高鴻翔，于新迪，張廼璞，朱麗敏，魯芳芳，莫 茜，王 偉

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兒童體外循環(huán)術(shù)后細(xì)胞外組蛋白的變化及臨床意義

高鴻翔，于新迪，張廼璞，朱麗敏，魯芳芳，莫 茜，王 偉

［摘要］：目的 研究先天性心臟病患兒在體外循環(huán)下行糾治術(shù)術(shù)后細(xì)胞外組蛋白的變化及其臨床意義。方法 分別收集16例非紫紺型(A組)和32例紫紺型(B組)患兒在術(shù)前(T0)、術(shù)后0 h(T1)、4 h(T2)、24 h(T3)、48 h(T4)和72 h(T5)的外周血,檢測血清組蛋白、降鈣素原(PCT)及C反應(yīng)蛋白(CRP)水平,同時(shí)記錄術(shù)中體外循環(huán)時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間,術(shù)后機(jī)械通氣時(shí)間、重癥監(jiān)護(hù)室時(shí)間等臨床參數(shù)。結(jié)果 兩組細(xì)胞外組蛋白、PCT和CRP術(shù)后均較術(shù)前顯著升高,分別于T1、T3和T4達(dá)到峰值,且A、B兩組各指標(biāo)峰值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。線性回歸分析示,兩組細(xì)胞外組蛋白峰值與PCT和CRP峰值及臨床參數(shù)之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性。ROC曲線分析示T1細(xì)胞外組蛋白水平對(duì)術(shù)后抗生素的應(yīng)用及ICU時(shí)間具有預(yù)測價(jià)值。結(jié)論 術(shù)后細(xì)胞外組蛋白較PCT和CRP更早達(dá)到峰值,且其峰值與病情的嚴(yán)重程度相關(guān),可作為兒童體外循環(huán)術(shù)后的早期臨床預(yù)后參考指標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］：先天性心臟??；體外循環(huán)；細(xì)胞外組蛋白；炎癥反應(yīng)

10.13498/j.cnki.chin.j.ecc.2016.01.05

作者單位：200127上海,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心心胸外科(高鴻翔、于新迪、張廼璞、朱麗敏、魯芳芳、王 偉),兒科轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究所(莫 茜)

The post-operative change and clinical significance of extracellular histones after cardiopulmonary bypass in children

Gao Hong-xiang,Yu xin-di,Zhang Nai-pu,Zhu Li-min,Lu Fang-fang,Mo xi,Wang Wei
Department of Cardiothoracic Surgery,Shanghai Children’s Medical Center,Shanghai Jiaotong University School of Medicine,Shanghai,200127,China
Corresponding author:Wang Wei,Email:wangwei@scmc.com.cn

［Abstract］：Objective To investigate the post-operative change of extracellular histones and its clinical significance after cardiopulmonary bypass(CPB) in children with congenital heart disease(CHD).Methods Sixteen children with non-cyanosis CHD(Group A) and thirty-two children with cyanosis CHD(Group B),undergoing corrective procedures with CPB,were prospectively enrolled in this study.Extracellular histones,procalcitonin(PCT) and C-reactive protein(CRP)were measured at pre-OP(operative)(T0),post-OP hour 0(T1),post-OP hour 4(T2),post-OP hour 24(T3),post-OP hour 48(T4) and post-OP hour 72(T5).The relationships between histones and PCT,CRP as well as clinical parameters were analyzed.Results In both groups,the extracellular histones,PCT and CRP levels increased significantly post-OP,and peaked at T1,T3 and T4 respectively.In each group,the highesthistones level was correlated with the peak PCT and CRP levels as well as the ventilation time and ICU stay time.Receiver operating characteristic(ROC) curves analysis showed that,the peak histones level had predictive values in antibiotic use and prolonged ICU stay(＞3 days) postoperatively.Conclusion The extracellular histones reached peak level earlier than PCT and CRP,and the peak histones level had correlation with the disease severity postoperatively.The extracellular histones level at post-OP hour 0 can be potentially used as a rapid prognostic indicator in children after cardiac surgery with CPB.

