钱程黎,李文锋,李一荣,罗 艺,曾智坤△

1.武汉大学中南医院医学检验科,湖北武汉 430071;2.武汉大学第二临床学院临床医学系,湖北武汉 430071

感染是疑似脑膜炎或脑炎的主要病因之一,虽然临床上可通过病原体培养、多致病基因检测和脱落细胞学等方法进行诊断,但仍需要客观的工具来评估病情严重程度、辅助诊断和监测疗效[1-3]。神经炎症是感染性脑膜炎的重要病理生理机制,由于病原体诱发炎症机制的不同,血液炎症标志物可能在一定程度上反映不同感染性脑膜炎的炎症状态,且其检测较脑脊液(CSF)标本更具有非侵入性和获取简单等优点[4-8]。本研究拟对病毒性脑膜炎(VM)、细菌性脑膜炎(BM)和真菌性脑膜炎(FM)患者血清中常用炎症标志物C反应蛋白(CRP)、淀粉样蛋白A(SAA)、白细胞介素-6(IL-6)、降钙素原(PCT)、全血白细胞计数(WBC)和红细胞沉降率(ESR)及新型标志物可溶性生长刺激表达基因2蛋白(sST2)进行分析,旨在从中筛选出对感染性脑膜炎的早期筛查和鉴别诊断具有临床应用价值的血液炎症标志物。

1 资料与方法

1.1一般资料 本研究回顾性收集武汉大学中南医院2020年8月至2021年7月神经外科住院患者的临床数据,选取245例疑似脑膜炎和脑膜炎患者的血液炎症生物标志物和CSF生化指标,本研究获得武汉大学中南医院伦理委员会批准(编号2021128K)。根据实验室检查结果筛选患者,具体检测项目如下:细菌培养和敏感性鉴定、病毒学检测、多致病基因检测、脱落细胞学、高通量测序。其中163例诊断为感染性脑膜炎,并将其分为VM组(57例)、BM组(70例)、FM组(36例),由于结核性脑膜炎和自身免疫性脑膜炎等其他类型病例数不足和数据不完整,因此被排除[9-12]。其余66例入院时疑似脑膜炎患者最终排除脑膜炎而确诊为其他神经系统疾病如脑脓肿、颅内肿瘤、蛛网膜下腔出血、中枢神经系统感染等纳入SM组。另选取无神经系统疾病和感染性疾病的32例体检健康人群作为对照组。SM组中,男35例,女31例;平均年龄54(24,65)岁。VM组中,男33例,女24例;平均年龄48(25,59)岁。BM组中,男38例,女32例;平均年龄50(34,58)岁。FM组中,男20例,女16例;平均年龄49(31,57)岁。各组的性别和年龄分布比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2仪器与试剂 本研究所涉及检测仪器包括:Olympus 5800全自动生化分析仪(贝克曼库尔特,美国),自动电化学发光免疫分析系统(罗氏Cobas e601,瑞士),自动荧光酶联免疫分析仪(生物梅里埃,法国),DxH800血液分析仪(贝克曼库尔特,美国),MONITOR-100红细胞沉降率仪(Vital,意大利)和Multiskan FC酶标仪(赛默飞,美国)。

本研究所涉及试剂包括:CRP检测试剂盒(积水医疗科技有限公司,日本),SAA检测试剂盒(普瑞柏生物技术股份有限公司,中国宁波),sST2检测试剂盒(西唐生物科技有限公司,中国上海),CSF蛋白质检测试剂盒(利德曼生化股份有限公司,中国北京),乳酸检测试剂盒(莱帮生物技术有限公司,中国北京),电解质氯离子、葡萄糖(CSF-GLU)检测均为贝克曼库尔特(美国)原装试剂,PCT检测为生物梅里埃(法国)原装配套试剂,白细胞介素-6(IL-6)检测为罗氏(瑞士)原装试剂。

1.3方法 收集患者一般病史,包括年龄、性别、入院时症状、治疗过程和标准实验室检测数据。脑膜炎患者和疑似脑膜炎患者于症状发作24 h内采集血液标本,健康者于体检中心空腹采血。

