重型顱腦外傷術后顱內感染患者腦脊液高遷移率族蛋白-1和RAGE水平的變化及意義

戴新貴，付春來，張圣岸，黎艷暉，郭偉，蔡業平

(郴州市第一人民醫院重癥醫學科， 湖南 郴州　423000)

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重型顱腦外傷術后顱內感染患者腦脊液高遷移率族蛋白-1和RAGE水平的變化及意義

戴新貴，付春來，張圣岸，黎艷暉，郭偉，蔡業平

(郴州市第一人民醫院重癥醫學科， 湖南 郴州423000)

【摘要】目的：觀察重型顱腦外傷(sever traumatic brain injury, sTBI)術后發生顱內感染的患者高遷移率族蛋白-1(High mobility group box 1, HMGB-1)和晚期糖基化終產物受體(receptor for advanced glycosylation end products, RAGE)的腦脊液(cerebrospinal fluid, CSF)水平，探討其對診斷顱內感染的價值。方法：54例sTBI術后擬診發生顱內感染的患者根據最后診斷分為顱內感染組(n = 12)和非顱內感染組(n=42)。酶聯免疫法吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)檢測擬診顱內感染時CSF中的HMGB-1和RAGE蛋白水平。受試者工作曲線(receiver operating characteristic, ROC)分析其對顱內感染的診斷意義。結果：腦脊液的HMGB-1和RAGE水平在顱內染組和非顱內感染組之間比較差異具有統計學意義(t=6.711,P=0.000；t=2.683,P=0.008)。腦脊液HMGB-1和RAGE水平診斷顱內感染的ROC的曲線下面積分別為：0.899(95% CI：0.822～0.975)、0.682(95% CI：0.555～0.809)。HMGB-1的cut-off值分別為209.50 ng/mL(敏感度：0.75，特異性：0.93)；RAGE的cut-off值為108.50 ng/mL(敏感度：1.00，特異性：0.43)。結論：聯合檢測腦脊液HMGB-1和RAGE水平對sTBI術后是否發生顱內感染具有重要的診斷價值。

【關鍵詞】重型顱腦外傷；顱內感染；高遷移率族蛋白-1；晚期糖基化終產物受體；受試者工作曲線

重型顱腦外傷(sever traumatic brain injury，sTBI)術后發生顱內感染導致治療困難，死亡風險增加，住院時間延長，是嚴重的術后并發癥。目前，顱內感染的診斷主要依靠臨床癥狀體征和實驗室檢查，但sTBI術后患者大多神志昏迷、腦脊液(cerebrospinal fluid, CSF)標本含有血細胞等物質，要及時確診具有一定困難[1]。高遷移率族蛋白(High mobility group box-1，HMGB-1)是重要的促炎癥因子，在正常腦組織不表達或低水平表達[2]，在感染性因素或非感染因素刺激下，HMGB-1分泌到細胞外與其受體晚期糖基化終產物受體(receptor for advanced glycosylation end products，RAGE)、TLR2等結合，介導炎癥反應[3-4]。目前國內外關于CSF的HMGB-1和RAGE水平與sTBI術后發生顱內感染的關系尚未見報道，本研究通過檢測sTBI術后發生顱內感染患者CSF的HMGB-1和RAGE水平，為臨床診斷顱內感染提供新思路。

1對象和方法

1.1　研究對象

收集我院重癥醫學科2012年9月至2014年9月間sTBI(GCS≤8分)術后擬診發生顱內感染的患者54例。其中，男性37例(68.5%)，女性17例(31.5%)，年齡12～77歲，平均年齡(37.97±13.65)歲。其中硬膜外血腫27例；硬膜下血腫14例；腦內血腫13例。GCS 評分3分有8例；4分有12例；5分有9例；6分有11例；7分有7例；8分有7例。所有患者采取急診手術治療，術后氣管插管或氣管切開，必要時采用呼吸機輔助呼吸。排除標準：(1)基礎疾病有COPD、惡性腫瘤、糖尿病、嚴重心功能不全、慢性腎功能不全的患者；(2)合并需急診手術處理的胸腹部外傷患者；(3)1個月內接受過激素治療的患者；(4)入院時白細胞<4×109/L的患者。