［Key words］： Congenital heart disease；Cardiopulmonary bypass；Extracellular histones；Inflammation response

先天性心臟病是先天性畸形中最常見的一類疾病,約占各種先天畸形的28%,經(jīng)體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass,CPB)心內(nèi)直視手術(shù)是糾治其畸形的主要方式。CPB術(shù)后的炎癥反應(yīng)及臟器功能損傷是影響臨床預(yù)后的主要因素,早期的診斷與干預(yù)可有效改善臨床預(yù)后[1-2]。

組蛋白是存在于真核細(xì)胞核內(nèi)的一類蛋白質(zhì),是構(gòu)成染色質(zhì)的重要組成部分。研究指出細(xì)胞外組蛋白是促發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)及肝、肺、腎等多臟器功能損傷的主要致病因子[3-5]。最新的臨床研究表明,膿毒癥患兒血液中細(xì)胞外組蛋白濃度高于健康患兒,且其濃度與病情嚴(yán)重程度相關(guān),具有預(yù)測膿毒癥患兒病情進(jìn)展及預(yù)后的價(jià)值[6]。

因此,筆者推測組蛋白有可能對(duì)先天性心臟病術(shù)后的早期臨床預(yù)后具有預(yù)測價(jià)值,本研究對(duì)此推測進(jìn)行驗(yàn)證。

1 資料與方法

本研究通過了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(SCMCIRB-K2014003)和臨床試驗(yàn)注冊(cè)(Shanghai Children＇s Medical Center NCT02325765)。

1.1 病例選擇 16例非紫紺型患兒(A組)均為室間隔缺損,32例紫紺型患兒(B組)包括16例法洛四聯(lián)癥、8例完全型肺靜脈異位引流、5例完全性大動(dòng)脈錯(cuò)位以及3例右室雙出口,所有患兒均為首次行心內(nèi)直視糾治術(shù)。

1.2 手術(shù)方案 兩組患兒均采用胸骨正中切口路徑開胸及淺低溫(肛溫30～32℃)CPB。在CPB開始前,20 mg的肝素直接加入預(yù)充液,另2 mg/kg的肝素經(jīng)右心耳注入心內(nèi),以維持激活凝血時(shí)間(ACT)≥400 s。阻斷主動(dòng)脈后,經(jīng)主動(dòng)脈根部灌注冷血停搏液20 ml/kg(阻斷時(shí)間達(dá)40 min時(shí),再次灌注10 ml/kg停搏液)。CPB期間,灌注流量維持在100～150 ml/(kg·min),平均動(dòng)脈壓維持在30～50 mm Hg。在CPB結(jié)束后行改良超濾10～12 min,最后經(jīng)靜脈滴注魚精蛋白中和肝素。術(shù)中及術(shù)后早期,常規(guī)用頭孢呋辛預(yù)防感染,術(shù)后依據(jù)患兒血培養(yǎng)檢測結(jié)果選用高級(jí)別抗生素或者聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療。

1.3 臨床數(shù)據(jù)收集 分別記錄兩組患兒的CPB時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、機(jī)械通氣時(shí)間、ICU時(shí)間、住院時(shí)間、抗生素應(yīng)用及術(shù)后并發(fā)癥等臨床數(shù)據(jù)。

1.4 血液樣本采集和保存 分別于術(shù)前(T0)、術(shù)后0 h(T1)、4 h(T2)、24 h(T3)、48 h(T4)和72 h(T5)經(jīng)動(dòng)脈置管采集患兒外周血1 ml置于EDTA抗凝管,室溫下3 000 r/min離心10 min,吸取上清保存于-80℃。

1.5 實(shí)驗(yàn)室檢測 細(xì)胞外組蛋白采用酶聯(lián)免疫吸附法(Cell Death Detection ELISApluskit:Roche Diagnostics；Indianapolis,IN)測定,降鈣素原(procalcitonin ,PCT)采用免疫發(fā)光測量法(Roche Diagnostics GmbH,Mannheim,Germany)測定,C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein,CRP)采用免疫比濁法(QuikRead go CRP,Diagnostica Oy,Espoo,Finland)測定。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,計(jì)數(shù)資料以百分率表示,兩組患兒資料之間的差異采用兩樣本t檢驗(yàn)方法檢驗(yàn),雙側(cè)P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用直線回歸分析的方法分別分析細(xì)胞外組蛋白同PCT和CRP及臨床參數(shù)之間的相關(guān)性。采用接受者工作特征曲線(ROC曲線)對(duì)細(xì)胞外組蛋白對(duì)臨床預(yù)后的預(yù)測價(jià)值進(jìn)行分析。

