急性呼吸窘迫综合征机械通气患者呼出气冷凝液中过氧化氢和白介素6水平变化及其临床意义研究

2015-03-23牛毓茜杨国辉

实用心脑肺血管病杂志 2015年3期

牛毓茜，杨国辉

·论著·

牛毓茜，杨国辉

目的探讨急性呼吸窘迫综合征(ARDS)机械通气患者呼出气冷凝液(EBC)中过氧化氢(H2O2)和白介素6(IL－6)水平变化及其临床意义。方法选取2012年9月—2013年12月贵阳医学院附属医院内科重症监护病房(MICU)收治的ARDS患者42例，均经气管插管或气管切开进行机械通气治疗。按患者入住MICU两周后转归分为存活组22例和死亡组20例，比较两组患者机械通气后1、3、5、7 d急性生理学及慢性健康状况(APACHE)Ⅱ评分、APACHEⅢ评分及EBC中H2O2、IL－6水平，分析两组患者机械通气后1、3、5、7 d APACHEⅡ评分、APACHEⅢ评分与EBC中H2O2、IL－6水平的相关性。结果(1)存活组患者机械通气后3、5、7 d EBC中H2O2和IL－6水平低于机械通气后1 d，死亡组患者机械通气后7 d EBC中H2O2和IL－6水平高于机械通气后1、3、5 d(P＜0.05)。(2)机械通气后1 d两组患者APACHEⅡ和APACHEⅢ评分比较，差异无统计学意义(P＞0.05);机械通气后3、5、7 d死亡组患者APACHEⅡ和APACHEⅢ评分高于存活组(P＜0.05)。(3)械通气后1、3 d两组患者EBC中H2O2和IL－6水平比较，差异无统计学意义(P＞0.05);机械通气后5、7 d死亡组患者EBC中H2O2和IL－6水平均高于存活组(P＜0.05)。(4)存活组患者机械通气后不同时间点EBC中H2O2和IL－6水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分间无直线相关关系(P＞0.05);死亡组患者机械通气后5、7 d EBC中H2O2水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分呈正相关，EBC中IL－6水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分呈负相关(P＜0.05)。结论ARDS机械通气患者EBC中H2O2和IL－6水平均升高，且与病情严重程度相关，其可作为气道炎性反应的监测指标，结合APACHE评分可为评估患者预后提供参考。

呼吸窘迫综合征，成人;呼吸，人工;呼出气冷凝液;过氧化氢;白介素6

牛毓茜，杨国辉.急性呼吸窘迫综合征机械通气患者呼出气冷凝液中过氧化氢和白介素6水平变化及其临床意义研究［J］.实用心脑肺血管病杂志，2015，23(3):25－28.［www.syxnf.net］

Niu YQ，Yang GH.Changes and clinical significances of hydrogen peroxide and interleukin－6 levels in exhaled breath condensate of patients with acute respiratory distress syndrome treated with mechanical ventilation［J］.Practical Journal of Cardiac Cerebral Pneumal and Vascular Disease，2015，23(3):25－28.

机械通气是抢救急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者生命的重要措施［1］。ARDS常因感染、低氧血症和不适当的机械通气而导致机体氧化应激，从而引起氧化应激产物和细胞因子水平升高［2］。而氧化应激在ARDS发病过程中起重要作用，其产物及细胞因子可损伤全身脏器，目前认为其可能是引起多脏器损伤和多器官功能衰竭的重要原因。近年来，检测呼出气冷凝液(exhaled breath condensate，EBC)越来越受到国内外研究者的重视，其具有无创、实时、可重复性收集等优点，由于标本直接来源于下气道，因此结果真实可靠;且收集EBC无年龄限制，尤其适用于气管插管和气管切开的危重症患者［3－4］。目前，国内外关于ARDS患者EBC中氧化应激产物和细胞因子变化的研究报道较少。为此，本研究检测了ARDS机械通气患者EBC中过氧化氢(H2O2)和白介素6(IL－6)水平变化，并探讨其临床意义。

