血清1,25（OH）₂D₃、EOS%联合APACHEⅡ评分评估小儿肺炎病情严重程度的价值

Clinical value of serum 1,25-dihydroxyvitamin D₃, eosinophil percentage, and APACHE Ⅱ score in assessing the severity of pediatric pneumonia

摘要

目的 探讨血清1，25二羟维生素D₃［1，25（OH）₂D₃］和嗜酸性粒细胞百分比（EOS%）联合急性生理与慢性健康评价评分表（APACHEⅡ）评估在小儿肺炎病情严重程度的价值。 方法 选取2019年10月—2023年12月秦皇岛市妇幼保健院收治的123例小儿肺炎患者作为观察组，根据病情严重程度再分为轻症组（79例）和重症组（44例）。同时选取60例该院同期体检健康儿童作为对照组。比较不同组别的血清1，25（OH）₂D₃、EOS%表达水平和APACHEⅡ评分，比较血清1，25（OH）₂D₃、EOS%、APACHEⅡ评分与肺功能指标［潮气量（VT）、呼吸频率（RR）、吸呼比（TI/TE）、呼气峰时长占总呼气时间百分比（TPTEF/TE）］的相关性。通过受试者工作特征（ROC）曲线评估1，25（OH）₂D₃、EOS%和APACHEⅡ评分的联合使用在评估疾病严重程度的有效性。 结果 观察组1，25（OH）₂D₃水平低于对照组（P <0.05），血清EOS%高于对照组（P <0.05）。重症组1，25（OH）₂D₃水平低于轻症组（P <0.05），EOS%和APACHEⅡ评分均高于轻症组（P <0.05）。重症组患儿VT、TI/TE及TPTEF/TE低于轻症组（P <0.05），RR高于轻症组（P <0.05）。Pearson相关性分析结果显示，1，25（OH）₂D₃水平与VT、TI/TE、TPTEF/TE均呈正相关（r =0.395、0.478、0.344，均P <0.05），与RR呈负相关（r =-0.236，P <0.05）。EOS%与VT、TI/TE、TPTEF/TE均呈负相关（r =-0.319、-0.290、-0.308，均P <0.05），与RR呈正相关（r =0.301，P <0.05）。APACHEⅡ评分与VT、TI/TE、TPTEF/TE呈负相关（r =-0.285、-0.503、-0.302，均P <0.05），与RR呈正相关（r =0.324，P <0.05）。ROC曲线分析结果显示，1，25（OH）₂D₃、EOS%和APACHE Ⅱ评分联合预测的曲线下面积最大，为0.993（95% CI：0.983，1.000）；敏感性最高，为90.9%（95% CI：0.783，0.975）；特异性最高，为100.0%（95% CI：0.954，1.000）。 结论 血清1，25（OH）₂D₃水平和EOS%联合APACHEⅡ评分与小儿肺炎的严重程度密切相关，3项指标联合检测可有效评估病情严重程度。

Abstract

Objective To analyze the clinical value of serum 1,25-dihydroxyvitamin D₃ [1,25(OH)₂D₃] and eosinophil percentage (EOS%) combined with the Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (APACHE) Ⅱ score in assessing the severity of pediatric pneumonia. Methods A total of 123 pediatric pneumonia patients admitted to Qinhuangdao Maternal and Child Health Hospital from October 2019 to December 2023 were enrolled and divided into the mild (n = 79) and severe (n = 44) groups based on disease severity. Additionally, 60 healthy children undergoing routine health examinations in the hospital during the same period served as controls. Serum levels of 1,25(OH)₂D₃, EOS%, and APACHE Ⅱ scores were compared among the groups, and their correlations with pulmonary function parameters [tidal volume (VT), respiratory rate (RR), inspiratory-to-expiratory ratio (TI/TE), and time to peak expiratory flow as a percentage of total expiratory time (TPTEF/TE) ] were analyzed. The predictive efficacy of combining 1,25(OH)₂D₃, EOS%, and APACHE Ⅱ scores for disease severity was evaluated using the receiver operating characteristic (ROC) curve analysis. Results Compared with the controls, the pneumonia patients exhibited significantly lower serum 1,25(OH)₂D₃ levels and higher EOS% (P < 0.05). The severe group showed lower 1,25(OH)₂D₃ levels but higher EOS% and APACHE Ⅱ scores than the mild group (P < 0.05). The children in the severe group had reduced VT, TI/TE, and TPTEF/TE, along with elevated RR, compared with the mild group (P < 0.05). Pearson correlation analysis indicated positive correlations between 1,25(OH)₂D₃ levels and VT, TI/TE, and TPTEF/TE (r = 0.395, 0.478 and 0.344, all P < 0.05), but a negative correlation with RR (r = -0.236, P < 0.05). EOS% was negatively correlated with VT, TI/TE, and TPTEF/TE (r = -0.319, -0.290 and -0.308, all P < 0.05), and positively correlated with RR (r = 0.301, P < 0.05). APACHE II scores were negatively correlated with VT, TI/TE, and TPTEF/TE (r = -0.285, -0.503 and -0.302, all P < 0.05), and positively correlated with RR (r = 0.324, P < 0.05). ROC curve analysis showed that the combined prediction using 1,25(OH)₂D₃, EOS%, and APACHE II scores yielded the largest area under the curve 0.993 (95% CI: 0.983, 1.000), with the highest sensitivity 90.9% (95% CI: 0.783, 0.975) and specificity 100.0% (95% CI: 0.954, 1.000). Conclusion Serum 1,25(OH)₂D₃, EOS% and the APACHE Ⅱ score are closely associated with the severity of pediatric pneumonia, and their combination could serve as effective biomarkers for clinical assessment.

