引用本文: 樊柳汝, 张丽中, 李金兰, 李筱妍. 脓毒症患者血清抑癌蛋白M的表达及其在脓毒症早期识别中的作用. 中国呼吸与危重监护杂志, 2022, 21(6): 412-416. doi: 10.7507/1671-6205.202205049 复制
脓毒症是由于宿主对感染的反应失调而导致危及生命的器官功能障碍综合征[1],是目前重要的全球公共卫生健康问题。一份2017年的全球疾病负担研究报道显示,全世界每年约有5000万人发生脓毒症,其中约1100万患者死亡,占全球死亡总数的19.7%[2]。一项中国重症医学科(intensive care unit,ICU)脓毒症流行病学研究发现,1/5的ICU患者发生脓毒症,90天病死率为35.5%[3]。在脓毒症发生后的最初几个小时内进行早期识别和适当的管理可以改善预后[4]。乳酸作为目前识别脓毒症最常用的生物标志物,其最佳截断值仍存在争议,降钙素原(procalcitonin,PCT)及C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)也存在特异性较低的问题[5],因此目前为止仍缺乏快速准确有效的临床或实验室指标来早期识别脓毒症。抑癌蛋白M(oncostatin M,OSM)属于白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)家族的细胞因子,主要由单核细胞/巨噬细胞、树突状细胞和T淋巴细胞释放[6]。类似于其他IL-6家族成员,OSM在免疫稳态、造血、炎症、发育和代谢中发挥至关重要的作用[7]。在炎症反应过程中,OSM诱导巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞浸润,触发多种细胞因子和趋化因子表达的快速变化,在特定的组织中以不同的方式放大炎症反应,对内皮细胞的直接刺激也可能影响炎症反应的演变[8-9]。在神经炎症期间,OSM通过上调内皮CCL20分泌和激活整合素αL来招募Th17细胞,从而显著促进血脑屏障损伤[10];在肺部炎症中,OSM诱导肺泡上皮细胞中白细胞介素-33(interleukin-33,IL-33)的表达,从而对2型天然淋巴细胞(group 2 innate lymphoid cell,ILC2)细胞和巨噬细胞聚集以及细胞外基质基因表达产生影响,介导肺部炎症[11];还有其他研究表明OSM在关节、皮肤和血管疾病中亦发挥促炎作用[9]。脓毒症是机体失调的炎症反应,导致包括血管内皮细胞功能障碍在内的病理生理改变,OSM在脓毒症发生发展中所扮演的角色尚不清楚。本研究旨在探讨脓毒症患者血清OSM表达及其与临床指标(包括血化验指标、SOFA 评分及APACHEⅡ评分)的关联性,以便积极寻找脓毒症早期识别有效的生物标志物,为临床早期诊断和及时治疗提供理论依据。
1 资料与方法
1.1 临床资料
选取2021年6月3日至2022年1月18日于山西白求恩医院ICU及呼吸科重症监护室住院的符合纳入标准的所有脓毒症患者34例作为脓毒症组,同期选取与脓毒症组年龄相仿、性别比例相似的入住普通病房的社区获得性肺炎(community acquired pneumonia,CAP)患者15例作为病例对照组,并选取与脓毒症组年龄相仿、性别比例相似在本院体检中心进行健康体检的成人16位作为健康对照组。追踪随访脓毒症组患者28天转归情况,分为存活组和死亡组。
纳入标准:(1)脓毒症组:符合脓毒症Sepsis3.0[12]诊断标准;年龄≥18岁;患者或家属同意本项研究并签署知情同意书。(2)病例对照组:符合CAP诊断标准[13];年龄≥18 岁;患者或家属同意本项研究并签署知情同意书。(3)健康对照组:同期在本院进行健康体检的成人;检验及检查指标未见明显异常;同意本项研究并签署知情同意书。
排除标准:(1)入院已无生命体征且抢救失败的患者、转院患者(已接受外院高级别抗生素、血管活性药物治疗以及不能提供治疗方案者);(2)慢性、恶性疾病终末期患者;(3)既往有精神病史或认知功能障碍。本研究经医院临床伦理委员会批准(SBOLL-2020-009)。
