血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平與CPB心臟術后早期并發癥的關系及其預測價值研究

李素華,苗 毅,張愛民

(河北省邯鄲市中心醫院心外科,河北 邯鄲 056000)

近年來心外科技術水平不斷提高,體外循環(cardiopulmonary bypass,CPB)手術適應證有所擴大,術后病死率顯著下降,對改善患者預后有明顯幫助。但麻醉、疼痛、手術創傷等因素促使術后炎癥反應加劇,且手術對患者心肌存在一定損傷,導致部分患者術后易出現相關并發癥[1]。CPB術后早期并發癥會影響患者康復,嚴重可造成器官功能障礙,不利于患者預后改善。目前臨床主要通過急性生理與慢性健康評分(acute physiology and chronic health evaluations Ⅱ,APACHEⅡ)評估患者預后及并發癥風險,具有一定主觀性,尋找更客觀的指標評估患者術后并發癥風險具有重要意義。降鈣素原(procalcitonin,PCT)是感染標志物,對炎癥反應具有促進作用,目前臨床多應用于膿毒癥患者的相關評估或診斷[2-3]。N末端腦鈉肽前體(N-terminal pro brain natriuretic peptide,NT-proBNP)主要由心室肌細胞分泌,是心功能不全判定標志物,可用于分析心功能。線粒體DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)是新近熱點炎癥因子,在急性心肌梗死、創傷等引起的嚴重組織損傷過程中,其異常高表達。但目前臨床關于PCT、NT-proBNP、mtDNA與CPB患者術后并發癥相關性及聯合預測價值,臨床鮮有研究。本研究選取我院CPB心臟術患者,檢測術后血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平,分析其對術后早期并發癥的預測價值。報告如下。

1 資 料 與 方 法

1.1一般資料 選取2021年1月—2022年3月于我院CPB心臟術患者108名為觀察組,其中男性64例,女性44例;年齡43～71歲,平均(57.08±6.49)歲。所有患者心功能分級Ⅱ級或以上,肝腎功能、認知功能正常,無呼吸系統原發疾病,排除術前感染、近期服用糖皮質激素患者,剔除術后24 h內死亡患者。另選取同期健康體檢者108例為對照組,其中男性61例,女性47例;年齡41～72歲,平均(56.55±6.73)歲。CPB心臟術患者與健康體檢者性別、年齡比較差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。

本研究經醫院倫理委員會審批通過。所有患者及志愿者均知情同意且簽署知情同意書。

1.2方法 (1)檢測方法:術后1 d抽取空腹靜脈血3 mL,離心處理(時間10 min,轉速800 r/min,半徑15 cm),取上層清液再次離心去除血細胞成分(時間10 min,轉速1 200 r/min),低溫保存,采用酶聯免疫法檢測血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平。(2)早期并發癥判定標準:術后10 d進行統計,出現以下1項者即認為發生早期并發癥:①心包填塞;②發熱,體溫≥38.5 ℃;③急性呼吸窘迫綜合征,氧合指數<200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa);④低心排血量綜合征,心指數<2.5 mL/m2;⑤房/室性心律失常;⑥急性腎損傷,尿量<0.5 mL·kg-1·h-1且持續時間>6 h;⑦肺部感染。

1.3統計學方法 應用SPSS 22.0統計軟件分析數據。計量資料比較采用獨立樣本t檢驗;計數資料比較采用χ2檢驗;影響因素采用Logistic回歸分析;對一般資料比較中P<0.05的項目進行多重共線性檢驗,方差膨脹因子(variance inflation factor,VIF)<5及容差>0.2時認為不存在多重共線性;采用受試者工作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲線分析血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平對早期并發癥的預測價值,聯合預測實施Logistic二元回歸擬合;血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平對早期并發癥的交互作用采用相加模型進行評價,指標包括協同指數(interaction index,SI)、歸因比(attribution ratio,AP)、超額相對危險度(excess relative risk,RERI),若SI>1且AP、RERI均>0則為協同作用,若SI<1且AP、RERI<0則為拮抗作用。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1CPB心臟術患者與健康體檢者血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平比較 CPB心臟術患者血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平高于健康體檢者,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 CPB心臟術患者與健康體檢者血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平比較Table 1 Comparison of serum PCT, NT proBNP and mtDNA levels between patients undergoing cardiac surgery involving CPB and healthy people

