劉秋月 潘麗萍 駱寶建 韓芬 張宗德 李琦

·論著·

超氧化物歧化酶及常用生物標(biāo)志物檢測(cè)對(duì)繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭的診斷價(jià)值

劉秋月 潘麗萍 駱寶建 韓芬 張宗德 李琦

目的分析超氧化物歧化酶(SOD)及臨床常用生物標(biāo)志物用于診斷繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭的應(yīng)用價(jià)值。方法收集首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京胸科醫(yī)院2015年3—12月確診為繼發(fā)性肺結(jié)核的143例患者的外周血標(biāo)本，其中，繼發(fā)性肺結(jié)核患者(肺結(jié)核組)71例，繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭患者(呼吸衰竭組)72例。檢測(cè)并分析研究對(duì)象外周血標(biāo)本SOD、超敏C反應(yīng)蛋白(HCRP)、紅細(xì)胞沉降率(ESR)及N末端-前腦鈉肽(NT-proBNP)水平。結(jié)果呼吸衰竭組的SOD水平為(524.16±225.97) mg/ml，低于肺結(jié)核組的(725.34±325.63) mg/ml；HCRP水平為(68.51±43.6) mg/L，高于肺結(jié)核組的(56.07±39.56) mg/L；ESR水平為(50.05±29.03) mm/1 h，高于肺結(jié)核組的(37.13±27.58) mm/1 h；NT-proBNP水平為(882.19±182.36) ng/L，高于肺結(jié)核組的(360.26±73.99) ng/L；差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為3.90、1.78、2.69、22.78，P值均<0.05)。經(jīng)logistic多因素分析顯示，肺結(jié)核患者的SOD水平≥300 mg/ml時(shí)，發(fā)生呼吸衰竭的風(fēng)險(xiǎn)是SOD<300 mg/ml時(shí)的89%(OR=0.89；95%CI=0.76～0.92)；肺結(jié)核患者的NT-proBNP水平≥80 ng/L時(shí)發(fā)生呼吸衰竭的風(fēng)險(xiǎn)是NT-proBNP<80 ng/L時(shí)的1.21倍(OR=1.21；95%CI=1.12～1.28)。SOD、ESR、HCPR、NT-proBNP在預(yù)測(cè)肺結(jié)核患者是否易發(fā)生呼吸衰竭的受試者工作特征曲線分析顯示SOD的曲線下面積(AUC)值最高為0.862，敏感度為73.2%，特異度為93.1%，臨界值(cut-off值)為478.51 mg/ml。NT-proBNP的AUC值為0.764，敏感度72.5%，特異度82.7%，cut-off 值為340.20 ng/L。結(jié)論繼發(fā)性肺結(jié)核患者血漿中SOD及NT-proBNP水平對(duì)患者是否并發(fā)呼吸衰竭具有良好的輔助診斷價(jià)值。

結(jié)核，肺； 呼吸功能不全； 超氧化物歧化酶； 診斷； 評(píng)價(jià)研究

呼吸衰竭是肺結(jié)核嚴(yán)重的并發(fā)癥，也是導(dǎo)致肺結(jié)核患者死亡的主要原因之一。結(jié)核分枝桿菌在肺內(nèi)生長(zhǎng)、繁殖，導(dǎo)致炎性細(xì)胞在肺部聚集、活化，產(chǎn)生大量氧自由基，造成細(xì)胞損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至引起肺組織破壞，導(dǎo)致呼吸衰竭的發(fā)生。氧化應(yīng)激在肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭的發(fā)生中起重要作用，而超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是氧自由基的清除劑，與肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭密切相關(guān)[1]。為此，筆者將探討比較SOD及臨床常用標(biāo)志物在繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭患者中的應(yīng)用價(jià)值。

資料和方法

1.研究對(duì)象：收集首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京胸科醫(yī)院2015年3—12月確診為繼發(fā)性肺結(jié)核的143例患者的外周血標(biāo)本，其中，繼發(fā)性肺結(jié)核患者(肺結(jié)核組)71例，繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭患者(呼吸衰竭組)72例。本研究獲得首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京胸科醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，所有研究對(duì)象均簽署知情同意書。

