AECOPD 患者血清s TREM-1水平与炎症反应的关系及对细菌感染的诊断价值

高春 高丽华 赵军

南京市中心医院呼吸内科210008

由于发病率高、治疗负担重，COPD 已经成为我国重要的社会公共卫生问题[1]。慢性阻塞性肺疾病急性加重期 (acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)是导致患者死亡的主要原因[2]。目前对于AECOPD 的发病机制尚不明确，已知感染因素和非感染因素协同作用共同诱导呼吸道症状加重以及肺功能快速下降[3]。有研究显示，约有30%的COPD 患者在稳定期存在气道定植菌，而超过50%的AECOPD 患者与细菌感染有关[4]。因此抗菌治疗在AECOPD的防治过程中占有重要地位。根据指南推荐，血清降钙素原 (procalcitonin，PCT)水平可用于指导抗菌方案的制定[5]，但是仍然具有较高的漏诊和误诊风险。从南京市中心医院实际情况来看，临床上普遍存在抗菌药物不合理使用或无指征滥用情况，不仅无法达到治疗目的，甚至会增加细菌耐药和二重感染的风险。髓样细胞触发受体1是一类主要由髓样细胞表达的跨膜免疫球蛋白分子，通过启动机体固有免疫应答，刺激中性粒细胞、成熟单核-巨噬细胞等释放促炎性细胞因子，进而激活下游“瀑布式”炎症反应[6]。有研究显示，血浆可溶性髓样细胞触发受体1 (soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1，s TREM-1)在脓毒症、肺炎等感染性疾病中的表达量显著增加，可作为细菌感染标志物用于临床[7]。因而本研究旨在分析sTREM-1在AECOPD患者血清中表达量与疾病严重程度和炎症反应的关系，并探讨s TREM-1用于指导AECOPD患者抗菌药物使用的潜在价值，为临床应用提供循证医学支持。现研究报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本研究选择2016年11月至2018年11月期间在南京市中心医院呼吸内科住院接受治疗的AECOPD 患者60例，其中男42例，女18例;年龄 (70.23±10.45)岁，年龄范围为47～89岁;病程(15.56±5.98)年，病程范围为6.1～26.7年。纳入标准：(1)根据患者咳嗽、咳痰、呼吸困难等临床症状，血常规，血气分析，肺功能，胸部CT 或X 线胸片检查确诊为COPD，并符合急性加重期的诊断标准;(2)向患者说明本研究的目的，由患者签署知情同意书。排除标准：(1)有支气管哮喘、肺间质纤维化、活动性肺结核病史者;(2)肺部以外细菌感染者或恶性肿瘤者;(3)近3个月有手术史、重大外伤史者;(4)近1个月接受糖皮质激素、炎症因子抑制药、抗感染药物治疗者。

选择同时期在南京市中心医院接受治疗并定期随访的COPD 稳定期患者60例，男43例，女17例;年龄 (68.27±12.53)岁，年龄范围为39～85岁。纳入标准和排除标准同AECOPD 患者，入组前2个月无急性发作。

选择同时期在南京市中心医院健康中心进行体检的肺功能正常者60 名作为健康对照组，男35例，女25例;年龄 (67.88±12.91)岁，年龄范围为35～88岁。

本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则，入组人员均签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 实验室检查 采集受试者空腹肘静脉血3 ml，用低温高速离心机离心30 min(3 000 r/min，离心半径13.5 cm)，取上层血清。采用德国罗氏E170电化学发光仪检测外周血PCT 含量。采用免疫散射比浊法检测血清超敏 C-反应蛋白(hypersensitive C-reactive protein，hs-CRP)含量，按照试剂盒说明书进行操作。PCT 和hs-CRP试剂盒购自北京中杉金桥生物科技有限公司。根据酶联免疫吸附检测试剂盒说明书检测受试者血清中s TREM-1、肿瘤坏死因子α (tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)、IL-6水平，酶联免疫吸附检测试剂盒购自上海江莱生物科技有限公司。

1.2.2 痰细菌培养 通过自发咳嗽或诱导咳嗽等方式留取痰液样本，2 h内送至检验科进行细菌培养鉴定。若送检标本每低倍视野白细胞＞25个且鳞状上皮细胞＜10个，或者鳞状上皮细胞/白细胞的比例＜1∶2.5，则为合格痰标本。本步骤严格按照《全国临床检验操作规程》[8]进行痰液细菌培养。

1.2.3 肺功能检查 采用肺功能仪 (Master Screen PFT 型，德国耶格公司)检测受试者肺功能。受检者取坐位，上鼻夹，测试3次，取最佳曲线。检测完全吸气至肺总量位后1 s内快速用力呼吸，即第1 秒用力呼气容积 (forced expiratory volume in the first second，FEV1);完全吸气至肺总量位后以最大努力、最快速度呼吸，即FVC;另计算FEV1/FVC 和第1 秒用力呼气容积占预计值百分比 (forced expiratory volume in the first second as a percent age of expected value，FEV1%pred)。

