非結核分枝桿菌肺病患者血清HMGB1和HMGN2的表達及診斷價值*

易丹,高孟秋,李琨,王瑞松,歐維正,阮樹松,徐勇

(1.首都醫科大學附屬北京胸科醫院 結核二科,北京 101149; 2.貴陽市公共衛生救治中心 急診科,貴州 貴陽 550001; 3.首都醫科大學附屬北京胸科醫院 病理科,北京 101149; 4.貴陽市公共衛生救治中心 檢驗科,貴州 貴陽 550001; 5.貴陽市公共衛生救治中心 結核四科,貴州 貴陽 550001)

非結核分枝桿菌(non-tuberculous mycobacterium,NTM)是除結核分枝桿菌和麻風分枝桿菌以外的190多種分枝桿菌的統稱,這些生物在環境中無處不在,已從空氣、土壤、灰塵、植物、自然和飲用水來源中分離出來[1-2]。NTM可導致嚴重的肺部疾病,即NTM肺病(non-tuberculous mycobacterial pulmonary disease,NTM-PD)[3]。NTM-PD通常發生于中老年人,其發病率和患病率在世界許多地區呈上升趨勢,在全球造成了嚴重的醫療保健和社會經濟負擔[4-6]。因此,尋找有效血清指標對NTM-PD進行早期診斷具有重要意義。HMG家族蛋白包括HMGB、HMGN和HMGA亞家族,它們是高度進化保守的核蛋白,高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein 1,HMGB1)是所有HMG家族成員中含量最高的蛋白質,也是細胞核中含量第二高的蛋白質,在哺乳動物細胞和組織中廣泛表達[7]。研究發現,在感染和組織損傷的反應中,HMGB1可以主動分泌并被動釋放到細胞外介導炎癥和免疫反應[8-9]。高遷移率族蛋白N2(high mobility group protein N2,HMGN2)是HMGN家族中最保守的一員,其功能與DNA的復制及轉錄、胚胎發育、器官發生有關外[10],近些年來的研究報道HMGN2具有抗菌和抗病毒作用[11]。但目前HMGB1和HMGN2在NTM-PD疾病中的表達尚不明確。本研究通過比較HMGB1和HMGN2在NTM-PD患者血清中的表達水平,采用(receiver operating characteristic,ROC)曲線評估血清中HMGB1和HMGN2水平對NTM-PD的診斷價值;采用logistic回歸分析影響NTM-PD發生的危險因素。為臨床診斷和治療NTM-PD提供參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2021年1月—2022年6月就診的NTM-PD的患者96例作為NTM組,106例肺結核病患者為結核組。同時選取100例體檢健康者作為對照組。納入標準:(1)NTM-PD患者診斷參考《非結核分枝桿菌肺病臨床實踐指南》[12],包括臨床肺部或全身癥狀表征、影像學檢查、細菌學檢查;(2)肺結核患者符合其診斷標準[13];(3)對照組無肺部疾病史,無任何因分枝桿菌感染引起的臨床癥狀或疾病跡象。排除標準:(1)合并肺部其他細菌或真菌嚴重感染等;(2)同時患NTM-PD及活動性肺結核的患者;(3)合并有惡性腫瘤、自身免疫性疾病;(4)合并心、腎、肺、肝等重要器官功能嚴重受損者;(5)哺乳期或孕婦。本研究征得患者及家屬知情同意,獲得醫院倫理委員會批準(20221011)。

1.2 研究方法

1.2.1一般資料收集 收集3組受試者性別、年齡、體質量指數(BMI)、吸煙史及飲酒史,收集NTM組和結核組的肺內空洞、咳嗽、咯血、慢性阻塞性肺疾病及支氣管擴張情況。

1.2.2NTM菌型鑒定 參照中國防癆協會制定的結核病診斷實驗室檢驗規程要求,嚴格按照BACTECMGIT960快速分枝桿菌檢測系統培養分枝桿菌屬,并采用全自動微生物鑒定系統進行對結核組患者的感染菌的菌型鑒定[14]。

