血清MMP-2、β2MG及MIF指標在化膿性或病毒性腦膜炎患兒中的診斷效能

丁增南 安 靜

河南省許昌市中心醫院兒童重癥監護室 461000

顱內感染為兒科常見病，常由兒童囟門未完全解剖愈合、免疫抵抗力較差等原因導致[1]。根據病原體不同，可以將顱內感染分為化膿性腦膜炎、病毒性腦膜炎、寄生蟲腦病、新型隱球菌腦膜炎等[2]，其中以化膿性腦膜炎和病毒性腦膜炎最為常見。腦膜炎具有較高的致死率和致殘率，對兒童的生命健康構成嚴重威脅[3]。在腦膜炎發病早期針對不同病原體選擇對應的治療方案，可降低患兒死亡率及后遺癥的發生風險[4]。因此，對顱內感染患兒而言，早期診斷對患兒的治療具有重要意義。由于抗生素的治療等原因，導致腦脊液的培養及涂片陽性率較低，且腦脊液常規、腦脊液生化檢查診斷率不高[5]。因此，在患兒血清中找出檢驗效能強的檢測指標，用于顱內感染的鑒別診斷，對指導臨床治療具有積極意義。

有研究報道化膿性腦膜炎患兒的血清基質金屬蛋白酶2(Matrix metalloproteinase-2，MMP-2)、β2微球蛋白(β2microglobulin，β2MG)水平常有異常改變，而病毒性腦膜炎患兒的血清巨噬細胞遷移抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor，MIF)通常存在異常[6]。因此，本研究試圖通過分析不同顱內感染的患兒血清MMP-2、β2MG、MIF水平變化，探討血清MMP-2、β2MG及MIF在腦膜炎診斷及鑒別診斷中的作用，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年5月—2019年1月我院兒童重癥監護室收治的80例腦膜炎患兒，將診斷為化膿性腦膜炎和病毒性腦膜炎的患兒分為細菌性組和病毒性組，各40例。本研究方案經過院內倫理委員會審核批準，且患兒家屬簽署知情同意書。納入標準：符合化膿性腦膜炎診斷標準，即(1)臨床表現為發熱、驚厥、嘔吐、意識障礙等癥狀以及顱壓高的體征如：前囟飽滿、張力高、頭圍增大；(2)腦膜刺激征：頸項強直、Kerning征和Brudzinski征陽性；(3)腦脊液檢查：白細胞(WBC)計數≥100×106/L，蛋白含量>1 000mg/L，糖含量<2.5mmol/L；(4)抗生素治療有效；(5)腦脊液培養發現致病菌。滿足(1)(2)(3)(4)或單獨滿足(5)可確診化膿性腦膜炎[7]。符合病毒性腦膜炎確診標準：(1)癥狀：發熱、驚厥、頭痛、眩暈、抽搐；(2)腦脊液檢查：WBC計數正常，單核細胞為主，蛋白及糖含量正常；(3)腦電圖異常；(4)病毒性腦膜炎特異性抗體陽性(如IgM和IgG)，或者病毒分離找到病原體；(5)排除其他顱內感染。排除標準：(1)其他顱內感染類型如真菌、結核桿菌、支原體及寄生蟲等；(2)其他小兒神經常見病如熱性驚厥；(3)有腦部外傷史或其他疾病史如腦腫瘤等；(4)免疫缺陷患者等。其中，細菌性組患兒男24例，女16例，年齡2.5～5.5歲，平均年齡(4.33±1.29)歲；病毒性組患兒男27例，女13例，年齡3～6歲，平均年齡(4.58±1.24)歲。兩組患者性別、年齡等一般情況無顯著差異(P>0.05)，具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 差異性基因表達。GSE80496陣列的基因表達譜和相關臨床數據可從Gene Expression Omnibus(GEO，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下載。從細菌腦膜炎的患兒(n=21) 和病毒腦膜炎患兒(n=24) 中篩選候選因子，使用 Illumina HumanRef-8 v3.0微陣列測量基因表達，篩選差異表達的蛋白質，標準：| logFC |>1和adj.P<0.000 1。

