張源達 謝而付 陳旭鋒 王喆

收稿日期：2023-08-26；修回日期：2023-09-13。

基金項目：國家自然科學基金面上項目（82072159）。

作者簡介：張源達，檢驗技師，主要從事檢驗項目與臨床疾病的相關研究。

* 通信作者：王喆，副主任醫(yī)師，主要從事危重癥患者診療與發(fā)病機制的研究。E-mail： 13770911702@163.com。

摘 要：為研究敵草快（DQ）中毒病人的臨床特點，評估中毒病人腦損傷的相關因素及其分子機制，本研究收集DQ中毒病人56例，按住院期間病人腦損傷情況分為腦損傷組14例和未損傷組42例，并比較兩組病人的基線資料和實驗室指標。利用logistic回歸分析DQ中毒病人腦損傷的相關因素，利用受試者操作特征（ROC）曲線分析比較以上相關因素單獨或聯(lián)合時對DQ中毒病人腦損傷狀態(tài)的預測價值。分組比較結果顯示，腦損傷組病人的體質量指數(shù)（BMI）、DQ陽離子中毒劑量、接受機械通氣、接受連續(xù)性腎臟替代治療（CRRT）的比例顯著高于未損傷組（P<0.05）。腦損傷組病人入院后S100鈣結合蛋白B（S100B）、丙氨酸氨基轉移酶（ALT）、天冬氨酸氨基轉移酶（AST）、尿素氮（BUN）、肌酐（SCR）等血清生化指標，以及中毒后24 h的白細胞（WBC）計數(shù)、中性粒細胞計數(shù)、中性粒細胞與淋巴細胞比率（NLR）均顯著高于未損傷組（P<0.05）。對分組比較中存在顯著差異的變量按先單因素后多因素方式進行l(wèi)ogistic回歸分析，回歸結果顯示，中毒后24 h NLR對DQ中毒病人腦損傷狀態(tài)有一定的獨立預測價值。ROC曲線分析比較結果進一步表明，當中毒后24 h NLR聯(lián)合BMI、DQ陽離子中毒劑量，或中毒后24 h NLR聯(lián)合BMI、血液灌流前血液DQ質量濃度時，相比于單一指標可獲得對DQ中毒病人腦損傷狀態(tài)更高的預測價值。DQ中毒病人中毒后24 h NLR水平升高與腦損傷增加顯著相關，可作為病人住院期間腦損傷發(fā)生的獨立預測因子，當中毒后24 h NLR聯(lián)合BMI及DQ陽離子中毒劑量、血液DQ質量濃度時可獲得對腦損傷事件更高的預測價值。

關鍵詞：敵草快；腦損傷；中毒劑量；中性粒細胞與淋巴細胞比率（NLR） ；預測

中圖分類號：R446.1；R34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1007-7146.2023.05.010

Analysis of Molecular Mechanism and Related Factors of Brain Injury in Diquat Poisoning Patients

ZHANG Yuandaa， XIE Erfua， CHEN Xufengb， WANG Zheb*

（The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University a. Department of Laboratory Medicine;

