ICU谵妄患者血清炎症因子水平的变化*

张慧娟， 蒋金萍， 袁荆， 曹迎亚， 鲁卫华△， 金孝岠

1皖南医学院研究生学院(安徽芜湖 241003)；皖南医学院弋矶山医院 2重症医学科， 3麻醉科(安徽芜湖 241001)

谵妄是一种以意识和认知功能改变为特点的急性脑功能障碍[1], 表现为意识状态的急性改变或反复波动、注意缺损、思维紊乱, 可持续数小时或数天[2-3], 常发生于ICU患者。国内外多个流行病学调查发现，谵妄的发生率在内外科ICU为38%～87%[4-5]，在烧伤科ICU>77%，机械通气患者中达60%～80%[6]。ICU患者合并谵妄后延长机械通气时间及住院时间，增加了功能衰退和痴呆的风险，甚至增加病死率[7]，但目前暂无特效疗法，因此，ICU谵妄的早期识别和预防显得尤为重要。既往报道早期预测谵妄的方法很多，大多是建立谵妄危险因素模型[8]，但其临床评估方法较复杂且没有检验指标。重症患者尤其是老年患者，更容易发展为谵妄，其发生率高达87%[9]，因为老年人脑组织中有两种强效的促炎细胞因子白细胞介素(IL)-1β和IL-6水平的增加[10]。同样，ICU脓毒症患者体内炎症因子大量释放，全身炎症反应及内皮细胞活化导致中枢神经系统紊乱，从而引起谵妄[11]。国内多研究IL-6、IL-1β等单个炎症因子在谵妄患者中的作用，很少研究IL-12p70；为此，本研究通过采用流式细胞蛋白分析技术同时检测多种炎症因子，从而探讨ICU谵妄与炎症因子IL-8、IL-6、IL-1β、IL-10、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-12p70水平的关系，为临床早期预测危重患者谵妄的发生提供指导，促进患者康复，提高远期生活质量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入2017年2月至2018年2月期间我院ICU患者34例为研究对象。所有患者对治疗及试验均知情同意，治疗方案经医院医学伦理委员会批准。纳入标准：(1)非外科手术后全麻恢复中的状态；(2)无神经系统疾病或器质性脑损伤；(3)无精神分裂症或者其他精神性的疾病；(4)无精神药物成瘾史。排除标准：(1)神经系统疾病或器质性脑损伤病史；(2)精神分裂症或者有其他精神性疾病；(3)精神药物成瘾史；(4)入院后处于深度镇静状态，躁动-镇静评分量表评分为-4分以下或持续昏迷状态；(5)患者在筛查完成之前死亡。

1.2 分组 先纳入谵妄组17例(2017年2—10月)，根据谵妄患者年龄、性别、诊断、疾病类型，纳入一般情况类似的非谵妄患者17例(2017年11月至2018年2月)进行对比。两组患者年龄、性别、APACHEⅡ评分、实验室检查[白细胞计数(WBC)、钠离子(Na+)、钾离子(K+)、尿素氮(BUN)、白蛋白(Alb)]等一般资料差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

组别年龄(岁)性别(例)男女APACHEⅡ评分WBC(×109·L-1)Na+(mmol/L)K+(mmol/L)BUN(mmol/L)Alb(g/L)谵妄组71.9±14.712518.0±6.611.5±4.5141.0±8.03.8±0.613.4±5.327.9±3.5非谵妄组69.2±17.512515.1±5.110.2±7.4142.1±6.53.7±0.513.2±8.532.3±11.9

1.3 谵妄评估方法 由经过培训的重症监护室护士使用重症监护病房患者意识模糊评估法(CAM-ICU)每天评估患者,评估终点为患者出现谵妄或转出ICU。采用CAM-ICU 评估法诊断谵妄，包括以下4个特征：(1)意识状态的反复波动或急性改变；(2)注意缺损；(3)思维紊乱；(4)意识清晰度改变。其中具备特征(1)、(2),加(3)或(4)中一条即可诊断谵妄。

