NLR對膿毒癥患者預后評估的研究進展

謝小玉 梁 群 朱嘉敏

膿毒癥是機體對感染反應失調引起的可威脅生命的器官功能障礙[1]。全球每年確診為膿毒癥的患者超過1900萬,若病發時未能及時參照指南救治,其72h生存率將急速下降,而膿毒癥休克的病死率高達40%～70%[2～4]。中性粒細胞與淋巴細胞的比值(neutrophil to lymphocyte ratio,NLR)作為新型評估感染和預后的指標,能綜合反映機體炎癥及免疫狀態[5]。且相較于其他新型膿毒癥預后指標如肝素結合蛋白、可溶性髓樣細胞觸發受體-1等,具有臨床易獲得的優點[6]。現就通過探討NLR在膿毒癥發生炎癥及免疫過程中的機制,以探究其對膿毒癥患者的預后價值。

一、膿毒癥的發病機制

有研究表明,膿毒癥發病與發展的誘因和關鍵機制有感染、免疫抑制、內皮損傷與凝血系統紊亂等,其中與宿主免疫反應失衡密切相關[7]。在膿毒癥早期,嚴重感染誘發免疫細胞通過識別病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)或損傷相關分子模式(damage-related molecular patterning molecules, DAMPs)激活細胞內信號轉導系統,釋放大量的細胞因子入血,過量的細胞因子誘導免疫細胞過度活化,進一步釋放大量細胞因子,形成惡性循環,造成機體免疫功能紊亂,難以精準調控細胞因子的級聯反應,形成“炎癥風暴”,導致機體的固有免疫系統功能紊亂,適應性免疫細胞增殖能力下降及凋亡,甚至并發多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)[8]。研究膿毒癥的炎癥與免疫功能的變化機制,有助于尋找指標來指導早期干預與治療,改善預后。

二、NLR的定義及意義

NLR為血常規里中性粒細胞計數與淋巴細胞計數之間的比值,該比值可在一定程度上反映機體炎癥情況及免疫功能狀態。在機體發生感染、組織損傷或大出血時免疫系統被激活,中性粒細胞作為第一道防線,吞噬并殺滅細菌,后期淋巴細胞如T淋巴細胞通過直接殺傷、B淋巴細胞分泌特異性IgG類抗體等方式,清理侵入機體“異己”物質,保證機體內部平衡。

NLR正常生理水平為0.78～3.53[9]。正常感染情況下,NLR早期增大,后期因適應性免疫系統的激活而減小。但由于膿毒癥特殊的“炎癥風暴”,過度活化的機體免疫系統導致內源性抗炎介質失控性釋放,即極劇增加的中性粒細胞參與早期細菌的殺傷,后期因機體炎性反應亢進導致淋巴細胞的持續損傷凋亡。因此,若NLR>7,便可作為膿毒癥患者高病死率的獨立預測指標,即NLR的增大表明膿毒癥患者機體的“炎癥風暴”難以得到控制,免疫處于抑制甚至麻痹狀態,提示膿毒癥患者病情危重,預后較差[10]。因此,監測NLR對于評估膿毒癥患者住院期間的病情變化具有重要意義。

三、NLR在膿毒癥時的變化及機制

1.膿毒癥時中性粒細胞的變化過程:在機體發生膿毒癥時,就代表著全身在經歷促炎-抗炎的病程,這個病程主要分為兩個階段:炎癥反應綜合征期和代償性抗炎反應期。在炎癥反應綜合征期時,機體會立即啟動固有免疫應答,而中性粒細胞在固有免疫系統中占據著重要的地位, 中性粒細胞數量常與炎癥程度呈正相關[11]。膿毒癥時,機體會產生、釋放趨化因子白細胞介素(interleukin, IL)-8并誘導周邊的巨噬細胞向感染部位聚集。活化后的巨噬細胞釋放IL-6、IL-1β及腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等誘導中性粒細胞離開軸流,發生邊集后貼附于血管壁上。附壁的中性粒細胞通過表面的整合素受體與內皮細胞黏附因子結合,牢靠黏附于血管內皮細胞。一旦中性粒細胞膜表面的趨化受體與因子結合,中性粒細胞中的鈣泵便被激活,促使其胞質形成偽足并插入到內皮細胞間隙,逐步游移的同時分泌膠原酶降解血管基膜,并通過表面的整合素和CD44分子而黏附于細胞外基質,使其滯留于病灶,以脫顆粒及呼吸爆發式等形式殺滅、消化和降解病原微生物。從啟動固有免疫系統到吞噬完細菌的24～48h間,中性粒細胞逐漸崩解。死亡后的中性粒細胞還可釋放胞外陷阱(neutrophil extracellular traps, NETs)與細菌結合,降解其毒性物質并通過高濃度的絲氨酸蛋白酶殺死病原體。

膿毒癥全身炎性反應會持續刺激中性粒細胞過度激活且造成其凋亡延遲。同時,在中性粒細胞持續發揮吞噬作用及免疫反應的過程中,也會不可避免地造成組織損傷。在中性粒細胞發生趨化、激活和吞噬等一系列動作時,其細胞膜可被磷脂酶激活,釋放花生四烯酸(arachidonic acid, AA)到胞外,并通過環氧合酶和脂氧合酶兩個代謝途徑,分別生成前列腺素(prostaglandin, PG)、血栓素(thromboxane A2,TXA2)和白三烯(leukotriene, LT)等炎性細胞因子[12]。這些炎性細胞因子會致使機體組織水腫、形成微小血栓,從而造成組織損傷,釋放細胞因子,誘導中性粒細胞增殖。同時受細菌產物、抗原抗體復合物等作用時,中性粒細胞不僅會釋放氧自由基,加劇內皮細胞的損傷,導致血管通透性增高;且溶酶體內酶的大量釋放也會降解細胞外成分如血管基膜、膠原蛋白與彈性蛋白等,引起細胞損傷甚至自溶,分解及釋放出中性粒細胞的趨化因子又能吸引更多的中性粒細胞到損傷部位,最終導致固有免疫系統失控,引起全身炎性反應。在這一個過程中,中性粒細胞趨化游走、釋放炎性細胞因子、組織細胞再受損又釋放趨化因子,導致持續的全身炎性狀態,在此刻膿毒癥患者的體內中性粒細胞數值明顯增高,NLR的比值相對變大,提示患者體內感染嚴重。

