急性呼吸窘迫綜合征患者的生物標(biāo)志物與嚴(yán)重程度的相關(guān)性分析

葉連敏 潘景業(yè)

[摘要] 目的 探討急性呼吸窘迫綜合征患者的生物標(biāo)志物與嚴(yán)重程度的相關(guān)性。 方法 選擇2017～2018年根據(jù)柏林定義診斷為ARDS而收住ICU的重癥患者，入科48 h留取血標(biāo)本，測定SP-D、IL-8濃度，并收集患者的基本臨床數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。 結(jié)果 生存組和死亡組基本資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。單因素分析：死亡組乳酸（3.80±1.22）mmol/L、氧合指數(shù)（99.91±36.70）mmHg、CRP[120.00（97.15，166.13）]mg/L、PCT[6.79（3.77，19.60）]ng/mL、APACHⅡ評分（26.25±6.82）分、SP-D[6274.39（3127.36，7996.32）]pg/mL、IL-8[61.57（54.13，79.78）]pg/mL差于生存組乳酸（2.50±0.59）mmol/L、氧合指數(shù)（173.66±46.92）mmHg、CRP[68.65（31.47，107.75）]mg/L、PCT[1.43（0.88，9.53）]ng/mL、APACHⅡ評分（18.83±6.09）分、SP-D[3961.03（1810.23，5053.25）]pg/mL、IL-8[22.53（15.81，26.75）]pg/mL，兩組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。生存組和死亡組多因素分析：氧合指數(shù)、APACHⅡ評分為ARDS患者死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（OR=1.034，95%CI=1.000～1.069，P=0.048;OR=0.093，95%CI=1.005～1.450，P=0.044）。輕度、中度、重度ARDS患者血液SP-D、IL-8濃度逐漸增高，三組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=109.090，P=0.000;F=9.544，P=0.002）。根據(jù)柏林定義，以氧合指數(shù)作為嚴(yán)重程度的指標(biāo)，結(jié)果顯示，SP-D、IL-8濃度和氧合指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)（r=-0.680，P=0.001;r=-0.763，P=0.000）。 結(jié)論 ARDS患者的血SP-D和IL-8的濃度升高，且濃度隨病情加重而升高。因此，血SP-D和IL-8可能成為ARDS的生物標(biāo)志物，且可反映ARDS疾病的嚴(yán)重程度，為ARDS的治療和預(yù)防提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 急性呼吸窘迫綜合征;氧合指數(shù);生物標(biāo)志物;炎癥

[中圖分類號] R563.8? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] B? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2020）36-0092-04

[Abstract] Objective To investigate the correlation between biomarkers and severity in patients with acute respiratory distress syndrome. Methods The severely ill patients diagnosed with ARDS according to the Berlin definition and admitted to ICU from 2017 to 2018 were selected. Blood samples were collected within 48 hours after admission. SP-D and IL-8 concentrations were measured. Basic clinical data and laboratory indicators were collected. Results There was no significant difference in basic data between the survival group and the death group（P>0.05）. Univariate analysis showed that lactic acid（3.80±1.22）mmol/L， oxygenation index（99.91±36.70）mmHg， CRP（120.00[97.15，166.13]）mg/L， PCT（6.79[3.77， 19.60]）ng/mL， APACHⅡ score（26.25±6.82）， SP-D （6274.39[3127.36， 7996.32]）pg/mL， and IL-8（61.57[54.13， 79.78]）pg/mL in the death group was worse than the lactic acid（2.50±0.59）mmol/L， oxygenation index（173.66±46.92）mmHg， CRP （68.65[31.47， 107.75]）mg/L， PCT（1.43[0.88， 9.53]）ng/mL， APACHⅡ score（18.83±6.09）， SP-D（3961.03[1810.23， 5053.25]）pg/mL， and IL-8[22.53（15.81， 26.75）]pg/mL in the survival group， and the difference between the two groups were statistically significant（P<0.05）. Multivariate analysis of survival group and death group showed that the oxygenation index and APACHⅡ score were independent risk factors for death in ARDS patients（OR=1.034， 95%CI=1.000-1.069， P=0.048; OR=0.093， 95%CI=1.005-1.450， P=0.044）. The blood SPD and IL-8 concentrations of patients with mild， moderate， and severe ARDS gradually increased， and the difference between the three groups was statistically significant（F=109.090， P=0.000; F=9.544， P=0.002）. According to the Berlin definition， the oxygenation index is used as an indicator of severity. The results showed that SP-D， IL-8 concentration and oxygenation index were all negatively correlated（r=-0.680， P=0.001; r=-0.763， P=0.000）. Conclusion The blood SP-D and IL-8 concentration in patients with ARDS increases， and the concentration increases with the disease's severity. Therefore， the blood SP-D and IL-8 may become the biomarkers of ARDS and reflect the severity of ARDS， which provides a basis for the treatment and prevention of ARDS.

