曾禮，吳小波,張軼行,廖鵬,田勁,余政，鄧超

膿毒癥所致腦功能障礙(sepsis-indued brain dysfunction，SIBD)指膿毒癥引起的彌漫性腦功能障礙， SIBD是膿毒癥患者常見(jiàn)的死亡原因，病死率隨病情加重而增高[1]。SIBD早期缺乏典型的臨床癥狀和影像學(xué)表現(xiàn)，主要依賴(lài)排除法診斷，且缺乏特異性治療方法[2]，因此亟待探尋與SIBD相關(guān)的敏感生物學(xué)標(biāo)志物。半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白水解酶-1(caspase-1)是一種促炎性介質(zhì)，在腦血管細(xì)胞及神經(jīng)細(xì)胞有一定程度表達(dá)，caspase-1可感知腦組織缺血缺氧等腦損傷信號(hào)，與多發(fā)性硬化癥、阿爾茨海默病和帕金森病等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)[3-4]。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(nucleotide binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)是先天免疫系統(tǒng)的受體，NLRP3激活后與caspase-1形成炎性小體，介導(dǎo)白介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、IL-18釋放，腦損傷時(shí)NLRP3炎性小體異常激活，可誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞凋亡，加重神經(jīng)損傷[5-6]。目前caspase-1、NLRP3在SIBD的相關(guān)報(bào)道十分少見(jiàn)，鑒于其在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用，推測(cè)caspase-1、NLRP3有望成為SIBD診斷的生物學(xué)指標(biāo)，為此，現(xiàn)觀測(cè)SIBD患者血清caspase-1、NLRP3水平，并分析其與SIBD的關(guān)系及診斷SIBD的價(jià)值，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2018年1月—2021年1月重慶大學(xué)附屬涪陵醫(yī)院神經(jīng)外科收治的SIBD患者60例為SIBD組；另選擇同期住院的未發(fā)生腦功能障礙的膿毒癥患者72例為對(duì)照組，認(rèn)知功能正常，無(wú)異常神經(jīng)或精神癥狀。SIBD組患者APACHEⅡ評(píng)分、SOFA評(píng)分，膿毒癥休克、呼吸窘迫綜合征、機(jī)械通氣、ICU住院時(shí)間≥10 d比例，S100β蛋白、NSE、IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α水平高于對(duì)照組(P<0.05)，見(jiàn)表1。本研究已經(jīng)獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批號(hào)20171205)，患者或家屬知情同意并簽署知情同意書(shū)。

表1 SIBD 組和對(duì)照組臨床資料比較

1.2 病例選擇標(biāo)準(zhǔn) (1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合“中國(guó)膿毒癥/膿毒性休克急診治療指南(2018) ”診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]；②經(jīng)臨床診斷SIBD，非鎮(zhèn)靜狀態(tài)患者采用ICU譫妄意識(shí)狀態(tài)評(píng)分法(CAM-ICU)評(píng)估，提示患者精神狀態(tài)急性改變或劇烈波動(dòng)，鎮(zhèn)靜狀態(tài)患者采用腦電圖和感覺(jué)誘發(fā)電位檢測(cè)結(jié)果提示異常，且需排除中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染、顱腦外傷、腦血管栓塞、藥物引起的神經(jīng)功能障礙[8]；③18歲<年齡<80歲 。(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往腦梗死、腦出血、顱腦手術(shù)史；②合并顱內(nèi)腫瘤；③合并癲癇、阿爾茨海默病、帕金森病；④?chē)?yán)重精神疾病。

1.3 觀測(cè)指標(biāo)與方法

1.3.1 血清caspase-1、NLRP3水平：患者入住ICU第1、3 d采集靜脈血3 ml注入促凝試管待血液凝固取上層液離心后取血清待測(cè)。以FAME20全自動(dòng)酶聯(lián)免疫分析儀(瑞士Hamilton公司)采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測(cè)血清caspase-1、NLRP3水平，試劑盒購(gòu)自美國(guó)R&D公司。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)室相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)：患者入住ICU 24 h 內(nèi)采集靜脈血3 ml注入促凝試管待血液凝固取上層液離心后取血清檢測(cè)，F(xiàn)AME20全自動(dòng)酶聯(lián)免疫分析儀采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)檢測(cè)S100β蛋白、神經(jīng)元特異性烯醇化酶(NSE)、IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α，試劑盒購(gòu)自美國(guó)賽默飛公司。