1.2　方法

該研究采用前瞻性的方法，記錄患者入院時的基本資料并計算急性生理和慢性健康(APACHE II)評分。根據最后診斷是否發生顱內感染分為顱內感染組(n=12)和非顱內感染組(n=42)。本研究按以下標準診斷顱內感染：(1)臨床表現有高熱、頭痛、嘔吐、腦膜刺激征臨床表現；(2)腦脊液中白細胞數>0.01×109/L，糖定量<400 mg/L，蛋白定量>450 mg/L；(3)腦脊液或顱內引流管頭細菌培養陽性。當患者有高熱和腦膜刺激征等臨床表現，擬診發生顱內感染時通過腰椎穿刺留取腦脊液標本，3 000轉離心5min，留取上清-80 ℃保存待檢。采用酶聯免疫法吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 檢測CSF中的HMGB-1和RAGE水平。試劑盒購自武漢中美科技公司，嚴格按照說明書操作。腦脊液同時送中心實驗室檢測生化指標和細菌培養。

1.3　統計學分析

2結果

2.1　一般資料比較

本研究中，共54例sTBI術后患者納入研究， 12例患者最后確診發生顱內感染。兩組患者間性別、年齡、手術時間、白細胞計數(WBC)、APACEE II評分等一般資料比較均無統計學意義(P>0.05),見表1。

2.2　顱內感染組和非顱內感染組HMGB-1和RAGE腦脊液水平比較

CSF的HMGB-1和RAGE水平在顱內染組和非顱內感染組之間比較差異具有統計學意義(P<0.05)，如表2所示。

2.3　CSF的HMGB￣1和RAGE水平診斷顱內感染的ROC檢驗

如圖1所示，CSF的HMGB-1和RAGE水平對診斷sTBI術后發生顱內感染具有統計學意義(P<0.05)。ROC結果顯示， HMGB-1和RAGE的CSF水平診斷顱內感染的ROC曲線下面積(AUC)分別為：0.899(95%CI：0.822～0.975)、0.682(95%CI：0.555～0.809)。HMGB-1的cut-off值為209.50 ng/mL(靈敏度：0.75，特異度：0.93)，陽性預測值(positive predictive value，PPV)為92.6%，陰性預測值(negative predictive value，NPV)為98.1%，約登指數(Youden index，YI)為：0.68；RAGE的cut-off值為108.50 ng/mL (靈敏度：1.00，特異度：0.43)。PPV為90.7%，NPV為94.4%，YI為：0.43。

表1　顱內感染組與非顱內感染組一般資料比較±s)

