陳森雄 劉康寧 吳靖升 蘇群志 唐榮德 蘇健婷

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是呼吸科常見疾病，高居全球死亡原因的第四位。急性慢性阻塞性肺疾?。╝cute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD）是誘發(fā)患者住院、死亡的重要原因，患者由于氣道的慢性炎癥狀態(tài)，氣道結構遭受破壞，呼吸道防御功能減弱，支氣管清除能力降低，易出現呼吸道感染，誘發(fā)呼吸衰竭[1-2]。臨床上對呼吸道感染的診斷依據為痰培養(yǎng)，針對性抗生素選擇的依據為藥敏試驗，但由于痰培養(yǎng)及藥敏試驗耗時較長、費用較高的缺陷，臨床醫(yī)師在培養(yǎng)結果前多選擇經驗性的抗生素治療，針對性有所不足。

常規(guī)的炎癥指標，如血清淀粉樣蛋白A（serum amyloid A，SAA）、超敏C 反應蛋白（high-sensitivity C reactive protein，hs-CRP）、降鈣素原（procalcitonin，PCT）、白細胞計數（white blood cell count，WBC）及中性粒細胞（neutrophil，NE）等為炎癥的判斷提供了重要依據，且兼具檢測方便、快捷、廉價等優(yōu)勢，連續(xù)動態(tài)多指標聯合檢測為AECOPD 早期抗感染治療及成效判斷提供了重要指導[3-4]。鐵是機體氧轉運不可缺少的成分，參與了某些能量代謝酶的合成、T 淋巴細胞免疫相應過程，但同時鐵相關蛋白也給病菌提供了營養(yǎng)，加劇了感染狀況[5-6]，鐵代謝物可能與感染密切相關。因此，鐵代謝物或可用于AECOPD 感染及感染菌種的判斷。目前鮮有文獻分析鐵標志物與痰培養(yǎng)的關聯，本研究探討了AECOPD 患者痰培養(yǎng)與血清鐵標志物和炎癥指標的關系，旨在為AECOPD 患者抗感染治療提供指導。

1 資料與方法

1.1 一般資料 將江門市新會區(qū)中醫(yī)院2020 年6 月-2022 年2 月呼吸內科住院部接收的AECOPD 患者為研究對象。納入標準：符合文獻[7]《慢性阻塞性肺疾病急性加重抗感染治療中國專家共識》中AECOPD 的診斷標準。排除標準：（1）伴自身免疫性疾病、其他感染性疾病、腫瘤、惡性血液病、甲狀腺疾病等影響炎癥指標的疾病；（2）近1 個月有外傷、手術史；（3）肝炎、肝硬化、肝癌等可能影響鐵代謝指標的疾病。122 例痰培養(yǎng)陽性患者作為陽性組，122 例痰培養(yǎng)陰性患者作為陰性對照組。本研究經本院醫(yī)學倫理委員會批準?；颊呒凹覍倬炇鹬橥鈺?。

1.2 方法

1.2.1 取材方法 采用咳痰法、纖維支氣管鏡或人工氣道吸引痰、肺泡灌洗等方法選取培養(yǎng)標本。咳痰法要求患者晨起漱口后，用無菌生理鹽水漱口3 次，后用力咳出深部的痰，留取標本于無菌集痰器皿中；其余方式取痰均需嚴格執(zhí)行無菌操作規(guī)范，獲取標本。無論何種方法采集的標本均需30 min 內送檢。

1.2.2 細菌培養(yǎng)和鑒定 儀器為VITEK2 Compact全自動細菌鑒定儀（法國梅里埃生產）。痰標本培養(yǎng)18～24 h 后細菌分純，選擇不同革蘭陽性（G+）菌、革蘭陰性（G-）菌等菌種鑒定卡，遵循標準作業(yè)流程指導書完成病菌類型的測試。將培養(yǎng)出的病原菌按革蘭染色分為G+菌感染、G-菌感染及真菌感染。

