MMP9及TIMP1在小兒病毒性腦炎及細(xì)菌性腦膜炎鑒別診斷中的價(jià)值

徐迎春 李北方 張志剛

河南省鶴壁市人民醫(yī)院 1 兒科 2 心內(nèi)科 458000

中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system，CNS)感染性疾病是指病原體侵犯腦或脊髓組織后引發(fā)的神經(jīng)損傷，若未及時(shí)干預(yù)可能引發(fā)嚴(yán)重后果。常見的小兒CNS感染類疾病包括病毒性腦炎和細(xì)菌性(化膿性)腦膜炎等，精確診斷和及早治療是降低患兒病死率、改善預(yù)后的關(guān)鍵。目前臨床關(guān)于該兩種疾病的診斷手段包括血液或腦脊液等實(shí)驗(yàn)室檢查和影像學(xué)檢查，其中二者的影像學(xué)表現(xiàn)較為相似[1-2]，而隨著抗生素不規(guī)范使用的日趨嚴(yán)重，實(shí)驗(yàn)室檢查往往也會(huì)出現(xiàn)假陰性結(jié)果。基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)是MMP家族的重要成員，金屬蛋白酶組織抑制因子1(Tissue inhibitors of metaslloproteinases，TIMP1)是其主要的抑制因子，二者的表達(dá)及平衡主要參與細(xì)胞的外基質(zhì)降解過(guò)程[3]。MMP9已被多項(xiàng)研究證實(shí)在感染性疾病中異常表達(dá)，且不少研究報(bào)道了其在鑒別病毒性腦炎和細(xì)菌性腦膜炎中的作用[4-5]，但目前關(guān)于TIMP1及MMP9/TIMP1比值在此二類疾病中意義的研究較少。本研究擬通過(guò)比較不同患兒間血清及腦脊液中MMP9及TIMP1的表達(dá)，探討二者表達(dá)及平衡在鑒別診斷小兒CNS感染疾病中的價(jià)值。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2019年1月—2021年3月在鶴壁市人民醫(yī)院兒科住院的CNS感染患兒70例。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡3個(gè)月～14歲；臨床表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室及CT等影像學(xué)檢查結(jié)果符合《諸福棠實(shí)用兒科學(xué)(第7版)》中關(guān)于病毒性腦炎或細(xì)菌性腦膜炎的診斷標(biāo)準(zhǔn)，其中符合持續(xù)性高熱、意識(shí)障礙或昏迷、心跳或呼吸頻率改變、持續(xù)驚厥或抽搐、腦CT表現(xiàn)器質(zhì)性改變中任意兩項(xiàng)以上視為重型，否則為輕型。發(fā)病至住院≤5d。排除標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)核性、真菌性腦膜炎、支原體或衣原體感染；合并精神類疾病；合并腦外傷；合并其他感染、自身免疫性疾病、重大臟器疾病或惡性腫瘤。病毒性腦炎患兒36例(病腦組)，其中男20例，女16例，年齡(4.4±2.4)歲，輕度23例，重度13例；感染流感病毒14例、柯薩奇病毒12例、單純皰疹病毒5例、腺病毒5例。細(xì)菌性腦膜炎患兒34例(化腦組)，其中男18例，女16例，年齡(4.0±2.6)歲，輕度19例，重度15例；肺炎鏈球菌感染13例，大腸桿菌10例，金黃色葡萄球菌6例，流感嗜血桿菌5例。同時(shí)收集同期住院的疑似腦部非CNS感染類患兒30例，年齡6個(gè)月～12歲，平均年齡(3.8±2.7)歲，其中毛細(xì)支氣管炎5例，病毒性肺炎13例，細(xì)菌性肺炎12例。三組患兒在性別和年齡上比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)，具有可比性。所有患兒家屬對(duì)參與本研究知情同意，且本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意。

