中性粒細胞載脂蛋白在感染性疾病應用的臨床進展

杜麗敏,張 潔,趙鳳芹

(吉林大學中日聯誼醫院 呼吸內科,吉林 長春130033)

人中性粒細胞載脂蛋白(human neutrophil li-pocalin,HNL)以45 kD二硫鍵連接的同源二聚體存在,是診斷急性細菌感染性疾病的生物學標志物[1-4]。近年來研究發現HNL在感染性疾病中顯著升高,HNL作為新型生物標志物在感染性疾病中研究眾多,現就此綜述如下。

1 中性粒細胞載脂蛋白的生物學特性

中性粒細胞載脂蛋白是中性粒細胞二級顆粒的主要成分,由180個氨基酸殘基組成的相對質量為45 kD的多肽鏈,具有典型的β折疊桶狀保守結構,等電點的pH為8.40。在生理狀態下,HNL不僅存在于中性粒細胞過氧化物酶陰性顆粒中,在腎臟、肺等器官中也有低水平表達。當機體發生感染時中性粒細胞活化,在趨化因子的作用下聚集到感染部位,并吞噬包裹病原體,隨之HNL脫落釋放入血,使血中HNL升高[1]。HNL有抑菌活性,研究表明,細菌繁殖需要大量的鐵,當機體發生細菌感染后,HNL即開始結合并隔離細菌鐵載體,從而競爭性抑制細菌生長[5]。因此,HNL可作為細菌感染的新型生物標志物。

2 中性粒細胞載脂蛋白在鑒別不同病原體感染的臨床應用

臨床上感染性疾病較為常見,病原體大致分為細菌、病毒、真菌、非典型病原體(支原體、衣原體等)。

對于感染性疾病的診斷,血液中白細胞計數、C反應蛋白等生物學指標在臨床應用廣泛,但敏感性和特異性不盡人意;G試驗及GM試驗在真菌感染的診斷中發揮重要作用,但易受各種因素影響,且靈敏性及特異性欠佳。近年來,中性粒細胞載脂蛋白作為一種新型感染生物標志物倍受關注,在鑒別感染性疾病有著重大意義。

2.1 HNL在鑒別急性細菌和病毒感染性疾病中的應用

在健康人中HNL含量較低、水平較穩定,當機體受到細菌感染時,機體免疫系統被激活,大量中性粒細胞生成,并在趨化因子的作用下聚集于感染部位,包裹吞噬細菌形成吞噬細胞,大量中性粒細胞載脂蛋白從吞噬細胞中脫落,從而使中性粒細胞載脂蛋白在感染早期即可迅速升高,峰值出現較快[6],一般HNL在感染發生后6～8 h開始升高、24～48 h達到高峰。金宇亭等[7]的研究納入606人,其中細菌組123人,病毒組63人,健康對照組420人,研究發現細菌組血清HNL濃度(257.42 ng/mL)明顯高于病毒組(104.27 ng/mL)和健康對照組(74.95 ng/mL),差異具有統計學意義(P<0.001),盡管病毒組HNL較健康對照組升高,但差異無統計學意義(P>0.05)。當HNL的臨界值為115 ng/ml時鑒別細菌及病毒感染的敏感度為85.0%,特異度為63.1%,且納入研究的HNL、CRP、PCT 3項指標中,血清HNL特異度最高,但敏感度僅次于CRP。Venge等[8]的研究也認為HNL在健康對照組(98 μg/L)、病毒組(117 μg/L)及細菌組(337 μg/L)依次升高,病毒組與健康對照組兩組間差異無統計學意義,其研究納入了細菌感染組185例、病毒感染54例、健康對照組144例;細菌感染組:血清HNL、CRP和PCT平均濃度分別為337 μg/L、81 mg/L和0.262 μg/L;健康對照組:血清HNL、CRP和PCT平均濃度分別為98 μg/L、1.06 mg/L和0.042 μg/L;病毒組:血清HNL、CRP和PCT平均濃度分別為117 μg/L、20.7 mg/L和0.112 μg/L。細菌組HNL、PCT、CRP明顯高于對照組,兩組差異存在統計學意義(P<0.001);病毒組與對照組比較,病毒組CRP、PCT高于對照組,兩者存在統計學差異(P<0.001),而HNL差異無統計學意義(P<0.05);同時比較不同組血清HNL、CRP、PCT的診斷效能,根據ROC曲線下面積,在鑒別健康人是否發生細菌感染時,HNL的AUC為0.94,高于納入研究的PCT(AUC=0.88)和CRP;在鑒別細菌感染與病毒感染時,HNL的AUC為0.91,高于納入研究的PCT(AUC=0.64)和CRP,因此,HNL有望成為診斷和鑒別細菌與病毒感染的生物標志物。Xu等[9]的實驗中,HNL在濃度大于155 ng/ml時,診斷細菌感染的陽性和陰性預測值分別為 92% 和 96%,優于 CRP 的最佳預測值,因此HNL診斷細菌感染的潛力更高。