1 资料与方法

1.1 入选标准根据2012年ARDS柏林定义［5］制定纳入标准:(1)存在发生ARDS的高危因素;(2)发病1周内;(3)需要正压机械通气治疗;(4)具有严重氧合障碍，即在吸入氧浓度(FiO2)为1.00、呼气末正压(PEEP)≥5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)的情况下，氧合指数(PaO2/FiO2)≤300 mm Hg(1 mm Hg =0.133 kPa);(5)胸片示双肺浸润影，无法用积液、肺不张或结节解释。排除标准:(1)年龄＜18岁;(2) 1周内曾发生急性心肌梗死(AMI);(3)心力衰竭; (4)妊娠;(5)支气管胸膜瘘、气胸或2周内曾行肺叶切除术;(6)合并神经肌肉疾病或颅内压增高;(7)严重慢性呼吸系统疾病;(8)慢性肝脏疾病;(9)骨髓移植;(10)恶性疾病或慢性疾病终末期。

1.2 一般资料选取2012年9月—2013年12月贵阳医学院附属医院内科重症监护病房(MICU)收治的符合入选条件的ARDS患者42例，均经气管插管或气管切开进行机械通气治疗，其中男28例，女14例;年龄30～71岁，平均(58.5±18.4)岁。按患者入住MICU两周后转归分为存活组22例和死亡组20例，存活组患者中男16例，女6例;年龄30～65岁，平均(57.5 ±17.4)岁;原发疾病:肺炎12例，多发伤6例，全身感染3例，术后大出血1例。死亡组患者中男12例，女8例;年龄35～71岁，平均(58.7±19.2)岁;原发疾病:肺炎10例，多发伤5例，全身感染3例，术后大出血2例。两组患者性别、年龄及原发疾病间具有均衡性。本研究遵循贵阳医学院附属医院制定的相关伦理学标准，并得到该委员会批准。入选研究对象均由患者家属签署知情同意书。

1.3 研究方法比较两组患者机械通气后1、3、5、7 d急性生理学及慢性健康状况(APACHE)Ⅱ评分和APACHEⅢ评分及EBC中H2O2和IL－6水平。并分别分析两组患者机械通气后1、3、5、7 d APACHEⅡ评分和APACHEⅢ评分与EBC中H2O2和IL－6水平的相关性。

1.3.1 APACHEⅡ评分和APACHEⅢ评分分别记录患者性别、年龄、体温、血压、心率、呼吸频率、吸入氧浓度(FiO2)、动脉血气分析相关指标(动脉血氧分压、动脉血二氧化碳分压、pH值)、血细胞比容、白细胞计数、肾功能、肝功能、血钠、血钾、血糖、格拉斯哥昏迷量表评分、原发慢性疾病、入住MICU主要原因等，所有生理指标取24 h内最差值。

1.3.2 收集EBC参照文献［2］设计外观类似葫芦形状的双向开口EBC玻璃收集器，装入充满冰水混合物的有机玻璃器皿中。EBC玻璃收集器两端分别接入呼吸机呼气端管道替代蓄水罐，持续20 min收集EBC。接入呼吸机呼气端前应关掉湿化瓶温度开关，并清除呼吸机管道内液体以防其进入EBC玻璃收集器，造成标本污染。待标本收集完毕，检测EBC总量，并进行分装，立即放置于冰箱保存(－80℃)，留待同批检测。

1.3.3 H2O2的测定取EBC标本250 μl，采用化学荧光法检测H2O2。高香草酸(homovanillic acid，HVA)、辣根过氧化酶(horsheradish peroxidase，HRP)均购自Sigma公司(美国);标准H2O2溶液购自北京某试剂公司。建立直线回归方程时，需依据标准H2O2溶液水平(0.14～2.21 μmol/L)及其荧光强度(实测值与空白对照值的差值)绘制标准曲线，通过直线回归方程与荧光强度计算H2O2水平，同一份样品分别检测3次，取平均值。

1.3.4 IL－6的测定采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测IL－6，试剂盒购自Cayman公司(美

国)。依据标准样品测定的吸光度(A)值绘制标准曲线，并采用曲线拟合法求出直线回归方程，再根据各待测样本A值计算EBC中IL－6水平。

1.4 统计学方法应用SPSS 19.0统计学软件进行数据处理，计量资料以(x±s)表示，组间比较采用两独立样本t检验，组内比较采用配对t检验;相关性分析采用Pearson相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 APACHEⅡ和APACHEⅢ评分机械通气后1 d两组患者APACHEⅡ和APACHEⅢ评分比较，差异无统计学意义(P＞0.05);机械通气后3、5、7 d死亡组患者APACHEⅡ和APACHEⅢ评分高于存活组，差异有统计学意义(P＜0.05，见表1)。