Graphical abstract

关键词

小儿肺炎 / 1,25二羟维生素D₃ / EOS% / APACHEⅡ评分

Key words

pediatric pneumonia / 1,25-dihydroxyvitamin D₃ / EOS% / APACHE Ⅱ score

肺炎是儿童常见的下呼吸道感染性疾病，其特征为支气管和肺泡的急性炎症反应，常伴随气道分泌物增多及肺部实变^[1]。由于儿童免疫系统的特殊性，这种疾病的诊断和治疗通常面临挑战。肺炎可能迅速加重，引发呼吸衰竭或其他严重并发症^[2]。因此，及时识别和评估肺炎的严重程度对于制订有效的治疗计划和提高治愈率至关重要。

目前，临床上对肺炎的评估通常依赖于临床症状、实验室检查及影像学检查，这些方法在某些情况下可能不够精确或不足以全面反映病情的严重性^[3]。近年来，随着生物标志物在疾病诊断和治疗评估中作用的增加，有学者探索血清1,25二羟维生素D₃[1,25（OH）₂D₃]和嗜酸性粒细胞百分占比（Eosinophil, EOS%）在此类疾病中的应用潜力^[4-5]。因此，本研究旨在分析血清1,25（OH）₂D₃和EOS%与小儿肺炎严重程度的关联，并结合APACHEⅡ评分探讨这些指标在病情严重度评估和预后预测中的价值，以期为临床提供更精准的治疗决策支持。

1 资料与方法

1.1　一般资料

选取2019年10月—2023年12月秦皇岛市妇幼保健院收治的123例小儿肺炎患者作为观察组，根据病情严重程度再分为轻症组和重症组，分别有79、44例。纳入标准：①符合《诸福棠实用儿科学》^[6]中小儿肺炎的诊断标准；②年龄5～10岁；③有完整的临床资料和随访记录。排除标准：①合并有严重心脏疾病、肝功能异常、脑血管疾病；②近1周内接受免疫抑制治疗或其他可能影响炎症状态的药物治疗；③合并有恶性肿瘤、严重免疫缺陷或凝血功能障碍；④不能配合研究或依从性差。另选取本院同期健康儿童60例作为对照组。观察组与对照组性别构成、年龄和体重比较，经χ²/t 检验，差异均无统计学意义（P >0.05），有可比性。本研究经医院伦理委员会批准（No：201907B）。见表1。

1.2　观察指标

1.2.1　急性生理与慢性健康评价评分表（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ, APACHEⅡ） APACHEⅡ评分系统涵盖急性生理、慢性健康、年龄评分3个方面，用于评估重症监护患者的病情严重程度和预后。分数越高表示患儿的病情越严重，死亡风险越高^[7]。

1.2.2　血清1,25（OH）₂D₃、EOS%水平检测

采集患儿5 mL静脉血，以3 000 r/min离心10 min，分离血清，并在-20℃保存，使用液相色谱-串联质谱法测定血清1,25（OH）₂D₃，通过全自动血细胞分析仪测定EOS%。

1.2.3　肺功能检测

使用肺功能检测仪检测患儿潮气量（tidal volume, VT）、呼吸频率（respiratory rate, RR）、吸呼比（inspiratory to expiratory ratio, TI/TE）、呼气峰时长占总呼气时间百分比（time to peak expiratory flow as a percent of expiratory time, TPTEF/TE）。

1.3　统计学方法

数据分析采用SPSS 27.0和R3.4.3统计软件。计量资料以均数±标准差（$\bar{x} \pm s$）表示，比较用t检验；计数资料以构成比（%）表示，比较用χ²检验；相关性分析用Pearson法；绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线。P <0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1　轻症组和重症组患儿临床表现