1.2.3 血清鐵代謝指標及炎癥指標 于患者入院次日晨抽取空腹靜脈血9 mL，分裝3 個試管，每個試管3 mL。其中一個試管用于檢測血清鐵代謝3 項指標及炎癥指標。血清鐵代謝3 項指標：血清鐵（serum iron，SI）、血清鐵蛋白（serum ferritin，SF）、轉鐵蛋白（transferrin，TRF）；炎癥指標：SAA 和hs-CRP。檢測儀器為羅氏Cobasc702 全自動生化分析儀。SI 參考范圍：男11.0～31.0 μmol/L，女9.0～30.0 μmol/L；SF參考范圍：男30～200μg/L；女15～150μg/L；TRF參考范圍1.87～3.12g/L；hs-CRP參考范圍：0.01～8.20mg/L；SAA參考范圍：0.01～10.0mg/L。

1.2.4 PCT 檢測 空腹靜脈血3 mL，采用萬孚免疫熒光層析定量系統(tǒng)FS-113 檢測，全血樣本加入緩沖液，混勻1 min，后用移液槍吸取75 μL 混合液，均勻滴加至試劑卡，插入試劑卡，點擊測試鍵，5 min 后讀取結果。PCT 參考范圍：＜0.5 ng/mL。

1.2.5 WBC、NE 檢測 空腹靜脈血3 mL，采用Sysmex XS-1000i 全自動血細胞分析儀檢測血常規(guī)，選擇靜脈血標本適配器，在手工樣本號對話框中選擇分析模式為“CBC+DIFF”，點擊確認，讀取結果。WBC 參考范圍：（3.5～9.7）×109/L；NE 參考范圍：40.0%～75.0%。

1.3 統(tǒng)計學處理 數據處理采用SPSS 22.0 統(tǒng)計學軟件。計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗；計量資料符合正態(tài)分布用（±s）表示，多組比較采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），兩兩比較采用LSD 法；不符合正態(tài)分布的計量資料采用四分位數法[M（P25，P75）]表示，多組間比較采用Kruskal-Wallis 檢驗，兩兩比較采用Mann-WhitneyU檢驗；AECOPD 患者炎癥指標與鐵代謝指標相關性分析采用Pearson、Spearman 相關性分析；以接受者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析SI、SF 及TRF 在AECOPD 患者痰培養(yǎng)陽性的預測價值，并分析SI、SF 及TRF 在AECOPD患者真菌鑒別中的診斷價值，其中0.5＜AUC≤0.7 為預測效能較低，0.7＜AUC≤0.85 為預測效能中等，0.85＜AUC≤0.95 為預測效能良好。以P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較 陽性組男89 例，女33 例；年齡64～89 歲，平均（72.40±6.85）歲；病程4～20 年，平均（13.60±2.86）年；吸煙39 例。陰性對照組男94 例，女28 例；年齡59～86 歲，平均（71.88±7.06）歲；病程3～22 年，平均（13.88±2.95）年；吸煙43 例。兩組患者年齡、性別、病程及吸煙比例比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。

2.2 AECOPD 患者痰培養(yǎng)結果 痰培養(yǎng)陽性的122例AECOPD患者中，G+菌感染37例，占比30.33%；G-菌感染73 例，占比59.84%；細菌感染110 例，占比90.16%；真菌感染12 例，占比9.84%。見表1。

表1 AECOPD患者痰培養(yǎng)陽性結果

2.3 AECOPD 患者痰培養(yǎng)結果與血清鐵代謝指標的關聯 三組間SI、TRF、SF 水平比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；真菌感染及細菌感染的AECOPD 患者SI、TRF 水平均低于陰性對照組，SF 水平均高于陰性對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；真菌感染的AECOPD 患者SF 水平低于細菌感染組，TRF 水平高于細菌感染組（P＜0.05）。見表2。

表2 AECOPD患者痰培養(yǎng)與血清鐵代謝指標的關聯（±s）

表2 AECOPD患者痰培養(yǎng)與血清鐵代謝指標的關聯（±s）

#與陰性對照組比較P＜0.05；*與細菌感染組比較，P＜0.05。

2.4 AECOPD 患者痰培養(yǎng)結果與炎癥指標的關聯 三組間炎癥指標水平比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；真菌感染及細菌感染的AECOPD 患者的WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 水平均高于陰性對照組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；真菌感染AECOPD患者的WBC、hs-CRP、PCT及SAA水平均低于細菌感染組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 AECOPD患者痰培養(yǎng)與炎癥指標的關聯

