血清PKM2與PCT聯(lián)合對膿毒癥患者的診斷價值研究

王歷,彭適,蔡馨,湯冬玲,張平安

膿毒癥是一種復雜的疾病,由宿主對感染的免疫反應失調(diào)引起,最終導致危及生命的急性器官功能障礙[1]。膿毒癥具有高發(fā)病率和高病死率的特點,造成了巨大的醫(yī)療經(jīng)濟負擔,早期診斷對改善膿毒癥患者的臨床結(jié)局有決定性作用[2]。然而膿毒癥的表現(xiàn)形式多樣,臨床醫(yī)生需要結(jié)合患者病史、臨床癥狀和實驗室檢查等提高診斷效率[3]。生物標志物可用于患者的早期診斷和預后評估,但目前臨床常用的血清標志物C反應蛋白(CRP)和降鈣素原(PCT)的診斷價值有限,繼續(xù)尋找新穎可靠的標志物對膿毒癥的早期診斷具有重要意義[4]。糖代謝重編程在膿毒癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。丙酮酸激酶M2(PKM2)是丙酮酸激酶的M2亞型,通過催化磷酸烯醇式丙酮酸為丙酮酸參與糖酵解過程[5]。已有研究表明,PKM2在炎性反應中表達顯著上調(diào),是引起機體炎性反應和代謝紊亂的關鍵介質(zhì)[6]。但關于血清PKM2作為膿毒癥診斷生物標志物的價值尚無研究報道。同時,鑒于單一指標的局限性,本研究檢測膿毒癥患者血清PKM2水平并分析PKM2單獨及聯(lián)合診斷膿毒癥的價值,報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2022年4月—2023年1月武漢大學人民醫(yī)院重癥監(jiān)護室收治的膿毒癥患者119例(膿毒癥組),同期入住重癥監(jiān)護室的非膿毒癥患者73例(非膿毒癥組)作為研究對象。2組患者性別、年齡、飲酒史、吸煙史、合并癥及紅細胞計數(shù)(RBC)、血紅蛋白(Hb)水平比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。膿毒癥組患者的急性生理學與慢性健康狀況評分(APACHEⅡ評分)、序貫器官衰竭評估評分(SOFA評分)、白細胞計數(shù)(WBC)、CRP、血清淀粉樣蛋白A(SAA)均高于非膿毒癥組(P<0.01),膿毒癥組患者的血小板計數(shù)(PLT)水平低于非膿毒癥組(P<0.01),見表1。本研究經(jīng)武漢大學人民醫(yī)院倫理委員會批準(WDRY2022-K157),并被準許可以免除患者的知情同意。

表1 非膿毒癥組和膿毒癥組臨床資料比較

1.2 膿毒癥組病例選擇標準 (1)納入標準:① 符合2016年國際膿毒癥3.0定義:膿毒癥為宿主對感染的反應失調(diào)導致危及生命的器官功能障礙[1];②首次入住ICU;③病歷資料完整。(2)排除標準:①年齡<18歲者;②合并免疫系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤者;③妊娠期婦女;④繼發(fā)感染再次入院或已在另一家醫(yī)院接受治療者;⑤精神疾病患者;⑥風濕免疫性疾病患者。

1.3 觀測指標與方法

1.3.1 一般資料:收集并記錄入組患者一般資料如性別、年齡、飲酒史、吸煙史和基礎疾病情況,并根據(jù)臨床和實驗室檢測指標計算患者APACHEⅡ評分和SOFA評分。

1.3.2 血清PKM2、PCT水平檢測:入院時抽取患者肘靜脈血4～6 ml,離心獲取血清,保存于-80℃?zhèn)溆?采用酶聯(lián)免疫吸附試驗,使用商用Elisa試劑盒(JL48224,江萊生物,中國)測量血清PKM2濃度。采用羅氏診斷公司Cobas 8000 e801全自動化學發(fā)光免疫分析儀檢測血清PCT水平。

1.3.3 實驗室相關指標檢測:入院時抽取患者肘靜脈血2 ml于一次性真空EDTA抗凝管中顛倒混勻,采用日本Sysmex XE-2100自動血細胞分析儀檢測RBC、WBC、PLT和Hb,采用深圳西來恒公司H780-3全自動蛋白分析儀檢測CRP和SAA,所有檢測試劑均在說明書規(guī)定的時間內(nèi)使用,并嚴格遵守試驗的相關操作程序。