1.2 方法
1.2.1 实验室指标检测
入院24 h内采集研究对象外周静脉血(脓毒症患者入院即采,CAP患者次日清晨采集,健康体检者体检时采集),离心留取上清,EP管分装。置于–80 ℃冰箱中保存备用。同时检测外周血白细胞计数(white blood cell count,WBC)、中性粒细胞(neutrophil,NEUT)、淋巴细胞(lymphocyte,LY)计数及PCT水平。
1.2.2 病情严重程度评估
记录研究对象的临床和人口学特征,包括年龄、性别,入院24 h内对脓毒症组患者进行病情严重程度评估,包括急性生理学和慢性健康状况评价Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ,APACHEⅡ)评分和序贯器官衰竭评分(sequential organ failure assessment,SOFA),24 h内有复查的指标,以第1次为准进行评分。
1.2.3 血清OSM测定
采用双夹心酶联免疫吸附法检测研究对象血清OSM水平,实验操作严格按照试剂盒说明书进行。实验所用OSM试剂盒购自Andygene公司(批号:AD11290Hu)。实验结束后,分别以标准物的浓度和各孔的光密度为横坐标和纵坐标,绘制出标准曲线,根据各待测样品的光密度值用标准曲线来查找相应的浓度,然后再乘以稀释倍数(5倍),得出待测样品的实际OSM浓度。分析各组患者OSM浓度差异。
1.2.4 预后随访
追踪随访脓毒症患者入院第28天存活情况,对28天内离院且未死亡患者进行电话随访。
1.3 统计学方法
采用SPSS 21.0统计软件,服从正态分布的计量资料采用均数±标准差(±s)进行统计描述,不服从正态分布的计量资料采用中位数(四分位数)[M(Q1,Q3)]进行统计描述,计数资料采用率(构成比)进行统计描述,组间比较采用Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis检验,采用Pearson相关及Spearman秩相关进行相关性检验。绘制受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC curve),计算曲线下面积(area under ROC curve,AUC)、敏感性及特异性等参数来分析检测指标对脓毒症早期识别的诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 研究对象的一般人口统计学资料和临床指标
本研究共纳入研究对象65例,其中脓毒症组34例,病例对照组15例,健康对照组16例。三组的人口统计学资料和临床特征见表1。统计学分析显示,三组间性别构成及年龄差异均无统计学意义(均P>0.05),WBC、NEUT及LY计数差异具有统计学意义,脓毒症组与病例对照组之间PCT差异具有统计学意义(P<0.05)。


2.2 各组血清OSM水平比较
与病例对照组和健康对照组相比,脓毒症组患者在入ICU当天血清OSM水平显著升高(P<0.05),结果见表1。
2.3 脓毒症组患者血清OSM水平与临床指标的关联性分析
如表2所示,脓毒症患者血清OSM水平与WBC、NEUT、LY、PCT、SOFA评分及APACHEⅡ评分均无明显相关性(均P>0.05)。

r值表示相关系数;OSM浓度、WBC、NEUT、SOFA评分、APACHEⅡ评分符合正态分布,采用Pearson相关性分析;LY及PCT不符合正态分布,采用Spearman相关性分析。
2.4 脓毒症组不同转归患者血清OSM水平及疾病严重度评分的比较
追踪随访脓毒症组患者28天转归情况,分为存活组23例和死亡组11例。如表3所示:存活组患者与死亡组患者血清OSM水平差异无统计学意义(P>0.05);相比存活组患者,死亡组患者SOFA评分及APACHEⅡ评分显著升高,差异有统计学意义(均P<0.05)。


2.5 血清OSM水平对脓毒症早期识别的诊断价值
