脓毒症患儿心功能与血清TNF-α、IL-1β水平的相关性分析

罗兰 曾方玲 隆彩霞 陈艳瑛 周海银

[摘要] 目的 探討脓毒症患儿心功能与血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）水平的相关性。方法 选取2016年10月—2019年10月湖南省儿童医院（以下简称“我院”）急诊综合二科收治的126例脓毒症患儿，分为非心肌损伤组（A组，49例）与心肌损伤组（B组，77例）。根据左心室射血分数（LVEF），将B组分成轻（B1组，23例）、中（B2组，34例）、重（B3组，20例）心肌损伤组。另选取同期我院体检健康50名儿童为对照组。比较各组心功能指标及血清TNF-α、IL-1β水平的差异。 结果 A、B组急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHE Ⅱ）评分、血清心肌肌钙蛋白I（cTnI）、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、N-末端B型钠尿肽前体（NT-proBNP）、TNF-α、IL-1β均高于对照组，LVEF、二尖瓣舒张早期充盈峰速度E峰/心房收缩期最大流速A峰（E/A）均低于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）;且A组与B组上述指标组间比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。不同心肌损伤程度患儿APACHEⅡ、LVEF、E/A及cTnI、CK-MB、NT-proBNP、TNF-α、IL-1β比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01）;B2、B3组APACHEⅡ、cTnI、CK-MB、NT-proBNP、TNF-α、IL-1β均高于B1组，差异有统计意义（P < 0.05）;且B2、B3组各指标比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。脓毒症心肌损伤患儿血清TNF-α、IL-1β与LVEF、E/A呈负相关（P < 0.01），而与血清cTnI、CK-MB、NT-proBNP呈正相关（P < 0.01）。血清TNF-α、IL-1β的最佳截断值分别取80.26、8.83 pg/mL时，敏感度和特异度分别为87.6%和93.5%、90.5%和93.5%;四者联合检测时敏感度和特异度为97.6%和94.1%。 结论 血清TNF-α、IL-1β水平能反映小儿脓毒症心肌损伤，可作为小儿脓毒症心肌损伤早期诊断的可靠标志物，与心功能指标联合检测能提高准确性。

[关键词] 儿童;脓毒症;心肌损伤;炎症因子

[中图分类号] R631          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）10（c）-0016-05

Correlation analysis of heart function and serum TNF-α， IL-1β levels in children with sepsis

LUO Lan   ZENG Fanglin   LONG Caixia   CHEN Yanying   ZHOU Haiyin

The Second Department of Emergency General， Hu′nan Children′s Hospital， Hu′nan Province， Changsha   410007， China

[Abstract] Objective To explore the correlation between heart function and serum tumor necrosis factor-α （TNF-α） and interleukin-1β （IL-1β） levels in children with sepsis. Methods From October 2016 to October 2019， a total of 126 children with sepsis admitted to the Second Department of Emergency of Hu′nan Children′s Hospital （hereinafter referred to as “our hospital”） were divided into non-myocardial injury group （group A， 49 cases） and myocardial injury group （group B， 77 cases）. According to the left ventricular ejection fraction （LVEF）， the group B was divided into mild （group B1， 23 cases）， medium （group B2， 34 cases）， and severe （group B3， 20 cases） myocardial injury group. In the same period， a total of 50 children in our hospital were selected as the control group. The differences in the cardiac function indexes and serum TNF-α and IL-1β levels of each group were compared. Results Acute physiology and chronic health scoring system Ⅱ （APACHE Ⅱ） score， serum cardiac troponin I （cTnI）， creatine kinase isoenzyme （CK-MB）， N-terminal B-type natriuretic peptide pre Body （NT-proBNP）， TNF-α， IL-1β were higher than those in the control group， while LVEF， early mitral valve filling peak velocity E peak / atrial systolic maximum flow velocity A peak （E/A） were lower than those in the control group， and the differences were statistically significant （P < 0.05）; moreover， the differences between the above-mentioned index groups between group A and group B were statistically significant （P < 0.05）. Comparison of APACHE Ⅱ， LVEF， E/A and cTnI， CK-MB， NT-proBNP， TNF-α， IL-1β in children with different levels of myocardial injury， and the differences were highly statistically significant （P < 0.01）; APACHEⅡ， cTnI， CK-MB， NT-proBNP， TNF-α and IL-1β in group B2 and group B3 were all higher than those in group B1， and the differences were statistically significant （P < 0.05）; in addition， the differences between the index in B2 group and B3 group were statistically significant （P < 0.05）. Serum TNF-α and IL-1β in children with septic myocardial injury were negatively correlated with LVEF and E/A （P < 0.01）， while there were positively correlated with serum cTnI， CK-MB， and NT-proBNP （P < 0.01）. When the best cut-off values of TNF-α and IL-1β were 80.26 pg/mL and 8.83 pg/mL， respectively， the sensitivity and specificity were 87.6% and 93.5%， 90.5% and 93.5%， respectively; when the four were combined， the sensitivity and specificity were 97.6% and 94.1%. Conclusion Serum TNF-α and IL-1β levels can reflect myocardial damage in children with sepsis， and can be used as reliable markers for the early diagnosis of myocardial damage in children with sepsis. Combined detection with cardiac function indicators can improve accuracy.