2 結(jié) 果

2.1 2組血清PKM2、PCT水平比較 膿毒癥組血清PKM2、PCT水平分別為18.08(5.50,46.12)μg/L、10.20(2.23,32.70)μg/L,高于非膿毒癥組的1.46(0.60,3.33)μg/L、0.57(0.20,1.37)μg/L(Z=9.373、9.013,P均<0.001)。

2.2 膿毒癥患者血清PKM2與PCT的相關性 經(jīng)Spearman相關性檢驗,膿毒癥患者血清PKM2與PCT水平呈顯著正相關(r=0.322,P<0.001)。

2.3 膿毒癥發(fā)生的多因素Logistic回歸分析 以是否發(fā)生膿毒癥為因變量(賦值:否=0,是=1),表1中有統(tǒng)計學差異的指標為自變量(賦值為連續(xù)變量),進行多因素Logistic回歸分析顯示,血清PKM2和PCT水平升高均是重癥監(jiān)護室患者發(fā)生膿毒癥的獨立危險因素(P<0.01),見表2。

表2 膿毒癥發(fā)生的多因素 Logistic回歸分析

2.4 血清PKM2、PCT水平診斷膿毒癥的價值分析 繪制血清PKM2、PCT水平診斷膿毒癥的ROC曲線,并計算曲線下面積(AUC), 結(jié)果顯示,血清PKM2、PCT及二者聯(lián)合診斷膿毒癥的AUC分別為0.903、0.888、0.941,二者聯(lián)合檢測優(yōu)于各自單獨預測效能(Z/P=2.560/0.011、3.423/<0.001),見表3、圖1。

圖1 血清PKM2與PCT單獨或聯(lián)合檢測診斷膿毒癥的ROC曲線Fig.1 ROC curve for diagnosing sepsis using serum PKM2 and PCT alone or in combination

表3 血清PKM2、PCT水平診斷膿毒癥的效能

3 討 論

膿毒癥是一種由各種病原菌或毒素引起的致命性炎性反應綜合征,涉及宿主炎性反應失調(diào)、凝血功能障礙、代謝及細胞功能紊亂等多種病理生理機制,通常與急危重癥患者的高病死率有關[7]。流行病學調(diào)查結(jié)果顯示,全球每年有近4 900萬例膿毒癥患者,其中1 100萬例死亡,約占全球所有死亡病例的20%[8]。近年來,盡管膿毒癥發(fā)病機制和治療的相關研究不斷取得進展,但這些研究成果未能成功實現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化。目前,臨床膿毒癥患者的管理仍以液體復蘇、抗生素和血管加壓藥的使用等傳統(tǒng)治療措施為主[9]。早期診斷和及時干預是降低膿毒癥患者病死率的關鍵。根據(jù)膿毒癥3.0定義,SOFA評分可以用于診斷膿毒癥,但SOFA評分不是針對膿毒癥的特定工具,研究者們一直在尋找針對膿毒癥的新生物標志物[10]。

PCT是膿毒癥最常用的生物標志物之一。PCT在甲狀腺C細胞中合成,是無激素活性的降鈣素前體蛋白,正常情況下很難檢測到,當病原微生物感染(如細菌、真菌和寄生蟲感染)時,機體血清PCT濃度會顯著升高[11]。本研究結(jié)果顯示,膿毒癥患者血清PCT水平顯著高于非膿毒癥組,是預測膿毒癥發(fā)生的獨立危險因素,這與以往研究結(jié)果一致[12],考慮其機制為膿毒癥患者體內(nèi)發(fā)生強烈的炎性反應,細菌內(nèi)毒素或白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎性介質(zhì)刺激PCT大量產(chǎn)生。相關的前瞻性臨床研究也發(fā)現(xiàn),與IL-6、TNF-α和CRP等炎性標志物相比,PCT對膿毒癥的診斷準確性更高[13]。然而,PCT不是一種特異的生物標志物,非感染性缺血再灌注損傷、腎功能紊亂及手術創(chuàng)傷等均會引起患者血清PCT水平升高,這可能導致臨床醫(yī)生誤診和不必要的抗生素使用[14],提示PCT應與其他指標聯(lián)合使用提高膿毒癥診斷的準確性。

