单纯疱疹病毒感染后脑脊液S100B、Cys-C、MMP-9水平对自身免疫性脑炎的预测价值

贺婕 康妍 吴建楠 贺敏

（1.河北中石油中心医院神经内一科，廊坊 065000；2.河北中石油中心医院精神心理科，廊坊 065000）

单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）侵入颅内是引起患者单纯疱疹病毒脑炎（herpes simplex virus encephalitis，HSE）的主要原因，常表现为颞叶、额叶与边缘系统脑组织病变，引起患者脑组织水肿、出血性坏死等［1］。HSE是一种散发、致死性神经系统疾病，患者常发生精神异常、失语、偏瘫等行为改变，严重影响患者日常生活［2］。尽管临床已给予HSE患者充分抗病毒治疗，但仍有少部分患者好转后又继发自身免疫性脑炎（autoimmune encephalitis，AE）。AE发病机制由自身免疫损害引起，严重时会导致患者死亡［3-4］。脑脊液中S100B蛋白是神经元损伤标志因子，正常浓度下具有神经营养作用，可促进神经生长和修复，浓度过高会抑制细胞生长，诱导细胞凋亡［5］。胱抑素C（cystatin C，Cys-C）可维持机体代谢，其表达异常会导致肾病、炎症及心血管疾病等多种疾病［6］。基质金属蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）可降解细胞基质锌依赖性，在动脉粥样硬化发展过程中发挥重要作用［7］。上述指标在评估患者病情方面具有重要意义，但关于脑脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平预测HSV感染患者继发AE的研究较少。因此，本研究主要探讨HSV感染后脑脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平对诱发AE的预测价值，以期为HSV感染患者临床治疗和预后提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料 选取2016年1月至2021年3月河北中石油中心医院收治的200例HSV感染患者为研究对象，其中男118例，女82例，年龄20～71岁，平均（46.76±12.72）岁，AE患者主要症状为精神行为异常、认知障碍、记忆力下降、言语障碍、运动障碍、自主神经功能障碍等［8］。继发AE患者自HSE确诊至继发AE平均时间为（48.12±12.86） d。纳入标准：①年龄＞18周岁；②脑脊液HSV抗体检测阳性；③急性或亚急性起病，定义急性期为发病＜14 d；④脑脊液检查显示以淋巴细胞增多反应为主，蛋白＞0.4 g/L，涂片或培养无细菌、结核菌及真菌；⑤所有患者均签署知情同意书。排除标准：①严重肝、肾功能不全者；②恶性肿瘤、代谢性及中毒性脑病等非中枢神经系统感染性疾病患者；③治疗依从性较差者；④不同意参加该项研究者。本研究经河北中石油中心医院医学伦理审批（KYLL-2022-35）。

1.2 方法

1.2.1 脑脊液S100B、Cys-C、MMP-9检测 所有患者于入院24 h内行腰椎穿刺收集4 ml脑脊液，室温下3 000 r/min离心15 min，收集上清并于-80 ℃保存。检测前将样本从冰箱取出进行冻融，ELISA检测脑脊液S100B、MMP-9，免疫透射比浊法检测Cys-C。收集所有患者入院时临床资料，包括性别、年龄、临床症状（发热、头痛等）、血压、入院前病程、是否发生精神障碍、磁共振检查（magnetic resonance imaging，MRI）检查结果、血清白细胞计数（white blood cells count，WBC）、脑脊液压力（cerebrospinal fluid pressure，CSFP）、脑脊液白细胞计数（white blood cells count，WBC）、脑脊液葡萄糖、脑脊液Cys-C、脑脊液S100B、脑脊液MMP-9、脑电图（electroencephalogram，EEG）检查结果。

1.2.2 随访 所有患者随访3个月，根据是否继发AE分为两组：研究组（继发AE，35例）和对照组（未继发AE，165例）。

1.3 统计学分析 采用SPSS19.0软件进行统计处理，符合正态分布的计量资料以±s表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料以率（%）表示，组间比较采用χ2检验。Logistic回归分析继发AE的危险因素，曲线下面积（area under the curve，AUC）评估各指标预测价值，Spearman法分析脑脊液中Cys-C、MMP-9与S100B水平的相关性。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究组和对照组患者临床资料对比 研究组与对照组性别、年龄、发热占比、血压、入院前病程、精神障碍占比、CSFP、脑脊液蛋白、脑脊液WBC及脑脊液葡萄糖差异均无统计学意义（P＞0.05）；与对照组相比，研究组头痛占比、MRI异常占比、脑脊液S100B、MMP-9及EEG异常占比均显著升高，脑脊液Cys-C水平显著降低（P＜0.05，表1）。

表1 两组患者临床资料Tab.1 Clinical data of two groups

2.2 多因素回归分析 以HSV感染患者是否继发AE为因变量（发生AE=1，未发生AE=0），以单因素分析中差异有统计学意义的影响因素作为自变量，按表2进行赋值，进行多因素逐步Logistic回归分析。结果显示MRI异常、脑脊液S100B及MMP-9升高、EEG异常是HSV感染患者继发AE的独立危险因素，脑脊液Cys-C是其保护因素（表3）。

