單純皰疹病毒感染后腦脊液S100B、Cys-C、MMP-9水平對自身免疫性腦炎的預測價值

賀婕 康妍 吳建楠 賀敏

（1.河北中石油中心醫院神經內一科，廊坊 065000；2.河北中石油中心醫院精神心理科，廊坊 065000）

單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）侵入顱內是引起患者單純皰疹病毒腦炎（herpes simplex virus encephalitis，HSE）的主要原因，常表現為顳葉、額葉與邊緣系統腦組織病變，引起患者腦組織水腫、出血性壞死等［1］。HSE是一種散發、致死性神經系統疾病，患者常發生精神異常、失語、偏癱等行為改變，嚴重影響患者日常生活［2］。盡管臨床已給予HSE患者充分抗病毒治療，但仍有少部分患者好轉后又繼發自身免疫性腦炎（autoimmune encephalitis，AE）。AE發病機制由自身免疫損害引起，嚴重時會導致患者死亡［3-4］。腦脊液中S100B蛋白是神經元損傷標志因子，正常濃度下具有神經營養作用，可促進神經生長和修復，濃度過高會抑制細胞生長，誘導細胞凋亡［5］。胱抑素C（cystatin C，Cys-C）可維持機體代謝，其表達異常會導致腎病、炎癥及心血管疾病等多種疾病［6］。基質金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）可降解細胞基質鋅依賴性，在動脈粥樣硬化發展過程中發揮重要作用［7］。上述指標在評估患者病情方面具有重要意義，但關于腦脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平預測HSV感染患者繼發AE的研究較少。因此，本研究主要探討HSV感染后腦脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平對誘發AE的預測價值，以期為HSV感染患者臨床治療和預后提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料 選取2016年1月至2021年3月河北中石油中心醫院收治的200例HSV感染患者為研究對象，其中男118例，女82例，年齡20～71歲，平均（46.76±12.72）歲，AE患者主要癥狀為精神行為異常、認知障礙、記憶力下降、言語障礙、運動障礙、自主神經功能障礙等［8］。繼發AE患者自HSE確診至繼發AE平均時間為（48.12±12.86） d。納入標準：①年齡＞18周歲；②腦脊液HSV抗體檢測陽性；③急性或亞急性起病，定義急性期為發病＜14 d；④腦脊液檢查顯示以淋巴細胞增多反應為主，蛋白＞0.4 g/L，涂片或培養無細菌、結核菌及真菌；⑤所有患者均簽署知情同意書。排除標準：①嚴重肝、腎功能不全者；②惡性腫瘤、代謝性及中毒性腦病等非中樞神經系統感染性疾病患者；③治療依從性較差者；④不同意參加該項研究者。本研究經河北中石油中心醫院醫學倫理審批（KYLL-2022-35）。

1.2 方法

1.2.1 腦脊液S100B、Cys-C、MMP-9檢測 所有患者于入院24 h內行腰椎穿刺收集4 ml腦脊液，室溫下3 000 r/min離心15 min，收集上清并于-80 ℃保存。檢測前將樣本從冰箱取出進行凍融，ELISA檢測腦脊液S100B、MMP-9，免疫透射比濁法檢測Cys-C。收集所有患者入院時臨床資料，包括性別、年齡、臨床癥狀（發熱、頭痛等）、血壓、入院前病程、是否發生精神障礙、磁共振檢查（magnetic resonance imaging，MRI）檢查結果、血清白細胞計數（white blood cells count，WBC）、腦脊液壓力（cerebrospinal fluid pressure，CSFP）、腦脊液白細胞計數（white blood cells count，WBC）、腦脊液葡萄糖、腦脊液Cys-C、腦脊液S100B、腦脊液MMP-9、腦電圖（electroencephalogram，EEG）檢查結果。