采集的非抗凝血静置30 min后,以3 800 r/min离心10 min,分离上层血清后保存至-80 ℃。CRP(正常值范围:0～10 mg/L)和SAA(正常值范围:0～10 mg/L)采用胶乳增强免疫比浊法进行检测;IL-6(正常值范围:0～7 pg/mL)在自动电化学发光免疫分析系统上检测,PCT(正常值范围:<0.05 ng/mL)于自动荧光酶联免疫分析仪上检测;人血清sST2采用酶联免疫吸附试验(ELISA)进行检测,方法参照文献[13]。此外,收集脑膜炎患者、疑似脑膜炎患者和对照者的EDTA和枸橼酸钠抗凝血,分别用于WBC和ESR分析。

脑膜炎患者于症状发作24 h内行腰椎穿刺,将新鲜的CSF标本收集于肝素瓶中,并及时检测。混浊或血性CSF标本需离心并分离上清液。CSF生化指标均于Olympus 5800生化分析仪上进行检测,包括蛋白质(CSF-PROT,正常值范围:0.10～0.43 g/L)、乳酸(CSF-LAC,正常值范围:1.00～2.80 mmol/L)、氯离子(CSF-Cl,正常值范围:120.0～132.0 mmol/L)和葡萄糖(CSF-GLU,正常值范围:2.50～4.48 mmol/L),测试方法学分别为连苯三酚红法、乳酸氧化酶法、电极法和己糖激酶法。所有标本均在武汉大学中南医院医学检验科进行检测。

2 结 果

2.1基本临床特征 患者最明显的症状是发热、头痛、意识障碍和抽搐。经有效治疗,48例(84.2%)VM,56例(80.0%)BM和28例(77.8%)FM出院时痊愈。SM组中,发热20例,头痛22例,意识障碍15例,惊厥6例,其他神经精神症状9例。VM组中,发热27例,头痛19例,意识障碍11例,惊厥4例,其他神经精神症状6例。BM组中,发热21例,头痛22例,意识障碍21例,惊厥5例,其他神经精神症状10例。FM组中,发热11例,头痛20例,意识障碍8例,其他神经精神症状3例。与BM患者比较,FM患者的头痛发生率更高(P<0.05)。

2.2血液炎症标志物水平情况 5组CRP水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。VM、BM、FM组及SM组血清SAA、IL-6和sST2水平均高于对照组(P<0.05),BM组sST2水平高于SM组(P<0.05),但VM、BM和FM组之间SAA、IL-6和sST2水平比较差异均无统计学意义(P>0.05)。BM组PCT阳性率为74.3%,明显高于VM和FM组(P<0.05)。VM、BM、FM组WBC两两比较差异有统计学意义(P<0.05),SM组WBC高于对照组(P<0.05)。BM、SM组ESR高于对照组(P<0.05)。与VM和FM组比较,SM组SAA、IL-6和ESR差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 血液炎症标志物水平情况[M(P25,P75)或n(%)]

2.3血清sST2与相关指标的相关性 结果表明,BM患者血清sST2与CSF-Cl、CSF-GLU呈负相关(r=-0.474、-0.321,P<0.05),与CSF-LAC呈正相关(r=0.407,P=0.002);然而,在VM和FM患者,血清sST2水平与CSF-LAC呈正相关(VM:r=0.274,P=0.045;FM:r=0.596,P<0.001),但与CSF糖水平无明显相关性(P>0.05),其中VM患者血清sST2与CSF-Cl呈负相关(r=-0.278,P=0.042)。SM组患者sST2与CSF-Cl、CSF-GLU、CSF-LAC、CSF-PROT均无相关性(P>0.05)。见表2。

表2 血清sST2与CSF生化指标的相关性分析

2.4血清sST2及CSF-GLU用于鉴别BM和疑似脑膜炎的ROC曲线 结果显示,血清sST2鉴别BM的曲线下面积(AUC)为0.859,将最佳截断值设定为2 500 pg/mL时,可获得较为优化的特异度(92%)和灵敏度(71%)。CSF-GLU鉴别BM的AUC为0.595,将最佳截断值设定为3.0 mmol/L时,可获得较为优化的特异度(61%)和灵敏度(57%)。而两项指标联合检测的AUC为0.862,特异度和灵敏度分别为94%和70%。见图1。