[Key words] Acute respiratory distress syndrome; Oxygenation index; Biomarker; Inflammation

急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）是指嚴(yán)重感染、休克、創(chuàng)傷等非心源性疾病過程中，肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞損傷造成彌漫性肺間質(zhì)及肺泡水腫，導(dǎo)致急性低氧性呼吸功能不全或呼吸衰竭，表現(xiàn)為進(jìn)行性低氧血癥和呼吸困難[1]。ARDS患者的死亡率很高，高達(dá)24%～46%[2]。盡管近年來人們在ARDS的定義、管理和治療方面取得了重大進(jìn)展和發(fā)展，但很少有前瞻性研究探討急性呼吸窘迫綜合征肺表面活性物質(zhì)及炎癥因子等生物標(biāo)志物。ARDS中潛在的有用生物標(biāo)志物試驗(yàn)尚未被應(yīng)用于臨床實(shí)踐，缺乏有效的生物標(biāo)志物來定義、診斷、監(jiān)測對治療的反應(yīng)性或預(yù)測ARDS的預(yù)后，限制了該領(lǐng)域的進(jìn)展。由于很難找到單一的生物標(biāo)志物來區(qū)分ARDS患者與沒有ARDS的患者，鑒于ARDS復(fù)雜的病理生理學(xué)，兩個(gè)生物標(biāo)志物的組合更有可能被識別[3]，本研究的主要目的是通過檢測急性呼吸窘迫綜合征患者血液中的肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白D（Pulmonary surfactant associated protein D，SP-D）及白細(xì)胞介素-8（Interleukin-8，IL-8）等生物標(biāo)志物，探討兩者在ARDS診斷中的意義及與ARDS嚴(yán)重程度的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2017～2018年根據(jù)臨床病史、輔助檢查，用柏林定義診斷為ARDS而收住重癥醫(yī)學(xué)科的重癥患者，所有入組患者入科后皆簽署知情同意書。入選標(biāo)準(zhǔn)為：年齡>18～<70歲;需要接受有創(chuàng)或者無創(chuàng)機(jī)械通氣支持。排除標(biāo)準(zhǔn)：妊娠女性患者、COPD Ⅲ級患者、先天性心臟病患者、肺栓塞患者、間質(zhì)性肺病、心源性肺水腫患者、血胸或者氣胸患者、需要行胸部或者腹部手術(shù)治療的患者、嚴(yán)重顱腦外傷患者（GCS評分小于10分）、腫瘤或者其他終末期患者、已入組其他研究的患者。柏林定義標(biāo)準(zhǔn)[4]：（1）1周內(nèi)急性起病的已知損傷或新發(fā)的呼吸系統(tǒng)癥狀;（2）不能用心功能不全或液體過負(fù)荷所解釋的呼吸衰竭;（3）X線或CT掃描示雙肺致密影，不能為胸腔積液、結(jié)節(jié)、腫塊、肺葉塌陷所完全解釋;（4）在PEEP≥5 cmH2O的同時(shí)根據(jù)氧合指數(shù)分級：輕度為200 mmHg<（PaO2/FiO2）≤300 mmHg;中度為100 mmHg<（PaO2/FiO2）≤200 mmHg;重度為（PaO2/FiO2）≤100 mmHg。