對于HNL在不同菌種細菌感染有無鑒別意義,方超[10]也進行了研究,其研究將細菌感染的患者分為 GPB(革蘭陽性菌)感染組(n=328)和 GNB(革蘭陰性菌)感染組(n=108),兩組HNL分別為169.6 μg/L和171.7 μg/L,兩組比較差異無統計學意義(P=0.566);又將細菌感染組分為鮑曼不動桿菌組(n=57)、肺炎克雷伯菌組(n=56)、銅綠假單胞菌組(n=54)、金黃色葡萄球菌組(n=67)、大腸埃希菌(n=104)、腸球菌組((n=19),上述不同菌屬HNL水平無統計學差異(P=0.3464),因此HNL在細菌感染中尚不能鑒別不同菌種感染,但目前相關研究較少,HNL在鑒別不同菌種感染中的作用需要進一步探索。

郭連峰等[11]分別檢測細菌組105例患者在治療前、治療后72 h以及治療后7 d血清HNL,結果顯示,治療72 h后HNL水平(101.32 ng/mL)較治療前(229.3 ng/mL)明顯降低(P<0.05);治療7 d后HNL水平(53.63 ng/mL)較治療72 h后(101.32 ng/mL)明顯下降(P<0.05),說明HNL可隨著感染程度的減輕而下降,差異有統計學意義(P<0.05)。這一結論不僅在成人細菌感染中適用,在兒童細菌感染也得到了證實,Fjaertoft等[12]觀察了10例細菌感染性疾病的兒童,應用抗生素1天后HNL下降顯著,兩天后恢復正常,而CRP在第2天與第3天仍保持升高,說明抗生素治療后HNL下降要早于CRP,HNL有望成為評價抗生素療效的指標。

在Janas等[13]的研究中,1～8歲健康兒童的HNL水平(18.1～83.7 ng/mL)低于9～18歲兒童(28.7～107 ng/mL),且兩者之間差異存在統計學意義(P=0.001)。因此,血清HNL在兒童中是否具有同樣的作用受到了關注,在Bj?rkqvist等[14]對新生兒的研究中,HNL感染組(平均 587.6 μg/L)顯著高于未證實感染組(平均 217.7 μg/L),且兩組之間差異存在統計學意義(P>0.001)。在Fjaertoft等[12]的研究中,證實了細菌感染組兒童血清HNL高于病毒組,且差異存在統計學意義(P<0.001)。

2.2 中性粒細胞載脂蛋白與真菌感染的相關性研究進展

隨著抗生素的使用比例增高及免疫抑制劑治療的患者增多,真菌感染的患病率不斷增加,急需提高真菌感染的診斷水平。

近年來人們開啟了HNL與真菌感染的相關性研究。Ferreira等[15]選用白色念珠菌感染的小鼠模型,檢測小鼠舌頭上HNL的mRNA,發現HNL水平在小鼠口腔白色念珠菌感染時不升高,與正常對照組小鼠比較差異無統計學意義(P>0.05)。方超[10]的研究中共納入597例患者,健康對照 67 人,病毒感染組 71 人,真菌感染組 23 人,細菌感染組 436 人,真菌感染組HNL輕度升高,但與正常對照組比較差別無統計學意義(P>0.05)。目前有關HNL與真菌感染相關性研究較少,因此HNL在真菌感染診斷中的價值,還需更多的研究來證實。