1.2.4 AECOPD 治疗方案 根据《慢性阻塞性肺疾病急性加重期诊治中国专家共识2017年版》[9]推荐，给予患者解痉、平喘、祛痰等常规对症治疗。同时结合患者临床症状给予经验性抗菌药物治疗，抗菌药选择及使用疗程参照《抗菌药物临床应用指导原则2015年版》[10]。治疗10 d。

1.2.5 疗效评价标准 根据 《抗菌药物临床应用指导原则2015年版》[10]，由南京市中心医院呼吸内科2名副主任医师评定患者的临床疗效。治愈：临床症状消失，胸部听诊无干湿性啰音;改善：临床症状较治疗前有明显好转，胸部听证仅有少量干湿性啰音;无效：临床症状无好转或加重，胸部听诊有明显干湿性啰音。

1.3 观察指标 治疗前，AECOPD 组和COPD稳定期组患者完成慢性阻塞性肺疾病评估测试(chronic obstructive pulmonary disease assessment test，CAT); 检 测3 组 受 试 者 血 清 PCT、hs-CRP、s TREM-1、TNF-α、IL-6 水平，并分析s TREM-1水平与PCT、hs-CRP、TNF-α、IL-6的关系;血清s TREM-1 与AECOPD 患者肺功能、细菌感染的关系。另外，AECOPD 组患者完成10 d抗菌药物治疗后，检测血清s TREM-1水平变化，并分析其对治愈效果的评估价值。

1.4 统计学分析 将资料输入SPSS 17.0统计学软件。连续资料以±s 表示，组间比较采用Oneway ANOVA 分析和t检验;变量之间的相关性采用Pearson相关检验和多元线性回归分析。计数资料以例数(%)表示，2组间细菌培养阳性率比较采用χ2检验。绘制受试者工作特征曲线，并计算各指标曲线下面积 (area under curve，AUC)。P ＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组受试对象的基本情况 3 组受试对象年龄、性别、体质量指数、饮酒史比较，差异均无统计学 意 义 (P 值 均＞0.05)。AECOPD 组 和COPD 稳定期组患者病程比较，差异无统计学意义(t=1.685，P ＞0.05)。但AECOPD 组和COPD稳定期组患者吸烟史比例高于健康对照组，差异有统计学意义(χ2=53.733，P ＜0.05)。见表1。

2.2 3组受试对象实验室指标比较 与健康对照组相比，AECOPD 组和COPD 稳定期组患者血清s TREM-1、PCT、hs-CRP、TNF-α、IL-6 水平均升高(P 值均＜0.05)。与COPD 稳定期组患者相比，AECOPD 组患者血清s TREM-1、PCT、hs-CRP、TNF-α、IL-6水平升高更明显 (P 值均＜0.05)。见表2。

2.3 3组受试对象肺功能比较 与健康对照组相比，AECOPD 组和COPD 稳定期组患者肺功能指标FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred 值 均 降 低(P 值均＜0.05)。与COPD 稳定期组患者比较，AECOPD 组患者FEV1、FEV1/FVC、FEV1%pred值降低更明显(P 值均＜0.05)。见表3。

表1 3组受试对象的基本情况

表2 3组受试对象实验室指标比较 (±s)

表2 3组受试对象实验室指标比较 (±s)

注：AECOPD为慢性阻塞性肺疾病急性加重期;与健康对照组比较，a P ＜0.05;与COPD稳定期组比较，b P ＜0.05

表3 3组受试对象肺功能指标比较 (±s)

表3 3组受试对象肺功能指标比较 (±s)

注：AECOPD为慢性阻塞性肺疾病急性加重;FEV 1 为第1秒用力呼气容积;FEV1%pred为第1秒用力呼气容积占预计值百分比;与健康对照组比较，a P ＜0.05;与COPD稳定期组比较，b P ＜0.05

2.4 AECOPD 患者血清s TREM-1 水平与CAT评分的关系 AECOPD 患者CAT 评分 (23.07±7.39)分，评分范围为11～35分。其中24例患者CAT 评分范围为11～20分，即疾病状态中等;21例患者CAT 评分范围为21～30 分，即疾病状态严重;15例患者CAT 评分＞31 分，即疾病状态非常严重。随着CAT 评分升高，AECOPD 患者血清s TREM-1水平也逐渐升高，3个亚组比较，差异有统计学意义(F=37.356，P ＜0.05)。见图1。

2.5 AECOPD 患者血清s TREM-1水平与炎症因子的关系 经Pearson相关性分析，AECOPD 患者血清s TREM-1水平与炎性因子PCT、hs-CRP、TNF-α、IL-6水平均呈正相关 (P 值均＜0.05)，见图2。

2.6 AECOPD 患者血清s TREM-1水平与肺功能的关系 经Pearson相关性分析，AECOPD 患者血清s TREM-1水平与FEV1/FVC呈负相关 (r=-0.238，P ＜0.05)。见图3。

图1 AECOPD 患者血清s TREM-1 水平和疾病状态的关系

2.7 血清s TREM-1、PCT 水平对AECOPD 患者存在细菌感染的诊断效能 血清s TREM-1、PCT诊断AECOPD 患者存在细菌感染的AUC 分别为0.781(95%CI：0.662～0.900)、0.818 (95%CI：0.714～0.923)，敏感度分别为63.6%和71.9%，特异度分别为88.9%和78.6%。而sTREM-1 联合PCT 诊断AECOPD 患者存在细菌感染的AUC 为0.911 (95%CI：0.837～0.986)，较各项单独指标诊断的AUC明显增加，敏感度和特异度分别为78.1%和96.4%。见图4。