b. Department of Emergency Medicine， Nanjing 210029， China）

Abstract： In order to study the clinical characteristics of diquat poisoning patients and evaluate the related factors and molecular mechanism of brain injury in diquat poisoning patients， this study collected 56 patients with diquat poisoning and divided them into a brain injury group of 14 cases and a non-injury group of 42 cases based on their brain injury status during hospitalization， and compared the baseline data and laboratory indicators of patients between the two groups. The study analyzed the relevant factors of brain injury in diquat poisoning patients using logistic regression， and used receiver operating characteristic （ROC） curve analysis to compare the predictive value of the above related factors alone or in combination on the brain injury status of diquat poisoning patients. The grouping comparison results showed that body mass index （BMI）， diquat cation poisoning dose， the proportion of mechanical ventilation， and the proportion of continuous renal replacement therapy （CRRT） in the brain injury group were significantly higher than those in the non-injury group （P<0.05） . The serum biochemical indicators in the brain injury group such as S100 calcium binding protein B （S100B）， alanine aminotransferase （ALT）， aspartate aminotransferase （AST）， blood urea nitrogen （BUN）， serum creatinine （SCR） after admission and the white blood cell （WBC） count， neutrophil count， neutrophil to lymphocyte ratio （NLR） at 24 hours after poisoning were significantly higher than those in the uninjured group （P<0.05） . A method of univariate regression followed by multivariate regression analysis was taken to analyse the variables with significant differences in group comparison， and the results of regression showed that the 24-hour NLR after poisoning has certain independent predictive value for the brain injury status of patients with diquat poisoning. The comparison results of ROC curve analysis further indicated that when NLR at 24 hours after poisoning was combined with BMI and the diquat cation poisoning dosage， or NLR at 24 hours after poisoning was combined with BMI and the concentration of diquat in the blood before hemoperfusion， a higher predictive value can be obtained for the brain injury status of diquat poisoning patients. The increase of 24-hour NLR level after diquat poisoning is significantly correlated with the increase of brain injury， which can be used as an independent predictor of the occurrence of brain injury during hospitalization， and when 24-hour NLR is combined with BMI， diquat cation poisoning dose and blood diquat concentration， a higher predictive value of brain injury events can be obtained.

Key words： diquat; brain injury; poisoning dose; neutrophil to lymphocyte ratio; prediction

（Acta Laser Biology Sinica， 2023， 32（5）： 473-480）

敵草快（diquat，DQ）是一種聯(lián)吡啶類非選擇性、觸殺性除草劑，其化學結構與百草枯（paraquat，PQ）相似。因PQ的毒性較高，且體內半衰期更長［1］，其地位已逐漸被DQ取代。DQ進入人體后通過氧化還原循環(huán)產生活性氧（reactive oxygen species，ROS），過量的ROS可造成體內生物大分子損傷，并級聯(lián)體內炎癥反應，破壞信號通路，最終導致組織損傷［2-3］。DQ中毒可造成多臟器損害，但主要靶器官與PQ不同。PQ中毒早期即可有急性肺損傷表現(xiàn)，后期可發(fā)展為肺組織纖維化，而肺損傷是PQ中毒病人死亡的主要原因［4］。相比之下，DQ中毒則以腎臟［5］和消化道的損害最為常見，此外肝、肺、心、腦也可受累及。目前對DQ中毒臟器損傷的研究主要集中于消化道、肺、肝、腎，而對腦損傷的研究則較少，僅有神經退行性病變的相關文獻報道［6-7］。DQ被組織吸收后，由于其分子親水的特點可迅速以水相形式在體內分布，而腦、脊髓等組織因生理性膜屏障的存在阻礙了毒物的快速進入，當DQ中毒導致體內氧化還原產物ROS過量達一定程度時，可導致磷脂膜通透性增加和細胞膜破裂［8］，DQ穿越血腦屏障進入腦組織，進而引發(fā)組織細胞損傷。目前對DQ中毒病人腦損傷機制的闡釋不完全明確，關于其是否受其他臟器功能障礙累及的影響，抑或腦細胞損傷直接導致，尚有待進一步研究［9］。有文獻指出，過量的ROS可作用于中性粒細胞，通過延緩中性粒細胞凋亡并介導其釋放促炎因子如巨噬細胞炎癥蛋白-2（macrophage inflammatory protein-2，MIP-2）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）引發(fā)炎性浸潤［10］，而氧化應激引起的炎癥反應是導致神經系統(tǒng)損害的重要因素之一［11-12］。作為臨床上最常用的反映應激狀態(tài)和炎癥反應的指標之一，除了發(fā)揮宿主防御的作用外，相關研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細胞還可參與急性炎癥誘導的器官系統(tǒng)功能障礙，如在急性肺損傷中，中性粒細胞釋放ROS的能力似乎促進了細胞和組織損傷［13］。而目前尚無確切證據表明，中性粒細胞及其相關參數(shù)與DQ中毒病人的腦損傷狀態(tài)存在顯著關聯(lián)。

本研究通過評估DQ中毒病人中性粒細胞相關參數(shù)在內的臨床和實驗室指標與腦損傷狀態(tài)之間的關聯(lián)，為臨床進一步認識DQ中毒病人腦損傷的分子機制提供依據。