轻症组患儿的胸片或胸部CT未见明显肺实变、多肺叶浸润或胸腔积液，且无出现高热、肺外并发症、脱水、意识障碍或低氧血症（血氧饱和度< 92%）等症状；重症组患儿则表现为胸片或胸部CT显示肺实变、多肺叶浸润或胸腔积液，并伴有高热（体温≥ 39℃）、肺外并发症（如脓毒症、心肌炎等）、脱水、意识障碍、呼吸急促（呼吸频率> 40次/min），以及低氧血症（血氧饱和度< 92%）。

2.2　观察组与对照组患儿1,25（OH）₂D₃、EOS%比较

观察组与对照组患儿1,25（OH）₂D₃、EOS%比较，经t 检验，差异均有统计学意义（P <0.05），观察组1,25（OH）₂D₃水平低于对照组，血清EOS%高于对照组。见表2。

2.3　轻症组与重症组患儿血清1，25（OH）₂D₃、EOS%和APACHE Ⅱ评分比较

轻症组与重症组患儿1,25（OH）₂D₃、EOS%和APACHEⅡ评分比较，经t检验，差异均有统计学意义（P <0.05），重症组1，25（OH）₂D₃水平低于轻症组，EOS%和APACHEⅡ评分高于轻症组。见表3。

2.4　轻症组与重症组患儿VT、RR、TI/TE和TPTEF/TE比较

轻症组与重症组患儿VT、RR、TI/TE和TPTEF/TE比较，经t检验，差异均有统计学意义（P <0.05），重症组患儿VT、TI/TE及TPTEF/TE低于轻症组，RR高于轻症组。见表4。

2.5　血清1,25（OH）₂D₃、EOS%水平及APACHEⅡ评分与肺功能指标的相关性分析

Pearson相关性分析结果显示，1,25（OH）₂D₃水平与VT、TI/TE、TPTEF/TE均呈正相关（r =0.395、0.478、0.344，均P =0.000），与RR呈负相关（r =-0.236，P =0.009）。EOS%与VT、TI/TE、TPTEF/TE均呈负相关（r =-0.319、-0.290、-0.308，P =0.000、0.001、0.001），与RR呈正相关（r =0.301，P =0.001）。APACHEⅡ评分与VT、TI/TE、TPTEF/TE呈负相关（r =-0.285、-0.503、-0.302，P =0.001、0.000、0.001），与RR呈正相关（r =0.324，P =0.000）。见图1。

2.6　血清1,25（OH）₂D₃、EOS%水平及APACHEⅡ评分对患儿疾病严重程度的诊断效能

ROC曲线分析结果显示，1,25（OH）₂D₃、EOS%和APACHE Ⅱ评分联合预测的曲线下面积（area under the curve, AUC）最大，为0.993（95% CI：0.983，1.000）；敏感性最高，为90.9%（95% CI：0.783，0.975）；特异性最高，为100.0%（95% CI：0.954，1.000）。见表6、图2。

3 讨论

肺炎是一种常见的全身性炎症疾病，主要由呼吸道感染引发，涉及多种生理和病理机制，包括持续的炎症反应、免疫应答失调及肺组织损伤^[8-11]。有研究显示，嗜酸性粒细胞的过度激活及其生物活性物质的释放可能导致肺部微循环障碍和气体交换功能下降，从而加剧炎症反应和组织损伤，促使疾病迅速发展为重症肺炎^[12]。儿童肺炎的临床表现可能从轻微咳嗽、发热到严重的呼吸困难和多器官功能障碍不等，这些临床表现的严重程度直接影响患儿的预后^[13-14]。有研究显示，存活的肺炎儿童可能在康复后遭受长期的肺功能减退和生活质量下降^[15]。在肺炎的诊断过程中，尽管常规使用临床症状评估和实验室检测如血常规、氧饱和度测定等，但这些方法对于病情的早期诊断和进展评估存在一定的局限性^[16]。1，25（OH）₂D₃已被证明在调节免疫反应和维持肺部健康中具有关键作用，其水平降低可能与疾病的严重程度相关^[17-18]。EOS%作为反映嗜酸性粒细胞活性的指标，其变化可能直接反映炎症状态和组织损伤的程度^[19-20]。APACHEⅡ评分系统作为国际公认的重症评估工具，包含12项急性生理参数、年龄和慢性健康状况评估，评分越高提示病情越危重^[21]。本研究创新性地将APACHEⅡ评分与传统生物标志物相结合，通过评分系统提供的多维度生理参数评估，弥补了单一实验室指标的局限性。3者联合应用既包含了维生素D状态的免疫调节信息、炎症活动度指标，又整合实时的器官功能状态评估，形成了从分子水平到整体生理功能的完整评估体系。

