Correlations of serum NLRC3 and ECM1 expression with acute respiratory distress syndrome in sepsis patients
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摘要:目的
探讨脓毒症患者血清NOD样受体家族含CARD结构域蛋白3(NLRC3)、细胞外基质蛋白1(ECM1)表达与急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的相关性。
方法选取脓毒症患者133例纳入脓毒症组，并选取同时间段体检健康者80例纳入对照组。根据是否并发ARDS分为ARDS组(52例)和非ARDS组(81例)，采用酶联免疫吸附法检测血清NLRC3、ECM1表达。通过多因素Logistic回归分析筛选脓毒症患者并发ARDS的因素。采用受试者工作特征(ROC)曲线分析血清NLRC3、ECM1表达对脓毒症患者并发ARDS的预测价值。
结果与对照组比较，脓毒症组血清NLRC3表达降低, ECM1表达升高，差异有统计学意义(P < 0.05)。133例脓毒症患者ARDS发生率为39.10%(52/133)。与非ARDS组比较, ARDS组血清NLRC3表达降低, ECM1表达升高，差异有统计学意义(P < 0.05)。脓毒症患者并发ARDS的独立危险因素为序贯器官衰竭评估评分增加、血乳酸升高、ECM1升高，独立保护因素为NLRC3升高(P < 0.05)。血清NLRC3、ECM1表达联合预测脓毒症患者并发ARDS的曲线下面积为0.887，大于血清NLRC3、ECM1表达单独预测的0.811、0.792(P < 0.05)。
结论脓毒症患者血清NLRC3表达降低和ECM1表达升高与并发ARDS密切相关。血清NLRC3、ECM1表达联用对脓毒症患者并发ARDS有较高的预测价值。
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关键词:
- 脓毒症 /
- NOD样受体家族含CARD结构域蛋白3 /
- 细胞外基质蛋白1 /
- 急性呼吸窘迫综合征 /
- 影响因素
Abstract:ObjectiveTo investigate the correlations of serum levels of NOD-like receptor family CARD domain containing 3 (NLRC3) and extracellular matrix protein 1 (ECM1) with the development of acute respiratory distress syndrome (ARDS) in patients with sepsis.
MethodsA total of 133 patients with sepsis were enrolled in sepsis group, and 80 healthy individuals during the same period were included in control group. The sepsis group was further divided into ARDS group (52 cases) and non-ARDS group (81 cases) based on the presence or absence of ARDS. Serum levels of NLRC3 and ECM1 expression were measured using enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). Multivariate Logistic regression analysis was used to identify factors associated with the development of ARDS in sepsis patients. Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis was performed to evaluate the predictive value of serum NLRC3 and ECM1 levels for ARDS in sepsis patients.
ResultsCompared with the control group, the sepsis group had significantly lower serum NLRC3 level and higher ECM1 level (P < 0.05). The incidence of ARDS in the 133 sepsis patients was 39.10% (52/133). Compared with the non-ARDS group, the ARDS group had significantly lower serum NLRC3 level and higher ECM1 level (P < 0.05). Independent risk factors for the development of ARDS in sepsis patients were increased Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) score, elevated blood lactate level and increased ECM1 level, while increased NLRC3 level was an independent protective factor (P < 0.05). The area under the curve for the combined prediction of serum NLRC3 and ECM1 expression in sepsis patients with ARDS was 0.887, which was greater than 0.811 and 0.792 predicted by serum NLRC3 and ECM1 expression alone (P < 0.05).
ConclusionDecreased serum NLRC3 level and increased ECM1 level are closely associated with the development of ARDS in sepsis patients. The combined assessment of serum NLRC3 and ECM1 level has a high predictive value for ARDS in sepsis patients.