1 材料與方法

1.1 DQ中毒病人

2019－2022年我院急診科共接診DQ中毒病人56例。納入標準：急性DQ中毒病人，診斷標準參見《急性敵草快中毒診斷與治療專家共識》［14］。排除標準：有其他毒物混合者；非口服中毒途徑者；慢性疾病終末期病人；合并急性或慢性炎癥、嚴重感染或血液病的病人。

1.2 方法

1.2.1 分組

56例病人按住院期間是否出現(xiàn)腦損傷分為腦損傷組和未損傷組。腦損傷判定標準如下：出現(xiàn)中樞神經系統(tǒng)癥狀如昏迷、煩躁不安、意識障礙等和（或）小腦、橋腦、基底節(jié)區(qū)對稱性病變，特別是橋腦髓鞘中央溶解等特征性影像學表現(xiàn)，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）示小腦、橋腦、基底節(jié)區(qū)對稱性T1WI低信號、T2WI高信號改變［15］。

1.2.2 標本收集

全血樣本使用EDTA-K2抗凝管采集2 mL靜脈血，血清樣本使用分離膠促凝管，血漿樣本使用肝素抗凝管，采集4 mL靜脈血，分離血清或血漿采用3 000 r/min離心5 min，所有樣本均要求采集后立即檢測。

1.2.3 試劑與儀器

采用希森美康公司的XN 9000型血液分析儀檢測全血白細胞（white blood cell，WBC）、中性粒細胞計數(shù)等血細胞參數(shù)。中性粒細胞與淋巴細胞比率（neutrophil to lymphocyte ratio，NLR）等于中性粒細胞計數(shù)與淋巴細胞計數(shù)之比。采用貝克曼庫爾特公司的AU 5800型生化分析儀檢測肝功能包括丙氨酸氨基轉移酶（alanine aminotransferase，ALT）和天冬氨酸氨基轉移酶（aspartate aminotransferase，AST），腎功能包括尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）和肌酐（serum creatinine，SCR），以及C反應蛋白（C-reactive protein，CRP）等血清生化指標。采用羅氏公司的Cobas E601型電化學發(fā)光儀檢測心臟標記物包括肌鈣蛋白T（cardiac troponin T，cTNT）和氨基末端腦利鈉肽前體（N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NT-proBNP），腦損傷標記物包括S100鈣結合蛋白B（S100 calcium binding protein B，S100B）和神經元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE）以及降鈣素原（procalcitonin，PCT）。采用高效液相色譜串聯(lián)質譜法檢測血液、尿液DQ質量濃度。

1.2.4 觀察指標

收集DQ中毒病人的臨床基線資料和入院后實驗室指標，包括性別、年齡、體質量指數(shù)（body mass index，BMI）、DQ陽離子中毒劑量（按目前市場上DQ溶液的常見質量分數(shù)為20%，即每100 mL DQ溶液含20 g DQ二溴鹽溶質，每1.87 g DQ二溴鹽含1.00 g DQ陽離子）、中毒程度分級（按實際攝入DQ陽離子小于1 g為輕度，1～12 g為中重度，大于12 g為暴發(fā)型的判定標準）、血液灌流前血液和尿液DQ質量濃度、入搶時間、住院時長、洗胃量、攝毒后至洗胃時間、血液灌流、連續(xù)性腎臟替代治療（continuous renal replacement therapy，CRRT）、機械通氣的治療情況等。關于洗胃、血液灌流、CRRT、機械通氣等治療，本研究采納《急性敵草快中毒診斷與治療專家共識》為依據?？紤]到毒物在體內作用的時效性，以及排除治療措施對相關指標的影響，本研究僅對DQ中毒病人急性期即中毒后24 h監(jiān)測肝功能、腎功能、心臟標志物、腦損傷標記物、PCT、CRP及血細胞參數(shù)等。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 26.0軟件進行統(tǒng)計學分析。正態(tài)分布計量資料以x±s表示，采用獨立樣本t檢驗進行組間比較；非正態(tài)分布資料以 M（P25，P75） 表示，采用Mann-Whitney U檢驗比較組間差異。計數(shù)資料以百分率表示，組間比較采用 χ2檢驗。Logistic回歸分析采取先單因素后多因素的原則，單因素回歸分析P<0.10者在共線性診斷和相關系數(shù)矩陣篩選后進入多因素回歸分析，本研究中多因素回歸分析采用逐步法（向前LR）。采用受試者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線及曲線下面積 （area under curve，AUC）描述和比較相關指標單一或聯(lián)合時對腦損傷事件的預測效能。本研究中P<0.05表示有統(tǒng)計學意義。