[Key words] Children; Sepsis; Myocardial injury; Inflammatory factors

小儿脓毒症为儿科常见急重症，已成为我国新生儿高发病率及病死率的主要原因[1]。有研究显示[2]，脓毒症心肌损伤是导致脓毒症不良预后高风险因素之一，但部分脓毒症患儿心肌损伤症状不明显。血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）参与了脓毒症的发病和发展，并与心肌功能抑制及损害密切相关[3]。本研究通过检测脓毒症患儿血清TNF-α、IL-1β水平及心功能指标，分析血清TNF-α、IL-1β与脓毒症心肌损伤的相关性，旨在寻找脓毒症心肌损伤的新颖标志物，为临床诊治提供参考。现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2016年10月—2019年10月湖南省儿童医院（以下简称“我院”）急诊综合二科收治的126例脓毒症患儿临床资料，其中男79例，女47例;年龄0.5～12.0岁，平均（4.22±1.30）岁;心率（95.63±10.34）次/min。纳入标准：脓毒症的诊断符合《儿童服毒症休克（感染性体克）诊治专家共识（2015版）》[4];排除标准：合并心律失常、原发性心肌病等损害心肌功能疾病;心脏手术史;严重肝、肾功能障碍。根据患儿是否合并心肌损伤分成非心肌损伤组（A组，49例）和心肌损伤组（B组，77例），心肌损伤诊断标准：左心室射血分数（LVEF）<50%和/或心肌肌钙蛋白I（cTnI）水平 ≥0.15 ng/mL[5];并将B组分成3个亚组：40%≤LVEF <50%为轻度心肌损伤组（B1组，23例），30%≤LVEF <40%为中度心肌损伤组（B2组，34例），LVEF<30%为重度心肌损伤组（B3组，20例）。另同期选取我院体检正常儿童50名作为对照组，其中男31名，女19名;年龄0.5～11.0岁，平均（4.15±1.26）岁;心率（78.62±9.79）次/min。两组人群一般临床资料比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。本研究经我院医学伦理委员会审批，患儿家属对本研究内容均知情同意。

1.2 方法

采集患儿入院次日外周血5 mL，采用电化学发光免疫法测定血清中cTnI、肌酸激酶同工酶（CK-MB）、N-末端B型利钠肽原（NT-proBNP）水平，使用Roche MODULAR PPE型电化学发光免疫分析仪;采用酶联免疫法检测血清中TNF-α、IL-1β，检测试剂盒均购自南京建成生物工程研究所[TNF-α（生产批号：20170820），IL-1β（生产批号：20170916）];并于入院24 h內进行急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHE Ⅱ）评分评估;并于入院时采用Philips Image Point型多普勒超声诊断仪检测LVEF，取心尖四腔切面测定二尖瓣舒张早期充盈峰速度E峰及心房收缩期最大流速A峰，并计算E/A。

1.3 统计学方法

采用SPSS 22.0软件对所得数据进行统计分析。计量资料以均值±标准差（x±s）表示，多组比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验;计数资料以例数或百分比表示，采用χ2检验。相关性分析采用Pearson分析，绘制受试者工作特征曲线（ROC）评估诊断效能。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组人群一般临床资料比较

除性别和年龄外，三组人群APACHE Ⅱ、LVEF、二尖瓣舒张早期充盈峰速度E峰/心房收缩期最大流速A峰（E/A）及血清cTnI、CK-MB、NT-proBNP、TNF-α、IL-1β水平比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01），A、B组APACHE Ⅱ、cTnI、CK-MB、NT-proBNP、TNF-α、IL-1β均高于对照组，LVEF、E/A均低于对照组，差异有统计学意义（P < 0.05）;且A组与B组上述指标比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。见表1。

2.2 不同心肌损伤程度患儿血清TNF-α、IL-1β及临床资料比较

不同心肌损伤程度患儿APACHEⅡ、LVEF、E/A及cTnI、CK-MB、NT-proBNP、TNF-α、IL-1β比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01），B2、B3组APACHEⅡ、cTnI、CK-MB、NT-proBNP、TNF-α、IL-1β均高于B1组，差异有统计意义（P < 0.05），且B2、B3组各指标比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。见表2。

2.3 血清TNF-α、IL-1β与心功能指标相关性

经Pearson分析，脓毒症心肌损伤患儿血清TNF-α、IL-1β与LVEF、E/A呈负相关（P < 0.01），而与血清cTnI、CK-MB、NT-proBNP呈正相关（P < 0.01）。见表3。