2.2CPB心臟術后早期并發癥發生情況 108例患者術后出現心包填塞2例,發熱11例,急性呼吸窘迫綜合征6例,低心排血量綜合征7例,房/室性心律失常9例,急性腎損傷4例,肺部感染2例,總計41例,并發癥發生率為37.96%。

2.3并發癥發生與否的CPB心臟術患者一般資料比較 發生早期并發癥的CPB心臟術患者與未發生并發癥患者的在急診手術、術前心功能分級、手術時間、體外循環時間、主動脈阻斷時間、血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平等方面比較均差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 并發癥發生與否的CPB心臟術患者一般資料比較Table 2 Comparison of general data of patients undergoing cardiac surgery involving CPB with or without complications

2.4CPB心臟術患者發生早期并發癥的影響因素分析 將急診手術、術前心功能分級、手術時間、體外循環時間、主動脈阻斷時間、血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平進行多重共線性檢驗,顯示手術時間、體外循環時間、主動脈阻斷時間存在多重共線性(VIF>10),手動移除體手術時間。以術后是否發生早期并發癥為因變量,以急診手術、術前心功能分級、體外循環時間、主動脈阻斷時間、血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平為自變量,根據表3方案進行賦值,采用Logistic回歸進行分析,結果顯示,血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平是CPB心臟術患者發生早期并發癥的影響因素(P<0.05),見表4。

表3 賦值方案Table 3 Assignment scheme

表4 CPB心臟術患者發生早期并發癥的影響因素分析Table 4 Analysis of influencing factors of early complications in patients undergoing cardiac surgery involving CPB

2.5血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平預測CPB心臟術患者發生早期并發癥的價值 ROC曲線分析結果顯示,血清PCT>3.35 μg/L、NT-proBNP>1 410.84 ng/L、mtDNA>1.31×106/L時CPB心臟術后存在較高風險發生早期并發癥,其AUC值分別為0.737、0.667、0.735,三者聯合檢測AUC值為0.832,高于單獨檢測(P<0.05)。見表5,圖1。

表5 血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平預測CPB心臟術患者發生早期并發癥的價值Table 5 The value of serum PCT, NT proBNP, and mtDNA levels in predicting early complications in patients undergoing cardiac surgery involving CPB

圖1 血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平預測CPB心臟術患者發生早期并發癥的ROC曲線

2.6血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平對CPB心臟術患者發生早期并發癥的交互作用 以CPB心臟術患者血清PCT、NT-proBNP、mtDNA平均水平為界限,>平均值為高表達(+),≤平均值為低表達(-)。調整混雜因素后,血清PCT、NT-proBNP、mtDNA對患者發生早期并發癥存在協同作用,三者均高表達時早期并發癥的風險是三者低表達時的104.500倍,協同效應為三者單獨存在產生效應之和的2.048倍(SI=2.048)。見表6。

表6 血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平對CPB心臟術患者發生早期并發癥的交互作用Table 6 Interaction of serum PCT, NT proBNP, and mtDNA levels on early complications in patients undergoing cardiac surgery involving CPB

3 討 論

心外科患者具有病情重、病程長、多系統或多器官病變等特點,手術難度及風險均較高,且術后易出現并發癥。隨著醫療技術不斷發展及醫療器械的改良,CPB術在臨床應用中逐漸增多,對改善患者預后有重要意義,但臨床實踐表明,術后早期并發癥是制約患者術后康復的重要因素,而如何預防早期并發癥則成為臨床研究重點。