2.膿毒癥時體內淋巴細胞的變化及機:機體免疫反應進行96h后,巨噬細胞與中性粒細胞發生大量凋亡并會誘導適應性免疫系統的激活。但由于機體持續的“炎癥風暴”導致抗炎性細胞因子與促炎性細胞因子失衡,造成機體代償性抗炎反應綜合征(compensatory anti-inflammatory response syndrome, CARS),即機體對感染的易感性及免疫的抑制甚至麻痹[13]。在相關的臨床實驗中發現膿毒癥患者的T淋巴細胞數量較正常人明顯低,且膿毒癥休克患者比膿毒癥患者T淋巴細胞下降更多[14,15]。淋巴細胞減少的機制與淋巴細胞在網狀/內皮系統、內臟淋巴系統內的邊緣化和再分布有關[16]。機體發生膿毒癥時,淋巴細胞由血中轉移至炎癥或感染部位,這樣血常規中淋巴細胞計數就會減少。此外,淋巴細胞的減少還與凋亡誘導應激調節素的釋放有關,主要包括TNF-α、Fas配體(Fas ligand, FasL)及糖皮質激素等[17]。活化后的CD8+T細胞,可通過大量表達的Fas(CD95)或分泌TNF細胞因子,分別與靶細胞表面FasL或表面TNFR1結合的途徑,利用配體的死亡結構域引起死亡信號逐級轉導,生成、集聚死亡誘導信號復合物(death-inducing signal complex, DISC),最終激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase),啟動半胱天冬酶活化的信號通路引發核纖層解體而導致細胞死亡[18]。膿毒癥誘導淋巴細胞減少,其減少使機體難以形成有效的特異性免疫,致使患者的病死率劇增。

3.NLR對膿毒癥患者預后價值的文獻研究:2001年,Zahorec[5]提出 NLR 可作為全身炎性指標用于評估 ICU 患者的病情。此后越來越多研究證實該比值對膿毒癥患者的預后有評估價值。周凱等[19]研究發現,低NLR組膿毒癥患者的生存期明顯延長,預后改善。馬琴琴等[20]研究發現,細菌組膿毒癥患者的 NLR明顯高于非細菌組,提示監測NLR有助于鑒別膿毒癥細菌感染者與非細菌感染者,對膿毒癥的診治有一定指導意義。Rehman等[21]對168例膿毒癥患者進行橫斷面分析發現,NLR與膿毒癥的發生和嚴重程度密切相關,且NLR和PCT均與SOFA評分呈顯著相關(P<0.05)。Huang等[22]通過Meta分析探討NLR與膿毒癥患者的預后關系,發現符合膿毒癥標準的11564例患者中,非幸存者的NLR值顯著高于幸存者。這些研究皆表明,NLR是膿毒癥患者的獨立可靠預后預測指標。

同樣在兒童膿毒癥的預后分析中,NLR亦與預后密切相關。Emilija等[23]研究表示, NLR可作為兒童膿毒癥的早期預測指標,且可用于鑒別是病毒或細菌引起的全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)。一項對122例新生兒早發膿毒癥(early-onset sepsis, EOS)的前瞻性研究發現,NLR與新生兒EOS呈正相關[24]。另外一項研究1480例膿毒癥患兒的預測模型顯示,NLR是新生兒膿毒癥的獨立危險因素,且ROC曲線推斷其預測最佳臨界值為1.62,特異性為75%[25]。

4．NLR對膿毒癥患者的臨床指導價值:對于NLR升高的膿毒癥患者,臨床醫生可通過其來輔助判斷患者是否存在細菌感染,在等待病原學檢查結果的同時,可經驗性地選擇β-內酰胺類、氨基糖苷類、碳青霉烯類和抗菌肽等抗生素進行治療[26]。當病原學結果明確后,應及時改用敏感抗生素。NLR升高還預示著膿毒癥患者全身免疫的抑制甚至麻痹,臨床醫生應早期應用免疫治療藥物如干擾素γ、胸腺肽α1等,增強患者免疫力,提高生存率[27]。

三、展 望

NLR的相關研究逐漸成為腫瘤及急危重癥領域的熱點,并且取得了一定的研究成果。中性粒細胞與淋巴細胞作為機體重要的免疫細胞,研究其比值的動態變化可綜合反映機體炎癥與免疫狀態,由此可為臨床醫生判斷病情及處置給予一定的幫助。本文重點討論了NLR在膿毒癥發生炎癥及免疫過程時的機制,并且通過文獻研究發現,NLR是膿毒癥患者的獨立可靠預后指標。且因其具有易獲取、操作便捷的優點,可更好地服務于臨床。此外,NLR若能聯合APACHEⅡ評分、NT-proBNP、PCT、IL-6檢測、乳酸清除率等系列指標,其對膿毒癥患者的預后評估的準確性會更高。