1.3.3 APACHEⅡ、SOFA評(píng)分判定：急性生理與慢性健康評(píng)估Ⅱ(APACHEⅡ)評(píng)分,根據(jù)患者入院24 h內(nèi)臨床指標(biāo)(體溫、心率、呼吸等)最差值計(jì)算，分值0～71分，得分越高病情越重[9]。序貫器官衰竭評(píng)估(SOFA)評(píng)分根據(jù)患者入ICU每日呼吸系統(tǒng)指標(biāo)、血液系統(tǒng)指標(biāo)、膽紅素、循環(huán)系統(tǒng)指標(biāo)、神經(jīng)系統(tǒng)指標(biāo)、肌酐、尿量最差值計(jì)算，分值0～48分，得分越高病情越重[10]。

2 結(jié) 果

2.1 2組血清caspase-1、NLRP3水平比較 SIBD組入住ICU第1、3 d血清caspase-1、NLRP3水平高于對(duì)照組(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 對(duì)照組及SIBD組患者入住ICU第1、3 d血清caspase-1、NLRP3水平比較

2.2 不同種類(lèi)膿毒癥患者血清caspase-1、NLRP3水平比較 膿毒癥休克患者入住ICU第1、3 d血清caspase-1、NLRP3水平高于膿毒癥患者(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 不同種類(lèi)膿毒癥患者入住ICU第1、3 d血清caspase-1、NLRP3水平比較

2.3 SIBD發(fā)病危險(xiǎn)因素分析 以SIBD為因變量(賦值：0=否，1=是)，APACHEⅡ評(píng)分、SOFA評(píng)分、呼吸窘迫綜合征(賦值：0=否，1=是)、機(jī)械通氣(賦值：0=否，1=是)、ICU住院時(shí)間(賦值：0=<10 d，1=≥10 d)、膿毒癥休克(賦值：0=否，1=是)、S100β蛋白、NSE、IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α、caspase-1、NLRP3為自變量，連續(xù)性變量原值代入方程，結(jié)果顯示，高SOFA評(píng)分、高TNF-α、高入住ICU第3 dcaspase-1、高入住ICU第3 d NLRP3是SIBD 發(fā)病的危險(xiǎn)因素(P<0.05)，見(jiàn)表4。

表4 SIBD發(fā)病的多因素Logistic回歸分析

2.4 血清caspase-1、NLRP3診斷SIBD的價(jià)值分析 入住IUC第3 d血清caspase-1、NLRP3診斷SIBD的曲線下面積為0.693、0.755，二者聯(lián)合為0.884，高于單獨(dú)caspase-1、NLRP3診斷(Z/P=3.642/<0.001、2.586/0.010)，見(jiàn)表5、圖1。

表5 入住ICU第3天血清caspase-1、NLRP3診斷SIBD的效能

圖1 入住ICU第3 d血清caspase-1、NLRP3診斷SIBD的ROC曲線

3 討 論

SIBD是膿毒癥最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，SIBD發(fā)生明顯增加患者殘疾率、病死率及長(zhǎng)期認(rèn)知功能損害，增加患者家庭和社會(huì)負(fù)擔(dān)。目前SIBD發(fā)病機(jī)制尚不清楚，現(xiàn)有研究顯示與腦灌注異常、微循環(huán)障礙、血腦屏障破壞、線粒體功能障礙、神經(jīng)遞質(zhì)傳遞和含量異常、炎性介質(zhì)過(guò)度激活、免疫調(diào)節(jié)失衡等有關(guān)[2]。膿毒癥全身炎性反應(yīng)致使大量炎性因子釋放，TNF-α可誘導(dǎo)腦組織中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、活性氧產(chǎn)生，相互作用促使神經(jīng)細(xì)胞水腫、凋亡，血腦屏障通透性增加，外周血炎性因子穿過(guò)血腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，加重神經(jīng)炎性損害，影響神經(jīng)遞質(zhì)傳遞，導(dǎo)致彌漫性腦功能障礙[11-12]。