1.2 血液標(biāo)本的采集

入科48 h留取血標(biāo)本，標(biāo)本離心后取上清液放入EP管保存、冷凍，采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫（ELISA）法集中進(jìn)行測定SP-D、IL-8濃度，并收集患者的基本臨床數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)，包括性別、年齡、身高、體重、住院時(shí)間、乳酸、血?dú)夥治觥反應(yīng)蛋白（CRP）、降鈣素原（PCT）、SOFA評分及APACHⅡ評分，并根據(jù)28 d死亡率，把所有病例分成生存組（12例）和死亡組（8例）進(jìn)行匯總分析。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，正態(tài)分布計(jì)量資料以（x±s）表示，非正態(tài)分布計(jì)量資料以中位數(shù)（四分位數(shù)）表示，ARDS生存組與死亡組的組間比較采用t檢驗(yàn)或Mann-Whitney U檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以例數(shù)表示，組間比較用卡方檢驗(yàn)或方差分析，多因素分析采用二元Logistic回歸，并對SP-D、IL-8濃度和ARDS的嚴(yán)重程度進(jìn)行相關(guān)性分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 生存組和死亡組基本資料比較

性別、年齡、BMI、入科時(shí)MAP、SOFA評分兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表1。原發(fā)疾病方面，生存組12例中，肺部感染8例，胸部外傷3例，顱腦損傷1例;死亡組8例中，肺部感染6例，顱腦損傷2例。

2.2 生存組和死亡組實(shí)驗(yàn)室檢查單因素分析

乳酸、氧合指數(shù)、CRP、PCT、APACHⅡ評分、SP-D、IL-8等指標(biāo)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

2.3 生存組和死亡組相關(guān)指標(biāo)多因素分析

把單因素分析中乳酸、氧合指數(shù)、CRP、PCT、APACHⅡ評分、SP-D、IL-8等指標(biāo)進(jìn)行多因素Logistic回歸分析，發(fā)現(xiàn)氧合指數(shù)、APACHⅡ評分是ARDS患者死亡的危險(xiǎn)因素。見表2。

2.4 不同嚴(yán)重程度ARDS患者血液SP-D、IL-8濃度變化

根據(jù)氧合指數(shù)將ARDS患者分成輕度、中度和重度，在20例ARDS患者中，輕度5例（25%），中度11例（55%），重度4例（20%）。不同嚴(yán)重程度ARDS患者血液SP-D、IL-8濃度逐漸增高，三組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表3。

2.5 總ARDS患者中SP-D、IL-8濃度和ARDS的嚴(yán)重程度的相關(guān)性分析

根據(jù)柏林定義，以氧合指數(shù)作為嚴(yán)重程度的指標(biāo)，研究生存組及死亡組共20例患者血液中SP-D、IL-8濃度和ARDS的嚴(yán)重程度的相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，SP-D、IL-8濃度和氧合指數(shù)均呈負(fù)相關(guān)（P<0.05）。見圖1。

3討論

急性呼吸窘迫綜合征是炎癥細(xì)胞及其介質(zhì)、細(xì)胞因子引發(fā)的全身炎癥反應(yīng)[5]。過度的全身炎癥反應(yīng)或抗炎反應(yīng)引起肺泡毛細(xì)血管損傷，通透性增加和微血栓形成，肺泡上皮損傷，表面活性物質(zhì)減少或消失，導(dǎo)致肺水腫、肺泡內(nèi)透明膜形成和肺不張，從而引起肺的氧合功能障礙，導(dǎo)致頑固性低氧血癥[6]。ARDS除與肺部疾病的直接損傷有關(guān)外，肺外疾病引起嚴(yán)重的全身炎性反應(yīng)，也能導(dǎo)致嚴(yán)重的ARDS，如膿毒癥、急性胰腺炎、多發(fā)性損傷、急性顱腦損傷等[7-8]。本研究中肺內(nèi)因素導(dǎo)致的ARDS有肺部感染、胸部外傷。肺外因素主要為顱腦損傷。

SP-D是肺上皮損傷的生物標(biāo)志物。這種糖蛋白主要由肺泡上皮Ⅱ型細(xì)胞產(chǎn)生，對維持肺泡的完整性起著至關(guān)重要的作用。除了減少肺泡表面張力，SP-D還具有天然免疫作用，并具有抗微生物功能[9]。一些研究發(fā)現(xiàn)血漿SP-D水平升高與ARDS的診斷及更差的臨床結(jié)果有關(guān)[10]，ARDS患者48 h后血漿SP-D水平升高，而肺保護(hù)性通氣途徑通氣的患者SP-D水平升高較小[11]。在一項(xiàng)對100例患者進(jìn)行的回顧性病例對照研究中，發(fā)現(xiàn)血漿中SP-D水平有助于ARDS與敗血癥的鑒別，也表明SP-D是ARDS的一個(gè)很好的生物標(biāo)志物[12]。Zogheib等[13]發(fā)現(xiàn)高血清SP-D水平被描述為與甲型H1N1流感病毒感染相關(guān)的ARDS重癥監(jiān)護(hù)病房患者預(yù)后較差的預(yù)測因子。SP-D仍然被納入了用于診斷和死亡預(yù)測的生物標(biāo)記物的研究中[14]。

