血清CitH3、PCT及IL-10检测对体外心肺复苏后急性肺损伤的预测价值

Prognostic Value of Serum CitH3， PCT and IL-10 in Acute Lung Injury after Extracorporeal Cardiopulmonary Resuscitation

摘要

目的 探究血清瓜氨酸组蛋白H3(citrullinated histone H3,CitH3)、降钙素原(procalcitonin,PCT)及白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)对体外心肺复苏(extracorporeal cardiopulmonary resuscitation,ECPR)后急性肺损伤(acute lung injury,ALI)的预测价值。方法 择取2021年1月至2024年4月行ECPR的患者126例,入院次日空腹采血测定患者血清CitH3、PCT、IL-10水平。根据ECPR后ALI发生与否分为ALI组与非ALI组,对比两组临床资料及血清CitH3、PCT、IL-10水平,Logistic多因素回归分析ECPR后ALI发生的危险因素。另外受试者工作特征(receive operating characteristic,ROC)曲线分析血清CitH3、PCT、IL-10对ALI的预测价值。结果 因6例患者未配合完成相关检查等被剔除,最终纳入120例患者,其中住院期间ALI发生28例(ALI组),ALI未发生92例(非ALI组)。ALI组入院时急性生理学和慢性健康状况评分(Acute Physiology and Chronic Health Scoring System, APACHEⅡ)、序贯器官衰竭评估(Sequential Organ Failure Assessment, SOFA)、心肺复苏到自主循环恢复时间均大于非ALI组(P <0.05);ALI组血清CitH3、PCT、IL-10水平均高于非ALI组(P <0.05)。Logistic多因素回归分析显示心肺复苏到自主循环恢复时间、血清CitH3、PCT及IL-10是ALI发生的独立危险因素(P <0.05)。ROC曲线显示,血清CitH3、PCT、IL-10单一及3项联合预测ALI发生的曲线下面积(area under curve,AUC)分别为0.886、0.837、0.852、0.951,3项联合的AUC均大于PCT、IL-10单一检测(P <0.05)。结论 ECPR后ALI发生患者血清CitH3、PCT、IL-10水平上升,对ALI发生有一定的预测价值,特别是联合检测效能更显著。

Abstract

Objective To explore the value of serum citrullinated histone H3 （CitH3）， procalcitonin （PCT）， interleukin⁃10 （IL⁃10） in predicting （Acute Lung Injury）ALI after extracorporeal cardiopulmonary resuscitation （ECPR）. Methods A total of 126 patients who underwent ECPR from January 2021 to April 2024 were chosen， and fasting blood samples were collected the next day after admission to determine the levels of serum CitH3， PCT and IL⁃10. They were separated into the ALI group and the non⁃ALI group， according to whether ALI occurred after ECPR. Clinical data， serum CitH3， PCT， and IL-10 levels were compared. The risk factors of ALI after ECPR were analyzed by Logistic multivariate regression. The predictive value of serum CitH3， PCT， and IL-10 for ALI was analyzed using receiver operating characteristic （ROC） curve. Results Out of 6 patients， those who did not cooperate to complete the relevant examinations were excluded， resulting in 120 patients. During their hospital stay， 28 cases of ALI occurred（the ALI group）， while 92 cases did not have ALI（the non⁃ALI group）. The ALI group showed higher scores of Acute Physiology and Chronic Health Scoring System（APACH Ⅱ）， Sequential Organ Failure Assessment（SOFA）， and recovery time from cardiopulmonary resuscitation to spontaneous circulation （P < 0.05）. Serum CitH3， PCT， and IL-10 levels in the ALI group were significantly higher （P < 0.05）. Logistic multivariate regression analysis showed that the recovery time from cardiopulmonary resuscitation to spontaneous circulation， serum CitH3， PCT， and IL-10 were independent risk factors for ALI （P < 0.05）. The ROC curve analysis revealed that the area under the curve （AUC） for serum CitH3， PCT， and IL-10 individually were 0.886， 0.837， and 0.852， respectively. The AUC for the combined detection of the three markers was 0.951， which was significantly higher than that of the individual detections of PCT and IL-10 （P < 0.05）. Conclusions Serum levels of CitH3， PCT， and IL-10 in ALI patients increased after ECPR， indicating a certain predictive value for the occurrence of ALI， with especially notable results when these markers were detected in combination.