2.2 EBC中H2O2和IL－6水平存活组患者机械通气后3、5、7 d EBC中H2O2和IL－6水平低于机械通气后1 d，死亡组患者机械通气后7 d EBC中H2O2和IL－6水平高于机械通气后1、3、5 d(P＜0.05)。机械通气后1、3 d两组患者EBC中H2O2和IL－6水平比较，差异无统计学意义(P＞0.05);机械通气后5、7 d死亡组患者EBC中H2O2和IL－6水平均高于存活组，差异有统计学意义(P＜0.05，见表2)。

2.3 相关性分析存活组患者机械通气后不同时间点EBC中H2O2和IL－6水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分间无直线相关关系(P＞0.05);死亡组患者机械通气后5、7 d EBC中H2O2水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分呈正相关(P＜0.05);EBC中IL－6水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分呈负相关(P＜0.05，见表3)。

表1 两组患者机械通气后不同时间点APACHEⅡ和APACHEⅢ评分比较(±s，分)Table 1 Comparison of APACHEⅡscore and APACHEⅢscore between the two groups at different time points after mechanical ventilation

注:APACHE=急性生理学及慢性健康状况;与机械通气后1 d比较，*P＜0.05;与机械通气后3 d比较，△P＜0.05;与机械通气后5 d比较，▲P＜0.05

1 d3 d5 d7 d存活组2222.56±8.2617.86±6.30*12.45±6.48*11.24±5.67＊△60.85±16.2351.84±16.68*40.35±13.66*37.29±12.15组别例数APACHEⅡ评分APACHEⅢ评分1 d3 d5 d7 d *死亡组2021.23±4.6726.54±8.28*33.36±6.45＊△42.08±6.24＊△▲59.92±15.0175.38±11.69*89.12±13.98＊△118.57±18.14＊△t 001 0.911.345.9213.08 P值0.0610.0480.022＜0.0050.0810.0330.018＜0.值1.261.464.3310.03*

表2 两组患者机械通气后不同时间点EBC中H2O2和IL－6水平比较(±s)Table 2 Comparison of H2O2and IL－6 levels in EBC between the two groups at different time points after mechanical ventilation

注:H2O2=过氧化氢，IL－6=白介素6;与机械通气后1 d比较，*P＜0.05;与机械通气后3 d比较，△P＜0.05;与机械通气后5 d比较，▲P＜0.05

1 d3 d5 d7 d存活组220.18±0.130.12±0.03*0.08±0.03*0.05±0.02＊△14.66±6.1211.03±2.28*10.48±2.12*6.58±2.07组别例数H2O2(μmol/L)IL－6(ng/L) 1 d3 d5 d7 d＊△死亡组200.15±0.030.17±0.040.24±0.140.35±0.15＊△▲12.88±5.2313.25±3.1215.95±4.3619.18±4.19＊△▲t 0.931.815.1712.031.081.928.8215.11 P值0.0790.0520.0290.0020.0930.0710.0110.002值

表3 两组患者不同时间点APACHEⅡ和APACHEⅢ评分与EBC中H2O2和IL－6水平的相关性分析(r值)Table 3 Correlation between APACHEⅡscore，APACHEⅢscore and H2O2，IL－6 level in EBC between the two groups at different time points after mechanical ventilation

3 讨论

H2O2是炎性细胞激活O2时产生的代谢产物，其可以引起下呼吸道蛋白酶/抗蛋白酶、氧化/抗氧化失衡，导致小气道和肺组织损伤［6－7］，为机体氧化应激的重要标志物。IL－6是具有重要作用的多功能、多向性细胞因子［8］，其可以参与多种疾病的发生发展过程、机体的炎性反应及免疫应答。国外文献报道，ARDS患者EBC中H2O2水平明显升高，其中以脓毒症和严重脑损伤所致的ARDS患者最明显［9］。近年研究还发现，经典的机械通气策略(大潮气量、小呼吸末正压)可以导致EBC中IL－6水平升高［10］。因此，探讨ARDS机械通气患者EBC中H2O2和IL－6水平变化对监测气道炎症、评估病情严重程度及协助判断疾病预后具有重要的临床意义。

