急性呼吸窘迫綜合征機械通氣患者呼出氣冷凝液中過氧化氫和白介素－6含量變化的研究

鐘 俊 楊國輝

（貴陽醫學院附屬醫院內科ICU，貴州 貴陽550004）

機械通氣是搶救急性肺損傷／急性呼吸窘迫綜合征（ALI／ARDS）患者生命的重要措施。ARDS是由于感染、低氧血癥和不適當的機械通氣，引發了機體的氧化應激狀態，導致機體應激標志物和細胞因子的 增 高［1］。近 年 來，呼 出 氣 冷 凝 液 （exhaled breath condensate，EBC）檢測受到國內外研究者的高度重視，它可提供無創、瞬時的肺部病理生理功能的監測，收集EBC不會損傷支氣管黏膜，而且樣本直接來源于氣道，結果可靠；收集EBC的技術適用于任何年齡、任何病況，包括氣管插管和氣管切開的患者，應 用 范 圍 廣 泛［2－3］。 為 此，我 們 通 過 檢 測ARDS機械通氣患者治療過程中EBC的過氧化氫（H2O2）和白介素－6（IL－6）含量變化，探討其臨床意義和應用價值，了解其在不同程度氣道炎癥中的動態變化特點及與預后的相關性。

1 對象與方法

1.1 對象 2008年6月至2010年5月我院內科重癥加強治療病房（MICU）收治的42例經氣管插管或氣管切開進行機械通氣的ARDS患者。入選標準：（1）具備發生 ARDS的危險因素；（2）急性起病；（3）需正壓通氣支持；（4）嚴重氧合障礙：在吸入氧濃度（FiO2）1.00，呼氣末正壓（PEEP）10cmH2O（1cmH2O＝0.098kPa）條件下30min以后測定，氧合指數（PaO2／FiO2）≤200mmHg（1mmHg＝0.133kPa）；（5）胸片示肺水腫浸潤影；（6）無左房高壓證據。排除標準：（1）年齡＜18歲；（2）急性心肌梗死（AMI）發病一周內；（3）妊娠；（4）氣胸或支氣管胸膜瘺，或肺葉切除術后2周內；（5）顱內壓增高或神經肌肉疾病；（6）嚴重慢性呼吸系疾病或慢性肝臟疾病；（7）惡性疾病或慢性疾病終末期；（8）骨髓移植患者。本試驗遵循貴陽醫學院附屬醫院所制定的倫理學標準，并得到該委員會的批準。研究對象均經家屬簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 急性生理學及慢性健康狀況評分（APACHE）Ⅱ和Ⅲ 所有入選病人按轉歸分為存活組和死亡組，均記錄姓名、性別、年齡、體溫、收縮壓、舒張壓、心率、呼吸頻率、吸入氧濃度、動脈血氧分壓、二氧化碳分壓、動脈血pH值、血鈉、血鉀、血糖、腎功能、肝功能、血球壓積、血白細計數、格拉斯哥昏迷評分、原有慢性疾病、入 MICU主要原因等信息。按病人機械通氣第1、3、5、7d評分。所有生理指標均取24h內最差值。

1.2.2 EBC的收集 我們參照文獻自行設計了一種外觀葫蘆形狀的玻璃收集器，置入有機玻璃盒中，盒內充滿冰水混合物。機械通氣患者組通過浸在冰水中的EBC收集器兩端分別接入呼吸機呼氣端管道替代蓄水罐，持續15min，收集EBC。接入呼吸機呼氣端前清除管道液體，防止其進入EBC收集器，并關掉濕化瓶溫度開關。收集完畢后測量EBC的量并分裝，－80℃冰箱保存，以備同批檢測。

1.2.3 H2O2測定 取250μL EBC樣品，用化學熒光法進行H2O2的檢測。高香草酸（homovanillic acid，HVA）、辣根過氧化酶（horsheradish peroxidase，HRP）均購自Sigma公司（美國）；標準 H2O2溶液購自北京試劑公司。根據標準H2O2溶液濃度（0.14μmol／L至2.21μmol／L）和熒光強度（實際測得值－空白對照值）繪制標準曲線，建立直線回歸方程。通過回歸方程和熒光強度值計算H2O2的濃度。每份EBC樣品分別檢測兩次，取平均值。

1.2.4 IL－6測定 用酶分析法（EIA）檢測EBC中IL－6。試劑盒購自Cayman公司（美國）。根據標準樣品測定出的吸光度（A）值繪制標準曲線，并采用曲線擬合法求出直線回歸方程，再根據各待測樣本的A值計算出的IL－6濃度，單位為ng／L。