1.2.2 隨訪 所有患者隨訪3個月，根據是否繼發AE分為兩組：研究組（繼發AE，35例）和對照組（未繼發AE，165例）。

1.3 統計學分析 采用SPSS19.0軟件進行統計處理，符合正態分布的計量資料以±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數資料以率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。Logistic回歸分析繼發AE的危險因素，曲線下面積（area under the curve，AUC）評估各指標預測價值，Spearman法分析腦脊液中Cys-C、MMP-9與S100B水平的相關性。P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究組和對照組患者臨床資料對比 研究組與對照組性別、年齡、發熱占比、血壓、入院前病程、精神障礙占比、CSFP、腦脊液蛋白、腦脊液WBC及腦脊液葡萄糖差異均無統計學意義（P＞0.05）；與對照組相比，研究組頭痛占比、MRI異常占比、腦脊液S100B、MMP-9及EEG異常占比均顯著升高，腦脊液Cys-C水平顯著降低（P＜0.05，表1）。

表1 兩組患者臨床資料Tab.1 Clinical data of two groups

2.2 多因素回歸分析 以HSV感染患者是否繼發AE為因變量（發生AE=1，未發生AE=0），以單因素分析中差異有統計學意義的影響因素作為自變量，按表2進行賦值，進行多因素逐步Logistic回歸分析。結果顯示MRI異常、腦脊液S100B及MMP-9升高、EEG異常是HSV感染患者繼發AE的獨立危險因素，腦脊液Cys-C是其保護因素（表3）。

表2 多因素Logistic回歸分析變量賦值Tab.2 Multivariate Logistic regression analysis variable assignment description

表3 HSV感染患者繼發AE的多因素Logistic回歸分析Tab.3 Multivariate Logistic regression analysis of SECONDARY AE in patients with HSV infection

2.3 Cys-C、MMP-9與S100B的相關性分析 采用Spearman法對腦脊液中Cys-C、MMP-9與S100B水平進行相關性分析，結果顯示，HSV感染患者Cys-C濃度與S100B水平呈負相關（r=-0.83，P＜0.05），MMP-9濃度與S100B水平呈正相關（r=0.88，P＜0.05，圖1）。

圖1 腦脊液中Cys-C、MMP-9與S100B的相關性分析Fig.1 Correlation analysis of Cys-C， MMP-9 and S100B in cerebrospinal fluid

2.4 曲線擬合及閾值效應分析

2.4.1 腦脊液Cys-C與AE發生率的曲線擬合及閾值效應分析 進一步探討腦脊液Cys-C與AE發生的關系，將多因素Logistic回歸分析結果中可能影響兩者的因素進行調整并對其進行平滑曲線擬合，結果顯示，隨著Cys-C升高，HSV感染患者繼發AE概率呈下降趨勢（圖2）。腦脊液Cys-C與AE存在閾值效應，對其進行閾值效應分析發現，Cys-C＜2.12 mg/L時，隨著Cys-C水平升高，HSV感染患者AE發生率呈下降趨勢（OR=0.886，95%CI：0.785～0.922，P＜0.001）；Cys-C＞2.12 mg/L時，隨著Cys-C水平升高，HSV感染患者AE發生率不受影響（OR=1.000，95%CI：0.992～1.015，P=0.736）。

圖2 Cys-C與AE發生率關系的平滑擬合曲線Fig.2 Smooth fitting curve of relationship between Cys-C and incidence of AE

2.4.2 腦脊液S100B與AE發生率的曲線擬合及閾值效應分析 調整MRI、腦脊液Cys-C及MMP-9、EEG后，曲線擬合發現，隨著S100B升高，HSV感染患者發生AE概率呈上升趨勢。在曲線擬合基礎上，進一步進行閾值效應分析發現，S100B＜1.34 μg/L時，HSV感染患者AE發生率不受影響（OR=1.000，95%CI：0.996～1.012，P=0.833）；S100B＞1.34 μg/L時，隨著S100B水平升高，HSV感染患者AE發生率呈上升趨勢（OR=0.885，95%CI：0.824～0.945，P＜0.001，圖3）。