表2　顱內感染組和非顱內感染組HMGB-1和RAGE的CSF水平比較

圖1　CSF的HMGB-1和RAGE水平診斷顱內感染的ROC曲線

3討論

sTBI術后引發顱內感染的原因很多，包括手術時間、引流管放置、手術方式等。顱內感染時，細菌透過血腦屏障侵入腦脊液中，釋放出內毒素等炎性成分，刺激中樞神經系統局部釋放炎癥細胞因子，引發一系列的炎癥-免疫反應。顱內感染發病兇險，臨床表現多樣，迅速準確診斷具有一定困難。顱內感染重要的臨床癥狀是持續性發熱，體征為腦膜刺激征陽性。腦脊液檢查是顱內感染診斷不可缺少的手段，嚴格意義上，腦脊液細菌培養陽性是診斷感染的金標準，但臨床應用中，細菌檢出率不高，且耗時較長，嚴重限制了臨床決策。而腦脊液生化檢查具有一定的片面性，而且sTBI術后的血性腦脊液使檢查結果呈現一定的假陽性，因此在腦脊液檢查中尋找其它具有快速診斷價值的生物學指標具有重要意義。炎癥反應是顱內感染的重要發病機制，HMGB-1是重要的促炎因子，具有廣泛的生物學活性。在正常情況下，HMGB-1存在細胞核內，應激產生的促炎因子與相應受體結合促發HMGB-1釋放，釋放到胞外的HMGB-1與相關受體(如RAGE、TLR2)結合可刺激細胞生長、血管發生、介導炎癥反應、誘導細胞凋亡以及破壞血腦屏障等[5-7]。RAGE是HMGB-1重要的受體之一，二者結合后成為膿毒癥炎癥反應、凝血功能、免疫功能重要的連接紐帶[8-10]。越來越多的研究表明HMGB-1的升高與顱內炎性疾病嚴重程度和預后相關[11-14]。有研究[2,11-12]報道正常CSF的HMGB-1和RAGE含量極低，而在sTBI患者CSF中的含量明顯升高[11,15]，這可能與腦組織水腫、神經元凋亡和血腦屏障的破壞等因素有關。但HMGB-1和RAGE是否參與sTBI術后并發顱內感染的病理過程尚無報道。本研究結果發現，在sTBI術后發生顱內感染的患者CSF中的HMGB-1和RAGE水平明顯高于未發生顱內感染者，這為臨床快速顱內感染提供了新的診斷手段。

通過ROC曲線檢驗HMGB-1和RAGE的CSF水平診斷顱內感染的價值，發現HMGB-1具有較高的診斷價值，AUC為0.899(95% CI：0.822～0.975)，特異性較高，為0.93，敏感度一般，為0.75。而RAGE的AUC為0.682(95% CI：0.555～0.809)，診斷價值稍差，但敏感度高，為1.00，特異性低，為0.43。因此，結合HMGB-1特異性高、敏感度低，而RAGE敏感度高、特異性低的特點，聯合檢查HMGB-1和RAGE的CSF水平對診斷sTBI術后是否發生顱內感染具有一定的臨床意義。

參考文獻

[1]李繼榮,汪光蓉,凡瞿明.顱內感染性疾病腦脊液神經元特異性烯醇化酶和腺苷脫氨酶檢測的臨床意義[J].川北醫學院學報,2007,22(5):474-476.

[2]Gibot S,Massin F,Cravoisy A,etal.High-mobility group box 1 protein plasma concentrations during septic shock[J].Intensive Care Med,2007,33(9):1347-1353.

[3]Palumbo R,Galvez BG,Pusterla T,etal.Cells migrating to sites of tissue damage in response to the danger signal HMGB1 require NF-κB activation[J].J Cell Biol,2007,179(1):33-40.

[4]Lee SA,Kwak MS,Kim S,etal.The role of high mobility group box 1 in innate immunity[J].Yonsei Med J，2014,55(5):1165-1176.

[5]Musumeci D,Roviello GN,Montesarchio D.An overview on HMGB1 inhibitors as potential therapeutic agents in HMGB1-related pathologies[J].Pharmacol Ther,2014,141(3):347-357.

[6]Huang W,Tang Y,Li L. HMGB1,a potent proinflammatory cytokine in sepsis[J].Cytokine,2010,51(2):119-126.

[7]黃景陽，楊承慧，馬坤潤，等.HMGB1介導急性高血糖對腦缺血大鼠血-腦脊液屏障的損傷[J].山東大學學報(醫學版)，2013，51(9):17-21.

[8]Pedrazzi M,Patrone M,Passalacqua M,etal.Selective proinflammatory activation of astrocytes by high-mobility group box 1 protein signaling[J].J Immunol,2007,179(12):8525-8532.

[9]Routray S.RAGE,inflammation and oral cancer: Recreating the connexion[J].Oral Oncol,2014,50(10):e58-e59.