本研究结果中，观察组1，25（OH）₂D₃水平显著低于对照组，这可能是由于肺炎引起的炎症和免疫反应增加，消耗体内的维生素D储备。维生素D在免疫调节中起关键作用，其缺乏可能导致免疫系统功能失调，增加患儿对感染的易感性和炎症反应^[22]。肺炎患儿的血清EOS%水平升高，表明存在较高的过敏反应或感染^[23-24]。嗜酸性粒细胞在过敏反应和炎症过程中释放多种炎性介质，导致组织损伤和炎症反应加重。维生素D水平低可能进一步加剧这种炎症反应，因为其缺乏会抑制免疫系统的正常功能，增加炎性介质释放，导致病情恶化^[25]。

在重症肺炎患儿中，血清1，25（OH）₂D₃水平更低，这与其更严重的病情和更高的APACHEⅡ评分相关。本研究结果显示，重症组APACHEⅡ评分显著高于轻症组，这种差异主要体现在APACHEⅡ评分中的急性生理参数部分，包括更严重的氧合障碍、更高的呼吸频率和更显著的水电解质紊乱。重症患儿由于炎症反应更强烈，维生素D的消耗和代谢紊乱更为显著，导致其血清1，25（OH）₂D₃水平显著降低。维生素D缺乏进一步抑制免疫系统的正常功能，导致机体对感染的防御能力下降^[26]。重症患儿的血清EOS%水平更高，这表明其存在更严重的过敏反应或免疫失调。高水平EOS%通过释放炎性介质，加重组织损伤和炎症反应，进一步加剧重症肺炎的病理过程^[27]。重症肺炎患儿的肺功能指标低于轻症组，这主要是由于其肺部炎症更为严重，导致气道阻塞和肺弹性降低，从而影响肺部通气和气体交换能力。较低的VT和TPTEF/TE值表明患儿的潮气量和呼气峰流速降低，提示其气道阻塞更为严重。TI/TE值的降低则表明吸气时间相对缩短，呼气时间延长，为气道阻塞的典型特征^[28]。RR的升高是由于机体为弥补低效的气体交换而加快呼吸频率，以维持足够的氧合。然而，这种补偿机制会增加呼吸肌的负担，进一步加重患儿的呼吸困难和疲劳。

1，25（OH）₂D₃水平与VT、TI/TE、TPTEF/TE均呈正相关，与RR呈负相关，表明维生素D在维持正常肺功能和调节炎症反应中起重要作用。维生素D具有抗炎和免疫调节作用，其不足会导致免疫系统功能失调，增加炎性介质的释放，从而加重气道炎症和阻塞，影响肺功能。较高的1，25（OH）₂D₃水平有助于减轻炎症反应，改善气道通畅性，从而提高VT、TI/TE和TPTEF/TE值。同时，EOS%和APACHEⅡ评分与这些肺功能指标均呈负相关，而与RR呈正相关，这表明较高的嗜酸性粒细胞水平和疾病严重程度会加剧气道炎症和阻塞，进一步损害肺功能，导致呼吸频率增加^[29]。因此，维生素D的缺乏通过影响炎症反应和气道功能，显著影响肺炎患儿的病情和预后^[30]。通过1，25（OH）₂D₃、EOS%及APACHE Ⅱ评分联合预测，可准确评估肺炎患儿的病情严重程度和预后。联合预测的高敏感性和特异性表明，能够有效区分重症和轻症患儿，减少误诊率和漏诊率。这对于临床决策具有重要意义，有助于早期识别高风险患儿，及时干预和治疗，从而改善预后。

综上所述，1，25（OH）₂D₃、EOS%联合APACHEⅡ评分在评估小儿肺炎病情严重程度方面具有较高的预测效能，这为临床早期识别和干预提供有效的工具，具有较高的可推广性。研究结果可应用于不同地区和医院的儿童肺炎患儿管理，提升整体诊治水平。然而，本研究存在一定局限性，如样本量相对较小，单中心数据可能存在地域偏倚。此外，未深入探讨其他潜在影响因素及其机制，限制结论的全面性和应用范围。未来研究应扩大样本量，涵盖多中心数据，以验证和扩展本研究的结果；进一步探索其他生物标志物和相关机制，以全面了解小儿肺炎的病理过程，为临床实践提供更为科学的依据。

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基金资助

河北省卫生健康委员会科研基金项目(20231401)