蛋白的細(xì)胞毒性作用和抗炎作用可能是治療ARDS等炎癥相關(guān)性疾病的一個(gè)潛在靶點(diǎn)[17]。目前認(rèn)為細(xì)胞外組蛋白參與ARDS的發(fā)病機(jī)制可能存在以下幾種方式： (1)直接細(xì)胞毒性作用高濃度的細(xì)胞外組蛋白對血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞均有細(xì)胞毒性作用[18]；(2)促進(jìn)血小板的聚集和血栓形成[19]；(3)激活NLRP3炎癥小體信號通路等[20]。細(xì)胞探究細(xì)胞外組蛋白參與ARDS的確切發(fā)病機(jī)制，并針對細(xì)胞外組蛋白阻斷ARDS的病情進(jìn)展對臨床上ARDS的治療和改善ARDS患者預(yù)后具有重要意義。