1.2.3血清HMGB1和HMGN2水平檢測 NTM組和結核組患者在入院后24 h、對照組組于體檢當日內采集血液樣本5 mL,3 500 r/min離心10 min分離血清,采過酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定血清HMGB1和HMGN2的表達水平。

1.3 觀察指標

分別比較NTM組、結核組、對照組和不同菌種分型結核組患者的一般質料,NTM組、結核組、對照組和不同菌種分型結核組患者血清HMGB1和HMGN2表達水平;對有差異的指標采用logistic回歸分析影響NTM-PD發生的危險因素。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 一般資料

2.1.1NTM組、結核組及對照組 3組受試者性別、年齡、BMI、吸煙史及飲酒史比較差異無統計學意義(P>0.05)。NTM組患者肺內空洞、咳嗽、咯血、慢性阻塞性肺疾病、支氣管擴張比均高于結核組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 NTM組、結核組及對照組一般資料比較

2.1.2不同菌種分型結核組患者 根據菌種分型將結核組患者分為膿腫分枝桿菌(n=26),堪薩斯分枝桿菌(n=24),鳥分枝桿菌(n=6),胞內分枝桿菌(n=40);結果顯示,不同菌種分型患者一般資料比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 不同菌種分型結核組患者一般資料比較

2.2 血清HMGB1和HMGN2表達

2.2.1NTM組、結核組及對照組 與對照組比較,NTM組和結核組患者血清HMGB1、HMGN2表達均升高,且NTM組表達水平高于結核組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 NTM組、結核組及對照組受試者血清HMGB1和HMGN2水平比較

2.2.2不同菌種分型患者血清HMGB1和HMGN2水平 106例NTM菌株共分離出4種,其中胞內分枝桿菌占比最高,其次為膿腫分枝桿菌、堪薩斯分枝桿菌及鳥分枝桿菌。各菌種分型患者血清HMGB1、HMGN2比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 不同菌種分型結核組患者血清HMGB1和HMGN2水平

2.3 血清HMGB1和HMGN2水平對NTM-PD的診斷價值

ROC曲線顯示,血清HMGB1和HMGN2水平診斷NTM-PD的AUC分別為0.902(95%CI為0.852～0.939)、0.872(95%CI為0.818～0.915),截斷值為7.95 μg/L和 5.67 μg/L,對應的敏感度分別為80.21%和90.62%,特異度分別為89.62%和83.02%;血清HMGB1和HMGN2水平聯合診斷的AUC為0.896(95%CI為0.893～0.966),敏感度為80.21%,特異度為91.51%(Z=2.021,P=0.043;Z=2.598,P=0.009)。見圖1。

圖1 血清HMGB1和HMGN2水平診斷NTM-PD的ROC曲線

2.4 NTM-PD發生的影響因素分析

將HMGB1和HMGN2、肺內空洞(有=1,無=0)、咳嗽(有=1,無=0)、咯血(有=1,無=0)、慢性阻塞性肺疾病(有=1,無=0)、支氣管擴張(有=1,無=0)為自變量,logistic回歸分析結果顯示,HMGB1和HMGN2、慢性阻塞性肺疾病、支氣管擴張是影響NTM-PD發生的危險因素(P<0.05)。見表5。

表5 多因素logistic回歸分析影響NTM-PD發生的危險因素

3 討論

NTM是一種需氧微生物,在6%～12%的氧氣中生長,具有富含脂質的細胞壁和代謝特征。這些微生物可以承受廣泛的環境溫度,不易在標準細菌培養基中生長,并且具有抗生素和消毒劑抗性[14]。鑒于這些特點,NTM在世界范圍內都有發現,與肺部、胸膜、皮膚、眼睛、中樞神經系統、軟組織、泌尿生殖系統和淋巴結等播散性和局部感染均有關[15]。NTM主要侵襲肺部器官,引發NTM-PD,其與肺結核類似。在臨床中,二者引發的肺病癥狀類似,檢測結果易重合,故二者鑒別診斷較為困難[16]。能準確、及時地診斷NTM-PD不僅是治療成功的基礎,而且是改善患者預后的關鍵。因此尋找有效血清學指標可為NTM-PD患者的診斷提供參考依據,具有重要價值。