2 結果與分析

2.1 DQ中毒病人癥狀分級

未損傷組42例，腦損傷組14例。14例腦損傷病人中，僅出現(xiàn)中樞神經系統(tǒng)癥狀者4例，僅有特征性影像學表現(xiàn)者3例，有中樞神經系統(tǒng)癥狀且出現(xiàn)特征性影像表現(xiàn)者7例。 56例DQ中毒病人中，男27例（48.21%），女29例（51.79%），年齡29.00 ［24.00，35.25］ 歲，BMI （22.04±3.95）kg/m2。DQ陽離子中毒劑量5.35 ［2.14，10.70］ g，中毒程度分級為輕度者4例（7.14%），中重度者39例（69.64%），暴發(fā)型13例（23.21%），血液灌流前血液DQ質量濃度（2 386.88±4 462.00）ng/mL，血液灌流前尿液DQ質量濃度（56 081.13±122 044.78）ng/mL。入搶時間5.50 ［3.50，8.00］ h， 住院時長14.00 ［9.00，19.00］d。接受洗胃52例（92.86%），攝毒后至洗胃時間1.00 ［0.50，3.00］ h，洗胃量12 000.00 ［10 000.00，25 000.00］ mL，接受血液灌流51例（91.07%），接受CRRT 30例（53.57%），接受機械通氣14例（25.00%）。

2.2 DQ中毒病人按腦損傷狀態(tài)的分組比較

在56例DQ中毒病人基線資料的分組比較中，腦損傷組病人的BMI、DQ陽離子中毒劑量、接受機械通氣、接受CRRT的比例顯著高于未損傷組（P<0.05，表1）。與DQ陽離子中毒劑量的分組比較結果不同，卡方分析并未發(fā)現(xiàn)中毒程度分級與腦損傷存在顯著的相關性。在中毒后24 h實驗室指標的分組比較中，腦損傷組病人S100B、ALT、AST、BUN、SCR、WBC、中性粒細胞計數(shù)、NLR等顯著高于未損傷組（P<0.05，表2）。

2.3 DQ中毒病人腦損傷狀態(tài)與相關指標的回歸分析

將DQ中毒病人按腦損傷狀態(tài)分組比較中存在顯著差異（P<0.05）的變量納入單因素logistic回歸分析（表3）。將單因素回歸分析P<0.10，及具備臨床意義的中毒相關指標（DQ陽離子中毒劑量、血液灌流前血液DQ質量濃度）納入共線性診斷分析。利用相關系數(shù)矩陣對變量間存在多重復雜相關性的變量逐一剔除，以降低變量間線性關系對回歸模型的影響?；谝陨献兞亢Y選原則，最終僅BMI、中毒后24 h NLR、DQ陽離子中毒劑量、血液灌流前血液DQ質量濃度進入下一步多因素回歸分析。按多因素回歸EPV［16］的分析要求，本研究可同時容納兩個自變量進入多因素回歸模型。對BMI、中毒后24 h NLR、DQ陽離子中毒劑量、血液灌流前血液DQ質量濃度中單因素回歸分析意義顯著的BMI、NLR采用二元logistic逐步回歸分析（向前LR法），回歸結果顯示，BMI、中毒后24 h NLR與DQ中毒病人腦損傷存在獨立顯著關聯(lián)（表4）。