3 中性粒載脂蛋白在細菌感染性疾病的研究進展

3.1 中性粒細胞載脂蛋白在呼吸系統感染性疾病的臨床應用

在氣管杯狀細胞和Ⅱ型肺泡細胞上皮中均發現有HNL基因表達,并且在感染后支氣管和肺泡細胞中HNL表達增加。Cowland等[16]研究發現,其可能機制為機體受到炎癥刺激時,IL-1β 通過 NF-κB 依賴性途徑在轉錄水平誘導 HNL表達。Venge等[17]的臨床研究共納入呼吸道感染者121例,其中細菌感染組77例與病毒感染組44例,細菌組HNL濃度平均水平為309 ng/ml,病毒組HNL濃度平均水平為152 ng/ml,兩者之間比較差異有統計學意義(P<0.001),此研究證實細菌組HNL升高較為明顯。在溫國輝等[18]共納入100例老年呼吸道感染患者,細菌感染組與病毒感染組各50例,細菌組HNL(207 ng/mL)顯著高于病毒組(49.4 ng/mL),兩者之間差異存在統計學意義(P<0.05)。Liu等[19]針對下呼吸道感染與HNL的相關性進行了一項研究,這項研究將90名LRTIs分為62名社區獲得性肺炎(CAP)、14名慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)、23名其他感染性疾病(如支氣管擴張癥合并感染等),與50名健康人進行對比,LRTIs組HNL(196.97 ng/mL)顯著高于健康人HNL(14.30 ng/Ml),兩組之間存在統計學差異(P<0.01)。當HNL水平 以86 ng/ml為折點時,對于診斷細菌性下呼吸道感染,敏感性為93.0%,特異性為 96.0%。在此研究中還發現AECOPD患者HNL水平(202.56 ng/mL)高于CAP患者(190.95 ng/mL),但差異無明顯統計學意義(P=0.5),CAP、AECOPD患者HNL水平高于其他感染組,但差異亦無明顯統計學意義(P=0.5),綜上,HNL無論在上呼吸道還是下呼吸道細菌感染時均會升高,因此可能會成為診斷呼吸道細菌感染的生物學指標,在呼吸道感染中HNL明顯升高,可作為呼吸道細菌感染的輔助診斷指標。

3.2 中性粒細胞載脂蛋白在急性細菌性腦膜炎的臨床研究

急性細菌性腦膜炎(ABM)具有較高的發病率和死亡率,肺炎鏈球菌(Sp)和腦膜炎奈瑟菌(Nm)是 ABM最常見的病原體。目前ABM的主要診斷基于腦脊液檢查,腦脊液中的成分有助于區別ABM與急性病毒性腦膜炎(AVM)并指導抗生素的應用,但腦脊液成分用于鑒別ABM與AVM敏感性特異性欠佳,因此需要特異性及敏感性更高的生物學指標進行鑒別。Guiddir等[20]通過臨床研究,納入90例ABM與44例AVM患者,ABM組腦脊液HNL水平(127 pg/mL)明顯高于AVM組(2.4 pg/mL),兩者存在顯著性差異(P<0.0001),該研究認為HNL作為細菌感染的生物標志物在鑒別ABM與AVM時敏感性為81%,特異性為93%,陽性預測值為96%,因此HNL有助于鑒別ABM和AVM。在Lippi等[21]的研究納入疑似ABM患者88例,其中58 例(66%)的腦脊液符合細菌性腦膜炎腦脊液,腦脊液HNL的折點為13 ng/mL 時,診斷ABM的特異性和靈敏度分別為100%和74.1%,因此腦脊液HNL有助于識別ABM。但目前缺乏統一折點,仍需大規模臨床研究為臨床診斷提供詢證醫學證據。

3.3 中性粒細胞載脂蛋白在自發性腹膜炎的臨床應用

腹膜炎在臨床上通常是指細菌性腹膜炎,可分為自發性腹膜炎(SBP)和繼發性腹膜炎,其中最為常見的為自發性腹膜炎,其診斷主要依靠腹水培養,但腹水培養時間較長且陽性率較低,因此SBP診斷需敏感性較高的生物學指標。Cullaro等[22]將146例肝硬化患者分為合并SBP的29例和不合并SBP的117例,合并SBP患者腹水HNL(221.3 ng/mL)明顯高于不合并SBP患者(139.2 ng/mL),兩組差異有統計學意義(P<0.001);在合并SBP患者中,革蘭陽性菌感染組(n=7)和革蘭陰性菌感染組(n=22)患者之間的腹水HNL水平沒有顯著差異(155.0 ng/mL vs 242.8 ng/mL,P=0.46)。此研究將合并SBP患者血清與腹水HNL水平進行比較,結果亦無差異,死亡組血清及腹水HNL均顯著高于存活至出院組,腹水HNL大于221.3 ng/ml對預測住院死亡風險敏感度為73.3%,特異度為71.2%。Liu等[23]將204名肝硬化失代償患者分為SBP組64例,非SBP組患者140名,SBP 組的腹水 HNL 水平(111 ng/mL)顯著高于非SBP組(48 ng/mL),兩者之間存在統計學差異(P<0.001)。因此,腹水HNL水平可成為住院肝硬化患者合并SBP的輔助診斷指標,并且腹水HNL水平升高可以預測住院死亡風險。

