肝素結合蛋白與正五聚蛋白3聯合檢測對慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者細菌感染的預測價值

吳美景， 梁梅蘭， 吳玉丹， 王捷平

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是常見的一種呼吸道疾病，在中、老年群體中患病率高。研究表明，C O P D患者大約每年發生急性加重0.5～3.5次，臨床稱之為COPD急性加重期（AECOPD）[1]。AECOPD多因感染所致，已成為導致這類患者死亡的重要因素。既往臨床通過肺部生物標志物、炎性指標對其進行診斷，但特異度欠佳[2]。研究認為，肺部生物標志物的采樣存在侵入性，且對某些檢測而言，變異度較高，而常規炎性指標在COPD穩定以及急性發作時檢測值波動較大，可能影響診斷結果[3]。近年來，有學者發現，肝素結合蛋白（heparin-binding protein，HBP）對細菌感染的預測有一定價值，在發生感染后，可通過中性粒細胞釋放，進入血液內，致血管內皮細胞通透性增加[4]。正五聚蛋白3（pentraxin 3，PTX3）是正五聚蛋白的重要一員，其在不同疾病下發揮的作用也不同。當機體發生炎癥后，可促進炎癥細胞迅速生成PTX3，并釋放入血[5]。本研究主要觀察HBP、PTX3聯合檢測對AECOPD患者細菌感染的預測價值，報道如 下。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院2019年1月－2020年1月收治的AECOPD患者119例，回顧性分析其臨床資料，根據臨床綜合診斷（如病原菌檢測、染色法、分離與鑒定、痰培養、血培養等）結果明確細菌感染情況，分成感染組（n=57）、非感染組（n=62），選取同期于我院體檢的健康體檢者60名，作為對照組。研究方案獲倫理委員會批準。

1.2 診斷標準

AECOPD診斷標準[6]：①具備COPD疾病特征，即存在持續性氣流受限，且具有不可逆性，臨床癥狀包括呼吸困難、咯痰、咳嗽等，經支氣管擴張劑吸入治療后，第1秒用力呼氣容積（FEV1）/用力肺活量（FVC）＜0.7。②COPD病例在常規干預基礎上，呼吸道癥狀加重，且超過了日常波動程度，需更換藥物。

細菌感染[7]：病原菌檢測、染色法、血培養、痰培養等提示存在細菌感染；經光學顯微鏡檢查，能觀察到細菌形態；血象檢查，通常提示白細胞計數增加；臨床表現包括局部紅腫、疼痛、高熱、寒戰等。

1.3 納入、排除標準

1.3.1 納入標準 （1）感染組：①符合AECOPD、細菌感染的診斷標準；②認知功能良好；③精神狀態正常；④病歷資料齊全；⑤簽署知情同意書。（2）非感染組：①符合AECOPD的診斷標準，未見細菌感染與其他感染；②認知、精神狀態良好；③病歷資料齊全；④簽署知情同意書。（3）對照組：①性別、年齡等一般資料與感染組、非感染組匹配；②體檢結果顯示身體健康；③簽署知情同意書。

1.3.2 排除標準 ①心、腦等臟器嚴重損害；②惡性腫瘤；③近期有嚴重外傷或大手術者；④免疫系統疾病（如系統性紅斑狼瘡等）；⑤患其他呼吸系統疾病（如支氣管哮喘等）；⑥既往有精神病史；⑦近期有抗菌藥物治療史。

1.4 檢測方法

三組受試者于就診/體檢當日空腹采集4 mL靜脈血，分裝于2管，分別用于檢測血清PTX3和血漿HBP。取一管樣本靜置60 min后，離心處理10 min，轉速3 000 r/min，離心半徑13.5 cm。將血清分離，存放低溫冰箱待測。用雙抗體夾心酶聯免疫吸附法測定血清PTX3水平，試劑盒購自上海信裕生物技術有限公司（IBL-America，96T）。在檢測前，將血樣從低溫冰箱內取出，在室溫下放置45 min，根據說明書操作，對標準品等各種試劑進行配置，并進行加樣→加一抗→孵育→洗滌→加二抗→孵育→洗滌→底物顯色→將顯色終止等處理。在反應完畢后5 min內，經酶標儀測定各孔光密度，波長450 nm。記錄并比較三組血清PTX3水平。另一管用于檢測血漿HBP，經枸櫞酸鈉進行抗凝處理，離心10 min，轉速3 000 r/min，離心半徑10 cm，存放于低溫冰箱待測。用酶聯免疫吸附試驗檢測血漿HBP水平，試劑盒購自北京百奧萊博科技有限公司（百奧萊博，ZN2034），根據說明書操作。分析血漿HBP和血清PTX3對AECOPD患者細菌感染的預測價值。