2.5 AECOPD 患者炎癥指標與鐵代謝指標的相關性分析 AECOPD 患者的SI、TRF 與WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 均呈負相關，SF 與WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 均呈正相關（P＜0.05）。見表4。

表4 AECOPD患者炎癥指標與鐵代謝指標的相關性分析

2.6 AECOPD 患者鐵標志物對AECOPD 患者痰培養(yǎng)陽性預測價值 將所有AECOPD 患者作為樣本（244 例），以AECOPD 患者痰培養(yǎng)陽性作為狀態(tài)變量，SI、SF 及TRF 作為檢驗變量，不同鐵代謝指標在預測AECOPD 患者痰培養(yǎng)結果陽性的價值為SF＞TRF＞SI（P＜0.05）。見表5、圖1。

圖1 SI、SF及TRF預測AECOPD患者痰培養(yǎng)陽性的ROC曲線圖

表5 鐵標志物對AECOPD患者痰培養(yǎng)陽性預測的ROC分析結果

2.7 AECOPD 患者鐵標志物對AECOPD 患者痰培養(yǎng)菌種的預測價值 將AECOPD 患者痰培養(yǎng)陽性患者作為總樣本（122 例），以痰培養(yǎng)為真菌作為狀態(tài)變量，SI、SF 及TRF 作為檢驗變量，不同鐵代謝指標在預測AECOPD 患者痰培養(yǎng)為真菌的預測價值為SF＞TRF（P＜0.05）。見圖2、表6。

表6 鐵標志物對AECOPD患者痰培養(yǎng)陽性患者中真菌的預測價值

圖2 SI、SF及TRF預測AECOPD患者痰培養(yǎng)真菌結果的ROC曲線分析

3 討論

COPD 患者以老年人群為主，由于身體臟器功能的退化、抵抗能力下降，常受到病菌的侵蝕，引發(fā)感染。報道顯示，AECOPD 患者中感染比例高達40.0%～60.0%[8]。AECOPD 感染后，肺泡巨噬細胞可放大炎癥反應程度，引起肺組織損傷，導致病情加重。此外，AECOPD 患者病情加重還與腫瘤壞死因子、白介素-2、白介素-4 等炎癥因子失衡，誘發(fā)或加重中性粒細胞介導肺功能損傷進程有關。報道顯示，AECOPD 患者下呼吸道病原菌以鮑曼不動桿菌、銅綠假單胞菌為代表的G-菌種為主[9]。本組122 例痰培養(yǎng)陽性的AECOPD 患者中G+菌感染37例，占比30.33%，G-菌感染73 例，占比59.84%，真菌感染12 例，占比9.84%；G+菌種以金黃色葡萄球菌及肺炎鏈球菌為主，G-菌種以鮑曼不動桿菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌為主，真菌感染以白色念珠菌感染為主，與楊家盛等[10]對廣東地區(qū)AECOPD 下呼吸道感染病原菌調查結果較為接近。

鐵是人體重要的微量元素，在DNA 合成、血紅蛋白合成、氧的轉運與氧化還原過程中均有重要作用。血液中和TRF 相結合的鐵為SI，SI 是形成血紅素的必須元素，血紅素是血紅蛋白與肌紅蛋白的原料，是維生素B 代謝的重要物質，在細胞代謝中發(fā)揮重要作用。AECOPD 急性感染后，T 淋巴細胞介導的細胞免疫進程將發(fā)揮免疫調節(jié)作用，T 淋巴免疫系統(tǒng)激活需消耗大量的核酸及SI，引起SI 下降。此外，SF 合成增加后，需經TRF 運載，TRF合成亦將加劇SI 消耗，而TRF 在運載SF 中可由于消耗而降低。本研究發(fā)現，真菌感染及細菌感染的AECOPD 患者SI、TRF 水平均顯著低于陰性對照組，SF 水平均顯著高于陰性對照組（P＜0.05），說明痰培養(yǎng)陽性的AECOPD 患者較痰培養(yǎng)陰性的AECOPD患者，SF 合成明顯增加，SI 及TRF 水平下降。