2.4 血清TNF-α、IL-1β及CK-MB对脓毒症心肌损伤的诊断效能

与LVEF、cTnI比较，血清TNF-α、IL-1β对脓毒症心肌损伤同样具有诊断价值，血清TNF-α、IL-1β的最佳截断值分别取80.26、8.83 pg/mL时，其对应的敏感度和特异度为分别87.6%和93.5%、90.5%和93.5%;四者联合检测时敏感度和特异度为97.6%和94.1%。见表4、图1。

3 讨论

心脏为脓毒症的主要靶器官，脓毒症心肌损伤会造成心肌收缩力降低、冠脉血流灌注下降，甚至诱发多器官功能障碍综合征。流行病学数据显示[6-7]，小儿脓毒症并发心肌损伤和功能异常是患儿致死的重要因素之一。已有研究证实[8]，小儿脓毒症发病后机体会分泌多种细胞因子，直接或间接地导致心肌损伤，而TNF-α、IL-1β在影响心肌钙异常、心肌细胞能量代谢及内皮细胞损伤等方面发挥着重要作用。提示血清TNF-α、IL-1β可能成为小儿脓毒症心肌损伤的重要诊断指标。

研究认为，脓毒症心肌损伤的病理机制与炎症密切相关，脓毒症发病时大量炎症介质“瀑布式”释放，一方面会打破机体免疫防御系统平衡，产生免疫抑制，从而加剧病情发展[9];另一方面心肌组织及循环中的大量炎症介质会导致心肌细胞炎症过度激活且加重，造成心肌损伤[10]。研究发现[11]，巨噬细胞活化与中性粒细胞聚集在心肌损伤中发挥重要作用，中性粒细胞释放的TNF-α、IL-1β是使心肌细胞收缩功能降低的主要炎症细胞因子。动物研究证实[12]，心脏特异性过表达TNF-α可促進心肌炎症反应及病理性重构，甚至导致充血性心力衰竭。本研究结果显示，脓毒症心肌损伤患儿心功能指标及血清TNF-α、IL-1β水平均显著高于正常儿童和脓毒症非心肌损伤患儿，提示血清TNF-α、IL-1β在脓毒症心肌损伤患儿血清中高表达，二者可能参与了心肌损伤的发生与发展，与相关研究报道结果一致[10-11]。TNF-α作为脓毒症初期释放的重要细胞因子，可与IL-1β以自分泌和旁分泌的方式发生炎症级联反应，并可进一步诱导 IL-1、IL-6等细胞因子脂质介质及活性氮、氧，形成心肌负性作用，引发心肌损伤而导致心功能障碍[13-14]。Duncan等[15]研究认为，TNF-α、IL-1β可抑制心肌细胞膜上环磷酸腺苷信号转导通路，使细胞内NO浓度增高，并诱导环磷酸鸟苷合成增加而抑制Ca2+通道，最终抑制心肌功能;而NO的生成增加，会影响兴奋-收缩偶联，会进一步减弱心肌收缩功能。而IL-1β与TNF-α存在正反馈调节，其通过神经磷脂途径可促进环加氧酶-2和2型磷脂酶A2基因表达水平，进而使前列腺素E2过表达，诱发心肌损伤[16-17]。有研究同时去除血清IL-1β与TNF-α发现患者心肌功能障碍得到明显改善[18]，进一步揭示IL-1β与TNF-α与心肌损伤密切相关。同时，本研究根据临床经验并参照邓卓军等[19]心肌损伤分级标准，对不同心肌损伤程度脓毒症患儿相关临床资料分析发现，不同心肌损伤程度患儿心功能指标及血清TNF-α、IL-1β比较均存在显著差异，且随着心肌损伤程度的增加血清TNF-α、IL-1β水平呈增高趋势。经Pearson分析，脓毒症心肌损伤患儿血清TNF-α、IL-1β与LVEF、E/A均呈负相关，而与血清cTnI、CK-MB、NT-proBNP呈正相关，提示血清TNF-α、IL-1β与小儿脓毒症心肌损伤程度呈正相关，与上述研究结果一致。

有研究认为[20]，心肌损伤后cTnI由原肌球蛋白分解后进入外周血液，其窗口期较长，尤其对诊断6 h内发生的心肌损伤存在较大的局限性。本研究ROC曲线分析结果显示，血清TNF-α、IL-1β的最佳截断值分别取80.26、8.83 pg/mL时，其对应的敏感度和特异度为87.6%和93.5%、90.5%和93.5%，联合检测时敏感度和特异度为97.6%和94.1%;提示血清TNF-α、IL-1β诊断小儿脓毒症心肌损伤具有较高的敏感性和特异性，与LVEF、cTnI联合检测有助于提高诊断准确性。

综上所述，血清TNF-α、IL-1β能反映小儿脓毒症心肌损伤，可作为小儿脓毒症心肌损伤早期诊断的可靠标志物，与心功能指标联合检测能提高准确性。

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（收稿日期：2020-02-21）

[基金项目] 湖南省卫生计生委科研计划课题项目（B201803 71）。

[作者简介] 罗兰（1983-），女，硕士;研究方向：儿童急救及重症医学。