如表4所示,OSM预测脓毒症发生的AUC为0.794(95%可信区间0.666~0.922,P<0.05),高于WBC(AUC=0.746,95%可信区间0.611~0.881,P<0.05);但低于PCT(AUC=0.996,95%可信区间0.986~1.000,P<0.05)和SOFA评分(AUC=0.990,95%可信区间0.971~1.000,P<0.05)。OSM预测脓毒症发生的最佳截断值为390.98 pg/mL,敏感性为79.4%,特异性为73.3%。

3 讨论
脓毒症主要特征是机体失衡的炎症反应和免疫抑制[14]。在最新的脓毒症定义中,术语“失调”和“宿主反应”没有明确定义,而是被概念化为免疫系统和非免疫系统内的不适应反应,这些反应是导致器官功能障碍和患者死亡的原因[14]。鉴于这些反应中有多种细胞因子的参与,筛选有效细胞因子作为生物标志物可以增加脓毒症的诊断确定性。OSM作为IL-6细胞因子家族的成员[15],参与炎症反应,不仅可以直接调节炎症,还调节炎症中的其他细胞因子或趋化因子的表达而诱发炎症[16]。研究发现OSM通过调节人脐带内皮细胞中的IL-6[17]、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子和粒细胞集落刺激因子[18]以及肝细胞的急性期反应[19],从而在炎症中发挥潜在作用。脓毒症的感染部位和致病病原体因脏器位置和年龄而异,以呼吸系统和胃肠系统的细菌感染最为常见[14]。OSM作为一种多功能的细胞因子,在急性肠缺血再灌注损伤后生存中起关键作用[20],在肺炎期间诱导STAT3依赖性CXCL5表达和中性粒细胞募集[21]。据此我们推测,在脓毒症发生发展的过程中,OSM可能通过诱导促炎细胞因子或趋化因子的表达诱导中性粒细胞及巨噬细胞浸润,促使局部或全身炎症,导致各器官发生不同程度缺血再灌注损伤,从而诱发脓毒症的发生。
本研究结果发现,脓毒症患者OSM表达明显增高,但其高表达与WBC、NEUT、LY、PCT及疾病严重程度评分均无明显相关性。进一步追踪随访脓毒症组患者28天转归情况,发现存活组患者与死亡组患者血清OSM水平差异无统计学意义。而既往研究结果显示,脓毒症患者的血清OSM水平显著升高,且与疾病的严重程度有关(包括SOFA评分、PCT水平和WBC等参数),且入ICU时血清OSM水平增高与脓毒症患者的28天病死率相关[22]。本研究与既往研究结果不完全一致,分析原因可能是样本量以及研究对象感染的病原微生物不完全相同。而且脓毒症发病机制复杂,OSM在其中发挥的作用不完全清楚,尚需要多中心大样本的临床研究,以及设计完善的基础实验去探索OSM在脓毒症中真正发挥的作用及其作用机制。另外,依据感染病原学进一步分层研究也许会有新的发现,正如近年来新型冠状病毒感染所致的病毒性脓毒症,已经颠覆了学者们的许多认知。在某些情况下,病毒性脓毒症被认为是病毒引起的直接组织或细胞损伤(例如流感病毒引起的肺上皮损伤),而不是病毒引起的系统性失调[23]。在新型冠状病毒所致的病毒性脓毒症中,学者观察到即使在没有明显低血压的情况下,许多重症或危重患者出现典型的休克临床表现,包括四肢寒冷和外周脉搏微弱[24]。本研究中相当一部分脓毒症患者来自RICU,多是由呼吸系统感染所致的脓毒症,其感染病原体是否为细菌尚不明确,如李彭等[25]研究所示,除革兰阴性菌外,部分患者存在真菌感染,且感染病原体受机械通气、治疗药物等因素影响,可能存在多种病原体混合感染的情况。下一步研究中应当根据病原学进一步分层,探讨OSM在不同病原微生物感染所致脓毒症患者中的表达。
本研究结果还显示,相较于WBC,OSM高表达在脓毒症早期识别中有一定的诊断价值,与此前研究结果一致[22]。但其ROC曲线下的AUC、敏感性及特异性显著低于PCT及SOFA评分。换句话说,其对脓毒症早期识别的诊断效能不如PCT及SOFA评分。
综上所述,本研究结果显示脓毒症患者血清OSM水平明显增高,而且相较于WBC,OSM高表达在脓毒症早期识别中有一定的诊断价值,提示较高的血清OSM水平有可能作为脓毒症早期识别有效的生物标志物。但本研究为单中心小样本,尚需进一步扩大样本量,并且进行不同感染病原学的分层分析,从而深入探索其在脓毒症早期诊断及靶向治疗中潜在的作用。