血清HNL對于其他類型的腹膜炎是否具有同樣的診斷效能引起了研究者們注意,在賀曉蕾等[24]的研究中納入212例患者,分為CRF(慢性腎衰)腹膜透析細菌性腹膜炎患者(腹膜炎組)70例、CRF 腹膜透析患者(透析組)142例和健康人群(對照組)33例,腹膜炎組血清HNL(104.47±32.82 ng/mL)明顯高于透析組(54.68±11.29 ng/mL),兩組之間差異存在統計學意義(P<0.0001);腹膜炎組血清HNL(104.47±32.82 ng/mL)亦明顯高于對照組(50.11±12.05 ng/mL),兩組間差異亦存在統計學差異(P<0.0001)。綜上所述,血清HNL水平越高提示透析患者患細菌性腹膜炎的幾率越高。

3.4 中性粒細胞載脂蛋白在泌尿道感染中的臨床應用

泌尿道感染(urinary tract infection,UTI)是病原體在尿路中生長、繁殖而引起的感染性疾病,病原體包括細菌、支原體、衣原體等。通常大家所謂的尿路感染多指細菌引起的尿路感染。此病是僅次于呼吸道感染的第二大感染性疾病。

Yilmaz等[25]研究納入60名有癥狀的UTI患者及29名健康對照者,兩組均檢測尿HNL,結果顯示,UTI組尿液HNL(91.02 ng/mL)顯著高于對照組(14.29 ng/mL),兩者之間具有統計學差異(P=0.0001),根據ROC曲線分析,尿液HNL預測UTI的最佳折點為20 ng/mL,此時敏感性和特異性分別為97%和76%。該折點的陽性和陰性預測值分別為89%和92%。當尿HNL高于這個折點時,發生UTI的可能性增加4倍。Valdimarsson等[26]的研究納入108例UTI嬰兒及13例健康嬰兒作為對照組,兩組均檢測尿液HNL,結果顯示,UTI組尿液HNL顯著高于健康者,兩者存在統計學差異(P<0.0001)。Urbschat等[27]的研究納入30 名急性上尿路感染患者和 29 名急性下尿路感染患者以及 38 名健康對照者,3組均檢測尿液HNL,結果顯示上尿路感染組尿液HNL(111.07±114.29 ng/mL)高于健康對照組尿液HNL(49.78±58.60 ng/mL),兩組之間差異顯著(P=0.004);下尿路感染組尿液HNL高于健康對照組(100.61±95.38 ng/mL vs 49.78±58.60 ng/mL),兩組之間差異明顯(P=0.032);但上、下尿路感染組比較,尿液HNL水平差異無統計學意義(P=0.75)。因此,尿HNL可以輔助診斷急性細菌性尿路感染,但對于上、下尿路感染無法鑒別。

Valdimarsson等[26]的研究中證實尿液可以幫助診斷發熱嬰兒的 UTI。這一結論在Kim等[28]的研究中得到證實。綜上所述,尿液HNL可以輔助性診斷成人與兒童的尿路感染。

3.5 中性粒細胞載脂蛋白在敗血癥中的臨床進展

敗血癥又稱“膿毒癥”或“全身性感染”,是指明確或可疑的感染引起的全身炎癥反應綜合征。嚴重膿毒癥是指膿毒癥合并由其導致的器官功能障礙或組織灌注不足。膿毒性休克是指膿毒癥伴其所致的低血壓,并且經液體復蘇仍無法逆轉[29-30]。膿毒血癥發病率、死亡率逐年升高。膿毒血癥其臨床表現無特異性,其診斷及嚴重程度評估十分困難。