caspase-1廣泛表達(dá)于免疫細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞及肺內(nèi)皮細(xì)胞，在病原體感染、組織損傷、內(nèi)源性介質(zhì)作用下形成炎性小體復(fù)合物，參與炎性反應(yīng)、細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)過(guò)程[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，入住ICU第3 d高水平caspase-1是SIBD發(fā)病的危險(xiǎn)因素，caspase-1水平隨著神經(jīng)損傷的加重而增高。血腦屏障損傷后caspase-1的表達(dá)顯著升高，隨著神經(jīng)元壞死加重caspase-1表達(dá)逐漸增高[14]。caspase-1在SIBD發(fā)病機(jī)制中尚不清楚，推測(cè)為caspase-1是感知神經(jīng)病理?yè)p傷的關(guān)鍵細(xì)胞內(nèi)多蛋白信號(hào)傳導(dǎo)介質(zhì)，caspase-1激活可促使IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α等多種炎性因子釋放，促使神經(jīng)細(xì)胞凋亡和神經(jīng)功能損傷[15]。

NLRP3是炎性小體的關(guān)鍵組成部分，參與宿主炎性信號(hào)傳導(dǎo)，NLRP3炎性小體通過(guò)激活下游IL-1β、IL-18等促炎介質(zhì)的釋放，誘導(dǎo)機(jī)體先天免疫和炎性反應(yīng)，被認(rèn)為是感染性疾病生物學(xué)標(biāo)志物和潛在治療靶點(diǎn)[16-18]。NLRP3還可引起淀粉樣蛋白、核蛋白在腦組織沉淀，導(dǎo)致神經(jīng)退行性病變，NLRP3炎性小體參與腦外傷后的神經(jīng)炎性反應(yīng)[19-20]。本研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3水平與SIBD患者神經(jīng)損傷程度有關(guān)，分析可能的機(jī)制為：SIBD繼發(fā)神經(jīng)損傷后，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中NLRP3、caspase-1被激活，與凋亡相關(guān)微粒蛋白等組成大分子多蛋白復(fù)合體，即NLRP3炎性小體，進(jìn)一步激活炎性信號(hào)通路，擴(kuò)大神經(jīng)炎性反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)變性和脫髓鞘[21]。NLRP3激活后下游炎性因子TNF-α大量釋放，TNF-α通過(guò)激活T淋巴細(xì)胞啟動(dòng)免疫應(yīng)答，誘導(dǎo)血管壁強(qiáng)烈炎性反應(yīng)，促使神經(jīng)細(xì)胞壞死和凋亡[22]。

ROC分析ICU第3 d時(shí)血清NLRP3、caspase-1水平同時(shí)升高的膿毒癥患者發(fā)生SIBD的風(fēng)險(xiǎn)更高，臨床應(yīng)給予重視，及時(shí)干預(yù)以預(yù)防SIBD發(fā)生。

綜上，SIBD患者血清NLRP3、caspase-1水平均升高，NLRP3、caspase-1水平與SIBD的發(fā)生及神經(jīng)損傷程度均有關(guān)。血清NLRP3、caspase-1可作為膿毒癥患者發(fā)生SIBD的警示性指標(biāo)，聯(lián)合2項(xiàng)指標(biāo)有助于提高診斷效能。

利益沖突：所有作者聲明無(wú)利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明

曾禮:設(shè)計(jì)研究方案，實(shí)施研究過(guò)程，論文撰寫(xiě)；吳小波:資料搜集整理；張軼行:分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；廖鵬:論文修改；田勁：技術(shù)支持；余政：進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；鄧超:論文指導(dǎo)審核