1.5 統計學方法

經SPSS 20.0軟件行數據分析，計數資料用百分比（%）表示，行χ2檢驗。計量資料以x±s表示，兩兩比較行t檢驗，三組比較行方差分析。繪制受試者工作特征（ROC）曲線分析血漿HBP、血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染的曲線下面積（AUC），利用Kappa檢驗分析二者單獨及聯合診斷與臨床診斷的一致性。經Pearson線性相關分析兩個變量間的相關性。利用logistic回歸模型分析AECOPD患者細菌感染的危險因素。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

在57例AECOPD合并細菌感染者中，檢出革蘭陰性菌42株，其中銅綠假單胞菌14株，陰溝腸桿菌10株，大腸埃希菌18株。檢出革蘭陽性菌31株，其中金黃色葡萄球菌14株，鏈球菌屬11株，其他6株。三組患者性別、年齡、體重指數、吸煙比較無差異（P＞0.05），見表1。

表1 三組基線資料比較Table 1 Baseline patient data compared between groups

2.2 三組血漿HBP、血清PTX3比較

感染組的血漿HBP、血清PTX3均高于非感染組、對照組，非感染組血漿HBP、血清PTX3高于對照組（P＜0.05），見表2。

2.3 血漿HBP、血清PTX3對AECOPD患者細菌感染的預測價值

血漿H B P、血清P T X 3單獨及聯合預測AECOPD后細菌感染的AUC分別為0.773、0.765、0.866，見表3。相應ROC曲線見圖1～圖3。

2.4 血漿HBP與血清PTX3的相關性分析

經Pearson線性相關分析提示，血漿HBP與血清PTX3呈正相關（r=0.652，P＜0.05），見圖4。

2.5 血漿HBP、血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染與臨床診斷的一致性

以上述得出最佳的界值作診斷，其中血漿HBP≥60.300 μg/L、血清PTX3≥1.790 μg/ L為陽性，即提示存在感染，二者聯合診斷時，其中一項為陽性，則判定為陽性，見表4。血漿HBP評估AECOPD患者細菌感染的靈敏度為75.44%，特異度為72.58%，準確率為73.95%，陽性預測值為71.67%，陰性預測值為76.27%，與臨床診斷一致性Kappa檢驗值為0.479。血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染的靈敏度為73.68%，特異度為69.35%，準確率為71.43%，陽性預測值為68.85%，陰性預測值為74.14%，與臨床診斷一致性Kappa檢驗值為0.429。血漿HBP聯合血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染的靈敏度為87.72%，特異度為85.48%，準確率為86.55%，陽性預測值為84.75%，陰性預測值為88.33%，與臨床診斷一致性Kappa檢驗值為0.731。

表2 三組血漿HBP、血清PTX3水平比較Table 2 Plasma heparin binding protein and serum pentraxin 3 levels compared between the three groups

表3 血漿HBP、血清PTX3對AECOPD患者細菌感染的預測價值Table 3 The value of plasma heparin binding protein and serum pentraxin 3 for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

圖1 血漿HBP預測AECOPD患者細菌感染的ROC曲線Figure 1 ROC curve of plasma heparin binding protein for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

2.6 AECOPD患者細菌感染的危險因素分析

圖2 血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染的ROC曲線Figure 2 ROC curve of serum and serum pentraxin 3 for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

經logistic回歸模型對相關變量行量化賦值分析，其中有創操作、插管時間以中位數為界值，血漿HBP、血清PTX3以ROC曲線得出的最佳界值為界。以有創操作、插管時間以及血漿HBP、血清PTX3為自變量X，以是否發生細菌感染為因變量Y。結果顯示，有創操作、插管時間≥14 d、血漿HBP≥60.300 μg/L、血清PTX3≥1.790 μg/ L是A E C O P D患者發生細菌感染的危險因素（P＜0.05），見表5。

3 討論

圖3 血漿HBP聯合血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染的ROC曲線Figure 3 ROC curve of plasma heparin binding protein combined with serum pentraxin 3 for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronicobstructive pulmonary disease

圖4 血漿HBP與血清PTX3的線性相關圖Figure 4 Linear correlation between plasma heparin binding protein and serum pentraxin 3