图2 AECOPD患者血清s TREM-1水平与炎性因子的相关性 A：sTREM-1与PCT;B：s TREM-1与hs-CRP;C：s TREM-1与TNF-α;D：s TREM-1与IL-6

图3 AECOPD患者血清s TREM-1水平与FEV 1/FVC 的相关性

3 讨论

COPD 是临床上常见的一类进行性气道炎症反应性疾病，当患者出现COPD 急性加重时，需要改变用药方案。由于AECOPD 都具有一定的异质性，临床上多依据不同的表型作为制定个体化治疗方案的参考依据，例如病原学表型、炎症表型、临床表现相关表型等[11]。但是目前只有病原学表型是作为AECOPD 抗菌治疗的参考标准。COPD 和AECOPD的发病因素可分为感染因素和非感染因素。由于非感染因素十分复杂且不确定，例如心理因素、环境因素、基础性疾病等，但是感染因素相对稳定且能够把控。目前已知的感染性因素包括细菌、病毒、真菌、非典型性病原体等。钟国泽[12]通过对186例AECOPD 患者进行痰涂片检测和鼻咽拭子监测，发现65例患者存在细菌感染，25例患者存在病毒感染，另有25例患者同时存在细菌和病毒感染。

细菌培养是目前诊断细菌感染的金标准，但是痰液标本采集困难，检测时长一般超过24～48 h。不仅如此，支气管分泌物培养或痰培养都具有较高的假阴性结果，因此对于临床抗菌药物应用的指导价值并不理想。有研究结果证实，明确致病菌的AECOPD 患者合理选择抗生素治疗，与未明确感染因素的AECOPD 患者接受经验性抗生素治疗，两者的治疗效果和安全性均未表现出差异性[13]。因此对于AECOPD 的治疗，临床上多数是进行经验性治疗或依据循证医学证据拟定抗菌方案。但是对于非细菌主导型AECOPD 患者，无指征滥用抗生素不仅无法达到治疗目的，而且会导致耐药菌的生成，并增加患者的治疗负担。张新宇等[14]学者曾对兰州市军区总医院4 年期间就诊的919 例COPD 患者进行调查，有793例患者有抗菌药物使用史，使用率为86.3%，远远超过了循证医学提供的COPD 患者中细菌感染阳性率[15];而且各种常用抗生素的药物利用指数均超过1.2，提示可能存在药物滥用或误用。

根据指南要求，Anthonisen 标准、全血白细胞水平和血清PCT 水平是临床使用抗生素的主要参考标准[16]，但是单独使用任何一项指标都存在特异度敏感度不足的情况。s TREM-1属于免疫球蛋白膜受体家族成员之一，病原微生物与Toll样受体4结合激活TREM-1的表达，在信号转导分子的协同作用下激活下游的瀑链式炎性反应信号，促进TNF-α、IL-6等促炎介质的产生。Zhu等[17]学者发现，敲除LPS诱导的子宫内膜炎大鼠模型TREM-1基因，可进一步加重炎症反应的发生。Byers等[18]学者也证实TREM-1在COPD 患者肺组织中的表达量明显升高，并且与患者疾病严重程度呈正相关性。在本研究中，我们也证实COPD患者和AECOPD 患者血清s TREM-1水平明显高于健康对照人群，并且 AECOPD 患者血清s TREM-1水平较COPD 稳定期患者更高，与血清炎症介质(PCT、hs-CRP、TNF-α、IL-6)呈独立的正相关性。另外，经Pearson 相关性分析，AECOPD 患者血清s TREM-1 水平与患者肺功能指标有一定的负相关性，进一步经多元线性回归分析，却未发现两者的独立关联，这也提示我们，s TREM-1可能与其他参数发挥协同作用共同参与肺功能损伤进程。

图4 sTREM-1、PCT诊断AECOPD患者存在细菌感染的受试者工作特征曲线 A：sTREM-1;B：PCT;C：sTREM-1联合PCT

TREM-1主要表达于髓样细胞表面，协同模式识别受体结合病原微生物启动固有免疫应答，因此s TREM-1可被视为一类感染性指标。本研究也发现，s TREM-1 对AECOPD 患者细菌感染的诊断效能较高，尤其是特异度高于PCT，因此联合PCT 可进一步提高诊断的特异度。但是若要用于临床，仍需要大量的循证医学数据支持，以进一步得出可靠的诊断阈值。

综上所述，基于目前缺乏启动抗菌治疗典型的参考指标以及抗菌药物无指征滥用、误用情况普遍的现状，我们通过临床数据证实，血清s TREM-1水平与AECOPD 患者炎症介质存在独立正相关性，并且可作为细菌感染的诊断指标，联合PCT可提高细菌感染的确诊率，有望为指导抗菌药物的使用提供一定的临床指导价值。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突