HMGB1是一種高度保守的核蛋白,存在于所有細胞類型中,參與核小體結構的維持和DNA復制、轉錄、重組和修復的調控。1999年,Wang等[17]報道HMGB1從脂多糖刺激的巨噬細胞中釋放,并作為膿毒癥的促炎細胞因子。這一結果為后來研究HMGB1在炎癥過程和其他慢性炎癥疾病中的作用奠定了基礎。隨后大量報道表明在疾病感染期間,HMGB1可在單核細胞、樹突狀細胞、血小板和內皮細胞等不同細胞中主動分泌,并從受損/壞死細胞的細胞核中被動釋放。細胞外HMGB1可導致多種病理,包括敗血癥、缺血再灌注、動脈粥樣硬化、關節炎、神經退行性變、腦膜炎和癌癥等。張榮芝等[18]研究表明肺結核伴其它肺部疾病患者血清中HMGB1呈異常高表達,隨著感染程度的加重,其表達水平逐漸升高。本研究中NTM-PD患者血清HMGB1表達水平高于肺結核患者及健康人群,HMGB1是晚期炎癥因子,參與免疫調節,能與多種受體結合引起細胞因子和趨化因子釋放,因此其水平的升高說明肺部處于炎癥狀態中。提示HMGB1可能通過介導炎癥反應參與NTM-PD的發生、發展過程,有望成為鑒別NTM-PD疾病的潛在血清學指標。進一步通過ROC曲線證實,血清HMGB1水平診斷NTM-PD的AUC為0.902,高于0.7,表明通過檢測NTM-PD患者血清HMGB1水平可在一定程度鑒別NTM-PD發生。

HMGN2也是HMG家族的一員,位于1號染色體上(1p36.1),它在所有脊椎動物細胞中普遍表達。據報道,HMGN2在胚胎發育、神經元發育和神經障礙中發揮作用。此外,HMGN2表達的增加與癌癥和自身免疫性疾病的發展有關[19]。Wang等[20]研究指出,恥垢分枝桿菌和膿腫分枝桿菌可誘導巨噬細胞向M1型極化,在向M1型極化過程中,HMGN2可被自發誘導,而HMGN2的缺乏在巨噬細胞抗非結核分枝桿菌的免疫方面發揮具有重要作用。本研究發現HMGN2在NTM-PD患者血清中水平顯著升高,NTM菌株共分離出4種,其中胞內分枝桿菌占比最高,其次為膿腫分枝桿菌、堪薩斯分枝桿菌及鳥分枝桿菌。進一步比較不同菌種分型患者血清HMGB1、HMGN2表達水平,發現二者在各組患者間比較差異均無統計學意義,二者是否對不同菌種分型患者具有鑒別作用,尚需進一步研究證明。進一步通過ROC曲線證實血清HMGN2水平診斷NTM-PD的AUC為0.872,敏感度為90.62%,特異度為83.02%,與HMGB1水平聯合診斷的AUC為0.896,敏感度為80.21%,特異度為91.51%,表明聯合檢測二者在NTM-PD患者血清中的表達可用于診斷NTM-PD發生,且聯合診斷效能高于單一指標檢測,可為NTM-PD疾病的預防和治療提供參考依據。此外,本研究通過logistic回歸分析表明HMGB1和HMGN2均是影響NTM-PD發生的危險因素,進一步表明HMGB1和HMGN2表達升高均與NTM-PD的發生關系密切。

綜上所述,HMGB1和HMGN2在NTM-PD患者血清中表達均升高,二者均影響NTM-PD發生的危險因素,對NTM-PD疾病具有一定診斷價值,具有重要的臨床意義。本研究尚存在不足之處,未探究二者發揮作用的確切機制,后期將完善實驗方案進行更深入的探討。