AECOPD屬于急性事件，即COPD患者癥狀持續惡化，并且明顯超出日常癥狀波動范圍，必須改變治療藥物，或需要住院進行干預[8]。研究表明，AECOPD患者常見的癥狀為肺功能下降，這也是導致住院時間延長以及死亡的重要因素[9]。細菌感染是AECOPD患者比較常見的一種并發癥，對預后影響非常大。細菌感染的早診斷、早治療對提升療效而言至關重要。研究認為，當發生感染時，可通過炎性標志物（如C反應蛋白、降鈣素原等）進行診斷，在感染后，上述指標于血清內的表達均會發生異常變化，臨床可將其作為評估機體是否存在感染的依據[10]。然而，另有研究提示，僅通過血清C反應蛋白、降鈣素原對細菌感染進行鑒別，仍存在較多局限性，如可能因疾病嚴重程度的差異，導致結果變異性增加[11]。目前，HBP被發現參與了組織感染進程，它能結合于β2單核細胞整合素，將細胞信號傳導功能啟動，為炎性介質釋放提供條件[12-13]。除此之外，研究發現，PTX3在健康群體中表達量極低，而發生炎性反應后，可導致其水平升高。這表明二者在機體內表達的變化可能對感染性疾病評估有一定作用 [14]。

本結果顯示，與健康者、單純AECOPD者相比，AECOPD細菌感染者的血漿HBP、血清PTX3明顯增高。HBP的主要特征表現為殺菌活性、趨化特性，其對多種炎性因子有介導作用，作用機制在于受外源刺激影響后，活化的中性粒細胞將單核細胞、巨噬細胞等激活，促進干擾素等因子釋放，導致或加重炎癥[15-16]。PTX3與C反應蛋白均為正五聚蛋白家族的成員，它可通過腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-1β等因子誘導生成[17]。PTX3能在中性粒細胞內存儲，當該細胞受炎癥信號刺激后，會促進PTX3釋放，并進入血液內，導致其在血清中表達上調。它對多種感染性疾病具有診斷價值，包括敗血癥、肺結核等，且感染越嚴重，其表達水平越高[18]。王鈿等[19]研究顯示，PTX3對膿毒癥感染患兒的病情評價有重要意義，其表達水平與炎癥程度密切相關。董春艷等[20]發現，肺部細菌感染者的HBP、PTX3在血液中表達均增高。這均與本次結論相符，提示二者在血液中表達的變化與細菌感染存在關聯。通過繪制ROC曲線，顯示血漿HBP、血清PTX3單獨及聯合預測AECOPD后細菌感染的AUC均超過0.750，進一步證實二者對這類疾病診斷有較高價值。本研究確定了二者的最佳界值，臨床可以該界值為依據，預測患者發生細菌感染風險。

表4 血漿HBP、血清PTX3預測AECOPD患者細菌感染與臨床診斷結果分析Table 4 Consistency between clinical diagnosis of and prediction by plasma heparin binding protein combined with serum pentraxin 3 of bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

表5 AECOPD患者細菌感染的危險因素分析Table 5 Risk factors of bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

通過分析血漿HBP、血清PTX3的相關性，提示二者呈正相關，即血漿HBP增高，意味著PTX3在血清內表達也增高。HBP、PTX3水平增高均有利于促炎介質釋放，其中PTX3可通過多種炎性因子誘導所生成，如白介素-1、TNF-α等，該特性決定了其能反映炎癥損傷情況[21-22]。HBP主要通過將巨噬細胞、單核細胞等激活，致TNF-α等因子增高，促進機體炎癥發生、進展[23]。而TNF-α水平上調又能促進PTX3的生成、釋放，導致其在血清內表達上調。由此可見，HBP、PTX3關系密切，二者相互影響、相互作用，共同參與了AECOPD感染進程。本結果顯示，血漿HBP、血清PTX3單獨評估AECOPD患者細菌感染與臨床診斷一致性較低，二者聯合評估時，與臨床診斷一致性較理想。二者均能反映細菌感染情況，能為早確診、早干預提供可靠信息。

本研究結果提示， AECOPD患者細菌感染的危險因素包括有創操作、插管時間過長以及血漿HBP、血清PTX3異常增高。有創操作可能導致局部組織黏膜受損，或因無菌操作不規范，引起細菌感染[24]。插管時間越長，細菌越易侵入機體，導致感染[25]。而HBP、PTX3在血液中表達增高，可促進炎癥進展，這可能是因HBP通過其生物學特性，上調TNF-α水平，而TNF-α水平增高又促進PTX3增高，兩者高表達共同作用于機體所致。本研究確定了血漿HBP、血清PTX3的界值，明確了二者相互作用的關系，并通過其界值，分析了二者評估細菌感染與臨床診斷一致性，且證實二者異常增高是導致患者出現細菌感染的危險因素，總體預測效果良好。

綜上，血漿HBP與血清PTX3相互影響、相互作用，共同參與AECOPD患者細菌感染進程，二者聯合應用能對AECOPD患者細菌感染進行預測，與臨床診斷有較高一致性。