2 結(jié) 果

患兒一般情況及臨床參數(shù)見表1。細(xì)胞外組蛋白兩組患兒術(shù)后T1:T0比較均顯著升高。A 組(0.357±0.104) vs(0.172±0.047),P＜0.01；B組(0.762±0.287) vs(0.194±0.098),P＜0.01。PCT A組(0.554±0.08)μg/L vs(0.069±0.038) μg/L,P＜0.01；B組(0.778±0.345)μg/L vs(0.103 ±0.057)μg/L,P＜0.01。CRP A組(11.125±1.611) mg/L vs(4.091±2.256)mg/L,P＜0.01；B組(12.000 ±4.243)mg/L vs(5.259±2.490)mg/L,P＜0.01。但三者達(dá)峰值的時(shí)間不同,組蛋白、PCT和CRP分別于T1、T3和T4達(dá)到峰值。兩組患兒細(xì)胞外組蛋白峰值B組(0.762±0.287) vs A組(0.357±0.104),P ＜0.01；PCT峰值B組(3.548±2.233)μg/L vs A組(1.601±0.774)μg/L,P＜0.01；CRP峰值B組(45.313 ±22.039)mg/L vs A組(15.578±5.158)mg/L,P＜0.01；B組均高于A組,有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,見圖1。

表1　患兒一般情況(±s)

表1　患兒一般情況(±s)

注：*P＜0.05,**P＜0.01,***P＜0.001。

檢測指標(biāo)　A組(n＝16)　B組(n＝32)　P年齡(m)　7.6±4.4　8.0±6.2　0.8430體重(kg)　7.0±2.2　6.6±2.2　0.5470身高(cm)　57.4±6.9　65.3±10.6　0.6300體外循環(huán)時(shí)間(min)　44.1±9.0　78.9±23.6　 ＜0.001***主動(dòng)脈阻斷時(shí)間(min)　25.9±7.6　50.4±18.4　 ＜0.001***機(jī)械通氣時(shí)間(h)　16.4±11.7　54.5±30.0　 ＜0.001***ICU時(shí)間(d)　2.5±1.7　5.1±2.3　 ＜0.001***住院時(shí)間(d)　10.2±2.7　14.0±4.1　 0.002**

圖1　兩組患兒術(shù)后細(xì)胞外組蛋白、PCT和CPR的變化

線性回歸分析示兩組患兒細(xì)胞外組蛋白峰值分別與PCT峰值(A組:r＝0.898,P＜0.01；B組:r＝0.675,P＜0.01)和CRP峰值(A組:r＝0.535,P＝0.03；B組:r＝0.657,P＜0.01)之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性,見圖2。

統(tǒng)計(jì)分析提示兩組患兒細(xì)胞外組蛋白峰值與術(shù)后的機(jī)械通氣時(shí)間(A組:r＝0.614,P＝0.01；B組:r＝0.607,P＜0.01)、ICU時(shí)間(A組:r＝0.744,P＜0.01；B組:r＝0.602,P＜0.01)之間也存在統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性,見圖3。

圖2　兩組患兒術(shù)后細(xì)胞外組蛋白與PCT和CRP峰值之間的相關(guān)性

圖3　兩組患兒術(shù)后細(xì)胞外組蛋白峰值與術(shù)后的機(jī)械通氣和ICU時(shí)間之間的相關(guān)性

48例患兒中,33例(68.75%)術(shù)后應(yīng)用單種抗生素治療,15例(31.25%)術(shù)后需要聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療,這兩類患兒細(xì)胞外組蛋白峰值[單獨(dú)治療(0.538±0.283) vs聯(lián)合治療(0.789±0.327)]之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異( P＜0.05),見圖4A。 48例患兒中,術(shù)后ICU時(shí)間≤3 d的患兒有20例(41.67%),ICU時(shí)間＞3 d的患兒有28例(58.33%),這兩類患兒的細(xì)胞外組蛋白峰值[≤3 d(0.385± 0.160) vs＞3 d(0.782±0.297)]之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異( P＜0.01),見圖4B。

圖4A　術(shù)后單獨(dú)應(yīng)用抗生素與聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療患兒細(xì)胞外組蛋白峰值的比較

圖4B　術(shù)后ICU時(shí)間≤3 d與ICU時(shí)間＞3 d的患兒細(xì)胞外組蛋白峰值的比較。

經(jīng)ROC曲線分析,細(xì)胞外組蛋白峰值對(duì)術(shù)后需聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療的預(yù)測敏感度為0.733,特異度為0.636,曲線下面積(AUC)為0.724；PCT峰值對(duì)其預(yù)測的敏感度為0.867,特異度為0.515,AUC為 0.699,見圖5A。經(jīng)ROC曲線分析,細(xì)胞外組蛋白峰值對(duì)術(shù)后ICU時(shí)間＞3 d的預(yù)測敏感度為0.750,特異度為0.900,AUC為0.883；CRP峰值對(duì)其預(yù)測的敏感度為0.679,特異度為0.900,AUC為0.881,見圖5B。