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双黄连由金银花[1-2]、黄芩[3-4]和连翘[5-6]这3味药组成，临床上常被用于治疗呼吸道感染性疾病等。既往研究[7]表明，双黄连可抑制H9N2亚型禽流感病毒(AIV)引起的小鼠肺炎实变，延长生存时间，降低肺病毒滴度。近年来，双黄连在临床应用中的不良反应报道多见，尤以注射剂型最为显著，极少数患者可出现过敏性休克甚至死亡[8-10]。双黄连不良反应的发生率和严重程度与药物剂型密切相关，注射剂型高于口服剂型[11-12]。雾化吸入是临床常用的给药途径，可将药物直接输送到患者的呼吸道内，可达到较高的局部药物浓度，减少全身不良反应[13-14]。目前，双黄连以雾化吸入方式治疗H9N2亚型AIV的研究尚未见报道。本研究以H9N2亚型AIV感染小鼠建立模型，进行双黄连雾化吸入(SHL Inh)干预，通过观察小鼠肺部炎症和肺病毒滴度，评价双黄连雾化给药对小鼠H9N2亚型AIV感染的疗效，并比较雾化给药与注射给药疗效的差异，现将结果报告如下。
1. 材料与方法
1.1 实验动物和病毒
Balb/c小鼠45只, 5~6周龄，雌性，无特定病原体(SPF)级，体质量(15.20±0.93) g, 广东省医学实验动物中心提供，合格证编号44007200059858。H9N2亚型AIV, A/Chicken/Guangdong/1996(H9N2), 华南农业大学陈建新教授馈赠，本实验室扩增保存。
1.2 实验药物与试剂
注射用双黄连(冻干)，哈药集团中药二厂提供，批号1807508。奥司他韦，罗氏制药提供，编号HEC-Amms-0910017。ELISA试剂盒(R & D Systems品牌，购自上海优宁维生物科技股份有限公司)，白细胞介素-6(IL-6)(货号M6000B)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)(货号MTA00B)和重组人趋化因子CXCL9(MIG)(货号MCX900)。
1.3 仪器
电子天平，梅特勒托利多仪器(上海)有限公司生产，型号AL20l。倒置显微镜，莱卡(Leica)公司生产，型号DM 3000。分光光度计，赛默飞世尔科技(中国)有限公司生产，型号NanoDrop 2000。压缩式雾化器，欧姆龙(大连)有限公司生产，型号C28P。小鼠雾化箱，自制。
1.4 动物分组
将45只BALB/c小鼠适应性饲养7 d, 随机分为正常对照组、病毒对照组、奥司他韦组(阳性药对照)、双黄连腹腔注射(SHL Ip)组(标准对照)和SHL Inh组共5组，每组9只。
1.5 实验处理及给药
正常对照组经鼻滴入磷酸盐缓冲液(PBS), 其他4组均经鼻吸入2个半数致死量(2 LD50)H9N2亚型AIV; 正常对照组和病毒对照组滴鼻后予蒸馏水灌胃(10 mL/kg); 奥司他韦组予奥司他韦灌胃, 75 mg/(kg·d); SHL Ip组予双黄连腹腔注射, 3 000 mg/(kg·d)。SHL Inh组予置入自制雾化箱雾化吸入给药。自制雾化箱长、宽、高分别为40、30、30 cm, 设置出入口1.5 cm2, 入口处接雾化器，出口处开放排入通风安全柜。雾化药液以无菌蒸馏水溶解注射用双黄连冻干粉，浓度为300 mg/mL, 超声雾化器以0.5 mL/min的速率持续雾化双黄连药液，气雾经导管导入雾化箱内，小鼠置于雾化箱内，以全身暴露方式[15]经鼻吸入双黄连气雾。2次/d, 1 h/次。各组均采取上述方式连续给药5 d。
1.6 标本收集与检测
每日记录各组小鼠体质量，直至第5天，处死后取肺称重，计算肺指数，肺指数=[肺质量(g)/体质量(g)]×100%[16]。取部分肺组织制作HE病理切片，其余肺组织匀浆后测定肺病毒滴度[半数组织培养感染剂量(TCID50)]、炎症因子[IL-6、MIG和TNF-α]水平。肺病毒滴度TCID50采用Reed-Muench法[17]计算。
1.7 统计学方法
采用Prism 5.0分析数据，计量资料采用(x±s)表示，组间比较采用t检验, P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 SHL Inh对H9N2亚型AIV感染小鼠体质量下降的抑制作用