利益冲突:本研究不涉及任何利益冲突。
脓毒症是由于宿主对感染的反应失调而导致危及生命的器官功能障碍综合征[1],是目前重要的全球公共卫生健康问题。一份2017年的全球疾病负担研究报道显示,全世界每年约有5000万人发生脓毒症,其中约1100万患者死亡,占全球死亡总数的19.7%[2]。一项中国重症医学科(intensive care unit,ICU)脓毒症流行病学研究发现,1/5的ICU患者发生脓毒症,90天病死率为35.5%[3]。在脓毒症发生后的最初几个小时内进行早期识别和适当的管理可以改善预后[4]。乳酸作为目前识别脓毒症最常用的生物标志物,其最佳截断值仍存在争议,降钙素原(procalcitonin,PCT)及C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)也存在特异性较低的问题[5],因此目前为止仍缺乏快速准确有效的临床或实验室指标来早期识别脓毒症。抑癌蛋白M(oncostatin M,OSM)属于白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)家族的细胞因子,主要由单核细胞/巨噬细胞、树突状细胞和T淋巴细胞释放[6]。类似于其他IL-6家族成员,OSM在免疫稳态、造血、炎症、发育和代谢中发挥至关重要的作用[7]。在炎症反应过程中,OSM诱导巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞浸润,触发多种细胞因子和趋化因子表达的快速变化,在特定的组织中以不同的方式放大炎症反应,对内皮细胞的直接刺激也可能影响炎症反应的演变[8-9]。在神经炎症期间,OSM通过上调内皮CCL20分泌和激活整合素αL来招募Th17细胞,从而显著促进血脑屏障损伤[10];在肺部炎症中,OSM诱导肺泡上皮细胞中白细胞介素-33(interleukin-33,IL-33)的表达,从而对2型天然淋巴细胞(group 2 innate lymphoid cell,ILC2)细胞和巨噬细胞聚集以及细胞外基质基因表达产生影响,介导肺部炎症[11];还有其他研究表明OSM在关节、皮肤和血管疾病中亦发挥促炎作用[9]。脓毒症是机体失调的炎症反应,导致包括血管内皮细胞功能障碍在内的病理生理改变,OSM在脓毒症发生发展中所扮演的角色尚不清楚。本研究旨在探讨脓毒症患者血清OSM表达及其与临床指标(包括血化验指标、SOFA 评分及APACHEⅡ评分)的关联性,以便积极寻找脓毒症早期识别有效的生物标志物,为临床早期诊断和及时治疗提供理论依据。
1 资料与方法
1.1 临床资料
选取2021年6月3日至2022年1月18日于山西白求恩医院ICU及呼吸科重症监护室住院的符合纳入标准的所有脓毒症患者34例作为脓毒症组,同期选取与脓毒症组年龄相仿、性别比例相似的入住普通病房的社区获得性肺炎(community acquired pneumonia,CAP)患者15例作为病例对照组,并选取与脓毒症组年龄相仿、性别比例相似在本院体检中心进行健康体检的成人16位作为健康对照组。追踪随访脓毒症组患者28天转归情况,分为存活组和死亡组。
纳入标准:(1)脓毒症组:符合脓毒症Sepsis3.0[12]诊断标准;年龄≥18岁;患者或家属同意本项研究并签署知情同意书。(2)病例对照组:符合CAP诊断标准[13];年龄≥18 岁;患者或家属同意本项研究并签署知情同意书。(3)健康对照组:同期在本院进行健康体检的成人;检验及检查指标未见明显异常;同意本项研究并签署知情同意书。
排除标准:(1)入院已无生命体征且抢救失败的患者、转院患者(已接受外院高级别抗生素、血管活性药物治疗以及不能提供治疗方案者);(2)慢性、恶性疾病终末期患者;(3)既往有精神病史或认知功能障碍。本研究经医院临床伦理委员会批准(SBOLL-2020-009)。
1.2 方法
1.2.1 实验室指标检测