1.2 方法 所有患兒在入院24h內(nèi)抽取清晨空腹靜脈血3ml，腰椎穿刺獲取腦脊液2ml。靜脈血離心3 000r/min、15min后獲取分離的血清。采用雙抗夾心酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定血清及腦脊液中MMP9及TIMP1的含量，并計(jì)算MMP9/TIMP1比值。操作步驟參照試劑盒(武漢三鷹生物科技有限公司)說(shuō)明書進(jìn)行。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)采用Excel匯總后，采用IBM SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。量化數(shù)據(jù)采用均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多組間比較采用F檢驗(yàn)，多重兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，均以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三組患兒血清及腦脊液中MMP9及TIMP1水平比較 與對(duì)照組相比，病腦組和化腦組患兒的血清及腦脊液中MMP9、TIMP1、MMP9/TIMP1水平均顯著升高(P<0.05)；與病腦組相比，化腦組血清MMP9、MMP9/TIMP1及腦脊液MMP9、MMP9/TIMP1水平均顯著升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 三組血清及腦脊液MMP9及TIMP1水平比較

2.2 不同嚴(yán)重程度CNS感染患兒間MMP9及TIMP1水平比較 病腦組和化腦組內(nèi)重度患兒的血清及腦脊液MMP9、MMP9/TIMP1水平均顯著高于輕度組(P<0.05)。而病腦組和化腦組重度患兒的血清及腦脊液TIMP1水平與輕度患者相比，均無(wú)顯著差異(P>0.05)，見表2。

表2 不同嚴(yán)重程度患兒間MMP9及TIMP1水平比較

2.3 MMP9及TIMP1診斷和鑒別CNS感染的性能 以患兒CNS感染類型為因變量(病毒性腦炎=1，細(xì)菌性腦膜炎=2)，分別以血清和腦脊液指標(biāo)進(jìn)行ROC曲線分析，評(píng)估各指標(biāo)在鑒別診斷病毒性腦炎和細(xì)菌性腦膜炎上的性能。顯示腦脊液各指標(biāo)診斷性能均優(yōu)于血清學(xué)指標(biāo)，且血清MMP9、腦脊液MMP9及腦脊液MMP9/TIMP1鑒別病毒性腦炎和細(xì)菌性腦膜炎的性能較好(AUC>0.8)。見圖1、表3。

圖1 MMP9、TIMP1及MMP9/TIMP1鑒別CNS感染的ROC曲線分析

表3 MMP9、TIMP1及MMP9/TIMP1鑒別CNS感染的性能

3 討論

CNS感染是風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高的小兒常見疾病，起病和進(jìn)展迅速，若未及時(shí)診斷和對(duì)癥干預(yù)可能引起嚴(yán)重后果。重度CNS感染可能引起失聰、腦癱等嚴(yán)重后遺癥，甚至威脅患兒生命[6]。病毒性腦炎和細(xì)菌性腦膜炎在發(fā)病初期臨床表現(xiàn)類似，腦電圖及CT等影像學(xué)表現(xiàn)差異也較小，因此不易鑒別。再加上目前對(duì)自主抗生素使用的不規(guī)范，極易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果的假陰性因而誤診誤治。因此，尋找鑒別CNS感染類型新的特異性和靈敏度高的指標(biāo)對(duì)于臨床診斷具有重要意義。