正常对照组小鼠体质量变化率增高至(120.0±4.9)%, 病毒对照组小鼠体质量变化率降低至(87.4±5.7)%, 差异有统计学意义(P < 0.01), 感染小鼠模型成立。奥司他韦组小鼠体质量变化率增高至(108.8±5.3)%, 与病毒对照组比较，差异有统计学意义(P < 0.05), 而SHL Inh组、SHL Ip组体质量变化率分别降低至(90.9±5.8)%、(90.2±4.8)%, 与病毒对照组比较，均未能抑制感染小鼠的体质量下降，差异无统计学意义(P>0.05)。见图 1。
2.2 SHL Inh对H9N2亚型AIV感染小鼠肺指数的影响
正常对照组小鼠肺指数为(0.65±0.04)%, 病毒对照组小鼠肺指数为(1.44±0.13)%, 差异有统计学意义(P < 0.001), 感染小鼠模型成立。与病毒对照组比较，奥司他韦组、SHL Inh组、SHL Ip组小鼠肺指数(0.99±0.05)%、(1.27±0.08)%、(1.11±0.11)%均降低, 差异有统计学意义(P < 0.001或P < 0.01)。SHL Inh组肺指数高于SHL Ip组，差异有统计学意义(P < 0.01)。见图 2。
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图 2 各组小鼠的肺指数与正常对照组比较, ***P < 0.001;
与病毒对照组比较, ##P < 0.01, ###P < 0.001;
与SHL Ip组比较, △△P < 0.01。2.3 SHL Inh对H9N2亚型AIV感染小鼠肺病毒滴度的影响
病毒对照组病毒滴度为(4.06±0.41) lgTCID50/g, 奥司他韦组、SHL Inh组和SHL Ip组病毒滴度依次为(3.29±0.27)、(3.44±0.46)、(3.33±0.43) lgTCID50/g, 均低于病毒对照组病毒滴度，差异有统计学意义(P < 0.05或P < 0.01)。SHL Inh组与SHL Ip组病毒滴度的差异无统计学意义(P>0.05)。见图 3。
2.4 SHL Inh对H9N2亚型AIV感染小鼠肺组织病理的影响
正常对照组肺组织病理表现: 血管周围未见炎性浸润，肺泡间隔无增厚，肺泡无炎性浸润。病毒对照组肺组织病理表现: 血管周围炎性浸润且管壁增厚，肺泡间隔增厚，肺泡炎性浸润。奥司他韦组、SHL Ip组和SHL Inh组肺组织病理表现亦有血管周围炎症浸润，肺泡间隔增厚，但奥司他韦组、SHL Ip组和SHL Inh组肺泡无明显炎性浸润。见图 4。
2.5 SHL Inh对H9N2亚型AIV感染小鼠肺组织炎症因子的影响
与正常对照组比较，其他4组肺匀浆炎症因子IL-6、MIG和TNF-α水平均升高，差异有统计学意义(P < 0.01或P < 0.001), 感染小鼠模型成立。与病毒对照组比较，奥司他韦组IL-6、MIG和TNF-α均较低, SHL Ip组IL-6较低，差异均有统计学意义(P < 0.05或P < 0.001)。见图 5。
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图 5 各组小鼠肺组织炎症因子水平A: 各组IL-6水平比较; B: 各组MIG水平比较; C: 各组TNF-α水平比较。与正常对照组比较, **P < 0.01, ***P < 0.001;
与病毒对照组比较, #P < 0.05, ###P < 0.001。pg/g表示每克(g)肺组织中炎症因子(pg)水平。3. 讨论