圖3 S100B與AE發生率關系的平滑擬合曲線Fig.3 Smooth fitting curve of relationship between S100B and incidence of AE

2.4.3 腦脊液MMP-9與AE發生率的曲線擬合及閾值效應分析 調整MRI、腦脊液Cys-C及S100B、EEG后，曲線擬合發現，隨著MMP-9升高，HSV感染患者發生AE概率呈上升趨勢。在曲線擬合基礎上進一步進行閾值效應分析，發現MMP-9＜91.0 ng/ml時，隨著MMP-9水平升高，HSV感染患者AE發生率不受影響（OR=1.000，95%CI：0.994～1.006，P=0.795）；MMP-9＞91.0 ng/ml時，隨著MMP-9水平升高，HSV感染患者AE發生率呈上升趨勢（OR=0.962，95%CI：0.914～0.998，P＜0.001，圖4）。

圖4 MMP-9與AE發生率關系的平滑擬合曲線Fig.4 Smooth fitting curve of relationship between MMP-9 and incidence of AE

2.5 聯合預測因子的生成及ROC曲線 在Stata 10.0軟件中使用Predict pre1命令將腦脊液S100B、Cys-C、MMP-9作為協變量擬合成新生聯合預測因子pre1。取約登指數最大時pre1對應的數值為最佳臨界值，即0.418。以腦脊液S100B、Cys-C、MMP-9及三者聯合預測為變量，AE發生情況為狀態變量繪制ROC曲線，結果顯示：聯合預測因子pre1預測AE的AUC明顯大于各原始協變量。說明聯合預測因子的工作性能優于S100B、Cys-C、MMP-9單獨作為診斷指標預測AE的工作性能（圖5、表4）。

圖5 聯合預測因子及各原始協變量對繼發AE預測的ROC曲線Fig.5 ROC curves of combined predictors and original covariables for predicting secondary AE

表4 聯合預測因子及各原始協變量對繼發AE預測的ROC曲線參數Tab.4 ROC curve parameters predicted by combined predictors and original covariables for secondary AE

2.6 建立風險預測模型及模型評價 根據多因素Logistic回歸分析結果構建HSV感染患者繼發AE的風險預測模型，P為模型預測概率，取值0～1。建立的預測模型如下：Logit（P）=-2.419+0.179（MRI異常）-1.091（腦脊液Cys-C）+0.712（腦脊液S100B）+0.329（腦脊液MMP-9）+0.310（EEG異常）。根據預測概率與繼發AE的關系建立ROC曲線（圖6），AUC=0.894（95%CI：0.736～0.979），表明預測模型具有較高診斷價值。模型校準曲線如圖7所示，模型C-index值為0.803（95%CI：0.785～0.860），校準圖中實際曲線與理想曲線較為貼合，表明該預測模型在預測HSV感染患者繼發AE的風險值上表現出良好的一致性。

圖6 HSV感染患者繼發AE的風險預測模型ROC曲線Fig.6 ROC curve of risk prediction model for secondary AE in patients with HSV infection

圖7 HSV感染患者繼發AE的風險預測模型校準曲線Fig.7 Calibration curves of risk prediction models for secondary AE in patients with HSV infection

3 討論

HSV是病毒性腦炎常見病原體之一，可引起患者中樞神經系統感染，嚴重時可導致患者死亡［9］。研究表明，臨床上患者發生中樞神經感染，病情緩解后有再發生AE的可能［10］。AE是一種由某些自身抗體、活性細胞或相關因子與中樞神經元表面受體相互作用導致的新型腦炎，具有難以診斷、病情嚴重等特點［11］。研究表明，腦脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平變化較血清更為顯著，對腦炎預測更為準確，具有較高敏感度和特異度［12-13］。目前關于HSV感染患者繼發AE影響因素的探究較少。因此，本研究探討腦脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平對繼發AE的預測價值，以期為臨床預防HSV感染患者繼發AE提供參考。