IL-8是一種促炎性細(xì)胞因子，在肺中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞趨化中起調(diào)節(jié)作用[15]。在患有ARDS的成人中，IL-8的持續(xù)升高已經(jīng)被報(bào)道[16]，且是ARDS的病理生理過程的關(guān)鍵介質(zhì)[17]，在預(yù)測ARDS的生存方面顯示出前景。此外，與較高的潮氣量相比，肺保護(hù)性通氣患者的血漿IL-8降低。因此，先前的一些ARDS新療法的早期試驗(yàn)將血漿生物標(biāo)志物如IL-8的測量作為終點(diǎn)[18]。也有文獻(xiàn)指出，對于ARDS的治療，在給藥前通過缺氧預(yù)處理來減輕IL-8的分泌對患者有益[19]。

本研究顯示ARDS患者死亡組和生存組的單因素分析顯示，乳酸、氧合指數(shù)、CRP、PCT、APACHⅡ評分有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明死亡組的病情較生存組更重。尤以氧合指數(shù)是ARDS輕、中、重分級中的主要指標(biāo)。通過表1可見，死亡組患者的SP-D和IL-8的濃度，較生存組明顯升高，因此推測，患者血中SP-D和IL-8的升高，有助于判斷患者是否患有ARDS。由表3可知，輕度、中度、重度ARDS患者血液SP-D、IL-8濃度逐漸增高，其原因是大量SP-D抵消了炎癥的抑制作用，同時(shí)IL-8使大量中性粒細(xì)胞向炎癥區(qū)聚集，使肺泡和肺間質(zhì)水腫，導(dǎo)致炎癥爆發(fā)，所導(dǎo)致的ARDS就越重[20-21]。且圖1顯示，SP-D與IL-8的濃度與氧合指數(shù)有很好的相關(guān)性，呈負(fù)相關(guān)，表明患者氧合指數(shù)越低，病情越重，SP-D與IL-8的濃度會越高，為ARDS的治療將提供很好的實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)。但是在ARDS患者生存組和死亡組相關(guān)指標(biāo)的多因素分析中，氧合指數(shù)、APACHⅡ評分是ARDS患者死亡的危險(xiǎn)因素，這和臨床工作中所見一致。而SP-D和IL-8在本研究中未顯示和死亡是否相關(guān)，主要原因可能是本研究的病例數(shù)太少導(dǎo)致，將來仍需更大樣本的研究，以驗(yàn)證兩者是否為ARDS死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

本研究有其局限性，因沒有非ARDS組作對照，遂非ARDS組的血SP-D和IL-8濃度是否亦會明顯升高，本研究無法論證。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示，ARDS患者的血SP-D和IL-8的濃度升高，且濃度隨病情加重而升高。因此，血中SP-D和IL-8可能成為ARDS的生物標(biāo)志物，且可反映ARDS疾病的嚴(yán)重程度，為ARDS的治療和預(yù)防提供依據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Haeberle H，Prohaska S，Martus P，et al. Therapeutic iloprost for the treatment of acute respiratory distress syndrome（ARDS）（the ThIlo trial）：A prospective，randomized，multicenter phase II study[J]. Trials，2020，21（1）：1-11.

[2] Pais FM，Sinha P，Liu K D，et al. Influence of clinical factors and exclusion criteria on mortality in ARDS observational studies and randomized controlled trials[J]. Respiratory Care，2018，63（8）：1060-1069.

[3] Li S，Chen S，Wang B，et al. A robust 6-lncRNA prognostic signature for predicting the prognosis of patients with colorectal cancer metastasis[J]. Frontiers in Medicine，2020，7：56-66.

