细胞外组蛋白对ARDS早期诊断和预后评估的临床价值

金 杨， 江雪梅， 孙 梦， 温宗梅

(同济大学附属上海市肺科医院麻醉科，上海 200433)

目前对急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的研究已有几十年，但由于缺乏对ARDS确切发病机制的认识，临床上主要采用小潮气量和呼气末正压通气(positive end expiratory pressure, PEEP)等肺保护性通气策略，治疗效果有限，ARDS的死亡率高达40%[1]。快速和准确诊断ARDS是成功治疗ARDS的前提，目前对ARDS的诊断主要是根据柏林标准的氧合指数[2]，由于该标准主要来源于临床数据，缺少敏感的生物标志物作为量化指标，同时缺少预见性，因此临床上ARDS的快速诊断,以及患者预后的判断还需进一步的探究和完善。基于此，寻找便于检测和敏感的可靠生物标志物对于ARDS的早期诊断和预后判断具有重要意义。

细胞外组蛋白是一种新近发现的损伤相关分子模式分子(damage-associated molecular patterns, DAMPs)分子，在ARDS[3]、肾损伤[4]和肝损伤[5]等脏器损伤和脓毒症[6]时其水平均明显升高，被认为可以早期诊断和帮助判断多种炎症相关性疾病的预后。本研究旨在探究细胞外组蛋白在ARDS早期诊断和预后评估中的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择2017年1月—2018年6月同济大学附属上海市肺科医院和北京朝阳医院急诊重症监护病房(emergency intensive care unit, EICU)收治的ARDS患者67例，并以同期年龄匹配的15名健康志愿者作为对照组。入选标准： 年龄≥18岁；符合ARDS柏林诊断标准；病例资料完整。排除标准： (1)年龄<18岁；(2)孕妇或哺乳期妇女；(3)严重免疫系统缺陷患者或应用免疫抑制剂治疗者；(4)合并其他恶性肿瘤患者；(5)脓毒症、结核等严重感染的患者。本研究符合医院伦理学标准，并经同济大学附属上海市肺科医院伦理委员会批准，所有检查和治疗均获得患者家属的知情同意。

1.2 病例分组

ARDS患者按照28d转归分为生存组(n=38)和死亡组(n=29)。

1.3 观测指标

记录患者的一般资料、EICU住院期间的血清细胞外组蛋白(ELISA试剂盒，德国罗氏公司)水平和28d预后。

1.4 统计学处理

2 结 果

2.1 一般资料

共纳入67例ARDS患者，男性49例，女性18例，平均年龄(61.06±2.069)岁；纳入同时期健康志愿者15例作为对照组，男性5例，女性10例，平均年龄(50.20±2.933)岁。尽管健康对照组和ARDS组的性别年龄并不完全匹配，但采用逻辑回归分析后表明患者的性别和年龄均非ARDS发病的相关危险因素，使本研究的分析结果具有可靠性。根据ARDS患者的28d预后，将ARDS患者分为生存组(n=38)和死亡组(n=29)。根据患者起病的原因发现肺炎(27例)和脓毒症(20例)是导致ARDS的最主要原因。

2.2 血清中细胞外组蛋白水平比较

健康对照组细胞外组蛋白的中位数为0.0360μg/mL(四分位数间距，0.0230～0.0460μg/mL)；ARDS组细胞外组蛋白的中位数0.1170μg/mL(四分位数间距，0.0612～0.1920μg/mL)，与健康对照组相比，ARDS患者的血清中细胞外组蛋白水平明显增加(P<0.0001)，见图1。

图1 ARDS患者与健康对照者血清细胞外组蛋白比较Fig.1 Comparison of level of serum extracellular histones between healthy control and ARDS

生存组的细胞外组蛋白中位数为0.0751μg/mL(四分位数间距，0.0466～0.1380μg/mL)；死亡组细胞外组蛋白中位数为0.1490μg/mL(四分位数间距，0.0860～0.2230μg/mL)，ARDS生存组细胞外组蛋白水平明显低于死亡组(P=0.0033)，见图2。

图2 ARDS生存组与死亡组血清细胞外组蛋白比较Fig.2 The comparison of level of serum extracellular histones between ARDS survival group and fatal group

