化脓性脑膜炎、病毒性脑炎患儿血清降钙素原和基质金属蛋白酶9的变化研究*

孙裕平，于洪波，张玉英，蒋艳，马少春

（青岛大学附属青岛妇女儿童医院 神经内科，山东 青岛 266034）

中枢神经系统感染的诊断常依靠典型临床表现、脑脊液常规、生化检查以及影像学改变来确诊，但对于不典型起病或经过不正规治疗病例，其临床表现、实验室检查往往不典型，早期诊断比较困难，尤其部分治疗后化脓性脑膜炎（以下简称化脑）依据脑脊液检查亦难以与病毒性脑炎（以下简称病脑）区分。因此寻找特异性强的实验室指标指导临床，从而做到早期诊断、及时治疗，对降低病死率、减少并发症，以及改善预后具有重要意义。血降钙素原（Procalcitonin,PCT）作为鉴别细菌和病毒感染的敏感指标已得到公认，且对化脑、病脑的鉴别诊断意义多有报道[1-3]。中枢神经系统感染患儿血清和脑脊液中基质蛋白金属酶9（matrix metalloproteinase-9, MMP-9）参与血脑屏障损伤的病理生理过程，对中枢感染性疾病具有早期诊断的临床意义，且能够反映中枢神经系统感染脑损伤的严重程度[4-5]。但对于PCT、MMP-9联合检测是否能够更有助于中枢神经系统感染的早期诊断或排除，国内外尚未见报道。本研究通过对中枢神经系统感染患儿血清PCT和MMP-9水平检测，探讨两者在化脑、病脑诊断及鉴别诊断中的价值，为临床早期诊断、及时治疗提供实验室依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2014年10月-2015年12月青岛大学附属青岛市妇女儿童医院神经内科病房收治的中枢神经系统感染患儿51例。其中化脑患儿20例，病脑患儿31例，均符合《诸福棠实用儿科学》第8版诊断标准[6]。所有患者均除外中枢神经系统外感染、肿瘤、免疫性疾病等疾病。所有患者均于入院当日行脑脊液常规及生化检查，并涂片革兰染色检测病原菌及脑脊液、血标本细菌培养，行血常规、血清及脑脊液病毒DNA和抗体检查。化脑组20例患儿，男性8例，女性12例；年龄40 d～11岁，平均2.8岁；明确病原菌17例，包括肺炎链球菌6例，晚发型B族链球菌4例，大肠杆菌3例，流感嗜血杆菌2例，金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌各1例。病脑组31例患儿，男性19例，女性12例；年龄5个月～13岁，平均3.2岁；血清或脑脊液DNA检测明确病原6例，余25例血清病毒抗体阳性，病原学包括柯萨奇病毒12例，流感病毒、单纯疱疹病毒各4例，埃可病毒3例，腺病毒、副流感病毒、EB病毒、巨细胞病毒各2例。两组年龄、性别、体重等比较差异无统计学意义（P＞0.05）。两组血白细胞（white blood cell, WBC）、C反应蛋白（C reactive protein, CRP）以及脑脊液检查结果比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。本研究获受试者家属知情同意，并通过本院医学伦理委员会批准。

20例无热惊厥患儿为对照组。其中男性11例，女性9例；年龄2个月～8岁，平均3.5岁；行脑脊液检查，结合脑电图、影像学检查排除神经系统感染及其他系统炎症。年龄、性别与化脑组和病脑组比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

表1 化脑组和病脑组血WBC、CRP、脑脊液比较 （±s）

表1 化脑组和病脑组血WBC、CRP、脑脊液比较 （±s）

脑脊液WBC/（×109/L）CRP/（mg/L）WBC/（×109/L） 清蛋白/（g/L） 葡萄糖/（mmol/L） 氯化物/（mmol/L）化脑组（n =20）18.61±6.20151.26±13.842.79±0.481.51±1.071.35±0.67104.56病脑组（n =31）5.25±2.325.38±0.290.44±0.110.45±0.093.56±0.28122.71 t值7.53127.78216.3155.6384.1022.594 P值0.0020.0000.0000.0030.0090.039血组别

1.2 方法

所有受试者均于入院后24h内，取静脉空腹血4 ml，离心分离上清液，置入-20℃冰箱冷冻保存待测。采用双抗体夹心法酶联免疫吸附实验（ELISA）检测MMP-9水平（试剂盒购自美国R&D公司），PCT检测采用电化学发光法（试剂盒由瑞士ROCHE公司提供），严格按照说明书进行检测。以对照组血清PCT、MMP-9浓度为正常值界限，超过上限为异常升高。

1.3 统计学方法

数据分析采用SPSS 17.0统计软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，多组间比较采用方差分析，组间两两比较应用SNK-q检验，计数资料用百分率（%）表示，组间比较采用χ2检验，相关性分析采用直线相关分析法，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组血清PCT、MMP-9水平比较

3组血清PCT、MMP-9水平比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。化脑组血清PCT水平高于对照组和病脑组（q=6.325和5.224，P=0.001和0.003），而病脑组PCT水平较对照组差异无统计学意义（q=0.927，P=0.851）；化脑组血清MMP-9水平高于对照组、病脑组（q=4.996和4.278，P=0.005和0.009），病脑组高于对照组（q=4.533，P=0.007）。见表2。

2.2 各组血清PCT、MMP-9异常升高率比较

以对照组血清PCT、MMP-9浓度为正常值界限，超过上限为异常升高。化脑组血清PCT异常升高率为100%，MMP-9异常升高率为80%，两者比较差异有统计学意义（χ2=5.757，P=0.021），病脑组MMP-9异常升高率高于PCT，差异有统计学意义（χ2=52.386，P=0.001）；两组间比较，化脑组血清PCT异常升高率高于病脑组（χ2=68.210，P=0.000），血清MMP-9异常升高率差异无统计学意义（χ2=0.252，P=0.833）。见表3。