1.3 統計學分析 用SPSS 11.5統計軟件進行統計學處理。所有數據均以表示；存活組與死亡組比較用t檢驗，組內不同時點比較用方差分析或Kruskal－Wallis秩和檢驗，兩兩比較采用SNK法進行檢驗，相關分析采用Pearson相關或Spearman相關法。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 兩組患者臨床資料比較與結果 42例急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）機械通氣患者中，男28例，女14例，年齡30～71歲（58.5±18.4）歲。存活組主要原發病為肺炎12例，多發傷6例，全身感染3例，其他為術后大出血1例；死亡組主要原發病為肺炎10例，多發傷5例，全身感染3例，其他為術后大出血2例。ARDS患者存活組與死亡組年齡、性別差異無統計學意義，有可比性。所有患者接受抗生素治療，存活組治療時間為（11.8±3.5）d，死亡組治療時間為（15.8±3.9）d。

2.2 兩組APACHEⅡ、Ⅲ評分比較 存活組APACHEⅡ、Ⅲ 分值隨機械通氣時間延長均逐漸降低；死亡組APACHEⅡ、Ⅲ 分值則隨時間呈逐漸升高趨勢；與1d時比較差異均有統計學意義（P均＜0.05）。存活組APACHEⅡ、Ⅲ分值在機械通氣3d時為變化拐點，與本組1d和死亡組同期比較差異均有統計學意義（P均＜0.05）。見表1。

表1 ARDS患者患者不同時間點APACHEⅡ／Ⅲ評分結果比較

表1 ARDS患者患者不同時間點APACHEⅡ／Ⅲ評分結果比較

注：a與本組第1d比較P＜0.05；b與本組第3d比較P＜0.05；c與本組第5d比較P＜0.05；d與存活組同期比較P＜0.05

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2.3 EBC中H2O2和IL－6測定結果 存活組隨機械通氣時間延長EBC中H2O2濃度和IL－6含量逐漸下降，7d時降至最低，較1d比較差異均有統計學意義（P均＜0.05），較3d比較差異有統計學意義（P＜0.05）；而死亡組隨機械通氣時間延長EBC中H2O2濃度和IL－6含量逐漸升高，7d時升至峰值，在第5d和第7d時與存活組比較差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 ARDS存活組和死亡組患者不同時間點EBC中H2O2和IL－6結果比較

表2 ARDS存活組和死亡組患者不同時間點EBC中H2O2和IL－6結果比較

注：a與本組第1d比較P＜0.05；b與本組第3d比較P＜0.05；c與本組第5d比較P＜0.05；d與存活組同期比較P＜0.05

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2.4 相關性分析（表3） 存活組ARDS患者機械通氣后不同時間點EBC中H2O2濃度和IL－6含量與APACHEⅡ和APACⅢ評分間均無相關性（P均＞0.05）。而死亡組ARDS患者機械通氣后在第5d和7dEBC中H2O2濃度與APACHEⅡ和APACⅢ評分間呈正相關性（P均＜0.05）；EBC中IL－6含量與APACHEⅡ、Ⅲ評分間呈負相關性（P均＜0.05）。見表3。

表3 ARDS存活組與死亡組患者不同時間點EBC中H2O2和IL－6與APACHEⅡ、Ⅲ評分的相關性 （r值）

3 討 論

H2O2是炎癥細胞激活O2的代謝產物，它可以引起下呼吸道蛋白酶／抗蛋白酶、氧化／抗氧化失衡，導致小氣道和肺組織損傷［4］。IL－6是一種具有重要病理生理作用的多功能和多向性細胞因子［5］，參與疾病的發生、發展過程、機體的炎癥反應和免疫應答。國外文獻報道，ARDS患者EBC中H2O2水平顯著增高，其中以膿毒癥和嚴重腦損傷引起的ARDS水平最高［6］。近來研究發現，經典的機械通氣策略（大潮氣量，小PEEP）可以導致EBC和BALF中細胞因子（IL－6）的增高。研究ARDS機械通氣患者EBC中H2O2和IL－6水平的變化對監測氣道炎癥、病情嚴重程度及預后具有重要臨床意義。

本研究結果顯示，存活組機械通氣患者1d時EBC中H2O2和IL－6濃度增高，隨著治療后病情的好轉呈現降低趨勢；而死亡組隨著病情的惡化呈升高趨勢，表明機械通氣患者由于感染的加重，氣道分泌物增多，氣道炎癥反應增強，肺發生氧化應激加劇，H2O2和IL－6的產生超過了過氧化酶的清除能力。病情惡化后EBC中H2O2和IL－6濃度的升高，證實了感染可使氧自由基產生增加，表明氣道炎癥和氧化抗氧化失衡的發生。本研究還顯示，死亡組機械通氣1d和3d時EBC中H2O2和IL－6濃度均低于存活組，而5d和7d時均高于存活組，表明在機械通氣早期氣道炎癥和氧化應激程度較輕，若能及時控制感染和糾正低氧血癥，患者預后良好，若未能控制，缺氧加重，氣道炎癥和氧化應激加劇，病情惡化，預后差。上述結果表明EBC中H2O2和IL－6檢測可作為一個的反映COPD肺部氧化損傷和氣道炎癥反應增強的早期敏感指標，以及ARDS機械通氣患者病情嚴重程度及預后的標志物之一。