关键词

体外心肺复苏 / 急性肺损伤 / 瓜氨酸组蛋白H3 / 降钙素原 / 白细胞介素-10

Key words

Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation / Acute lung injury / Citrulline histone H3 / Procalcitonin / Interleukin-10

体外心肺复苏（extracorporeal cardiopulmonary resuscitation, ECPR）即在病因可逆情况下，对传统心肺复苏（conventional cardiopulmonary resuscitation, CCPR）效果不佳者进行体外膜肺氧合干预，暂时替代患者心肺功能以提高心脏骤停（cardiac arrest, CA）患者抢救成功率^[1]。目前ECPR干预尚无统一适应证，它虽能有效提高重症患者抢救成功效率，但干预后容易导致急性肺损伤（acute lung injury, ALI）、肾损伤等多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome, MODS）发生的可能性，甚至增大死亡风险^[2-3]。故早期预测重症患者MODS发生风险，及时进行针对性的干预，对改善患者预后至关重要。瓜氨酸组蛋白H3（citrullinated histone H3, CitH3）为中性粒细胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps, NET）形成标志物，对NET产生刺激以参与炎症反应。动物实验可见血清CitH3水平持续升高可能是造成肺脏及肾脏组织病理改变、炎症出现的重要原因之一，且CitH3水平与髓过氧化物酶-抗中性粒细胞胞质抗体水平正相关^[4]。降钙素原（procalcitonin, PCT）、白细胞介素-10（interleukin-10, IL-10）均为临床常见感染评估指标，有益于感染早期诊断及病原体分类^[5]。临床上ALI发生与炎症密切相关，炎症失调是ALI主要标志，且肺炎、创伤等多种疾病可引发ALI^[6]，但对于ECPR后ALI发生相关报道尚少。目前关于CitH3、PCT、IL-10在脓毒症诊断、预后评估中有所报道^[7-8]，而关于CitH3、PCT、IL-10与ECPR所致ALI的报道几乎没有。对此，本研究针对ECPR患者行血清CitH3、PCT、IL-10检测，分析三者对ECPR后ALI的预测效能，为ECPR后ALI快速、准确诊断提供新的检测方向。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究为前瞻性队列研究，选取郑州大学附属郑州中心医院2021年1月至2024年4月收治的ECPR患者为研究对象。纳入标准：①年龄 ≥ 18岁，满足专家共识提出的ECPR治疗指征^[9]，且ECPR后患者自主循环恢复；②近期无抗感染、免疫抑制剂等干预史；③患者均配合完成相关检查，签署知情同意书。排除标准：①既往有先天性肺病、慢性肺部病史；②合并恶性肿瘤、血液/免疫/神经系统性疾病；③非ECPR所致ALI；④妊娠或哺乳期；⑤创伤患者。本研究参考多因素分析样本估算法^[10]，设自变量12个，样本量为自变量个数的5 ~ 10倍，考虑15%无效应答情况，故需样本量75 ~ 150例，结合纳入标准，最终纳入样本量120例。本研究符合《世界医学会赫尔辛基宣言》，并经郑州中心医院伦理委员会审核批准（批号：ZX202012005）。

1.2 研究方法

1.2.1 随访

对所有符合纳入排除标准的ECPR患者进行随访，直至患者出现ALL或住院期结束。其中结局事件为发生ALL，根据《急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南（2006）》^[11]判定。最后根据ECPR干预后，患者于住院期间ALI发生与否分为ALI组与非ALI组。

1.2.2 资料收集

收集ECPR患者性别、年龄、体重指数、CA原因、合并基础疾病、入院时急性生理学和慢性健康状况评分（Acute Physiology and Chronic Health Scoring System, APACHE Ⅱ）^[12]、序贯器官衰竭评估（Sequential Organ Failure Assessment, SOFA）^[13]、心肺复苏到自主循环恢复时间、重症监护室（intensive care unit, ICU）入住时间等资料。

1.2.3 血清CitH3、PCT、IL-10测定

患者入院后次日清晨空腹采集外周肘静脉血5 mL，以3 000 r/min （r = 8 cm）离心10 min，血清分离后保存待测。经由酶联免疫吸附法测定CitH3、IL-10水平，化学发光法测定PCT水平。

1.3 统计学分析

应用SPSS 24.0软件对研究涉及数据处理。符合正态分布的计量资料以均数 ± 标准差（ \overline{x} \pm s）表示，方差齐性时两组间行独立样本t检验，不符合正态分布以中位数M（Q₁，Q₃ ）表示，组间行Mann⁃Whitney U检验；计数资料以n（%）表示，行χ² 或连续性校正χ² 检验；Logistic回归分析ALI发生的独立危险因素；受试者工作特征（receive operating characteristic, ROC）曲线分析血清CitH3、PCT、IL-10预测ALI的价值。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床资料及血清指标对比