1.2.2 血清學檢查。收集患兒血液樣本后，3 000r/min離心5min，離心半徑20cm，分離出血清進行檢測，檢測方法：(1)血清MMP-2檢測：儀器使用MMP-2免疫熒光定量檢測儀(濟南久天生物工程公司)，醫用離心機和旋渦混合器。檢測步驟：①MMP-2定量檢測儀器儀器定標、質控；②取出MMP-2試劑復溫，將離心分離好的上層血清(約0.3ml)滴入MMP-2試劑條；③MMP-2試劑條和固相管放入分析儀試劑條槽和SPR管倉，關閉倉門開始檢測，由儀器自動完成。(2)血清β2MG檢測：采用全程β2微球蛋白檢測儀檢測血清β2MG水平，按試劑盒(基蛋生物科技股份有限公司)說明書操作。(3)血清MIF檢測：以酶聯免疫法(ELISA)檢測，按試劑盒(蘇州艾萊薩生物科技有限公司)說明書進行操作。

1.3 評價指標 由不參與此次臨床研究的護士對患兒血清MMP-2、β2MG、MIF指標進行采集。(1)評價MMP-2、β2MG、MIF異常指標，當指標不在以下范圍內為異常：MMP-2：0～0.5μg/L，β2MG：0～10mg/L，MIF：15.7～17.01μg/L；(2)分別采集患兒急性期(入院時)和恢復期(治療3周后)的血液樣本檢測血清MMP-2、β2MG、MIF水平；(3)診斷效能采用受試者工作特征(ROC)曲線分析[8]，ROC曲線用于選擇最佳診斷界限值，曲線越靠近左上角，準確性越高。

2 結果

2.1 基因表達譜篩選候選因子 從GSE80496數據集中，進行細菌性腦膜炎和病毒性腦膜炎患兒的差異性基因表達，結果發現細菌性腦膜炎中MMP-2、β2MG上調，而病毒性腦膜炎MIF上調，見圖1。

圖1 基因表達譜篩選候選因子

2.2 兩組患兒血清MMP-2、β2MG、MIF異常率情況比較 細菌性組患兒MMP-2、β2MG水平異常率顯著高于病毒性組，而細菌性組患兒MIF水平異常率顯著低于病毒性組，差異具有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 兩組患兒血清MMP-2、β2MG、MIF異常率情況[n(%)]

2.3 不同時期腦膜炎患兒血清MMP-2、β2MG、MIF水平 組內比較，各組腦膜炎患兒血清MMP-2、β2MG、MIF水平在恢復期較急性期均顯著改善(P<0.05)；組間比較，細菌性組患兒急性期和恢復期的血清MMP-2、β2MG水平均顯著高于病毒性組，而細菌性組患兒不同時期血清MIF水平均顯著低于病毒性組(P<0.05)，見表2。

表2 不同時期腦膜炎患兒血清MMP-2、β2MG、MIF水平

2.4 各檢測指標鑒別細菌性腦炎和病毒性腦炎診斷性能 細菌性組患兒的血清MMP-2、β2MG水平和病毒性組患兒的血清MIF水平分別具有良好的診斷性能(AUC值>0.7)，見表3和圖2。

表3 各檢測指標鑒別細菌性腦炎和病毒性腦炎診斷性能

圖2 各檢測指標ROC曲線

3 討論

根據流行病學統計，化膿性腦膜炎的全球發病率約為1.2/10萬，但是其病死率在發展中國家較高，為4%～27%[9]，因此兒童腦膜炎疾病的診療成為重大臨床課題。相比病毒性腦膜炎，化膿性腦膜炎危險性更強、致死率和致殘率更高。若對化膿性腦膜炎進行早期診斷，并給予及時治療，患兒預后多良好，后遺癥發生率較低，而病毒性腦膜炎患兒常可自愈[10]。因而，根據治療指南，顱內感染患兒在未排除化膿性腦膜炎時，均應早期給予抗生素經驗治療，直至徹底排除化膿性腦膜炎[11]。但同時對非化膿性腦膜炎患兒使用抗生素也可能會產生不必要的不良反應。因此顱內感染患兒的早期診斷和鑒別診斷對臨床治療和疾病預后具有重要意義。