在膿毒癥早期,感染引起單核巨噬細胞、自然殺傷細胞等免疫細胞活化生成并釋放炎性因子,釋放的炎性因子將誘導新的細胞因子產(chǎn)生和釋放,形成“細胞因子風暴”,最終導致機體多器官功能損傷[15]。本研究結(jié)果顯示,膿毒癥組患者的APACHEⅡ評分、SOFA評分及炎性感染指標水平均顯著高于非膿毒癥組,表明膿毒癥患者在入住重癥監(jiān)護室時已經(jīng)經(jīng)歷了比非膿毒癥患者更嚴重的器官功能損傷和免疫反應失調(diào)。作為膿毒癥的重要病理機制之一,糖代謝重編程又稱“Warburg效應”,最初由生物化學家Otto Warburg發(fā)現(xiàn),指細胞在有氧的條件下以糖酵解的方式利用葡萄糖[16]。糖代謝重編程是免疫細胞活化、增殖和分化的重要機制,是膿毒癥炎性級聯(lián)反應的上游事件。由于有氧糖酵解能夠為免疫細胞激活、炎性因子合成及釋放提供足夠的能量和生物原料基礎,當先天和適應性免疫細胞從靜息狀態(tài)活化為促炎狀態(tài)時,其主要代謝方式也從氧化磷酸化轉(zhuǎn)化為有氧糖酵解[17-18]。PKM2是丙酮酸激酶的4種亞型之一,負責糖酵解最后一步,存在于各組織器官中,在增殖旺盛的細胞中表達更豐富[19]。膿毒癥期間,PKM2可以通過作為糖酵解限速酶和缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)的共激活劑催化糖代謝重編程發(fā)生,促進IL-1β、IL-6、HMGB1等促炎因子的釋放及NLRP3和AIM2的激活,引起并加劇膿毒癥炎性反應失調(diào)[20-21]。付周等[22]通過盲腸結(jié)扎穿孔法誘導膿毒癥相關急性腎損傷小鼠模型發(fā)現(xiàn),與對照組比較,模型組小鼠腎組織PKM2的mRNA和蛋白表達明顯增高。熊娟等[23]研究表明,在以脂多糖腹腔注射構建的膿毒癥小鼠肺損傷模型中,模型組小鼠肺組織中PKM2蛋白表達明顯上調(diào)。而本研究發(fā)現(xiàn)臨床膿毒癥患者血清PKM2水平顯著高于非膿毒癥組,推測與膿毒癥時免疫細胞通過改變以PKM2為主的糖酵解酶水平來推動代謝轉(zhuǎn)變以滿足其合成代謝需求有關。進一步分析顯示,血清PKM2是膿毒癥發(fā)生的獨立危險因素,說明PKM2參與膿毒癥的發(fā)生發(fā)展。多項臨床前研究表明PKM2是膿毒癥治療的關鍵靶點,抑制PKM2能通過抑制Warburg效應和炎性反應改善膿毒癥小鼠組織器官損傷、降低病死率[24-26]。ROC曲線顯示,血清PKM2聯(lián)合PCT診斷膿毒癥的AUC達到0.941,顯著大于血清PKM2、PCT單獨診斷,表明聯(lián)合檢測血清PKM2和PCT水平能提升膿毒癥診斷價值。此外,Spearman相關性分析發(fā)現(xiàn),膿毒癥患者血清PKM2與PCT水平呈正相關,提示PKM2也能夠反映膿毒癥患者感染程度。

綜上所述,膿毒癥患者血清PKM2水平顯著升高,PKM2和PCT水平升高是重癥監(jiān)護室患者發(fā)生膿毒癥的獨立危險因素,二者聯(lián)合檢測能提升膿毒癥診斷價值。但本試驗是一個單中心小樣本量的研究,可能存在選擇偏倚,同時未完全闡明血清PKM2、PCT在膿毒癥發(fā)生發(fā)展中的作用機制,有待進一步研究。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明

王歷:設計研究方案,實施研究過程,論文撰寫;彭適:資料收集整理,分析試驗數(shù)據(jù),進行統(tǒng)計學分析;蔡馨:實施研究過程,分析試驗數(shù)據(jù);湯冬玲:文獻調(diào)研與整理,論文修改;張平安:提出研究思路,課題設計,論文審核