氧化应激指标及S100B在低龄化脓性脑膜炎患儿病情严重程度评估中的价值*

李静, 杨赞章, 闫晓静, 张娜, 张艳玲

1邢台市人民医院儿三科(河北邢台 054001)； 2河北省眼科医院重点实验室(河北邢台 054001)

化脓性脑膜炎(purulent meningitis)是儿童、尤其是婴幼儿时期常见的化脓性细菌感染导致的脑膜炎症[1-2]。尽管目前的诊疗水平已经有了极大的提高，但其致残率和病死率仍然较高[3]。发达国家化脓性脑膜炎患儿的病死率为4%～10%，而发展中国家的小儿化脓性脑膜炎病死率可高达12%～50%，致残率达25%～50%[2-6]。由于婴幼儿血脑屏障不成熟，防御功能弱，化脓性脑膜炎起病多急骤，病情进展迅速，处理不及时可导致颅内压迅速增高，甚至形成脑疝或重度脓毒症、休克等危症。部分低龄化脓性脑膜炎患儿在患病早期的临床表现与疾病严重程度并不相符，如果不能早期识别，及时采取措施，常可危及生命，幸存者遗留严重并发症[7-8]。因此，寻找重症化脓性脑膜炎早期预警的标志物，给予及时恰当的综合抢救治疗，降低患儿的病死率和致残率具有重要的临床意义。近年来已有多项研究证实，化脓性脑膜炎时爆发释放的自由基可攻击脑及血管组织，导致血脑屏障(BBB)损伤[9-11]，神经胶质细胞受损，S100B释放增加[12]，而脑脊液S100B水平升高被认为是反映脑损伤严重程度的敏感指标[13-15]，但血清S100B水平能否预测低龄化脓性脑膜炎患儿病情严重程度目前尚不清楚。鉴于此，本研究联合检测2岁以下低龄化脓性脑膜炎患儿血清S100B和脑脊液中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)的水平，旨在评估上述指标在早期预测低龄化脓性脑膜炎患儿病情严重程度中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 以2016年1月至2018年10月在邢台市人民医院儿科住院的2岁以下化脓性脑膜炎患儿为研究对象(n=49)。参照《诸福棠实用儿科学》中诊断化脓性脑膜炎的标准纳入患儿，排除合并颅内肿瘤、颅内出血、血液病、先天性脑发育异常、免疫系统疾病、除化脓性脑膜炎以外的感染性脑膜炎以及腰穿前应用抗菌药物超过2 d的患儿。结果共纳入化脓性脑膜炎患儿49例，其中男31例，女18例，月龄2.5(1.7,6.6)个月。所有化脓性脑膜炎患儿均有不同程度的发热、精神差，其中4例伴有头痛，15例伴有呕吐，6例前囟隆起，7例惊厥，12例昏迷，16例伴有硬膜下积液。另选取疑诊为化脓性脑膜炎，但脑脊液常规检查无异常，最终排除颅内感染疾病的患儿作为对照组(n=36)。在36例对照组患儿中，男22例，女14例，月龄3.8(2.8～6.9)个月；其中热性惊厥18例、肺炎6例、支气管炎8例、心包炎4例。两组患儿在年龄、性别构成比方面，差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。参照Kępa[16]和宋晓洁[2]等划分重症脑炎的方法，依据患儿CNS功能障碍的程度将化脓性脑膜炎患儿分为两组，有意识障碍、昏迷、惊厥者划为重症化脓性脑膜炎组(n=16)；无惊厥和昏迷的划为普通化脓性脑膜炎组(n=33)。本研究经邢台市人民医院伦理委员会批准(批件编号：临床审[2016]005)和患儿家长知情同意。

1.2 标本收集与指标检测 患儿在入院12 h内采集静脉血2 mL，通过腰椎穿刺采集脑脊液2 mL。标本在300×g下离心10 min，取上清液存放于-80℃冰箱中备用。采用ELISA法测定脑脊液中SOD、MDA、NO和血清S100B的浓度。

2 结果

2.1 各检测指标水平的比较 重症化脓性脑膜炎组的脑脊液MDA水平[(8.3±3.1)μmol/L]高于普通化脓性脑膜炎组[(5.3±2.0) μmol/L]，普通化脓性脑膜炎组高于对照组[(3.4±1.3) μmol/L](P均<0.01)。各组患儿脑脊液NO水平，对照组[(6.8±1.6) μmol/L]、普通化脓性脑膜炎组[(16.0±2.0) μmol/L]、重症化脓性脑膜炎组[(20.4±4.2) μmol/L]依次升高，组间比较差异有统计学意义(P<0.01)。各组血清S100B水平，对照组[(0.12±0.02) μg/L]、普通化脓性脑膜炎组[(0.23±0.08) μg/L]、重症化脓性脑膜炎组[(0.39±0.12)μg/L]依次升高，组间比较差异有统计学意义(P<0.01)。重症、普通化脓性脑膜炎组脑脊液SOD活性均较对照组[(12.1±3.6)U/mL]显著升高，但普通化脓性脑膜炎组[(30.6±8.8) U/mL]与重症化脓性脑膜炎组[(32.1±5.1) U/mL]相比，差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 相关性分析 Spearman相关分析结果显示，化脓性脑膜炎患儿血清S100B水平与脑脊液中MDA(r=0.398,P=0.005)、NO(r=0.389,P=0.006)水平呈显著正相关，但与SOD不存在显著相关性(r=0.185,P=0.203)。见图2。