入院24 h内采集研究对象外周静脉血(脓毒症患者入院即采,CAP患者次日清晨采集,健康体检者体检时采集),离心留取上清,EP管分装。置于–80 ℃冰箱中保存备用。同时检测外周血白细胞计数(white blood cell count,WBC)、中性粒细胞(neutrophil,NEUT)、淋巴细胞(lymphocyte,LY)计数及PCT水平。
1.2.2 病情严重程度评估
记录研究对象的临床和人口学特征,包括年龄、性别,入院24 h内对脓毒症组患者进行病情严重程度评估,包括急性生理学和慢性健康状况评价Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ,APACHEⅡ)评分和序贯器官衰竭评分(sequential organ failure assessment,SOFA),24 h内有复查的指标,以第1次为准进行评分。
1.2.3 血清OSM测定
采用双夹心酶联免疫吸附法检测研究对象血清OSM水平,实验操作严格按照试剂盒说明书进行。实验所用OSM试剂盒购自Andygene公司(批号:AD11290Hu)。实验结束后,分别以标准物的浓度和各孔的光密度为横坐标和纵坐标,绘制出标准曲线,根据各待测样品的光密度值用标准曲线来查找相应的浓度,然后再乘以稀释倍数(5倍),得出待测样品的实际OSM浓度。分析各组患者OSM浓度差异。
1.2.4 预后随访
追踪随访脓毒症患者入院第28天存活情况,对28天内离院且未死亡患者进行电话随访。
1.3 统计学方法
采用SPSS 21.0统计软件,服从正态分布的计量资料采用均数±标准差(±s)进行统计描述,不服从正态分布的计量资料采用中位数(四分位数)[M(Q1,Q3)]进行统计描述,计数资料采用率(构成比)进行统计描述,组间比较采用Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis检验,采用Pearson相关及Spearman秩相关进行相关性检验。绘制受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC curve),计算曲线下面积(area under ROC curve,AUC)、敏感性及特异性等参数来分析检测指标对脓毒症早期识别的诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 研究对象的一般人口统计学资料和临床指标
本研究共纳入研究对象65例,其中脓毒症组34例,病例对照组15例,健康对照组16例。三组的人口统计学资料和临床特征见表1。统计学分析显示,三组间性别构成及年龄差异均无统计学意义(均P>0.05),WBC、NEUT及LY计数差异具有统计学意义,脓毒症组与病例对照组之间PCT差异具有统计学意义(P<0.05)。


2.2 各组血清OSM水平比较
与病例对照组和健康对照组相比,脓毒症组患者在入ICU当天血清OSM水平显著升高(P<0.05),结果见表1。
2.3 脓毒症组患者血清OSM水平与临床指标的关联性分析
如表2所示,脓毒症患者血清OSM水平与WBC、NEUT、LY、PCT、SOFA评分及APACHEⅡ评分均无明显相关性(均P>0.05)。

r值表示相关系数;OSM浓度、WBC、NEUT、SOFA评分、APACHEⅡ评分符合正态分布,采用Pearson相关性分析;LY及PCT不符合正态分布,采用Spearman相关性分析。
2.4 脓毒症组不同转归患者血清OSM水平及疾病严重度评分的比较
追踪随访脓毒症组患者28天转归情况,分为存活组23例和死亡组11例。如表3所示:存活组患者与死亡组患者血清OSM水平差异无统计学意义(P>0.05);相比存活组患者,死亡组患者SOFA评分及APACHEⅡ评分显著升高,差异有统计学意义(均P<0.05)。


2.5 血清OSM水平对脓毒症早期识别的诊断价值