膿毒血癥與炎癥因子密切相關,如降鈣素原及C反應蛋白是重要的輔助診斷指標,可以評價其短期預后[29,31-32]。

2016年一項研究[33]檢測了400例疑似敗血癥患者血清HNL、PCT、CRP,并獲得了所有入組患者的急診膿毒癥死亡率(MEDS)評分(用于判斷膿毒血癥患者預后),對其進行28天隨訪,根據MEDS評分分為5組,0～4分為極低危組,5～7分為低危組,8～12為中危組,13～15為高危組,大于15為極高危組,依次每個風險類別的中位HNL水平(單位:ng/mL)分別為:216(137～354)、281(146～472)、290(155～610)、273(152～565)和896(415～1 200),極高危組的中位HNL水平顯著高于其他各組,差異均具有統計學意義(P<0.001)。低、中和高風險組之間沒有顯著差異(P>0.05),非幸存者的中位HNL水平顯著高于幸存者(P<0.001)。因此血漿 HNL 值可能是膿毒癥患者住院死亡風險的獨立預測因子。血漿 HNL 值與 C 反應蛋白和降鈣素原水平以及MEDS評分呈正相關,且HNL的曲線下面積為0.797大于PCT的0.599,因此,判斷膿毒血癥嚴重程度血漿HNL優于PCT。Wang等[34]對480名患者的研究也得出了這一結論,此項研究入組患者分為全身炎癥反應綜合征(SIRS)、敗血癥、嚴重敗血癥和敗血性休克4組,研究發現,血清HNL的中位水平隨著敗血癥的嚴重程度增加而升高,HNL在236.62 ng/mL 的折點預測膿毒癥患者的 28 天死亡風險,敏感性為 71.8%,特異性為77.1%。并有鄭軍等[35]將125名膿毒癥患者作為研究對象,分為 HNL 組(60 例)和常規組(65例)。其中,HNL 組根據 HNL 水平確定抗生素降階及停用時間,常規組根據白細胞計數、C 反應蛋白(CRP)等常規血清學指標水平以及微生物培養結果綜合確定抗生素降階及停用時間,結果顯示 HNL 組患者的抗生素應用時間、病情緩解時間、ICU住院時間均明顯短于常規組,差異存在統計學意義(P<0.05);ICU住院期間,HNL組的死亡率為15.0%(9/60);常規組為21.5%(14/65),兩組死亡率比較差異無統計學意義(P>0.05)。劉瑞來等[36]的研究納入240名血液病患者,120名血培養陽性的膿毒血癥患者稱為血流感染組,120名血培養陰性的血液病患者稱為非血流感染組,血流感染組血清HNL明顯高于非血流感染組,兩組之間差異存在統計學意義(P<0.0001),因此,血清HNL可作為診斷血液病患者血流感染的良好指標。上述研究表明,血漿HNL是評估急診膿毒癥嚴重程度、指導抗生素應用和預測預后的的生物標志物。

3.6 中性粒細胞載脂蛋白與急性闌尾炎相關性研究進展

急性闌尾炎(AA)診斷主要根據典型的病史及查體陽性體征,但兒童的病史采集比較困難,近年來有研究發現HNL在急性闌尾炎患者中升高,可協助臨床診斷。Kakar等[37]的研究納入92名兒童,分為急性復雜闌尾炎(AcA)32例、急性非復雜闌尾炎(AnA)31例及健康人對照組29例3組,AcA、AnA、對照組血清HNL中位值分別為169.90 ng/mL、133.70 ng/mL、90.14 ng/mL,AcA組血清HNL水平高于對照組,差異有統計學意義(P=0.003),AnA組HNL水平與對照組差異有統計學意義(P=0.004);但在AcA與AnA兩組血清HNL差異無統計學意義(P=0.612)。因此血清HNL可作為兒童急性闌尾炎的輔助診斷指標,但不能作為區分急性闌尾炎類型的指標。目前對于HNL與急性闌尾炎的相關研究納入病例均為兒童,尚缺乏成人HNL與急性闌尾炎相關性研究。

4 結論及展望

HNL存在于嗜中性粒細胞以及其他組織中,并且是先天性免疫的重要組成部分,主要通過結合細菌鐵載體和剝奪細菌的鐵來實現抑菌作用。在不同組織的感染性疾病中(肺、腹腔、腦膜),HNL均會升高。特別在細菌感染中,血清HNL可作為細菌感染的新型診斷生物學指標,但無法鑒別不同菌種的感染,無法鑒別具體感染部位。不同組織細菌感染相應體液中HNL亦可升高,可用于相應細菌感染診斷的輔助指標。隨著感染程度的加重,HNL水平隨之升高,在應用敏感抗生素后,HNL早期可下降,因此HNL可用來指導抗生素的應用,HNL與真菌感染的關系,因現階段研究較少,需進一步探索。