本研究結果還顯示，存活組機械通氣時間延長，APACHEⅡ和APACHEⅢ分值逐漸降低，死亡組增高，且死亡組3d以后的APACHEⅡ和APACHEⅢ分值均明顯高于存活組。相關分析表明：存活組ARDS機械通患者EBC中H2O2濃度與APACHEⅡ、Ⅲ評分間均無相關性；死亡組ARDS患者機械通氣后在第5d和7dEBC中H2O2濃度與APACHEⅡ、Ⅲ評分間呈正相關性（P均＜0.05）；EBC中IL－6含量與APACHEⅡ和APACⅢ評分間呈負相關性（P均＜0.05）。可見死亡組患者H2O2濃度和IL－6含量水平的動態變化與APACHEⅡ、Ⅲ評分值動態變化趨勢一致，H2O2濃度和IL－6含量水平和APACHEⅡ和APACⅢ評分值在死亡組均呈上升趨勢。故測定EBC中H2O2和IL－6水平不僅用來評估患者氣道炎癥、判斷預后，還可用以輔助指導臨床治療。

ARDS機械通氣患者H2O2和IL－6升高機制不清，可能與下列因素有關：（1）由于感染和缺氧，釋放氧自由基O2，進而導致H2O2和IL－6的增加，活性氧通過氣道上皮細胞IL－6的釋放參與了局部的免疫反應。腫瘤壞死因子α（TNF－α）亦可引起IL－6 mRNA表達的增加［7］。此外低氧血癥刺激核轉錄因子κB而引起IL－6的增高。感染和缺氧等使交感神經興奮性增高、血中兒茶酚胺類物質增多，使IL－6的分泌增多。（2）在缺氧和感染加重時下呼吸道巨噬細胞、中性粒細胞數量增多，這些細胞釋放較多的H2O2。（3）不適當的機械通氣引發或加重原有的肺損傷，引起呼吸機相關性肺損傷（ventilationassociated lung injury，VALI）［8］，并且促使肺內炎癥介質移位到血液，引發或加重全身炎癥反應綜合征，從而使 H2O2和IL－6增加［9］。上述原因中缺氧、感染和不適當的機械通是引起H2O2和IL－6升高的主要因素，因此抗氧化和抗感染治療及肺復張策略可抑制ARDS機械通氣患者肺部應激氧化和炎性介質的產生。

［1］ Yang J，Dong C，Li J，Zhang H，et al.Ventilator bundle treatment of acute respiratory distress syndrome and its correlation with biomarkers of inflammation［J］.Zhonghua Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue，2014Aug，26（8）：544－547.

［2］ 張文彬，陳建榮，蔡映云.改裝EcoScreen冷凝器收集機械通氣患者呼出氣的研究［J］.中國呼吸與危重監護雜志，2010，9（4）：391－395.

［3］ 楊國輝，王廣發.慢性阻塞性肺疾病機械通氣患者呼出氣冷凝液中過氧化氫和白細胞介素－6的監測及意義［J］.中國危重病急救醫學，2010，22（8）：455－458.

［4］ 楊國輝，王廣發.對機械通氣患者呼出氣冷凝液中過氧化氫的研究［J］.中國危重病急救醫學，2008，20（6）：324－326.

［5］ Tanaka T，Narazaki M，Kishimoto T.IL－6in Inflammation，Immunity，and Disease.Cold Spring Harb Perspect Biol.2014Sep 4.［Epub ahead of print］

［6］ 張弘，蔡柏薔.呼出氣冷凝液檢測在呼吸系統疾病中的應用［J］.國外醫學呼吸系統分冊，2004，24（4）：243－246.

［7］ Bruhn A1，Liberona L，Lisboa C，et al.Limitations of the technique to determine hydrogen peroxide levels in exhaled breath condensate from patients with adult respiratory distress syndrome［J］.Arch Bronconeumol，2005Oct，41（10）：542－554.

［8］ Kollisch－Singule M，Emr B，Smith B，et al.Mechanical Breath Profile of Airway Pressure Release Ventilation：The Effect on Alveolar Recruitment and Microstrain in Acute Lung Injury.JAMA Surg.2014Sep 17.［Epub ahead of print］

［9］ 刑佳麗，陳建榮，陳金亮，等.ALL／ARDS患者呼出氣冷凝液中H2O2檢測的臨床意義［J］.中國急救醫學，2012，32（1）：30－34.