本研究结果显示，存活组患者机械通气初期EBC中H2O2和IL－6水平升高，且其水平随病情好转开始降低，而死亡组患者随病情恶化而继续升高，估计与机械通气患者感染重、气道分泌物多、气道炎性反应剧烈、肺部氧化应激加重而导致H2O2和IL－6生成超过过氧化酶清除能力有关。疾病进一步恶化后，患者EBC中H2O2和IL－6水平明显升高，提示感染导致氧自由基生成增加，导致氧化－抗氧化失衡和气道炎症。机械通气后1、3 d两组患者EBC中H2O2和IL－6水平无差异，机械通气后5、7 d死亡组患者EBC中H2O2和IL－6水平高于存活组，表明在机械通气初期患者氧化应激和气道炎症程度较轻，因此该阶段及时、有效地控制感染、纠正低氧血症对患者取得良好预后具有重要意义;且ARDS机械通气患者EBC中H2O2和IL－6水平能够作为反映ARDS气道炎性反应和肺部氧化损伤增强的早期较敏感指标，可协助判断病情严重程度及预后。

本研究结果还显示，存活组患者APACHEⅡ和APACHEⅢ评分随机械通气时间延长而开始降低，死亡组则相反，且死亡组患者机械通气3、5、7 d APACHEⅡ和APACHEⅢ评分均高于存活组。相关性分析结果显示，存活组患者机械通气后不同时间点EBC中EBC中H2O2和IL－6水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分间无直线相关关系，而死亡组患者机械通气后5、7 d EBC中H2O2水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分呈正相关，EBC中IL－6水平与APACHEⅡ和APACHEⅢ评分呈负相关。可见死亡组患者EBC中H2O2和IL－6水平的动态变化趋势与APACHEⅡ和APACⅢ评分动态变化趋势一致，H2O2和IL－6水平、APACHEⅡ和APACHEⅢ评分在死亡组均呈上升趋势。因此，测定EBC中H2O2和IL－6水平还可用以辅助临床、指导治疗。

ARDS机械通气患者EBC中H2O2和IL－6水平升高的具体机制尚不清楚，可能与下列因素有关:(1)由于存在缺氧及感染，氧自由基释放增加，导致H2O2和IL－6水平随之增加，活性氧通过气道上皮细胞的IL－6释放而参与局部免疫反应。而肿瘤坏死因子α (TNF－α)同样可以引起IL－6 mRNA的表达增加［11］。感染及缺氧均可明显增高患者交感神经兴奋性，引起血液中儿茶酚胺类物质增加，进一步促进IL－6分泌。(2)在感染和缺氧的共同作用下，下呼吸道中性粒细胞及巨噬细胞数量明显增多，而这些细胞可释放较多H2O2。(3)不适当的机械通气引发或加重原有肺损伤，引起呼吸机相关性肺损伤(ventilation－associated lung injury，VALI)［10］，此类变化促使肺内炎性递质向血液内转移，可加重或引发全身炎症反应综合征，从而使EBC中H2O2和IL－6水平增加［12］。缺氧、感染和不适当的机械通气是引起EBC中H2O2和IL－6水平升高的主要原因，因此，抗氧化和抗感染治疗及肺复张策略可以抑制ARDS机械通气患者肺部氧化应激和炎性递质的产生。

综上所述，ARDS机械通气患者EBC中H2O2和IL－6水平均升高，且与病情严重程度相关，其可作为气道炎性反应的监测指标，结合APACHE评分可为评估患者预后提供参考。

［1］叶树鸣，梁志欣，李影，等.189例急性呼吸窘迫综合征患者的病死危险因素分层分析［J］.国际呼吸杂志，2013，33(7): 533－536.

［2］易丽，席修明.小潮气量通气加肺复张法对急性呼吸窘迫综合征疗效的影响［J］.中国危重病急救医学，2005，8，17(8): 472－476.

［3］CarterSR，DavisCS，KovacsEJ.Exhaledbreathcondensate collection in the mechanically ventilated patient［J］.Respir Med，2012，106(5):601－613.

［4］HorváthI，HuntJ，BarnesPJ.Exhaledbreathcondensate: methodological recommendations and unresolved questions［J］. European Respiratory Journal，2005，26(3):523－548.

［5］Ranieri VM，Rubenfeld GD，Thompson BT，et al.Acute respiratory distress syndrome:the berlin definition［J］.JAMA，2012，307 (23):2526－2533.

［6］杨国辉，王广发.对机械通气患者呼出气冷凝液中过氧化氢的研究［J］.中国危重病急救医学，2008，20(6):324－326.