如表4所示,OSM预测脓毒症发生的AUC为0.794(95%可信区间0.666~0.922,P<0.05),高于WBC(AUC=0.746,95%可信区间0.611~0.881,P<0.05);但低于PCT(AUC=0.996,95%可信区间0.986~1.000,P<0.05)和SOFA评分(AUC=0.990,95%可信区间0.971~1.000,P<0.05)。OSM预测脓毒症发生的最佳截断值为390.98 pg/mL,敏感性为79.4%,特异性为73.3%。

3 讨论
脓毒症主要特征是机体失衡的炎症反应和免疫抑制[14]。在最新的脓毒症定义中,术语“失调”和“宿主反应”没有明确定义,而是被概念化为免疫系统和非免疫系统内的不适应反应,这些反应是导致器官功能障碍和患者死亡的原因[14]。鉴于这些反应中有多种细胞因子的参与,筛选有效细胞因子作为生物标志物可以增加脓毒症的诊断确定性。OSM作为IL-6细胞因子家族的成员[15],参与炎症反应,不仅可以直接调节炎症,还调节炎症中的其他细胞因子或趋化因子的表达而诱发炎症[16]。研究发现OSM通过调节人脐带内皮细胞中的IL-6[17]、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子和粒细胞集落刺激因子[18]以及肝细胞的急性期反应[19],从而在炎症中发挥潜在作用。脓毒症的感染部位和致病病原体因脏器位置和年龄而异,以呼吸系统和胃肠系统的细菌感染最为常见[14]。OSM作为一种多功能的细胞因子,在急性肠缺血再灌注损伤后生存中起关键作用[20],在肺炎期间诱导STAT3依赖性CXCL5表达和中性粒细胞募集[21]。据此我们推测,在脓毒症发生发展的过程中,OSM可能通过诱导促炎细胞因子或趋化因子的表达诱导中性粒细胞及巨噬细胞浸润,促使局部或全身炎症,导致各器官发生不同程度缺血再灌注损伤,从而诱发脓毒症的发生。
本研究结果发现,脓毒症患者OSM表达明显增高,但其高表达与WBC、NEUT、LY、PCT及疾病严重程度评分均无明显相关性。进一步追踪随访脓毒症组患者28天转归情况,发现存活组患者与死亡组患者血清OSM水平差异无统计学意义。而既往研究结果显示,脓毒症患者的血清OSM水平显著升高,且与疾病的严重程度有关(包括SOFA评分、PCT水平和WBC等参数),且入ICU时血清OSM水平增高与脓毒症患者的28天病死率相关[22]。本研究与既往研究结果不完全一致,分析原因可能是样本量以及研究对象感染的病原微生物不完全相同。而且脓毒症发病机制复杂,OSM在其中发挥的作用不完全清楚,尚需要多中心大样本的临床研究,以及设计完善的基础实验去探索OSM在脓毒症中真正发挥的作用及其作用机制。另外,依据感染病原学进一步分层研究也许会有新的发现,正如近年来新型冠状病毒感染所致的病毒性脓毒症,已经颠覆了学者们的许多认知。在某些情况下,病毒性脓毒症被认为是病毒引起的直接组织或细胞损伤(例如流感病毒引起的肺上皮损伤),而不是病毒引起的系统性失调[23]。在新型冠状病毒所致的病毒性脓毒症中,学者观察到即使在没有明显低血压的情况下,许多重症或危重患者出现典型的休克临床表现,包括四肢寒冷和外周脉搏微弱[24]。本研究中相当一部分脓毒症患者来自RICU,多是由呼吸系统感染所致的脓毒症,其感染病原体是否为细菌尚不明确,如李彭等[25]研究所示,除革兰阴性菌外,部分患者存在真菌感染,且感染病原体受机械通气、治疗药物等因素影响,可能存在多种病原体混合感染的情况。下一步研究中应当根据病原学进一步分层,探讨OSM在不同病原微生物感染所致脓毒症患者中的表达。
本研究结果还显示,相较于WBC,OSM高表达在脓毒症早期识别中有一定的诊断价值,与此前研究结果一致[22]。但其ROC曲线下的AUC、敏感性及特异性显著低于PCT及SOFA评分。换句话说,其对脓毒症早期识别的诊断效能不如PCT及SOFA评分。
综上所述,本研究结果显示脓毒症患者血清OSM水平明显增高,而且相较于WBC,OSM高表达在脓毒症早期识别中有一定的诊断价值,提示较高的血清OSM水平有可能作为脓毒症早期识别有效的生物标志物。但本研究为单中心小样本,尚需进一步扩大样本量,并且进行不同感染病原学的分层分析,从而深入探索其在脓毒症早期诊断及靶向治疗中潜在的作用。
利益冲突:本研究不涉及任何利益冲突。