最终纳入患者120例，男82例，女38例；年龄平均（46.66 ± 12.38）岁；CA原因：急性心梗50例，爆发型心肌炎28例，感染性休克9例，肺栓塞、甲亢性心脏病各4例，先天性心脏病3例，其他22例；基础疾病：高血压35例，糖尿病54例，冠心病11例。其中ALI组有28例（23.33%），非ALI组92例（76.67%）。ALI组入院时APACHE Ⅱ评分、SOFA评以及心肺复苏到自主循环恢复时间均长于非ALI组（P < 0.05）；ALI组患者入院后次日血清CitH3、PCT、IL-10水平均高于非ALI组（P < 0.05）。两组间性别构成、年龄、体重指数、CA原因、合并基础疾病及ICU入住时间的差异均无统计学意义（P > 0.05）。见表1。

2.2 Logistic多因素回归分析

以表1中差异具有统计学意义的项目（入院时APACHE Ⅱ评分、SOFA评分、心肺复苏到自主循环恢复时间、血清CitH3、PCT与IL-10水平）为自变量，以ALI发生与否为因变量（ALI发生 = 1，非ALI = 0）纳入Logistic多因素回归分析，结果显示心肺复苏到自主循环恢复时间、血清CitH3、PCT及IL-10高水平是ALI发的独立危险因素（P < 0.05）。见表2。

2.3 血清指标ROC曲线分析

以非ALI为对照，ROC曲线显示单一检测中，血清CitH3预测ECPR后ALI发生的曲线下面积（area under curve，AUC）最大，其与PCT、IL-10对比差异均无统计学意义（Z_PCT = 1.000，P_PCT = 0.317; Z_IL-10 = 0.603，P_IL-10 = 0.547）；3项联合检测能明显提高AUC，与PCT、IL-10单一检测对比差异均有统计学意义（Z'_PCT = 3.135，P'_PCT = 0.002；Z'_IL-10 = 2.553，P'_IL-10 = 0.011），与CitH3对比无统计学意义（Z = 1.925，P = 0.054）。见表3、图1。

3 讨论

ECPR后ALI发生机制复杂且尚未完全明了，可能与ECPR后缺血再灌注损伤、全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS）、氧自由基释放过多等密切相关^[14-15]。其中SIRS多由中性粒细胞、炎症级联反应、血小板等异常反应引起，显著提高机体内皮渗透性，导致脏器损伤^[16]。ECPR后患者多器官会出现缺血再灌注损伤，这个过程中炎症反应全程参与，除了加重损伤外，还会放大炎症级联反应，最终导致ALI等MODS发生。故认为炎症反应是ALI发生的重要“推进器”，评估并积极防治炎症反应对减轻ALI程度具有重要意义^[17]。

CitH3被称为NET标志物，可激活中性粒细胞生成NET，刺激NET参与炎症；其中NET可对病原微生物发挥杀伤作用，但杀伤时也会导致炎症级联反应，造成内皮损伤及凝血异常，故NET被认为是炎症、感染或血液相关疾病发生、进展的重要机制之一^[18-19]。有研究称，NET增加会增加器官功能损伤风险^[20]。本研究中，ALI患者比非ALI患者入院后次日血清CitH3水平显著升高，且Logistic回归分析发现其是ALI发生的独立危险因素（OR = 1.134, 95%CI: 1.004 ~ 1.281）。可能是ECPR后肺缺血再灌注、SIRS导致NET生成过多，中性粒细胞应答异常，而瓜氨酸化组蛋白大量释放至细胞外区域被认为是NET生成、中性粒细胞异常应答的重要事件。CitH3属于瓜氨酸化组蛋白之一，对中性粒细胞刺激促NET生成，加重炎症反应，增加ALI发生风险，同时随病情进展，与NET相关的CitH3被大量释放到血液中，进而血清CitH3水平显著上升，形成恶性循环，加重肺损伤，不利于患者预后。李聪等^[19]的研究显示血清CitH3预测老年脓毒症患者预后不良的AUC为0.782，CitH3浓度 ≥ 102.92 pg/mL时，对应敏感度、特异度为83.02%、59.72%。王锦等^[21]研究发现入院时血清CitH3预测急性胰腺炎患者持续性器官衰竭发生的AUC为0.891，且当血清CitH3浓度 ≥ 158.30 pg/mL时，其预测敏感度和特异度为90.9%、75.7%。本研究中，入院次日血清CitH3预测ECPR后ALI的AUC为0.886，当截断值为98.00 pg/mL时，敏感度为85.71%，特异度为89.13%。可见血清CitH3预测不同疾病预后或器官损伤截断值、预测效能不同。本研究中AUC居于上述报道之间，敏感度 > 80%，特异度较上述报道有所提升，故认为血清CitH3对ECPR后ALI有较大的预测价值。