1.4 炎症因子检测方法 一旦诊断为谵妄，立即抽取静脉血3 mL，3 000 r/min离心10 min后分离出血浆置于-80℃保存待测。对照组取相同时间点血液标本。依据试剂盒说明书采用流式细胞蛋白分析技术检测血清IL-6、IL-8、IL-1β、IL-10、TNF-α、IL-12p70水平。用CBA试剂盒中的Cytometer Setup Beads设定仪器参数。样品标记方法按照试剂盒说明书进行：(1)用2 mL稀释液溶解标准品, 然后用稀释液进行倍比稀释, 共8个稀释梯度。(2)分别取相同体积的6种不同的捕获微球进行混匀，分装9个管。(3)分别加入8个系列稀释的标准品和1个稀释液对照，混匀。(4)加入PE标记的检测试剂轻轻混匀，重悬磁珠悬液。(5)室温避光孵育1.5 h。(6)加入洗涤液，200×g离心5 min。最后用300 μL洗涤液重悬磁珠，混匀后上机检测。对于每一个炎症指标，用6种已知的标准品浓度标准建立一条标准曲线，每个炎症标记的荧光被转换成一个浓度使用标准曲线。

1.5 观察指标 记录两组患者年龄、性别、APACHEⅡ评分、实验室检查等一般资料。检测血清IL-8、IL-6、IL-1β、IL-10、TNF-α、IL-12p70 6种炎症因子水平。

2 结果

2.1 两组患者炎症因子水平对比 谵妄组与非谵妄组IL-8、IL-6、IL-1β、IL-10、TNF-α差异无统计学意义(P>0.05)，IL-12p70水平在谵妄组明显高于非谵妄组(P<0.05)，见表2。

2.2 ROC曲线分析 根据ROC曲线，计算约登指数，得出IL-8、IL-6、IL-1β、IL-10、TNF-α、IL-12p70 6种炎症因子预测ICU谵妄的ROC曲线下面积(AUC)分别是0.555、0.510、0.676、0.528、0.630、0.728；以11.1 pg/mL为阈值时，IL-12p70预测的敏感度为70.6%，特异度为76.5%。见表3、图1。

3 讨论

虽然谵妄是由外周创伤、手术、炎症反应间接导致中枢神经系统功能紊乱而出现的异常症状，但连接外周与中枢的中介机制途径尚未完全清楚。其发生机制涉及到神经炎症、神经元衰老、氧化应激、神经递质缺乏症、神经内分泌、昼夜调节异常和网络断裂假说等[12]，这些都可以造成全身性炎症，其特征是促炎因子(IL-2、IL-6、IL-8、IL-12)产生释放到血液中，炎症级联激活和免疫细胞募集。同时抗炎细胞因子(IL-1、IL-4、IL-10)、应激激素和源于中枢神经系统的信号被激活，抑制系统先天性免疫反应，通过迷走神经释放乙酰胆碱，与免疫细胞中的尼古丁乙酰胆碱受体相互作用[13]。保护性免疫力在很大程度上取决于促炎和抗炎反应之间的适当平衡，以便适当修复组织损伤。谵妄的发生可能涉及这些复杂的体内平衡机制的破坏，因为促炎性细胞因子向血液中大量分泌引起放大的神经炎症反应，影响突触和神经元功能，与类似于谵妄的认知和行为症状相耦合。一系列研究探讨了炎症标记物与谵妄的关系，比如有研究表明IL-1可增加乙酰胆碱酯酶活性，充足的乙酰胆碱是调节快动眼睡眠、记忆、脑电活动的基础，乙酰胆碱水平降低可诱发谵妄[14]；海马区高水平IL-1β可降低突触可塑性,阻碍电位传输,导致患者学习及记忆功能受损；IL-6、IL-8水平增高可增加术后谵妄发生率，是术后谵妄发生的独立危险因素[15]。有研究指出手术创伤导致机体处于一种严重的应激状态，诱发下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的紊乱，其表现为活化5-羟色胺、去甲肾上腺素，减少乙酰胆碱，增加多巴胺，使机体代谢发生障碍，继而促进脑组织的损伤并导致谵妄[16]；也可能是激活人体免疫系统，造成强烈的外周炎症反应，导致肿瘤坏死因子和白细胞介素等细胞因子的产生，而这些炎症因子可通过各种途径干扰脑功能。然而，这些研究的结果尚不一致，还未确定一个可靠的炎症标志。