圖5　細(xì)胞外組蛋白峰值對(duì)術(shù)后需聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療和對(duì)術(shù)后ICU時(shí)間＞3 d的ROC線性分析

3 討 論

細(xì)胞核內(nèi)組蛋白可分別通過活化的中性粒細(xì)胞主動(dòng)分泌和壞死的細(xì)胞被動(dòng)釋放兩種途徑釋放到細(xì)胞外空間,成為細(xì)胞外組蛋白[7-9]。研究證明,血液中高濃度的細(xì)胞外組蛋白對(duì)機(jī)體具有損傷作用,其可通過引發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞損傷、細(xì)胞因子釋放、血小板聚集、凝血系統(tǒng)激活等機(jī)制,導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的發(fā)生,以及凝血功能紊亂,肝、肺、腎等臟器功能損傷[10-12]。

本研究中,細(xì)胞外組蛋白在CPB術(shù)后較術(shù)前顯著升高,并在術(shù)后0 h即達(dá)到峰值,其峰值出現(xiàn)時(shí)間早于PCT和CRP,這可能是由于組蛋白原先存在于細(xì)胞核內(nèi),細(xì)胞損傷之后直接分泌、釋放入血液中,所以術(shù)后很快達(dá)到峰值；而PCT和CRP在機(jī)體遭受損傷之后需先經(jīng)臟器合成,然后再釋放入血液。

CPB術(shù)后,早期評(píng)估炎癥反應(yīng)的嚴(yán)重程度,對(duì)術(shù)后早期采取干預(yù)措施以改善臨床預(yù)后具有重要的臨床意義。PCT是由甲狀腺分泌的降鈣素前肽,是細(xì)菌性感染的生物學(xué)指標(biāo),用于術(shù)后早期診斷和評(píng)估感染的嚴(yán)重程度[13-14]。CRP是由肝臟合成的急性期反應(yīng)蛋白,在機(jī)體遭受感染、炎癥及組織創(chuàng)傷時(shí)快速合成,用作評(píng)估及預(yù)測CPB術(shù)后炎癥反應(yīng)及病情嚴(yán)重程度的生物學(xué)指標(biāo)[15-16]。

CPB術(shù)后早期應(yīng)用抗生素抗感染干預(yù)治療可改善臨床預(yù)后,但是非選擇性地應(yīng)用抗生素會(huì)導(dǎo)致機(jī)體毒性及抗生素抵抗等副作用,因此,依照血液培養(yǎng)、炎癥反應(yīng)標(biāo)志物檢測等結(jié)果合理選擇抗生素具有臨床實(shí)用意義[17-18]。本研究中,術(shù)后需要聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療的患兒細(xì)胞外組蛋白峰值高于應(yīng)用單種抗生素治療的患兒。ROC曲線分析示其預(yù)測術(shù)后需要聯(lián)合應(yīng)用抗生素治療的AUC為0.724,略優(yōu)于PCT(AUC＝0.699),說明其具有預(yù)測術(shù)后感染嚴(yán)重程度的價(jià)值。

有研究指出,術(shù)后細(xì)胞外組蛋白濃度越高,患者需要機(jī)械輔助通氣的時(shí)間越長[19]。在本研究中,細(xì)胞外組蛋白峰值與術(shù)后的機(jī)械通氣時(shí)間和ICU時(shí)間分別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性,且ICU時(shí)間＞3 d的患兒細(xì)胞外組蛋白峰值高于ICU時(shí)間≤3 d的患兒。ROC曲線分析示其預(yù)測術(shù)后ICU時(shí)間＞3 d的AUC 為0.883,與CRP相似(AUC＝0.881),說明其具有預(yù)測術(shù)后病情嚴(yán)重程度的價(jià)值。

4 結(jié) 論

細(xì)胞外組蛋白在術(shù)后0 h即達(dá)到峰值,早于炎癥反應(yīng)指標(biāo)PCT和CRP。且其峰值與患兒術(shù)后的病情嚴(yán)重程度具有相關(guān)性,同時(shí)對(duì)術(shù)后抗生素的應(yīng)用及ICU時(shí)間有統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)測價(jià)值。術(shù)后0 h的細(xì)胞外組蛋白可作為先天性心臟病患兒CPB根治術(shù)后的早期臨床預(yù)后參考指標(biāo)。

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(修訂日期:2015-12-03)

(收稿日期:2015-11-18)

通訊作者：王偉,Email:wangwei@ scmc.com.cn

基金項(xiàng)目：上海高校青年教師培養(yǎng)資助計(jì)劃(滬教委人[2013]51號(hào))