PCT产生多与甲状腺C细胞有关，感染后炎症刺激下肝肾等相关细胞、器官合成且释放大量PCT，分泌至血液，进而血清PCT水平明显上升；且PCT水平越高，炎症反应越明显，感染加重，可能导致肺损伤^[22]。IL-10多由Th2细胞、单核细胞等合成释放，不仅能抑制炎症因子合成，而且还能抑制Th1细胞相关促炎因子表达；IL-10水平上升会破坏脓毒症等患者抗炎、促炎介质间动态平衡，致使机体免疫下降，清除病原微生物的能力减弱，出现“免疫麻痹”情况，加重感染^[23-24]。本研究中，ALI患者比非ALI患者的血清PCT、IL-10水平均显著高，与李京宴等^[25]报道的结果一致，故可认为PCT和IL-10水平上升可能导致ALI发生。这可能与PCT、IL-10上升放大炎症级联反应，损伤肺泡内皮细胞有关。且本研究通过Logistic回归分析显示血清PCT、IL-10水平是ECPR后ALI发生的独立危险因素，与孙姣姣等^[26]报道结果相符。有研究显示，PCT预测重症肺炎所致ARDS患者不良预后的敏感度、特异度分别为76.92%、60.41%，其联合其他指标检测分别提高到92.31%、88.54%^[27]。黄莉等^[28]研究发现血清PCT、IL-10预测继发性感染的AUC对应0.762、0.793，两者联合能提高到0.816。本研究中，血清PCT、IL-10预测ALI的AUC为0.837、0.852，认为血清PCT、IL-10对ALI有一定的预测价值，联合CitH3检测能提高AUC到0.951，敏感度、特异度对应82.14%、96.65%，曲线整体较PCT、IL-10单一检测有显著差异，说明血清CitH3联合PCT、IL-10能有效提高ECPR后ALI预测价值。本研究还发现心肺复苏到自主循环恢复时间是ALI发生的独立危险因素，这可能与恢复时间越长，肺部经历缺血再灌注损伤时间越长，SIRS持续有关。

本研究也存在不足：对ECPR后ALI发生相关因素选取有限，关于其危险因素分析可能存在一定的偏倚；血清CitH3、PCT、IL-10与ECPR后ALI发生的相关性报道甚少，仍需更多大样本研究报道进一步证实各指标对ECPR后ALI发生的临床价值。

4 结论

血清CitH3、PCT、IL-10水平对ECPR后ALI发生具有一定的预测价值，尤其是三者联合检测，预测效能价值更高。

参考文献

[1] GAISENDREES C, POOTH JS, LUEHR M, et al. Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation[J]. Dtsch Arztebl Int, 2023, 120(42): 703-710.

[2] ABRAMS D, MACLAREN G, LORUSSO R, et al. Extracorporeal cardiopulmonary resuscitation in adults: evidence and implications[J]. Intensive Care Med, 2022, 48(1): 1-15.

[3] 纪孟君, 赵艳梅, 路倩颖, 体外膜肺氧合在严重创伤患者救治中的并发症及其防治策略研究进展[J]. 中华创伤杂志, 2023, 39(2): 178-184.

[4] 范明华, 张铭, 梁晔, 大鼠慢性肺部感染刺激抗中性粒细胞胞质抗体产生及其机制[J]. 中华肾脏病杂志, 2019, 35(8): 603-610.

[5] YANG X, ZENG J, YU X, et al. PCT, IL-6, and IL-10 facilitate early diagnosis and pathogen classifications in bloodstream infection[J]. Ann Clin Microbiol Antimicrob, 2023, 22(1): 103.

[6] MILLAR MW, FAZAL F, RAHMAN A. Therapeutic targeting of NF-κB in acute lung injury: a double-edged sword[J]. Cells, 2022, 11(20): 3317.

[7] 关小容, 付斌, 郑永先, 血清瓜氨酸化组蛋白H3、沉默信号调节因子1检测在急诊脓毒症患者病情及预后评估中应用研究[J]. 创伤与急危重病医学, 2021, 9(4): 268-271.

[8] 王婷, 韦小碗, 杨亮, 脓毒症患者血清PCT、CRP、IL-6和IL-10水平检测及临床意义[J]. 陕西医学杂志, 2020, 49(11): 1510-1514.