MMP9是基質(zhì)金屬蛋白酶家族的重要成員，而TIMP1是其主要的抑制因子，二者的主要功能是協(xié)同調(diào)控外基質(zhì)降解的平衡。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，MMP9及TIMP1在多種炎癥、感染性、免疫性疾病中發(fā)揮重要作用[7-8]。如通過(guò)調(diào)控外基質(zhì)降解和重塑參與肝炎、肝硬化等慢性肝臟疾病的進(jìn)展[9]；在骨關(guān)節(jié)炎滑膜中介導(dǎo)炎癥反應(yīng)參與關(guān)節(jié)炎退變過(guò)程等[10]。Bojic S等[11]研究發(fā)現(xiàn)，MMP-9、TIMP1和MMP-9/TIMP比值是重大腹部手術(shù)后并發(fā)膿毒癥的診斷或預(yù)后生物標(biāo)志物，并與膿毒癥相關(guān)的器官功能障礙有關(guān)。Esnault S等[12]研究認(rèn)為，MMP-9作為一種蛋白酶，可以將IL-1β裂解為15kDa以下的小分子形式，從而更容易從激活的嗜酸性粒細(xì)胞中釋放，因此嗜酸性粒細(xì)胞是呈MMP9依賴性分泌促炎因子IL-1β參與炎癥反應(yīng)的。在神經(jīng)系統(tǒng)中，Vafadari B等[13]研究認(rèn)為，MMP9參與維持腦部的正常生理學(xué)功能。MMP-9通過(guò)切割特定的靶蛋白，在突觸可塑性和神經(jīng)炎癥中發(fā)揮重要作用，如果MMP9異常表達(dá)，則可能會(huì)導(dǎo)致癲癇、精神分裂癥、自閉癥、腦損傷、中風(fēng)、腦腫瘤等各種各樣的腦疾病。Matsuura R等[14]研究發(fā)現(xiàn)，自身免疫性腦炎患者存在血清MMP9、MMP-9/TIMP1比值異常升高，且該病的后遺癥患者在亞急性期MMP-9/TIMP1比值也顯著升高，可作為該病后遺癥的一個(gè)預(yù)測(cè)因素。周瑜等[15]研究也發(fā)現(xiàn)，皰疹病毒型腦炎患者的腦脊液中也存在MMP9的表達(dá)升高。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，病毒性腦炎及細(xì)菌性腦膜炎患兒的血清及腦脊液中均存在MMP9、TIMP1表達(dá)及二者比值的異常升高，與現(xiàn)有研究結(jié)論一致。目前關(guān)于MMP9及TIMP1在病毒性腦炎就細(xì)菌性腦膜炎中的異常升高均已有研究報(bào)道，但關(guān)于其在二者疾病鑒別診斷中的意義尚不夠明確。張世玲等[16]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌性腦膜炎患兒血清MMP9水平顯著高于病毒性腦炎組。孫裕平等[4]研究也發(fā)現(xiàn)，化膿性腦膜炎患兒學(xué)清劑腦脊液MMP9水平均顯著高于對(duì)照組和病毒性腦炎組，該指標(biāo)可作為臨床鑒別細(xì)菌性腦膜炎和病毒性腦炎的輔助指標(biāo)。血腦屏障的通透性改變是CNS感染類疾病的關(guān)鍵機(jī)制，病原體入侵腦組織后可以引起促炎因子的大量分泌，進(jìn)一步加劇血腦屏障的通透性升高。MMP9由于參與胞外基質(zhì)降解過(guò)程的調(diào)控和炎癥反應(yīng)，因此與非CNS感染相比會(huì)顯著升高。TIMP1作為MMP9的主要抑制因子，為維持動(dòng)態(tài)平衡也會(huì)反饋性升高，但其反應(yīng)程度往往不及MMP9劇烈，因此引起一定程度的MMP9/TIMP1失衡。隨著血腦屏障通透性的改變，升高的MMP9及其他促炎因子流出進(jìn)入外周循環(huán)系統(tǒng)，因此血清中各指標(biāo)也隨之升高。一般情況下，病毒性感染引起的免疫炎癥反應(yīng)不及細(xì)菌性感染劇烈、迅速，因此二者在炎癥指標(biāo)改變上可能存在一定差異[16]，這也是鑒別感染類型的方法之一。本研究結(jié)果提示，MMP9及MMP9/TIMP1在病毒性腦炎和細(xì)菌性腦膜炎中具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其中MMP9及MMP9/TIMP1鑒別診斷兩種CNS感染的性能較好，且腦脊液指標(biāo)相對(duì)優(yōu)于血清指標(biāo)，推測(cè)這可能與炎癥反應(yīng)主要發(fā)生于血腦屏障內(nèi)部有關(guān)，提示臨床在符合腰穿指征、有條件的情況下優(yōu)先檢測(cè)腦脊液指標(biāo)，以提高檢測(cè)準(zhǔn)確度。

綜上所述，本研究認(rèn)為MMP9及TIMP1可能參與CNS感染疾病的進(jìn)展，其中MMP9及MMP9/TIMP1鑒別診斷病毒性腦炎和細(xì)菌性腦膜炎的性能較好，臨床可作為輔助參考指標(biāo)。由于腦脊液獲取的諸多限制，本研究樣本量較小，接下來(lái)仍需要盡心大樣本研究以獲取更確切結(jié)論。