AECOPD 患者急性感染后，除引起鐵代謝指標異常外，還將引起相關炎癥標志物的高表達。WBC可通過變形穿過毛細血管壁，集中在病菌部位，將病菌包圍、吞噬，發(fā)揮抗炎作用。hs-CRP 是病菌感染的急性相關蛋白，在AECOPD 患者感染的數小時后，hs-CRP 即可出現迅速上升，且隨著病菌的控制，逐漸恢復至正常水平。PCT 是反映AECOPD患者全身炎癥反應活躍程度的重要指標，在全身炎癥反應綜合征、多器官功能紊亂綜合征、嚴重休克后、膿毒癥中均可檢測到明顯上升[11-13]。NE在感染、腫瘤、組織損傷后將出現異常上升，在AECOPD 感染后，NE 含量上升可經趨化作用、吞噬作用與殺菌作用發(fā)揮免疫調節(jié)功能；但NE 免疫調節(jié)的作用是雙相的，感染后NE 大量聚集在肺泡中可加重肺功能損傷進程，引起呼吸功能衰竭[14-15]。SAA 是評估急性炎癥反應的相關蛋白，AECOPD 患者急性感染后，機體炎癥迅速放大，SAA 快速上升。研究發(fā)現，AECOPD 患者SAA 的水平顯著高于穩(wěn)定期COPD 患者[16]。本研究顯示，真菌及細菌感染的AECOPD 患者WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 水平均顯著高于痰培養(yǎng)陰性的AECOPD 患者（P＜0.05），說明與AECOPD 痰培養(yǎng)陰性患者比較，AECOPD 痰培養(yǎng)陽性患者的相關炎癥指標出現了顯著上升，與既往報道較為一致[17]。本研究進一步分析了AECOPD 患者鐵代謝指標與炎癥指標的相關性，結果顯示，AECOPD 患者的SI、TRF 與WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 均呈負相關性，SF 與WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 均呈正相關性，提示AECOPD 患者的鐵代謝指標與炎癥指標有良好的相關性，AECOPD 患者的SI、TRF 隨炎癥反應加劇而下降，而SF 隨炎癥反應加劇而上升。

痰培養(yǎng)微生物鑒定及藥敏試驗結果通常需3～5 d，由于AECOPD 患者病情急迫，抗感染治療是AECOPD 的基礎性治療方式，在此期間等待痰培養(yǎng)微生物鑒定及藥敏試驗結果將延誤患者治療時機[18-19]。臨床上常用的抗感染方式為經驗性廣譜抗生素治療，該方式盡管對多數AECOPD 患者抗感染有效，但仍舊有10.0%～20.0%的患者經驗性抗感染失敗[20-21]。本研究發(fā)現，SI、SF 及TRF 預測AECOPD 患者痰培養(yǎng)結果陽性的效能中等（0.7＜AUC≤0.85），說明檢測SI、SF及TRF 對AECOPD 患者是否感染有中等的預測價值。從表2 可以發(fā)現，SF 及TRF 在細菌感染與真菌感染的AECOPD 患者中顯示了統(tǒng)計學差異，利用AECOPD患者血清鐵代謝指標或有助于細菌感染與真菌感染的鑒別。本研究發(fā)現SF、TRF 在真菌和細菌預測的AUC 分別為0.711、0.672，說明SF、TRF 在預測AECOPD 真菌與細菌感染有一定的價值。

綜上，AECOPD 痰培養(yǎng)陽性患者的SI、TRF 低于痰培養(yǎng)陰性的AECOPD 患者，SF 高于痰培養(yǎng)陰性AECOPD 患者，SI、TRF、SF 與WBC、hs-CRP、PCT、NE 及SAA 炎癥指標有一定的相關性；SI、SF及TRF 可用于早期預測AECOPD 患者痰培養(yǎng)陽性結果，而SF 及TRF 在早期預測AECOPD 患者真菌感染有一定的價值。由于本研究樣本數量較少，痰培養(yǎng)菌種類不多，可能對結果產生偏倚；此外SF及TRF 在AECOPD 真菌與細菌感染鑒別的生理病理學機制仍需基礎研究加以明確。