[10]Zhou DN,Deng YF,Li RH,etal.Concurrent alterations of RAGE,RECK,and MMP9 protein expression are relevant to Epstein-Barr virus infection,metastasis,and survival in nasopharyngeal carcinoma[J].Int J Clin Exp Pathol,2014,7(6):3245-3254.

[11]Au AK,Aneja RK,Bell MJ,etal.Cerebrospinal fluid levels of high-mobility group box 1 and cytochrome C predict outcome after pediatric traumatic brain injury[J].J Neurotrauma,2012, 29(11):2013-2021.

[12]Glasnovic A,Cvija H,Stojic M,etal.Decreased level of sRAGE in the cerebrospinal fluid of multiple sclerosis patients at clinical onset[J].Neuroimmunomodulat,2014,21(5):226-233.

[13]Miyasho T,Nakamura K,Nomura S,etal.High mobility group box 1 (HMGB1) protein is present in the cerebrospinal fluid of dogs with encephalitis[J].J Vet Med Sci,2011,73(7):917-922.

[14]Hohne C,Wenzel M,Angele B,etal.High mobility group box 1 prolongs inflammation and worsens disease in pneumococcal meningitis[J].Brain,2013,136(Pt6)：1746-1759.

[15]Laird MD,Shields JS,Sukumari-Ramesh S,etal.High mobility group box protein-1 promotes cerebral edema after traumatic brain injury via activation of toll-like receptor 4[J].Glia,2014,62(1):26-38.

(學術編輯：漆建)

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網絡出版時間：2015-12-2116∶40網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20151221.1640.006.html

Cerebrospinal fluid levels of high mobility group box-1 and RAGE in post-craniotomy of sever traumatic brain injury patients with intracranial infection

DAI Xin-gui,FU Chun-lai,ZHANG Sheng-an,LI Yan-hui,GUO Wei,CAI Ye-ping

(DepartmentofIntensiveCareUnit,TheFirstPeople'sHospitalofChenzhou,Chenzhou423000,Hunan,China)

【Abstract】Objective：Observe the changes of cerebrospinal fluid(CSF) levels of High mobility group box 1(HMGB-1) and receptor for advanced glycosylation end products (RAGE) in post-craniotomy of sever traumatic brain injury(sTBI) patients with intracranial infection.Methods：The CSF concentrations of HMGB-1 and RAGE in post-craniotomy of sTBI patients with intracranial infection (n=12) and non-intracranial infection (n= 42) were measured by a quantitative enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA). Receiver operating characteristic (ROC) curve verified the diagnostic value of HMGB-1 and RAGE protein levels in CSF.Results：CSF levels of HMGB-1 and RAGE in intracranial infection group were significantly higher than non-intracranial infection group(t=6.711,P=0.000；t=2.683,P=0.008).Area under the curve (AUC) of HMGB-1 and RAGE ROC curve were 0.899 (95% CI：0.822～0.975)，0.682 (95% CI：0.555～0.809),respectively.The best cut-off value of HMBG-1 for a diagnosis of intracranial infection was 209.50 ng/mL (sensitivity and specificity were 0.75 and 0.93), the best cut-off value of HMBG-1 was 108.50 ng/mL (sensitivity and specificity were 1.00 and 0.43).Conclusion：The CSF levels of HMGB-1 and RAGE were found to suitable biomarkers for diagnosing intracranial infection.

【Key words】Sever traumatic brain injury; Intracranial infection；High mobility group box-1; Receptor for advanced glycosylation end products；Receiver operating characteristic curve

作者簡介：陳剛(1970-)，男，江蘇丹陽人，碩士，從事研究方向為重癥呼吸。E-mail: 13915559655@163.com

收稿日期：2015-8-11

doi：10.3969/j.issn.1005-3697.2015.06.03

【中圖分類號】

【文章編號】1005-3697(2015)06-0748-04R651

【文獻標志碼】A