[9] 中华医学会急诊医学分会复苏学组, 成人体外心肺复苏专家共识组. 成人体外心肺复苏专家共识[J]. 中华急诊医学杂志, 2018, 27(1):22-29.

[10] 颜艳, 王彤. 医学统计学[M]. 5版. 北京: 人民卫生出版社, 2020: 252- 254.

[11] 中华医学会重症医学分会. 急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南(2006)[J]. 中国实用外科杂志, 2007, 27(1): 1-6.

[12] DONNINO MW, SALCICCIOLI JD, DEJAM A, et al. APACHE Ⅱ scoring to predict outcome in post-cardiac arrest[J]. Resuscitation, 2013, 84(5): 651-656.

[13] VINCENT JL, DE MENDONÇA A, CANTRAINE F, et al. Use of the SOFA score to assess the incidence of organ dysfunction/failure in intensive care units: results of a multicenter, prospective study. working group on “sepsis-related problems” of the European society of intensive care medicine[J]. Crit Care Med, 1998, 26(11): 1793-1800.

[14] 常影, 刘泽雄, 季晓鹏, 体外循环肺损伤机制与肺保护策略研究进展[J]. 长春中医药大学学报, 2023, 39(7): 817-821.

[15] XIA L, ZHANG C, LV N, et al. AdMSC-derived exosomes alleviate acute lung injury via transferring mitochondrial component to improve homeostasis of alveolar macrophages[J]. Theranostics, 2022, 12(6): 2928-2947.

[16] GE P, LUO Y, OKOYE CS, et al. Intestinal barrier damage, systemic inflammatory response syndrome, and acute lung injury: a troublesome trio for acute pancreatitis[J]. Biomed Pharmacother, 2020, 132: 110770.

[17] 李锋, 吴新杰, 陈启江, 青蒿素对猪心脏骤停复苏后肺损伤的影响及其机制[J]. 协和医学杂志, 2023, 14(3): 520-527.

[18] LI M, LIN C, LESO A, et al. Quantification of citrullinated histone H3 bound DNA for detection of neutrophil extracellular traps[J]. Cancers, 2020, 12(11): 3424.

[19] 李聪, 李丽丽, 刘辉. 老年脓毒症患者血清SDC-1、CitH3水平表达及临床意义[J]. 中国医药导报, 2023, 20(22): 92-96.

[20] KUMAR S, PAYAL N, SRIVASTAVA VK, et al. Neutrophil extracellular traps and organ dysfunction in sepsis[J]. Clin Chim Acta, 2021, 523: 152-162.

[21] 王锦, 谢晶, 吕利玉. 血清瓜氨酸化组蛋白H3预测急性胰腺炎严重程度和住院病死率的临床价值[J]. 临床急诊杂志, 2022, 23(10): 696-702.

[22] 吕魁, 孙俊峰, 杨健鹰. 血清C反应蛋白、降钙素原、D-二聚体在急性胰腺炎患者中的表达及与严重程度床边指数和肺损伤的相关性[J]. 陕西医学杂志, 2023, 52(10): 1375-1378.

[23] WANG K, WANG MY, LIAO XM, et al. Locally organised and activated Fth1hi neutrophils aggravate inflammation of acute lung injury in an IL-10-dependent manner[J]. Nat Commun, 2022, 13: 7703.

[24] VIVAS MC, VILLAMARÍN-GUERRERO HF, SANCHEZ CA. Interleukin-10 (IL-10) 1082 promoter polymorphisms and plasma IL-10 levels in patients with bacterial sepsis[J]. Rom J Intern Med, 2021, 59(1): 50-57.

[25] 李京宴, 田英平, 高恒波, 脓毒症患者继发急性肺损伤的危险因素及早期预测价值[J]. 中国急救医学, 2022, 42(6): 487-492.

[26] 孙姣姣, 王甜, 李小林, 金黄色葡萄球菌感染引起急性肺损伤的风险预警模型构建[J]. 中华传染病杂志, 2023, 41(5): 338-343.

[27] 李中士, 兰超, 张文华, Alb、PCT及NT-proBNP检测与重症肺炎致ARDS患者病情的相关性及预后评估效能[J]. 西南医科大学学报, 2023, 46(6): 509-512, 523.

[28] 黄莉, 林丽娥, 符祥俊, 血清IL-10、PCT水平预测老年急性髓细胞白血病化疗患者继发性感染的价值[J]. 中国老年学杂志, 2022, 42(10): 2371-2374.

基金资助

河南省医学科技攻关计划项目(20B320024)