图1 血清sST2及CSF-GLU鉴别BM与疑似脑膜炎的ROC曲线

3 讨 论

尽管目前关于感染性脑膜炎早期筛查的生物标志物研究还不是很深入,但是一些试验数据可能会帮助研究者进一步理解感染性脑膜炎的病理生理和发病机制。本研究分析了VM、BM、FM患者,疑似脑膜炎患者及健康者一些常见的血液炎症标志物水平,包括CRP、SAA、IL-6、sST2、PCT、WBC和ESR。与对照组比较,VM、BM和FM组血清SAA、IL-6、和sST2水平升高,CRP水平无明显差异;BM组ESR和WBC高于对照组,虽然VM、BM和FM患者WBC比较差异有统计学意义(P<0.05),但中位数均在正常范围内,无法及时筛查出是否存在脑膜炎感染。由此可见,不同类型的病原菌感染可能促发不同的炎症反应机制,进而导致脑膜炎患者血液炎症标志物水平存在一定差异。然而,对于鉴别不同类型的脑膜炎,这些常用炎症标志物的特异性和作用是有限的。其他神经系统疾病患者可能出现脑膜炎样类似症状,那么血液炎症标志物是否能有助于从疑似脑膜炎患者中早期筛查出感染性脑膜炎呢?笔者进一步分析了VM、BM和FM组与SM组7种血液炎症标志物水平的差异性。结果显示,BM组血清sST2水平高于SM组,血清sST2以2 500 pg/mL作为最佳截断值,用于鉴别BM和疑似脑膜炎具有较好的特异度(92%)和灵敏度(71%)。提示血清sST2水平可用于鉴别BM和疑似脑膜炎。

CSF和外周血中生物标志物联合检测的重要性已经在几种中枢神经系统疾病中得到证实[8,14-17]。本研究进一步分析了VM、BM和FM患者血清sST2与CSF生化指标的关系。结果表明,CSF-PROT特异性较差,与3种脑膜炎患者血清sST2水平均无相关性。BM患者血清sST2与CSF-Cl、CSF-GLU和CSF-LAC均存在相关性,且VM患者血清sST2与CSF-Cl和CSF-LAC,以及FM患者血清sST2与CSF-LAC均存在相关性。因此,血清sST2水平联合CSF-GLU检测可能对于BM的早期筛查具有一定价值。在BM患者体内,脑组织糖酵解的加速会导致CSF-GLU水平下降。IL-33/ST2信号通路已被发现参与了多种疾病的炎症反应机制,其中IL-33的诱饵受体sST2可特异性阻断IL-33与其膜受体ST2的结合,从而抑制Th2型免疫反应[18-20]。sST2在血液或其他体液中可被检测到,临床应用较多的是将其作为急性心力衰竭的辅助诊断标志物,研究也发现,sST2可作为有潜力的新型标志物用于反映炎症状态[21]。新近研究表明,抑制糖酵解有助于IL-33介导的Th2型免疫反应,结合本研究发现的BM患者相较于疑似脑膜炎和健康者sST2水平升高,这提示了BM患者体内糖酵解过程可能与IL-33/ST2信号通路相关,具体机制有待进一步阐明[13,22]。本研究仍存在一些局限性。首先,这是一项单中心回顾性研究,因此可以收集到的感染性脑膜炎的类型和数量有限;其次,由于确诊的结核性脑膜炎患者会立即转往传染病专科医院,因此未能获得该类患者的详细病史;最后,没有纳入足够数量的自身免疫性脑膜炎患者和预后较差的感染性脑膜炎患者,无法对血液炎症标志物与疾病严重程度做更深入地研究。因此,后续还需要通过大样本多中心研究来做进一步验证。

综上所述,临床常用血液炎症标志物CRP、SAA、IL-6、PCT、WBC和ESR在感染性脑膜炎的早期筛查和鉴别诊断中的应用价值较为局限,无明显特异性。血清sST2联合CSF-GLU可作为从疑似脑膜炎患者中早期筛查BM的候选指标。IL-33/ST2信号通路参与了BM的炎症反应机制,靶向sST2可能为了解BM的发生发展提供新的思路。