［7］杨国辉，王广发.慢性阻塞性肺疾病机械通气患者呼出气冷凝液中过氧化氢和白细胞介素－6的监测及意义［J］.中国危重病急救医学，2010，22(8):455－458.

［8］Carradi M，Pignatti P，Manini P，et al.Comparison between exhaled and sputum oxidative stress biomarkers in chronic airway inflammation［J］.Eur Respir J，2004，24(6):1011－1017.

［9］张文彬，陈建荣，蔡映云.急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征患者呼出气冷凝液检测的研究进展［J］.国际呼吸杂志，2009，29 (22):1365－1369.

［10］The Acute Respiratory Distress Syndrome Network.Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome［J］.N Engl J Med，2000，342(18):1301－1308.

［11］Roca O，Gómez－Ollés S，Cruz MJ，et al.Effects of salbutamol on exhaledbreathcondensatebiomarkersinacutelunginjury: prospective analysis［J］.Crit Care，2008，12(3):R72.

［12］Halbertsma FJ，Vaneker M，scheffer GJ，et al.Cytokines and biotrauma in ventilator－induced lung injury:a critical review of the literature［J］.Neth J Med，2005，63(10):382－392.

Changes and Clinical Significances of Hydrogen Peroxide and Interleukin－6 Levels in Exhaled Breath Condensate of Patients with Acute Respiratory Distress Syndrome Treated with Mechanical Ventilation

NIU Yu－qian，YANG Guohui.
The Second People's Hospital of Guiyang，Guiyang 550081，China

ObjectiveTo investigate the changes and clinical significances of hydrogen peroxide(H2O2)and interleukin－6(IL－6)levels in exhaled breath condensate(EBC)of patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS)treated with mechanical ventilation.MethodsFrom September 2012 to December 2013，a total of 42 patients with ARDS treated with mechanical ventilation were selected in MICU，the Second People's Hospital of Guiyang，and they were divided into survival group(n=22)and death group(n=20)according to 2－week prognosis after admission of MICU.APACHEⅡscore，APACHEⅢscore，H2O2and IL－6 levels in EBC were compared between the two groups after 1 day，3 days，5 days，7 days of mechanical ventilation，and their correlations were analyzed.ResultsH2O2and IL－6 levels in EBC after 3 days，5 days，7 days of mechanical ventilation of survival group were lower than those after 1 day of mechanical ventilation，respectively;while H2O2and IL－6 level in EBC after 7 days of mechanical ventilation of death group were higher than those after 1 day，3 days，5 days of mechanical ventilation，respectively(P＜0.05).No statistically significant differences of APACHEⅡscore or APACHEⅢscore was found between the two groups after 1 day of mechanical ventilation(P＞0.05);while APACHEⅡscore and APACHEⅢscore of death group were higher than those of survival group after 3 days，5 days，7 days of mechanical ventilation，respectively(P＜0.05).No statistically significant differences of H2O2or IL－6 level in EBC was found between the two groups after 1 day，3 days of mechanical ventilation，respectively(P＞0.05);while H2O2

Respiratory distress syndrome，adult;Respiration，artificial;Exhaled breath condensate;Hydrogen peroxide;Interleukin 6

R 563.8

10.3969/j.issn.1008－5971.2015.03.008

2014－12－08;

2015－03－08)

(本文编辑:谢武英)

550081贵州省贵阳市第二人民医院呼吸内科(牛毓茜);贵州省贵阳医学院附属医院内科ICU(杨国辉)

and IL－6 levels in EBC of death group were higher than those of survival group after 5 days，7 days of mechanical ventilation，respectively(P＜0.05).In survival group，no linear correlation was found between H2O2or IL－6 level in EBC at each time point and APACHEⅡscore or APACHEⅢscore(P＞0.05);in death group，H2O2in EBC after 5 days，7 days of mechanical ventilation was positively correlated with APACHEⅡscore and APACHEⅢscore，IL－6 level in EBC after 5 days，7 days of mechanical ventilation was negatively correlated with APACHEⅡscore and APACHEⅢscore(P＜0.05).ConclusionH2O2and IL－6 levels in EBC of patients with ARDS treated with mechanical ventilation are higher and correlate with severity of illness，may be monitoring index of airway inflammatory reaction and provide evidences for predicting the prognosis by combining with APACHE score.