2.3 细胞外组蛋白对早期诊断ARDS和判断ARDS患者预后的预测价值

ROC曲线分析显示，确诊ARDS后第1天(d1)细胞外组蛋白最佳临界值为0.0462μg/mL时诊断ARDS的特异度为86.667%，灵敏度为85.07%，95%可信区间为0.8162～0.9808，细胞外组蛋白水平诊断ARDS的AUC为0.8985，具有一定的诊断价值(P<0.0001)，见图3。以往的研究[3]发现，在预后较差的ARDS患者中，细胞外组蛋白在确诊后第3～5天达到高峰，之后逐渐下降，因此在本研究中选择确诊后第3天的细胞外组蛋白水平帮助判断ARDS患者的预后，结果发现确诊ARDS后第3天(d3)的细胞外组蛋白最佳临界值为0.1385μg/mL时的特异度为69.23%，灵敏度为80.00%，95%可信区间为0.6390～0.9917，细胞外组蛋白水平对于ARDS患者28d死亡率预测的AUC为0.8154，具有一定的诊断价值(P=0.01103)，见图4。

图3 血清细胞外组蛋白第1天诊断ARDS的ROC曲线Fig.3 ROC curve for ARDS diagnose by serum extracellular histones at d1

图4 血清细胞外组蛋白第3天判断ARDS预后的ROC曲线Fig.4 ROC curve for ARDS prognosis by serum extracellular histones at d3

3 讨 论

ARDS是一类由各种肺内因素和肺外因素引起的临床危急重症，发病率和死亡率都很高，表现为肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞弥漫性损伤、通透性增强，出现肺水肿、肺不张和难治性低氧血症等，临床表现为进行性呼吸困难、顽固性低氧血症甚至呼吸衰竭[2,7]。由于缺少对ARDS发病机制的认识，目前临床上还没有治疗ARDS的特效药物，因此早期快速诊断对于改善ARDS患者的预后至关重要。以往的研究[8]多从通气功能角度探究ARDS的发病机制，但确切发病机制仍未澄清，对ARDS的早期诊断和针对性治疗依然面临很大困难，因此找到可以作为早期诊断ARDS的敏感生物标志物并进一步探究其可能机制具有重要的临床意义。细胞外组蛋白是一种新近发现的DAMP分子[6]，主要来源于坏死凋亡的细胞和中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs)[9]。健康人的血浆中细胞外组蛋白含量很低，不会对机体造成损害；但当机体发生严重感染或者组织损伤时，有大量的细胞外组蛋白产生，超过了机体代谢清除能力就会造成细胞外组蛋白在体内大量蓄积，发挥细胞毒性和促炎作用。以往的研究发现细胞外组蛋白在多种感染性(脓毒症[6])和非感染性疾病(肺[10]、肝[11]和肾脏[4]等脏器损伤，动脉粥样硬化[12]，类风湿性关节炎[13]和系统性红斑狼疮[14]等自身免疫性疾病)中显著升高，并且升高程度与疾病严重程度和预后相关。

本研究发现ARDS患者血清中的细胞外组蛋白水平明显升高，死亡组细胞外组蛋白水平明显高于生存组。提示细胞外组蛋白可以作为一种生物标志物帮助诊断ARDS并判断ARDS患者的预后。为进一步验证这个结果，ROC曲线分析确诊ARDS后第1、3天的细胞外组蛋白水平，发现血清细胞外组蛋白对于帮助早期诊断和判断ARDS患者预后均具有一定的价值。但由于细胞外组蛋白非ARDS的特异性标志物，在脓毒症[6]、急性肝损伤[5]和急性肾损伤[15]等组织器官损伤中也会明显升高，因此临床上诊断ARDS还需结合患者的临床症状、体征以及相关血液和生化检查结果进行综合评估。

本研究发现细胞外组蛋白水平可以帮助早期诊断ARDS，并帮助判断ARDS患者的预后，但细胞外组蛋白参与ARDS的确切发病机制目前仍然不清楚。以往的研究认为炎症反应平衡的紊乱如失控的炎症反应和促炎介质的大量释放是ARDS发病的共同途径，因此找到炎症级联反应中的关键炎症介质并通过相应的干预手段阻断其发挥细胞毒性和促炎作用可能是ARDS治疗的关键[8,16]。细胞外组蛋白是一种新近发现的上游炎症介质，在ARDS等炎症相关性疾病中发挥了重要作用，因此阻断细胞外组蛋白的细胞毒性作用和抗炎作用可能是治疗ARDS等炎症相关性疾病的一个潜在靶点[17]。目前认为细胞外组蛋白参与ARDS的发病机制可能存在以下几种方式： (1)直接细胞毒性作用高浓度的细胞外组蛋白对血管内皮细胞和肺泡上皮细胞均有细胞毒性作用[18]；(2)促进血小板的聚集和血栓形成[19]；(3)激活NLRP3炎症小体信号通路等[20]。细胞探究细胞外组蛋白参与ARDS的确切发病机制，并针对细胞外组蛋白阻断ARDS的病情进展对临床上ARDS的治疗和改善ARDS患者预后具有重要意义。