注：*P<0.05，**P<0.01

图2 化脓性脑膜炎患儿血清S100B水平与脑脊液SOD活性、MDA和NO水平的相关性

2.3 各指标对化脓性脑膜炎病情严重程度的预测价值 NO、MDA、S100B的AUC均在0.80以上，对化脓性脑膜炎病情严重程度有一定的预测价值，其中敏感度以NO为最高(87.5%)，但其特异度较低(66.7%)，而特异度以S100B为最高(97.0%)，但其敏感度较低(62.5%)。NO、MDA联合S100B预测重症化脓性脑膜炎的AUC为0.968，优于单一S100B(AUC=0.851)或MDA(AUC=0.803)或NO(AUC=0.844)，NO、MDA联合S100B预测重症化脓性脑膜炎的价值最大，其特异度、敏感度最优。见图3、表1。

表1 各检测指标单独及联合预测化脓性脑膜炎患儿病情严重程度的价值

图3 各检测指标单独及联合预测化脓性脑膜炎患儿病情严重程度的ROC曲线

3 讨论

化脓性脑膜炎是儿科临床常见的颅内感染性疾病，具有较高的致残率和致死率。在化脓性脑膜炎的病理生理过程中，中性粒细胞和巨噬细胞受到病原菌及其成分的刺激而被活化，通过呼吸爆发和脱颗粒释放大量自由基以消灭病原菌[17]。自由基是杀灭细菌的强有力武器，但产生过多则会造成氧化应激损伤。NO是一种氮自由基，组织中过量堆积时可与超氧阴离子反应生成氧化能力更强的ONOO-，进而引发严重的氧化应激损伤。MDA作为组织脂质过氧化的主要代谢产物，其水平高低间接反映了脑组织遭受自由基损伤的严重程度[18]。SOD是机体最重要的酶类自由基清除剂，能够清除体内的超氧阴离子，减少MDA的生成，以上3个指标可反映组织遭受自由基攻击的严重程度。本研究显示，化脓性脑膜炎患儿发病早期脑脊液中NO和MDA水平均显著升高，且重度化脓性脑膜炎组高于普通化脓性脑膜炎组，普通化脓性脑膜炎组高于对照组，提示化脓性脑膜炎早期脑脊液中出现了严重的氧化应激反应，NO和MDA水平越高，预示病情越严重，这与既往报道[12,19]是一致的。本研究还发现化脓性脑膜炎组的SOD活性也较对照组显著升高，说明在化脓性脑膜炎急性期抗自由基的酶类也出现代偿性活性增高，这与国内外多项研究[12,20]结果一致。印度的一项研究结果与本研究的结果不同[19]，该研究结果显示，化脓性脑膜炎患儿血清和CSF中SOD含量均较对照组显著下降。但该研究纳入患儿的年龄(5.8±4.2)岁远大于本研究患儿的年龄(中位年龄3.5个月)，且没有说明血清和CSF的采样时间，因此结果不一致可能与患儿年龄及采样时间不同有关。

S100B是一种主要由脑内星形胶质细胞合成分泌的钙结合蛋白，外周血液中含量极少。脑损伤时S100B从神经胶质细胞中漏出，其水平可反映颅脑损伤的程度[21-23]。Kepa等[24]发现严重化脓性脑膜炎患者脑脊液中S100B蛋白水平显著高于普通化脓性脑膜炎患者，脑脊液S100B水平越高，提示病情越严重，发生神经系统后遗症的风险增高。本研究发现对照组、普通化脓性脑膜炎组、重度化脓性脑膜炎组患儿血清S100B水平依次升高(P<0.05)，说明血清中S100B水平亦能客观反映低龄化脓性脑膜炎患儿病情的严重程度，血清S100B检测能替代脑脊液S100B检测。ROC曲线显示，血清S100B和脑脊液NO、MDA对化脓性脑膜炎病情严重程度均具有一定的预测价值，但单独检测S100B、MDA预测重度化脓性脑膜炎的特异度较高而敏感度均不高，单独检测NO的敏感度较高而特异度不高。而联合检测NO、MDA、S100B预测重度化脓性脑膜炎的敏感度和特异度及AUC均为最高，这说明联合检测可显著提高预测重症化脓性脑膜炎的准确度。

化脓性脑膜炎患者血清和脑脊液S100B浓度升高，可能与以下有关：(1)氧化应激反应损伤星形胶质细胞，导致细胞内的S100B大量流出[12,25]；(2)炎症因子和自由基等毒性因子损伤BBB，脑脊液中高浓度的S100B经受损的BBB进入血液[11,26]。与其他文献相比，本研究首次探讨了低龄化脓性脑膜炎患儿血清S100B水平与脑脊液SOD、MDA、NO等氧化应激指标水平之间的相关性。结果发现，低龄化脓性脑膜炎患儿血清中S100B水平与脑脊液MDA、NO水平呈正相关，验证了氧化应激与神经胶质细胞损伤存在密切联系，但对于其具体作用机制有待于进一步深入研究。

综上所述，低龄化脓性脑膜炎患儿脑脊液中氧化应激水平和血清S100B水平均显著升高，联合检测脑脊液MDA、NO和血清S100B可显著提高预测重症化脓性脑膜炎的准确性。由于本项目为单中心研究，且纳入样本量偏小，数据难免存在误差，试验结果还需要今后在多中心、大样本研究中进行验证。