2.診斷標(biāo)準(zhǔn)：肺結(jié)核診斷參照《肺結(jié)核診斷標(biāo)準(zhǔn)(WS288-2008)》[2]，呼吸衰竭診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]：患者吸室內(nèi)空氣時(shí)動(dòng)脈血?dú)釶aO2<8 kPa(60 mm Hg；1 mm Hg=0.133 kPa)和(或)PaCO2>6.67 kPa(50 mm Hg)，并出現(xiàn)明顯臨床癥狀。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡<18 歲；(2)既往有支氣管哮喘、慢性阻塞性肺疾病病史；(3)惡性腫瘤患者；(4)免疫系統(tǒng)疾病或接受免疫治療者；(5)HIV、乙型肝炎病毒，或丙型肝炎病毒感染者；(6)處于妊娠期或哺乳期者。

3.試劑和儀器：Varioskan Flash酶標(biāo)儀由美國(guó)Thermo公司提供，Olympus AU-2700全自動(dòng)生化分析儀由日本Olympus公司提供。SOD試劑由USCN Business公司提供。超敏C-反應(yīng)蛋白(hypersensitive C-reactive protein，HCRP)試劑由美國(guó)Beckman公司提供。瑞普熒光干式定量分析儀、N末端-前BNP(N-terminal B-type natriuretic peptide，NT-proBNP)檢測(cè)試劑盒均為加拿大Response Biomedical 公司生產(chǎn)。

4.檢測(cè)方法：所有研究對(duì)象均在禁食12 h后，次日清晨空腹抽取肘靜脈血，采用免疫熒光法檢測(cè)NT-proBNP；采用免疫比濁法檢測(cè)HCPR；采用魏氏法測(cè)定血紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate，ESR)；采用ELISA檢測(cè)SOD。所有操作過(guò)程嚴(yán)格按試劑使用說(shuō)明及儀器操作手冊(cè)進(jìn)行。同時(shí)，收集所有患者臨床資料及血?dú)夥治鼋Y(jié)果。

結(jié) 果

1.基本情況：肺結(jié)核組71例，其中男46例，女25例，平均年齡(50.43±17.27)歲；呼吸衰竭組72例，其中男48例，女24例，平均年齡(55.31±18.24)歲。兩組研究對(duì)象年齡、性別分布、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、并發(fā)糖尿病比率等因素差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。呼吸衰竭組的PaO2、PaO2/FiO2較肺結(jié)核組降低，PaCO2較肺結(jié)核組升高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。

表1 研究對(duì)象不同臨床特征在肺結(jié)核組和呼吸衰竭組間的比較

注1 mm Hg=0.133 kPa

表2 SOD、HCRP、ESR、NT-proBNP水平在肺結(jié)核組和呼吸衰竭組中的比較

2.各指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果：對(duì)肺結(jié)核組、呼吸衰竭組的SOD、HCRP、ESR、NT-proBNP水平進(jìn)行比較，呼吸衰竭組患者的SOD水平較肺結(jié)核組降低，而ESR、HCPR、NT-proBNP水平較肺結(jié)核組升高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表2。

表3 繼發(fā)性肺結(jié)核患者發(fā)生呼吸衰竭影響因素logisitic回歸分析相關(guān)變量賦值表

4.各指標(biāo)臨床應(yīng)用價(jià)值評(píng)價(jià)：應(yīng)用ROC曲線對(duì)SOD、ESR、HCPR、NT-proBNP等預(yù)測(cè)肺結(jié)核患者發(fā)生呼吸衰竭的價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)(圖1)，臨界值(cut-off值)分別為：SOD<478.51 mg/ml，HCPR<47.21 mg/L，ESR<24.52 mm/1 h，NT-proBNP<340.20 ng/L。其中，SOD及NT-proBNP的AUC值較高，各指標(biāo)的特異度及敏感度見表5。

表4 繼發(fā)性肺結(jié)核患者發(fā)生呼吸衰竭影響因素logisitic回歸分析結(jié)果

圖1 SOD、ESR、HCPR及NT-proBNP用于診斷繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭的ROC曲線

表5 SOD、ESR、HCPR及NT-proBNP檢測(cè)繼發(fā)性

討 論

肺結(jié)核是引起呼吸衰竭的第二大病因，僅次于慢性阻塞性肺疾病，而呼吸衰竭是肺結(jié)核患者死亡的主要原因之一。據(jù)報(bào)道，住院治療的肺結(jié)核患者中，呼吸衰竭的發(fā)生率為1.5%～6.0%[4]。因此，針對(duì)肺結(jié)核患者并發(fā)呼吸衰竭影響因素的研究十分重要[5]。