MMP-2是基質金屬蛋白酶基因家族(MMPs)成員之一[12]。此前有研究表明，MMPs與中樞神經系統感染密切相關，可能由MMPs降解血管基底膜的Ⅳ型膠原，破壞血腦屏障，使T細胞順利通過血腦屏障到達中樞神經系統，積極參與炎癥引發[13]。MMP-2在中樞神經系統感染中起重要作用，參與血腦屏障損傷和免疫學發病機制。而病毒感染后，一般不會出現血清MMP-2水平改變的情況。本研究中細菌性組患兒血清MMP-2水平異常率顯著升高，且血清MMP-2水平也高于病毒性組患兒。ROC曲線分析結果顯示，細菌性組血清MMP-2的AUC值為0.874。提示MMP-2在患兒血清中高表達，T淋巴細胞等多種炎性細胞被誘導分泌MMP-2，也許能作為患兒化膿性腦膜炎發病中的標志物。

對感染性疾病患兒，血清β2MG是常規檢測指標。中樞神經系統，一旦神經系統的免疫系統被激活，鞘內β2MG合成增多，腦脊液細胞增多，代謝周期加快，從而大量β2MG從細胞表面脫落進入腦脊液，外周血液中的β2MG也會隨之增加[14]。而病毒性感染由于缺乏強烈的免疫系統激活，不能誘導β2MG分泌，因而血清β2MG水平呈現正常或輕度升高。血清β2MG檢測可作為鑒別細菌感染和病毒感染的重要依據。本研究結果顯示，細菌性組患兒血清β2MG水平異常率顯著升高，且血清β2MG水平也高于病毒性組患兒，ROC曲線分析結果顯示細菌性組血清β2MG的AUC值為0.739，提示在早期診斷化膿性腦膜炎中血清β2MG的診斷效能較強。但血清β2MG的AUC值低于血清MMP-2的AUC值，提示血清β2MG的診斷效能略低于血清MMP-2。

巨噬細胞移動抑制因子(MIF)是一種天然的細胞因子，在宿主免疫反應中具有多種激活功能。高表達的MIF基因型與腦膜炎之間的潛在關聯支持侵襲性肺炎鏈球菌疾病的炎癥發病機制。MIF可能增加腦膜炎風險的一種方式是通過促進腦血管內皮細胞黏附分子的表達，在不同的炎癥性疾病動物模型中，MIF上調細胞內黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)的表達，并且MIF被證明可以破壞血腦屏障，導致神經侵襲性黃病毒感染[15]。本研究結果顯示，病毒性組患兒的MIF異常率顯著升高，急性期和恢復期的MIF水平顯著高于細菌性組患兒，提示病毒感染會對患兒造成較嚴重的腦損傷，可能是病毒對神經細胞造成直接侵犯，導致MIF大量釋放。而病毒性組血清MIF的AUC值為0.879，具有良好的診斷效能。化膿性腦膜炎病變在于腦膜，神經損傷較低，因而MIF變化程度較低。

本研究結果顯示，化膿性腦膜炎患兒的血清MMP-2、β2MG水平顯著異常，無論是急性期還是恢復期都顯著高于病毒性腦膜炎患兒，而血清MIF水平趨勢則相反。最后，AUC值顯示血清MMP-2、β2MG水平的化膿性腦膜炎診斷效能較好，而血清MIF水平對病毒性腦膜炎的診斷效能較好。本研究的局限性在于，沒有進一步探討部分治療過度或者不典型化腦患兒的MMP-2、β2MG水平，這部分患兒極容易產生嚴重神經系統的并發癥，因而在未來的研究中將繼續設計實驗，驗證上述患兒的相關指標，以期更好地促進臨床診治的發展。

綜上所述，腦膜炎患兒的血清MMP-2、β2MG及MIF水平可以有效應用于臨床診斷，進行化膿性腦膜炎和病毒性腦膜炎的鑒別診斷，有助于指導腦膜炎患兒的臨床診療工作。