禽类是甲型流感的主要宿主，其中H9N2亚型AIV是当前禽类主要的流行亚型[18]。H9N2亚型AIV不仅可以直接跨种属感染包括人类在内的哺乳动物，还可以与其他流感病毒进行基因重组而产生新型流感病毒，引起世界范围内的大流行。自2013年起在中国流行多年的H7N9亚型禽流感病毒，其6个母核片段即全部来源于H9N2[19]。因此H9N2亚型AIV构成了临床和公共卫生的重大威胁[20-21]。病毒频繁变异降低了疫苗的时效性并增加了病毒对单分子纯化合药物的耐药概率[22]。尽管总体上奥司他韦仍是众多指南[23-26]推荐的抗流感病毒的首选药物，但频繁变异的流感病毒可因不同的机制对奥司他韦、金刚烷胺等产生耐药。抗流感中药的可能作用机制为: 一方面，抗病毒中药具有直接的抗病毒作用，通过多靶点作用抑制病毒的复制; 另一方面，抗病毒中药可调节机体的免疫、抗炎功能，改善机体抗病毒的反应程度及患者的症状[27-28]。因此，抗病毒中药在治疗包括禽流感在内的流感方面具有化学药物所不具备的独特优势。
包括双黄连在内的多种中药或中成药在治疗流感病毒上显示出良好的疗效，但其注射剂型导致不良反应甚至死亡的问题也屡见报道[29-30]。与口服、肌肉注射和静脉给药等方式相比，雾化吸入疗法因药物直接作用于靶器官而具有起效迅速、疗效佳、全身不良反应少、不需要患者刻意配合等优势，在国内外已被广泛应用[31]。中药雾化在治疗皮肤、呼吸道疾病方面应用较为广泛，包括慢性阻塞性肺疾病、哮喘、呼吸道感染等[32-35]。目前双黄连抗H9N2亚型AIV的研究，尤其是以雾化吸入给药治疗AIV感染的研究较少。本研究结果表明，双黄连雾化给药可改善小鼠肺指数，降低肺病毒滴度，减轻肺病理炎症，雾化给药的疗效良好。在临床实践中，双黄连雾化给药在治疗肺部感染、呼吸道感染(包括咽喉炎、扁桃体炎和细支气管炎等)等方面表现出较好的疗效[1, 5-6, 36]。
与SHL Ip组比较时, SHL Inh组肺指数较高，但在肺病毒滴度和肺病理炎症表现上效果相当。本研究中，用于雾化的药液浓度较低，可能是影响SHL Inh组在肺指数上未能达到SHL Ip组疗效的原因。双黄连注射给药虽具有全身药物浓度较高的优点，但其注射相关不良反应也在一定程度上限制了药物的临床应用[37]。另外，中药注射剂通常需要较多液体配置，以某种双黄连注射用粉剂(600 mg/支)为例，其推荐配置液体用量需要500 mL, 对于心肾功能不全的患者而言，过多的液体将会加重心肾负担。因此，虽然双黄连雾化吸入抗病毒效果不及注射给药，但雾化吸入给药无需静脉穿刺，液体负荷低，同时无输液相关不良反应，对于心肾功能不全、过敏体质等患者，仍具有重要的补充和替代作用。
与既往双黄连抗H9N2禽流感动物实验研究相似，本研究也证实双黄连可减轻肺部炎症，降低肺指数和肺病毒滴度。在肺炎症因子表达上，本研究中SHL Ip组肺组织炎症因子IL-6表达水平降低，而SHL Inh组IL-6表达水平未降低，可能与雾化吸入浓度降低有关。在SHL Ip组和SHL Inh组中，肺组织MIG和TNF-α表达水平较病毒对照组降低，但差异无统计学意义(P>0.05), 可能与小鼠样本量较小有关。当然，本研究也存在不足之处，例如在实验模型中，本研究未能测定双黄连气雾、小鼠肺组织和血液中药物的浓度，因此无法在药代动力学上更好地解释药物对感染小鼠的疗效，后续实验中需加强此方面的研究。
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表 1 2组血清NLRC3、ECM1表达比较(x±s)[M(P25, P75)]
组别 n NLRC3/(ng/mL) ECM1/(pg/mL) 脓毒症组 133 1.60(1.08, 2.28)* 147.96±36.69* 对照组 80 4.11(2.79, 5.77) 94.09±22.72 NLRC3: NOD样受体家族含CARD结构域蛋白3;
ECM1: 细胞外基质蛋白1。与对照组比较, * P < 0.05。
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表 2 2组一般资料和血清NLRC3、ECM1表达比较(x±s)[n(%)][M(P25, P75)]