表2 两组患者血清炎症因子水平的比较 M(P25，P75)pg/mL

表3 炎症因子预测ICU患者谵妄发生的ROC曲线分析

图1 IL-12p70预测ICU患者谵妄发生的ROC曲线

本研究提示ICU谵妄患者炎症因子IL-12p70水平在谵妄组明显高于非谵妄组。IL-12 是由巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞以及表皮内的朗格汉斯细胞等抗原提呈细胞，经不同的刺激途径产生。IL-12 是多活性的细胞因子，行使多种生物学功能：(1)调节Th1/Th2介导的免疫应答平衡，在免疫调节中发挥着核心作用；同时是一种促炎因子，在组织损伤或炎症刺激时释放，在局部和系统地产生各种生理反应。(2)诱导细胞因子产生。IL-12 通过活化JAK-STAT系统诱生 IFN-γ，还可以诱导其他多种细胞因子包括TNF-α、IL-2、IL-8和IL-10等的产生。炎性介质破坏血脑屏障的完整性，进入中枢神经系统并干扰正常的神经突触传递功能，神经元发生变性，促使S-100β 升高，星形胶质细胞损伤，从而诱发谵妄。一项关于老年髋关节骨折的术后谵妄研究证明S-100β与谵妄发生具有相关性[17]。(3)IL-12 等炎症因子可经受损的血脑屏障弥散至脑实质，并进一步激活小胶质细胞等而产生更多细胞因子，加剧中枢神经元的损害[18]。研究发现，在衰老的大脑中，炎症基因被上调，小胶质细胞被激活[19]；并且活化的小胶质细胞对炎症和应激往往表现出夸大效应[20]。(4)全身性炎症反应时，IL-12等外周炎症介质可激活大脑毛细血管内皮细胞及血管周细胞(主要为小胶质细胞和星形胶质细胞)引发中枢炎症反应，抑制海马区神经元再生，继而导致认知功能损害[21]。

本研究应用流式细胞蛋白分析技术同时测量多种炎症因子，结果表明IL-6、IL-8、TNF-α水平与非谵妄组无差异，与其他研究报道不同[15]。本研究存在以下局限性：(1)我们采用2次/d进行CAM-ICU 评估，由于谵妄的波动性以及ICU谵妄临床上分躁动型、淡漠型和混合型，很难明确其发作开始时间和终止时间，可能存在谵妄的延迟评估，进而影响炎症因子表达水平的监测。(2)血脑屏障可有效隔离中枢神经系统与外周血液。谵妄时外周血中的炎症因子水平，可能与大脑中的水平不一致。(3)诱导谵妄发生的异质性差异较大，血清炎症因子的变化可能与患者的基础情况(如年龄、样本量大小、疾病本身性质、严重程度、共存疾病和药物等)相关。有研究表明镇静药物的不同对ICU患者谵妄发生率的影响不同，与苯二氮类药物相比，右美托咪定能降低ICU脓毒症患者的谵妄发生率，缩短住院时间，且能减少IL-6、NES的释放[22-23]。(4)我们的结果没有研究血清IL-12p70水平升高与谵妄发生的因果关系。炎症参与谵妄发生的确切机制值得进一步研究。

综上所述，本研究通过CBA技术检测血清炎症因子，发现IL-12p70水平的升高与危重患者谵妄发生密切相关，这对预测及预防谵妄，改善患者预后具有一定价值。