急性胰腺炎患者外周血线粒体DNA水平变化及其对合并急性肺损伤的预测价值

赵雅彬 李琨琨 张志伟 杨宁 运苛政 王宝玉

急性胰腺炎(AP)指多种病因激活胰腺内胰酶引起胰腺组织自身消化、水肿、出血甚至坏死的炎症反应[1]。临床上根据疾病严重程度将其分为轻症急性胰腺炎(MAP)及重症急性胰腺炎(SAP)[2]。肺是AP疾病进展过程中最易受到损伤的脏器[3]，相关统计数据显示，约15%～60%的SAP患者伴不同程度急性肺损伤(ALI)[4]，既往常采用急性生理学与慢性健康状况评分系统(APACHE)Ⅱ评分联合改良器官衰竭(MarshaⅡ)评分系统动态评估AP病情变化，但该方法主观性较强，预测器官功能衰竭效能相对较差，探索更为有效的客观指标评估AP合并ALI具有重要意义。既往研究结果证实，AP患者机体存在血脂水平异常、胰岛素抵抗等多种能量代谢失衡现象，易诱发线粒体DNA(mtDNA)转录、蛋白合成障碍，最终导致线粒体功能障碍乃至细胞死亡[5]。mtDNA序列变化与线粒体功能密切相关，既往研究发现尿毒症、糖尿病、脓毒血症等多种疾病患者外周血mtDNA水平存在异常，影响患者疾病进展[6-7]，但AP患者外周血mtDNA水平是否存在异常尚未明确。本研究旨在观察AP患者外周血mtDNA水平变化，评估其对AP合并ALI的预测价值，以期提高AP合并ALI的检出率，便于医生及时调整治疗计划以提高治疗效果。

对象与方法

1.对象：将2020年2月～2022年2月我院收治的90例AP患者按照疾病严重程度分为轻症组(55例)和重症组(35例)。纳入标准：(1)符合《中国急性胰腺炎诊治指南2019》[8]中AP的相关诊断标准：血清淀粉酶≥正常值上限3倍，氧合指数≤200 mmHg，且经影像学或生化检查确诊为AP；(2)无认知功能障碍且依从性良好；(3)APACHEⅡ评分≥8分；(4)临床资料完整。排除标准：(1)合并血液系统疾病、心脑血管疾病、自身免疫疾病或呼吸系统疾病；(2)合并恶性肿瘤；(3)严重外伤或近3个月内接受过重大外科手术。选取同期于我院体检的40例健康志愿者作为对照组。其中，轻症组患者男29例、女26例，年龄24～69岁，平均年龄(42.18±10.07)岁；重症组患者男19例、女16例，年龄25～67岁，平均年龄(42.37±10.13)岁；对照组受试者男21例、女19例，年龄25～64岁，平均年龄(42.28±10.02)岁。3组受试者性别、年龄比较差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。根据AP急性反应期是否发生ALI将90例AP患者再分为ALI组(32例)和非ALI组(58例)。诊断标准：MAP：符合上述AP诊断标准，无腹痛、胰腺局部并发症、器官功能障碍；SAP：符合上述AP诊断标准，出现严重腹痛、胰腺并发症，且存在时间≥48 h的持续性器官功能衰竭。ALI：符合《急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南》[9]中ALI诊断标准，且临床有进行性呼吸困难、低氧血症等症状，肺部X线检查结果示双肺存在斑片状阴影。本研究已通过我院医学伦理委员会审核批准，所有受试者均知情同意。

2.方法：收集所有AP患者一般资料(性别、年龄、BMI)及临床资料，临床资料包括致病原因及实验室相关指标[降钙素原(PCT)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、WBC计数、白蛋白(ALB)、血细胞比容(HCT)、空腹血糖(GLU)、脂多糖(LPS)、C反应蛋白(CRP)、血淀粉酶(AMY)、钙离子(Ca2+)、mtDNA]。收集对照组受试者的一般资料及外周血mtDNA水平。