本研究?jī)山M患者性別、年齡、BMI、并發(fā)糖尿病情況等因素均無(wú)差異，說(shuō)明兩組具有可比性。而血?dú)夥治鲈趦山M間的差異正反映了呼吸衰竭組存在嚴(yán)重低氧血癥和肺泡通氣不足。這也正是肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭的特征。本研究結(jié)果顯示，HCRP、NT-proBNP、ESR在呼吸衰竭患者血漿中的表達(dá)水平均高于肺結(jié)核組，SOD水平低于肺結(jié)核組。通過(guò)多因素分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)肺結(jié)核患者的SOD水平≥300 mg/ml 時(shí)，發(fā)生呼吸衰竭的風(fēng)險(xiǎn)是SOD<300 mg/ml 患者的89%；當(dāng)肺結(jié)核患者的NT-proBNP水平≥80 ng/L時(shí)其發(fā)生呼吸衰竭的風(fēng)險(xiǎn)是NT-proBNP<80 ng/L患者的1.21倍。

眾所周知，結(jié)核病患者的氧化應(yīng)激是由巨噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)和炎癥造成的，超氧化物與結(jié)核病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[6]。SOD能消除生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，能夠減輕超氧陰離子自由基的毒性作用，保護(hù)肺部細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能正常，能阻止超氧化物引起透明質(zhì)酸片段化從而抑制肺部炎癥[7]。已有研究發(fā)現(xiàn)，在肺結(jié)核患者血清中SOD明顯降低[8]，而筆者研究發(fā)現(xiàn)，在繼發(fā)性肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭患者的血漿中，SOD水平明顯低于繼發(fā)性肺結(jié)核組患者，提示氧化應(yīng)激反應(yīng)在肺結(jié)核患者發(fā)生呼吸衰竭的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，患者體內(nèi)存在著非常嚴(yán)重的氧化-抗氧化失衡。

分析SOD降低的原因，肺結(jié)核患者的氧化應(yīng)激反應(yīng)是由于結(jié)核分枝桿菌激活巨噬細(xì)胞產(chǎn)生呼吸爆發(fā)及炎癥引起的。結(jié)核分枝桿菌感染人體后主要進(jìn)入巨噬細(xì)胞內(nèi)，而巨噬細(xì)胞和其他吞噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞中的呼吸爆發(fā)可立即釋放出大量活性氧代謝產(chǎn)物。細(xì)胞的氧化損傷是由于超氧化物產(chǎn)生與抗氧化抵御之間不平衡的結(jié)果，在病理狀態(tài)下，人體內(nèi)氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡，使自由基長(zhǎng)期保持在較高水平，導(dǎo)致機(jī)體慢性損傷。肺結(jié)核患者體內(nèi)氧化應(yīng)激加劇，造成SOD活性明顯降低，下降程度與嚴(yán)重程度及病程相關(guān)[9]。隨著患者病情的加重，體內(nèi)氧化劑的生成就會(huì)越多，抗氧化劑消耗也就越多，所以更容易引起氧化-抗氧化失衡，而呼吸衰竭的發(fā)生更會(huì)加劇氧化-抗氧化失衡，進(jìn)一步增強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)。

已有研究顯示肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭患者的BNP水平明顯升高[10]，這與本研究結(jié)果一致。作為監(jiān)測(cè)心功能或壓力的一種重要生物標(biāo)志物，NT-proBNP 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，BNP有利鈉、利尿、擴(kuò)張外周血管、抑制腎素釋放、拮抗腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)和交感神經(jīng)系統(tǒng)等多種生理功能，是人體抵御容量負(fù)荷過(guò)重及高血壓的一個(gè)主要內(nèi)分泌系統(tǒng)。有研究顯示，在重癥監(jiān)護(hù)室治療的心功能不全及休克患者的NT-proBNP水平明顯高，而且濃度與病死率明顯相關(guān)[11]。心功能不全時(shí)患者心排血量急劇下降，肺靜脈回流不暢，可引起肺水腫，導(dǎo)致肺泡表面活性物質(zhì)減少，促進(jìn)肺泡萎陷、引起肺不張，導(dǎo)致管腔內(nèi)黏液分泌物清除障礙，細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖。肺水腫所導(dǎo)致的肺泡換氣、通氣功能障礙，進(jìn)一步加重肺結(jié)核患者的呼吸功能障礙，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致呼吸衰竭。而呼吸衰竭又進(jìn)一步加重了心功能不全[12]。因此，早期監(jiān)測(cè)NT-proBNP，及早改善患者心功能，可以有效緩解患者肺通氣和換氣功能障礙，對(duì)改善患者預(yù)后意義重大。