S100B蛋白是一種極易通過血腦屏障的特異性蛋白，多數S100B蛋白分布于腦內，生物活性廣泛，參與細胞內鈣離子依賴性生物學行為，對腦損傷程度反應極為靈敏。腦脊液中S100B水平升高提示患者發生了神經元損傷［14-15］。馮剛［16］研究表明重癥病毒性腦炎患者腦脊液S100B水平顯著升高，臨床干預病情穩定后S100B水平逐漸回歸正常，且S100B水平越高的患者臨床不適癥狀越明顯，說明患者腦脊液S100B水平與腦組織損傷程度密切相關，提示臨床可通過檢測S100B水平判斷患者是否發生腦組織損傷及評估損傷程度。本研究中，繼發AE患者S100B平均水平顯著高于未繼發AE患者，說明腦脊液中高S100B水平對HSV感染病情緩解后繼發AE具有不利影響。Cys-C是一種經腎小球濾過又由近曲小管吸收且完全代謝的腦源性蛋白，存在于腦脊液中［17］。近年Cys-C已被認定為腦組織損傷標志物。研究表明，腦脊液Cys-C降低與多種神經系統疾病有關，其原因為炎癥反應增加血腦屏障通透性，部分Cys-C由腦脊液轉移至血清致使血清Cys-C水平升高，腦脊液中水平降低［18］。Cys-C在新陳代謝中對內源性細胞起保護作用，可抑制細胞死亡和其他組織損害，通過抑制腦損傷分泌的半胱氨酸蛋白酶活性起機體保護作用。正常平衡被破壞時，Cys-C降低可增加組織蛋白酶破壞性，不利于患者病情恢復［19］。本研究中，研究組患者Cys-C水平顯著低于對照組，與患者病情嚴重程度、繼發AE可能性呈負相關，推測與上述作用機制相關。MMP-9是一種蛋白水解酶，具有較強的細胞外基質分解活性，其作用為降解細胞外基質、破壞細胞基底膜、增加血腦屏障通透性，可由體內中性粒細胞、單核細胞等多種細胞產生［20］。MMP-9異常升高可引起異常組織重塑，參與腦組織損傷進程，加重患者病情，干擾患者預后［21］。研究發現，MMP-9在破壞神經血管單元結構時起決定性作用，隨著血腦屏障破壞，炎癥細胞入侵中樞神經細胞，同時促使大量促炎因子分泌，進而加重腦組織損傷［22］。

本研究分析腦脊液Cys-C、MMP-9與S100B的相關性，結果顯示HSV感染患者腦脊液Cys-C濃度與S100B水平呈負相關，MMP-9濃度與S100B水平呈正相關。說明HSV感染患者腦脊液中S100B含量發生異常時常伴隨腦脊液中Cys-C、MMP-9濃度變化。此外，本研究將腦脊液S100B、Cys-C、MMP-9作為協變量生成聯合預測因子pre1，結果顯示，聯合預測因子pre1預測HSV感染患者繼發AE的AUC明顯大于各原始協變量AUC，預測靈敏度為85.78%，特異度為90.36%，準確率為88.43%。說明聯合檢測因子pre1的工作性能強于單一分析指標時的工作性能，可有效提高對HSV感染患者繼發AE的預測效能，進而降低AE發病率。構建的風險預測模型具有良好的區分度和一致性，在臨床上可有效評估HSV感染患者繼發AE風險。

綜上，腦脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平均可對HSV感染患者誘發AE的可能性進行有效預測，且三項指標聯合預測價值最大，其次是S100B蛋白、Cys-C、MMP-9。若能在合適時機、采取有效干預手段適當抑制S100B、Cys-C、MMP-9失衡，有助于降低AE病發率。本研究仍存在一定局限性：樣本量較小，且為單中心回顧性研究，增加了研究對象選擇偏倚風險，有待擴大規模進一步研究。