结 果

1.对照组、轻症组及重症组受试者外周血mtDNA水平比较：重症组、轻症组及对照组受试者外周血mtDNA水平依次降低(P<0.05)，见表1。

表1 对照组、轻症组及重症组受试者外周血mtDNA水平比较

2.ALI组和非ALI组患者临床资料比较：ALI组患者CRP、AMY、Ca2+及mtDNA水平均高于非ALI组(P<0.05)，两组患者其余指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 ALI组及非ALI组患者临床资料比较

3.影响AP合并ALI的危险因素分析：Logistic回归分析结果显示，CRP、AMY、Ca2+及mtDNA水平升高均为影响AP合并ALI的独立危险因素(P<0.01)。见表3。

表3 影响AP合并ALI的logistic回归分析

4.外周血mtDNA水平对AP合并ALI的预测价值：ROC曲线分析结果显示，外周血mtDNA水平预测AP合并ALI的ROC曲线下面积(AUC)为0.817，对应敏感度和特异度分别为84.27%及75.01%。见图1。

图1 外周血mtDNA水平评估AP合并ALI的ROC曲线

讨 论

线粒体是机体进行氧化磷酸化的场所，氧化磷酸化可生成大量氧自由基(ROS)，当机体ROS超过自身抗氧化系统清除水平时，mtDNA极易受氧化应激的影响而发生氧化损伤，所造成的线粒体功能障碍与AP、糖尿病、脓毒症等多种疾病相关[10]。ALI是AP患者常见并发症之一，有研究发现，机体中性粒细胞过度激活后释放大量炎性细胞因子，诱发全身炎症反应，产生的炎症递质于肺组织聚集、活化[11]，这是AP合并ALI的主要病理机制。本研究结果显示，重症组、轻症组及对照组受试者外周血mtDNA水平依次降低，即AP患者病情越严重，外周血mtDNA水平越高，与Wu等[12]研究结果类似，表明外周血mtDNA水平与AP的发生有关。mtDNA编码多数为氧化磷酸化酶复合体，当AP发生时，机体抗氧化系统紊乱，生成大量氧化介质及其衍生物使mtDNA氧化或出现无碱基位点，此时线粒体外膜透过率升高，透过大量超氧阴离子损伤线粒体并诱导细胞凋亡，细胞器极度损伤后机体启动极端动力学机制，从而引发mtDNA异常[13-14]。

本研究结果亦显示，ALI组患者CRP、AMY、Ca2+、mtDNA水平均高于非ALI组，表明上述指标可能与AP合并ALI有关。进一步行logistic回归分析发现，CRP、AMY、Ca2+、mtDNA水平升高均为影响AP合并ALI的独立危险因素。CRP具有促进吞噬、激活补体、调节T细胞免疫等作用，其水平可反映机体炎症程度及组织损伤程度。AP发生时，机体微循环血流量降低，生成的大量血管活性物质可与体内超氧阴离子结合生成强氧化物，其损伤肺组织后可诱发CRP释放，CRP又可诱导ROS形成而加重肺损伤。此时线粒体供能障碍，能量代谢失衡后负反馈于AP，形成恶性循环。机体正常状态下，细胞内主要依靠线粒体、内质网、细胞膜等调节Ca2+转运，使细胞内始终维持低钙稳态，当大量胰酶、内毒素释放入血并随循环系统至肺脏后，肺泡细胞膜上Ca2+-ATP通道受到抑制，大量Ca2+内流导致钙超载，ATP能量衰竭后进一步激活ROS、磷脂酶等物质，加重肺组织损伤程度，这可能是AP合并ALI患者Ca2+水平升高的主要原因[15-16]。此外，本研究ROC曲线分析结果显示，外周血mtDNA水平预测AP合并ALI的AUC为0.817，其对应的敏感度及特异度分别为84.27%及75.01%，表明外周血mtDNA可作为诊断AP合并ALI的生物学指标，相较于既往动态评估法，外周血mtDNA水平预测AP合并ALI不受患者主观意识影响，更具客观性。临床可进一步探索外周血mtDNA在AP合并ALI的发生、进展中的作用。

综上所述，AP患者外周血mtDNA水平越高，病情越严重，且AP合并ALI的危险因素众多，其中mtDNA对AP合并ALI具有一定预测价值。因选取样本量有限，本研究相关结论仍需大样本多中心临床试验进一步佐证。