表2 多因素Logistic回归分析变量赋值Tab.2 Multivariate Logistic regression analysis variable assignment description

表3 HSV感染患者继发AE的多因素Logistic回归分析Tab.3 Multivariate Logistic regression analysis of SECONDARY AE in patients with HSV infection

2.3 Cys-C、MMP-9与S100B的相关性分析 采用Spearman法对脑脊液中Cys-C、MMP-9与S100B水平进行相关性分析，结果显示，HSV感染患者Cys-C浓度与S100B水平呈负相关（r=-0.83，P＜0.05），MMP-9浓度与S100B水平呈正相关（r=0.88，P＜0.05，图1）。

图1 脑脊液中Cys-C、MMP-9与S100B的相关性分析Fig.1 Correlation analysis of Cys-C， MMP-9 and S100B in cerebrospinal fluid

2.4 曲线拟合及阈值效应分析

2.4.1 脑脊液Cys-C与AE发生率的曲线拟合及阈值效应分析 进一步探讨脑脊液Cys-C与AE发生的关系，将多因素Logistic回归分析结果中可能影响两者的因素进行调整并对其进行平滑曲线拟合，结果显示，随着Cys-C升高，HSV感染患者继发AE概率呈下降趋势（图2）。脑脊液Cys-C与AE存在阈值效应，对其进行阈值效应分析发现，Cys-C＜2.12 mg/L时，随着Cys-C水平升高，HSV感染患者AE发生率呈下降趋势（OR=0.886，95%CI：0.785～0.922，P＜0.001）；Cys-C＞2.12 mg/L时，随着Cys-C水平升高，HSV感染患者AE发生率不受影响（OR=1.000，95%CI：0.992～1.015，P=0.736）。

图2 Cys-C与AE发生率关系的平滑拟合曲线Fig.2 Smooth fitting curve of relationship between Cys-C and incidence of AE

2.4.2 脑脊液S100B与AE发生率的曲线拟合及阈值效应分析 调整MRI、脑脊液Cys-C及MMP-9、EEG后，曲线拟合发现，随着S100B升高，HSV感染患者发生AE概率呈上升趋势。在曲线拟合基础上，进一步进行阈值效应分析发现，S100B＜1.34 μg/L时，HSV感染患者AE发生率不受影响（OR=1.000，95%CI：0.996～1.012，P=0.833）；S100B＞1.34 μg/L时，随着S100B水平升高，HSV感染患者AE发生率呈上升趋势（OR=0.885，95%CI：0.824～0.945，P＜0.001，图3）。

图3 S100B与AE发生率关系的平滑拟合曲线Fig.3 Smooth fitting curve of relationship between S100B and incidence of AE

2.4.3 脑脊液MMP-9与AE发生率的曲线拟合及阈值效应分析 调整MRI、脑脊液Cys-C及S100B、EEG后，曲线拟合发现，随着MMP-9升高，HSV感染患者发生AE概率呈上升趋势。在曲线拟合基础上进一步进行阈值效应分析，发现MMP-9＜91.0 ng/ml时，随着MMP-9水平升高，HSV感染患者AE发生率不受影响（OR=1.000，95%CI：0.994～1.006，P=0.795）；MMP-9＞91.0 ng/ml时，随着MMP-9水平升高，HSV感染患者AE发生率呈上升趋势（OR=0.962，95%CI：0.914～0.998，P＜0.001，图4）。

图4 MMP-9与AE发生率关系的平滑拟合曲线Fig.4 Smooth fitting curve of relationship between MMP-9 and incidence of AE

2.5 联合预测因子的生成及ROC曲线 在Stata 10.0软件中使用Predict pre1命令将脑脊液S100B、Cys-C、MMP-9作为协变量拟合成新生联合预测因子pre1。取约登指数最大时pre1对应的数值为最佳临界值，即0.418。以脑脊液S100B、Cys-C、MMP-9及三者联合预测为变量，AE发生情况为状态变量绘制ROC曲线，结果显示：联合预测因子pre1预测AE的AUC明显大于各原始协变量。说明联合预测因子的工作性能优于S100B、Cys-C、MMP-9单独作为诊断指标预测AE的工作性能（图5、表4）。

图5 联合预测因子及各原始协变量对继发AE预测的ROC曲线Fig.5 ROC curves of combined predictors and original covariables for predicting secondary AE

表4 联合预测因子及各原始协变量对继发AE预测的ROC曲线参数Tab.4 ROC curve parameters predicted by combined predictors and original covariables for secondary AE

2.6 建立风险预测模型及模型评价 根据多因素Logistic回归分析结果构建HSV感染患者继发AE的风险预测模型，P为模型预测概率，取值0～1。建立的预测模型如下：Logit（P）=-2.419+0.179（MRI异常）-1.091（脑脊液Cys-C）+0.712（脑脊液S100B）+0.329（脑脊液MMP-9）+0.310（EEG异常）。根据预测概率与继发AE的关系建立ROC曲线（图6），AUC=0.894（95%CI：0.736～0.979），表明预测模型具有较高诊断价值。模型校准曲线如图7所示，模型C-index值为0.803（95%CI：0.785～0.860），校准图中实际曲线与理想曲线较为贴合，表明该预测模型在预测HSV感染患者继发AE的风险值上表现出良好的一致性。