[4] Yang P，Wu T，Yu M，et al. A new method for identifying the acute respiratory distress syndrome disease based on noninvasive physiological parameters[J]. PloS ONE，2020， 15（2）：e0226 962.

[5] Liu G，Lv H，An Y，et al. Tracking of transplanted human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells labeled with fluorescent probe in a mouse model of acute lung injury[J]. International Journal of Molecular Medicine，2018， 41（5）：2527-2534.

[6] Pooladanda V，Thatikonda S，Bale S，et al. Nimbolide protects against endotoxin-induced acute respiratory distress syndrome by inhibiting TNF-α mediated NF-κB and HDAC-3 nuclear translocation[J]. Cell Death & Disease，2019，10（2）：1-17.

[7] Antoniou KM，Karagiannis K，Tsitoura E，et al. Clinical applications of mesenchymal stem cells in chronic lung diseases[J]. Biomedical Reports，2018，8（4）：314-318.

[8] Lv W，Wang S，Wang L，et al. G994T polymorphism in exon 9 of plasma platelet-activating factor acetylhydrolase gene and lung ultrasound score as prognostic markers in evaluating the outcome of acute respiratory distress syndrome[J].Experimental and Therapeutic Medicine，2019， 17（4）：3174-3180.

[9] Yousefi S，Sharma SK，Stojkov D，et al. Oxidative damage of SP-D abolishes control of eosinophil extracellular DNA trap formation[J].Journal of Leukocyte Biology，2018，104（1）：205-214.

[10] Yoshikawa T，Otsuka M，Chiba H，et al. Surfactant protein A as a biomarker of outcomes of anti-fibrotic drug therapy in patients with idiopathic pulmonary fibrosis[J]. BMC Pulmonary Medicine，2020，20（1）：27-35.

[11] Stapleton RD，Suratt BT，Neff MJ，et al. Bronchoalveolar fluid and plasma inflammatory biomarkers in contemporary ARDS patients[J]. Biomarkers，2019，24（4）：352-359.

[12] Nagre N，Cong X，Ji H L，et al. Inhaled TRIM72 protein protects ventilation injury to the lung through injury-guided cell repair[J]. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology，2018，59（5）：635-647.

[13] Zogheib E，Nyga R，Cornu M，et al. Prospective Observational Study on the association between serum mannose-binding lectin levels and severe outcome in critically Ill patients with pandemic influenza type A（H1N1）infection[J].Lung，2018，196（1）：65-72.

[14] Li X，Wei X，Chen C，et al. N-Acetylcysteine inhalation improves pulmonary function in patients received liver transplantation[J]. Bioscience Reports，2018，38（5）：BSR2018 0858.

[15] Flori H，Sapru A，Quasney MW，et al. A prospective investigation of interleukin-8 levels in pediatric acute respiratory failure and acute respiratory distress syndrome[J].Critical Care， 2019，23（1）：128-136.

[16] 桑智慧，邢佳麗，陳建榮.急性呼吸窘迫綜合征患者呼出氣冷凝液和血清中IL-8檢測的臨床意義[J].臨床急診雜志，2017，18（10）：735-739.

[17] Bime C，Casanova N，Oita R C，et al. Development of a biomarker mortality risk model in acute respiratory distress syndrome[J]. Critical Care，2019，23（1）：410-419.

[18] 曾憲飛，盧東雪，張西京，等.5種血清學(xué)標(biāo)志物對急性呼吸窘迫綜合征的診斷和預(yù)后預(yù)測價(jià)值[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2019，40（4）：588-592，618.

[19] Antebi B，Rodriguez LA，Walker KP，et al. Short-term physiological hypoxia potentiates the therapeutic function of mesenchymal stem cells[J]. Stem Cell Research & Therapy，2018，9（1）： 265-274.

[20] 周浩，陳建榮，陳金亮，等.SP-D在急性呼吸窘迫綜合征中的研究進(jìn)展[J].臨床急診雜志，2018，19（12）：866-869，872.

[21] 解霞，王秋霞，常明，等.新生兒ALI/ARDS支氣管肺泡灌洗液中炎癥因子和肺表面活性蛋白的變化及意義[J].廣東醫(yī)學(xué)，2018，39（16）：2433-2436.

（收稿日期：2020-09-28）