2.4 DQ中毒病人腦損傷狀態(tài)與關聯(lián)變量的ROC曲線分析

回歸分析結果表明，DQ中毒后24 h NLR水平升高與腦損傷增加存在顯著的獨立關聯(lián)，中毒后24 h NLR可以作為單獨預測DQ中毒病人腦損傷的有效因子。此外，對于具備臨床價值但回歸分析未顯示與腦損傷狀態(tài)存在顯著獨立關聯(lián)的變量如DQ陽離子中毒劑量、血液灌流前血液DQ質量濃度，本研究通過ROC分析比較發(fā)現(xiàn)，當其與中毒后24 h NLR、BMI聯(lián)合時，可獲得更大的曲線下面積（圖1），即對腦損傷狀態(tài)具有更高的預測效能（表5）。

3 討論

本文對DQ中毒病人腦損傷的分子機制及其相關因素進行了研究，對中性粒細胞相關參數(shù)NLR等臨床和實驗室指標與腦損傷狀態(tài)之間的關聯(lián)進行了分析。首先對DQ中毒病人的基線資料和實驗室指標進行了分組比較，結果顯示，腦損傷組病人中毒后24 h的WBC、中性粒細胞計數(shù)、NLR水平顯著高于未損傷組。此外，BMI、DQ陽離子中毒劑量、接受CRRT比例、接受機械通氣比例，以及S100B、ALT、AST、尿素氮、肌酐等也表現(xiàn)出明顯的組間差異。對分組比較中差異顯著的變量按先單因素后多因素進行l(wèi)ogistic回歸，分析結果顯示，中毒后24 h NLR水平升高與DQ中毒病人腦損傷事件的增加存在獨立的顯著關聯(lián)。ROC曲線分析進一步表明，當中毒后24 h NLR聯(lián)合BMI以及DQ陽離子中毒劑量、灌流前血液DQ質量濃度時可獲得相比單一指標對中毒病人腦損傷事件更高的預測價值。

已有文獻報道，中毒后24 h的中性粒細胞及相關參數(shù)可用于評估急性農藥中毒病人的預后［17］。本研究首次分析并驗證了中毒后24 h NLR升高與DQ中毒病人腦損傷增加存在著顯著關聯(lián)。有研究發(fā)現(xiàn)，中毒劑量和血液毒物含量與DQ中毒病人的生存預后有關［5］。本研究僅在分組比較中發(fā)現(xiàn)DQ陽離子中毒劑量存在顯著的組間差異，而進一步的回歸分析并未發(fā)現(xiàn)其與腦損傷事件存在顯著關聯(lián)。有文獻指出，BMI與農藥中毒病人體內的毒物濃度即毒物暴露水平相關，本研究在此基礎上進一步發(fā)現(xiàn)BMI與DQ病人腦損傷事件的關聯(lián)［18］。通過比較DQ中毒后24 h NLR單獨和（或）聯(lián)合BMI、DQ陽離子中毒劑量、血液灌流前血液DQ質量濃度時對腦損傷預測的ROC曲線下面積發(fā)現(xiàn)，當中毒后24 h NLR聯(lián)合BMI以及DQ陽離子中毒劑量、血液灌流前血液DQ質量濃度時，可獲得對DQ中毒病人腦損傷事件更高的預測價值。有研究指出，血液凈化、機械通氣可改善PQ中毒病人臟器功能及癥狀［19］，而目前尚無上述治療與DQ中毒病人的臟器損傷相關性的報道。本研究在分組比較和單因素回歸分析時發(fā)現(xiàn)，CRRT、機械通氣與DQ中毒病人腦損傷存在一定關聯(lián)，而相關系數(shù)矩陣顯示，其與臟器功能指標間存在著復雜的線性關系，故無法排除其與腦損傷事件的關聯(lián)性是否受到了其他臟器功能的影響。此外，有文獻報道S100B可評估PQ中毒病人神經系統(tǒng)損傷［20］。本研究僅分組比較顯示DQ中毒腦損傷病人S100B顯著高于未損傷者，而進一步的回歸分析未發(fā)現(xiàn)其與DQ中毒后腦損傷存在顯著關聯(lián)。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)，DQ中毒后24 h NLR升高與腦損傷增加存在顯著關聯(lián)，中毒后24 h NLR可以作為獨立預測DQ中毒病人腦損傷事件的有效因子，且當其與BMI及DQ陽離子中毒劑量、灌流前血液DQ質量濃度聯(lián)合時可獲得對腦損傷事件更高的預測價值。

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