2.3 PCT、MMP-9与血WBC、CRP，以及脑脊液指标的相关性分析

经直线相关分析，化脑组血清PCT、MMP-9浓度与血WBC、CRP、脑脊液WBC、脑脊液清蛋白均呈正相关（P＜0.05），与脑脊液葡萄糖水平呈负相关（P＜0.05），与脑脊液氯化物水平无相关性（P＞0.05），血清PCT和MMP-9水平呈正相关（r=0.694，P＜0.05）；病脑组血清PCT水平与血WBC、CRP、脑脊液WBC、脑脊液清蛋白、葡萄糖及氯化物水平均无相关性（P＞0.05），血清MMP-9与脑脊液清蛋白呈正相关（r=0.381，P＜0.05），与血WBC、CRP，脑脊液WBC、葡萄糖及氯化物水平均无相关性（P＞0.05），血清PCT与MMP-9水平无相关性（P＞0.05）。见表4。

表2 各组血清PCT、MMP-9水平比较（μg/L，±s）

表2 各组血清PCT、MMP-9水平比较（μg/L，±s）

组别PCTMMP-9化脑组（n =20）20.7±5.41612.19±136.94病脑组（n =31）0.39±0.07387.60±99.63对照组（n =20）0.35±0.06123.09±46.23 F值40.61756.373 P值0.0020.005

表3 各组血清PCT和MMP-9的异常升高率比较 例（%）

表4 PCT、MMP-9与血WBC、CRP、脑脊液指标相关系数

3 讨论

小儿化脓性脑膜炎仍然有较高的发病率、病死率及致残率，及时诊断尽早治疗是预后的关键。化脑根据临床症状和体征，以及典型脑脊液检查结果，很容易确诊，但病程初期或经抗生素治疗后，脑脊液不典型，而病原学检出率不高的情况下可能误诊，给患儿带来不利影响[7]。因而寻找敏感性和特异性均较强的实验室指标辅助化脑和病脑的诊断是十分必要的。

PCT是无激素活性的降钙素前肽物质，由116个氨基酸组成，分子量为13 kD的糖蛋白。健康人群的血清PCT水平含量极低，一般在0.05 ng/ml以下，而在细菌感染状态下，PCT在感染后2 h即可测出，12～24 h达到高峰，不受激素、抗生素的影响，在细菌性感染和病毒感染鉴别诊断、预后判断、疗效观察等方面有很高的临床价值[8-9]。本研究结果显示，化脑患儿血清PCT水平高于病脑患儿，病脑患儿血清PCT水平与对照组比较无差异，提示血清PCT检测可初步鉴别中枢神经系统感染为细菌性还是病毒性感染。

MMPs是一组锌钙依赖性催化激活的蛋白酶，是分解血脑屏障外基质蛋白（ECM）的蛋白酶类中最重要的一类。中枢神经系统感染后，细菌、病毒等病原体及其产物可诱发宿主炎症反应，引起各类细胞因子、炎症介质释放，从而诱导MMP-9基因表达增加，迅速活化。MMP-9一旦活化就攻击血脑屏障，降解ECM的Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白、弹性蛋白等结构蛋白，导致血脑屏障完整性受到破坏，水、电解质以及大量蛋白质外流，造成脑组织水肿和血管源性脑损害[10-11]。本研究发现，化脑组、病脑组血清MMP-9含量均升高，与文献报道相符[12]。化脑组血清MMP-9水平高于病脑组，提示细菌感染时MMP-9的产生更为显著，因而血脑屏障受到破坏更加明显，脑损伤也更加严重。

化脑组血清PCT异常升高率为100%，MMP-9异常升高率为80%，两者比较有统计学意义，病脑组MMP-9异常升高率高于PCT；而两组间比较，血清PCT异常升高率化脑组高于病脑组，血清MMP-9异常升高率化脑组、病脑组比较差异无统计学意义。本结果提示在细菌性中枢感染时PCT较MMP-9具有更高的敏感性。

血WBC、CRP，脑脊液WBC、清蛋白、葡萄糖、氯化物是诊断化脑或病脑的重要指标。直线相关分析显示，化脑患儿血清PCT、MMP-9浓度与血WBC、CRP呈正相关，与脑脊液WBC、清蛋白呈正相关，与脑脊液葡萄糖浓度呈负相关，与脑脊液氯化物无相关性，PCT和MMP-9血清水平呈正相关；病脑组血清PCT水平与血WBC、CRP，脑脊液WBC、清蛋白、葡萄糖及氯化物水平均无相关性，血清MMP-9与脑脊液清蛋白呈正相关，与血WBC、CRP，脑脊液WBC、葡萄糖及氯化物水平均无相关性，血清PCT含量基本正常，与MMP-9无相关性。以上结果表明，血清PCT、MMP-9水平可作为化脑的炎症标志物，PCT值越高，MMP-9值也越高，而病脑患儿仅MMP-9异常升高，与PCT无相关性，故而二者联合检测，对化脑、病脑的诊断及鉴别诊断具有一定的指导价值。

综上所述，化脓性脑膜炎患儿血清PCT、MMP-9水平升高，且二者呈正相关，但PCT较MMP-9有更高的异常升高率；病毒性脑炎患儿MMP-9浓度升高，但PCT无变化。联合检测PCT、MMP-9对化脓性脑膜炎抑或病毒性脑炎的诊断和鉴别具有重要的临床意义。下一步研究将观察血清PCT、MMP-9水平的动态变化，以了解其在监测病情严重程度的价值。