CPB術會激活凝血纖維蛋白及補體,釋放大量炎性細胞因子,且隨時間延長炎性細胞因子水平逐漸提高,而炎性細胞因子會造成心肌損傷,通過評估相關指標與預測患者術后早期并發癥風險成為近年來臨床研究熱點[4-5]。PCT是早期炎癥反應標志物,部分膿毒癥相關報道證實血清PCT水平可有效評估機體炎癥反應程度,其水平變化與炎癥反應呈正相關關系[6-7]。PCT具有放大炎癥反應的作用,白細胞介素、腫瘤壞死因子等促炎因子可刺激機體PCT水平表達,進而導致炎癥反應加重,這是多種炎性疾病發生的重要機制[8-9]。NT-proBNP是心肌損傷標志物,兒茶酚胺毒性、室壁張力增加、炎癥反應等因素可導致NT-proBNP釋放入血,提高血清NT-proBNP水平[10]。已有多項研究證實心肌損傷患者血清NT-proBNP水平異常升高[11-13]。本研究顯示,觀察組血清PCT、NT-proBNP水平高于對照組,表明CPB術后患者存在明顯炎癥反應及心肌損傷,由于CPB手術造成的炎性損傷所致。進一步分析顯示,血清PCT、NT-proBNP水平異常升高是患者術后發生早期并發癥的獨立危險因素,可能是由于血清PCT、NT-proBNP高表達表明更嚴重的炎癥反應及心肌損傷,而急性腎損傷、發熱、肺部感染等相關并發癥發生機制均與炎癥反應有關,心肌損傷加重可能誘發心包填塞、低心排血量綜合征、房/室性心律失常等風險。因此血清PCT、NT-proBNP高表達提示患者術后相關并發癥風險較高。

mtDNA是主要存在于線粒體中的細胞核外遺傳物質,一般情況下較為穩定且含量極少,其異常升高表明機體處于病理狀態[14]。mtDNA與心肌損傷存在一定關系,相關研究[15-16]指出,急性心肌梗死患者mtDNA與患者預后存在明顯相關性,其高表達表明患者預后較差。本研究結果顯示,CPB心臟術后患者血清mtDNA水平明顯提高,且是術后早期并發癥的獨立危險因素。分析其原因在于,CPB術改變心肌細胞內超微結構,破壞線粒體環境,對其清除氧自由基造成一定影響,而線粒體內缺乏DNA抗損傷修復系統,mtDNA缺乏組蛋白保護,導致其受到氧自由基損害,受損后通過自我吞噬途徑降解,導致線粒體內DNA減少,影響線粒體呼吸功能,加速心肌細胞凋亡、壞死,并釋放細胞內mtDNA入血,導致血清mtDNA水平升高。也有研究顯示,mtDNA可激活中性粒細胞,并可通過激活TLR9、MAPK p38等引起嚴重免疫炎癥反應[17]。也可能是mtDNA參與CPB心臟術后早期并發癥發生的重要機制。另ROC曲線顯示,PCT、NT-proBNP、mtDNA聯合預測CPB心臟術后早期并發癥的AUC值最大0.832,對應敏感度為77.61%,特異度為82.98%,提示臨床可通過檢測血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平評估CPB術后早期并發癥風險,提高對高風險患者的重視程度,及早做出預防措施以降低并發癥發生率。

另外,采用交互作用相加模型進行評價,顯示血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平對CPB心臟術患者發生早期并發癥存在協同作用,三者同時高表達時術后早期并發癥風險更高,這可能是由于三者均參與CPB術后由炎癥反應及由此引發的心肌損傷。但相關機制仍有待后續基礎研究進一步證實。

綜上所述,CPB心臟術后血清PCT、NT-proBNP、mtDNA水平均明顯提高,三者高表達是術后早期并發癥的獨立危險因素,且三者之間存在協同作用。