指标 分类 ARDS组(n=52) 非ARDS组(n=81) χ2/t/Z P 性别 男 32(61.54) 46(56.79) 0.294 0.587 女 20(38.46) 35(43.21) 年龄/岁 68.71±8.53 65.86±8.59 1.870 0.064 吸烟史 19(36.54) 24(29.63) 0.691 0.406 饮酒史 13(25.00) 14(17.28) 1.165 0.280 合并症 脑血管病 10(19.23) 10(12.35) 1.175 0.278 糖尿病 27(51.92) 32(39.51) 1.978 0.160 冠心病 21(40.38) 28(34.57) 0.160 0.497 慢性肝病 6(11.54) 6(7.41) 0.251 0.616 高血压 22(42.31) 31(38.27) 0.215 0.643 感染部位 呼吸系统 15(28.85) 27(33.33) 3.035 0.695 血液系统 25(48.08) 29(35.80) 消化系统 4(7.69) 5(6.17) 神经系统 3(5.77) 7(8.64) 泌尿系统 3(5.77) 6(7.41) 其他 2(3.85) 7(8.64) SOFA评分/分 8.00(6.00, 10.00) 5.00(4.00, 7.00) -5.734 < 0.001 血肌酐/(μmol/L) 90.85(78.41, 107.95) 83.19(63.36, 107.28) -1.854 0.064 血尿酸/(μmol/L) 376.01(268.72, 577.25) 379.96(238.86, 469.17) -1.227 0.220 血红蛋白/(g/L) 101.19±28.97 110.23±23.80 -1.962 0.052 白蛋白/(g/L) 28.45±4.28 30.84±4.23 -3.171 0.002 降钙素原/(μg/L) 5.60(2.55, 9.55) 4.91(2.36, 7.05) -1.865 0.062 血乳酸/(mmol/L) 4.56(2.45, 6.51) 3.24(1.73, 4.01) -3.574 < 0.001 白细胞计数/(×109/L) 12.96(11.07, 15.75) 11.87(7.05, 14.73) -1.817 0.069 血小板计数/(×109/L) 161.50(118.84, 192.35) 207.89(104.17, 285.94) -1.674 0.094 NLRC3/(ng/mL) 1.09(0.73, 1.54) 1.95(1.48, 2.65) -6.050 < 0.001 ECM1/(pg/mL) 170.76±29.74 133.31±33.20 6.606 < 0.001
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表 3 脓毒症患者并发ARDS的多因素Logistic回归分析
变量 β SE Wald χ2 P OR 95%CI SOFA评分增加 0.505 0.140 13.033 < 0.001 1.657 1.260~2.180 白蛋白升高 -0.143 0.079 3.241 0.072 0.867 0.742~1.013 血乳酸升高 0.383 0.169 5.158 0.023 1.467 1.054~2.043 NLRC3升高 -0.181 0.045 16.498 < 0.001 0.834 0.765~0.911 ECM1升高 0.040 0.011 13.061 < 0.001 1.040 1.018~1.063
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表 4 血清NLRC3、ECM1表达对脓毒症患者并发ARDS的预测价值
指标 AUC 95%CI P Cut-off 敏感度/% 特异度/% Youden指数 NLRC3 0.811 0.735~0.874 < 0.001 1.60 ng/mL 84.62 71.60 0.562 ECM1 0.792 0.714~0.858 < 0.001 123.68 pg/mL 100.00 43.21 0.432 二者联合 0.887 0.820~0.935 < 0.001 0.37 82.69 83.95 0.666
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