綜上所述，對(duì)繼發(fā)性肺結(jié)核患者監(jiān)測(cè)其SOD及NT-proBNP，及早控制病情，有利于防止其進(jìn)一步發(fā)展為呼吸衰竭，值得臨床推廣應(yīng)用。但本研究未對(duì)肺結(jié)核并發(fā)呼吸衰竭患者治療后的SOD及NT-proBNP 水平進(jìn)行觀察，還有待進(jìn)一步探討。

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ThevaluesofSODandcommonbiomarkersindiagnosingsecondarypulmonarytuberculosiscomplicatedwithrespiratoryfailure

LIUQiu-yue,PANLi-ping,LUOBao-jian,HANFen,ZHANGZong-de,LIQi.

DepartmentofIntensiveCareUnit,BeijingChestHospital,CapitalMedicalUniversity,BeijingTuberculosisandThoracicTumorResearchInstitute,Beijing101149,China

LIQi,Email:Lq0703@hotmail.com

ObjectiveTo analyze the performance of superoxide dismutase (SOD) and the common clinical biomarkers for diagnosis of secondary pulmonary tuberculosis complicated with respiratory failure.MethodsThe peripheral blood of 143 cases with secondary pulmonary tuberculosis in Beijing Chest Hospital,Capital Medical University between March 2015 and December 2015 were collected in this study.Among the included patients,there were 71 cases with pulmonary tuberculosis (defined as pulmonary tuberculosis group) and 72 cases with secondary pulmonary tuberculosis complicated with respiratory failure (defined as respiratory failure group).The levels of concentrations of SOD,hypersensitive C reactive protein (HCRP),erythrocyte sedimentation rate (ESR) and NT-proBNP were tested.ResultsThe level of SOD was 524.16±225.97 mg/ml in respiratory failure group,which was lower than that in the pulmonary tuberculosis group (725.34±325.63 mg/ml).The level of HCRP was 68.51±43.6 mg/L in respiratory failure group,which was higher compared with the pulmonary tuberculosis group (56.07±39.56 mg/L).The ESR was 50.05±29.03 mm/1 h in respiratory failure group,higher than that in pulmonary tuberculosis group (37.13±27.58 mm/1 h).The level of NT-proBNP was 882.19±182.36 ng/L in respiratory failure group,which was higher than that in the in pulmonary tuberculosis group (360.26±73.99 ng/L).The differences in the levels of SOD,HCRP,ESR and NT-proBNP were statistically significant (t=3.90,1.78,2.69 and 22.78;Ps<0.05).The logistic multivariate analysis showed that the risk of respiratory failure in pulmonary tuberculosis patients with a SOD level of ≥300 mg/ml was 89% compared with patients with a SOD level of <300 mg/ml (OR=0.89; 95%CI=0.76-0.92); the risk in patients with a NT-proBNP level of ≥80 ng/L was 1.21 times of patients with a NT-proBNP of <80 ng/L (OR=1.21; 95%CI=1.12-1.28).Receiver operating characteristic curves (ROC) analysis showed that area under curve (AUC) of SOD in diagnosing respiratory failure in pulmonary tuberculosis patients was 0.862,followed by NT-proBNP,HCRP and ESR.the sensitivity of SOD was 73.2% and specificity was 93.1%; the cut-off value was 478.51 mg/ml.AUC of NT-proBNP was 0.764,the sensitivity of NT-proBNP was 72.5% and specificity was 82.7%,and the cut-off value was 340.20 pg/ml.ConclusionThe plasma levels of SOD and NT-proBNP have good clinical values in monitoring the occurrence of respiratory failure in secondary pulmonary tuberculosis patients.

Tuberculosis,pulmonary; Respiratory insufficiency; Superoxide dismutase; Diagnosis; Evaluation studies

10.3969/j.issn.1000-6621.2018.01.016

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2015ZX10004801-003)；北京市自然科學(xué)基金(7164245)；北京市科技新星計(jì)劃(Z161100004916080)；北京市醫(yī)院管理局“青苗”計(jì)劃專項(xiàng)(QML20151501)；重大傳染病防治協(xié)同創(chuàng)新中心(PXM2016_014226_000052)

101149 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京胸科醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)病房(劉秋月、駱寶建、韓芬)，耐藥結(jié)核病研究北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(潘麗萍、張宗德)，結(jié)核科(李琦)

李琦，Email：Lq0703@hotmail.com

2017-04-11)

李敬文)