图6 HSV感染患者继发AE的风险预测模型ROC曲线Fig.6 ROC curve of risk prediction model for secondary AE in patients with HSV infection

图7 HSV感染患者继发AE的风险预测模型校准曲线Fig.7 Calibration curves of risk prediction models for secondary AE in patients with HSV infection

3 讨论

HSV是病毒性脑炎常见病原体之一，可引起患者中枢神经系统感染，严重时可导致患者死亡［9］。研究表明，临床上患者发生中枢神经感染，病情缓解后有再发生AE的可能［10］。AE是一种由某些自身抗体、活性细胞或相关因子与中枢神经元表面受体相互作用导致的新型脑炎，具有难以诊断、病情严重等特点［11］。研究表明，脑脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平变化较血清更为显著，对脑炎预测更为准确，具有较高敏感度和特异度［12-13］。目前关于HSV感染患者继发AE影响因素的探究较少。因此，本研究探讨脑脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平对继发AE的预测价值，以期为临床预防HSV感染患者继发AE提供参考。

S100B蛋白是一种极易通过血脑屏障的特异性蛋白，多数S100B蛋白分布于脑内，生物活性广泛，参与细胞内钙离子依赖性生物学行为，对脑损伤程度反应极为灵敏。脑脊液中S100B水平升高提示患者发生了神经元损伤［14-15］。冯刚［16］研究表明重症病毒性脑炎患者脑脊液S100B水平显著升高，临床干预病情稳定后S100B水平逐渐回归正常，且S100B水平越高的患者临床不适症状越明显，说明患者脑脊液S100B水平与脑组织损伤程度密切相关，提示临床可通过检测S100B水平判断患者是否发生脑组织损伤及评估损伤程度。本研究中，继发AE患者S100B平均水平显著高于未继发AE患者，说明脑脊液中高S100B水平对HSV感染病情缓解后继发AE具有不利影响。Cys-C是一种经肾小球滤过又由近曲小管吸收且完全代谢的脑源性蛋白，存在于脑脊液中［17］。近年Cys-C已被认定为脑组织损伤标志物。研究表明，脑脊液Cys-C降低与多种神经系统疾病有关，其原因为炎症反应增加血脑屏障通透性，部分Cys-C由脑脊液转移至血清致使血清Cys-C水平升高，脑脊液中水平降低［18］。Cys-C在新陈代谢中对内源性细胞起保护作用，可抑制细胞死亡和其他组织损害，通过抑制脑损伤分泌的半胱氨酸蛋白酶活性起机体保护作用。正常平衡被破坏时，Cys-C降低可增加组织蛋白酶破坏性，不利于患者病情恢复［19］。本研究中，研究组患者Cys-C水平显著低于对照组，与患者病情严重程度、继发AE可能性呈负相关，推测与上述作用机制相关。MMP-9是一种蛋白水解酶，具有较强的细胞外基质分解活性，其作用为降解细胞外基质、破坏细胞基底膜、增加血脑屏障通透性，可由体内中性粒细胞、单核细胞等多种细胞产生［20］。MMP-9异常升高可引起异常组织重塑，参与脑组织损伤进程，加重患者病情，干扰患者预后［21］。研究发现，MMP-9在破坏神经血管单元结构时起决定性作用，随着血脑屏障破坏，炎症细胞入侵中枢神经细胞，同时促使大量促炎因子分泌，进而加重脑组织损伤［22］。

本研究分析脑脊液Cys-C、MMP-9与S100B的相关性，结果显示HSV感染患者脑脊液Cys-C浓度与S100B水平呈负相关，MMP-9浓度与S100B水平呈正相关。说明HSV感染患者脑脊液中S100B含量发生异常时常伴随脑脊液中Cys-C、MMP-9浓度变化。此外，本研究将脑脊液S100B、Cys-C、MMP-9作为协变量生成联合预测因子pre1，结果显示，联合预测因子pre1预测HSV感染患者继发AE的AUC明显大于各原始协变量AUC，预测灵敏度为85.78%，特异度为90.36%，准确率为88.43%。说明联合检测因子pre1的工作性能强于单一分析指标时的工作性能，可有效提高对HSV感染患者继发AE的预测效能，进而降低AE发病率。构建的风险预测模型具有良好的区分度和一致性，在临床上可有效评估HSV感染患者继发AE风险。

综上，脑脊液中S100B、Cys-C、MMP-9水平均可对HSV感染患者诱发AE的可能性进行有效预测，且三项指标联合预测价值最大，其次是S100B蛋白、Cys-C、MMP-9。若能在合适时机、采取有效干预手段适当抑制S100B、Cys-C、MMP-9失衡，有助于降低AE病发率。本研究仍存在一定局限性：样本量较小，且为单中心回顾性研究，增加了研究对象选择偏倚风险，有待扩大规模进一步研究。