中枢神经系统感染患儿血清MMP-9、AQP4、PC水平变化及其对ICNS的诊断价值

赵芳丽 杨媛洁 陈相宏 郭莹 乔莉娜

中枢神经系统感染（Infections of central nervous system，ICNS）是指病原体感染脑与脊髓后所致感染性疾病［1-2］，儿童为高发人群，据统计，我国小儿ICNS 发生率＞0.05%，且近3年发病率出现缓慢增长趋势［3］。相关研究发现［4］，患儿无法实施穿刺留取脑脊液标本时，外周静脉血检测可能为ICNS 病原学的评估提供初步指向性意见。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）9 可促使血脑屏障外基质蛋白与脑血管基底降解，破坏血脑屏障完整性［5］。水通道蛋白4（Aquaporin 4，AQP4）参与多种神经系统疾病发生、发展，但其在ICNS 的具体机制尚未完全明确。蛋白C（protein C，PC）在抗凝、抑制细胞凋亡、保护神经元等方面起着关键作用［6］。然而关于三者联合对ICNS 感染类型的鉴别诊断价值尚无明确定论。基于此，本研究分析血清MMP-9、AQP4、PC，探讨其对ICNS 患儿感染类型的诊断价值及与预后的关联性。报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料

选 取本院2017年9月至2019年9月ICNS 患儿114 例作为观察组，其中细菌感染42 例，病毒感染72 例，另选取同期健康体检儿童114 例作为对照组。两组基本资料均衡可比，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

纳入标准：①观察组均经脑脊液常规及生化检查，并经涂片革兰染色检菌及脑脊液、血细菌培养等证实为ICNS；②两组监护人均签署知情同意书。排除标准：①既往有癫痫症状史者；②合并肝肾等重要脏器器质性病变者；③监护人精神行为异常。本研究经本院医学伦理委员会审批同意。

表1 两组一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

表1 两组一般资料比较（±s）Table 1 Comparison of general data between two groups（±s）

组别观察组对照组t/χ2值P 值n 114 114性别（男/女）49/65 52/62 0.160 0.689年龄（岁）6.86±2.03 7.02±1.97 1.062 0.750体质量（kg）28.79±6.33 29.35±6.58 1.081 0.681

1.2 方法

1.2.1 检测方法

空腹取6 mL 静脉血，离心12 min，3 000 r/min，分离取血清，采用酶联免疫吸附试验检测血清MMP-9、AQP4、PC 水平，试剂盒（北京荣志海达生物科技有限公司，20153403569，规格：96T/盒），严格按照试剂盒说明书操作。

1.2.2 治疗方法

根据脑脊液常规及生化检查、涂片革兰染色检菌及脑脊液、血细菌培养、药敏试验等予以针对性抗感染治疗。

1.3 观察指标

①比较两组血清MMP-9、AQP4、PC 水平。②比较观察组细菌感染与病毒感染患儿血清MMP-9、AQP4、PC 水平。③分析血清MMP-9、AQP4、PC 单一及联合对ICNS 的诊断价值。④分析血清MMP-9、AQP4、PC 单一及联合对ICNS 感染类型的鉴别诊断价值。⑤采用格拉斯哥预后评分（Glasgow outcome scale，GOS）评估预后，死亡为Ⅰ级；植物状态为Ⅱ级；严重后遗症，24 h 均需他人照料为Ⅲ级；中度后遗症为Ⅳ级；恢复良好，但可能有轻度后遗症为Ⅴ级，其中GOSⅤ级为预后良好；GOSⅠ～Ⅳ级为预后不良。经有效治疗后，观察组预后不良患儿21 例，预后良好患儿93 例。比较不同预后患儿血清MMP-9、AQP4、PC 水平。⑥分析血清MMP-9、AQP4、PC 与预后的关系。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 软件分析处理数据，计量资料采用（）表示，组间采用t检验，计数资料用n（%）表示，组间比较采用χ2检验，采用Logistic 进行多因素回归分析，采用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic，ROC）分析诊断价值，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组血清MMP-9、AQP4、PC 水平比较

观察组血清MMP-9、AQP4 水平高于对照组，PC 水平低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组血清MMP-9、AQP4、PC 水平比较（±s）Table 2 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels between the two groups（±s）

表2 两组血清MMP-9、AQP4、PC 水平比较（±s）Table 2 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels between the two groups（±s）

组别观察组对照组t 值P 值n 114 114 MMP-9（μg/L）465.76±150.29 132.26±41.98 22.819＜0.001 AQP4（μg/L）32.64±7.36 8.01±2.62 33.661＜0.001 PC（mg/L）3.73±0.91 4.81±1.06 8.254＜0.001

2.2 细菌感染与病毒感染患儿血清MMP-9、AQP4、PC 水平比较

细菌感染患儿血清MMP-9、AQP4 水平高于病毒感染患儿，PC 水平低于病毒感染患儿，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 细菌感染与病毒感染患儿血清MMP-9、AQP4、PC水平比较（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with bacterial infection and viral infection（±s）

表3 细菌感染与病毒感染患儿血清MMP-9、AQP4、PC水平比较（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with bacterial infection and viral infection（±s）

组别细菌感染患儿病毒感染患儿t 值P 值n 42 72 MMP-9（μg/L）626.31±204.55 372.10±113.29 8.549＜0.001 AQP4（μg/L）52.17±16.48 21.25±7.03 13.927＜0.001 PC（mg/L）3.05±0.64 4.12±0.73 7.891＜0.001

2.3 血清MMP-9、AQP4、PC 对ICNS 的诊断价值

绘制血清MMP-9、AQP4、PC 对ICNS 诊断价值ROC 曲线，MMP-9 曲线下面积（areaundercurve，AUC）为0.810，95%CI为0.753～0.859，当截断值＞284.10 μg/L 时，敏感性为81.58%、特异性为65.79%；AQP4 AUC 为0.808，95%CI为0.750～0.857，当截断值＞18.94 μg/L 时，敏感性为66.67%、特异性为86.84%；PC AUC 为0.763，95%CI为0.702～0.816，当截断值≤4.03 mg/L 时，敏感性为64.04%、特异性为78.07%；血清MMP-9、AQP4、PC联合AUC 为0.869，95%CI为0.818～0.910，敏感性为78.95%、特异性为84.21%。见图1。

2.4 血清MMP-9、AQP4、PC 对ICNS 感染类型的鉴别诊断价值

绘制血清MMP-9、AQP4、PC 对细菌感染与病毒感染的鉴别诊断价值ROC 曲线。MMP-9 AUC为0.805，95%CI为0.721～0.873，当截断值＞569.68 μg/L 时，敏感性为57.14%、特异性为93.06%；AQP4 AUC 为0.780，95%CI为0.693～0.853，当截断值＞42.52 μg/L 时，敏感性为56.20%、特异性为93.06%；PC AUC 为0.749，95%CI为0.659～0.825，当截断值≤3.50 mg/L 时，敏感性为66.67%、特异性为76.39%。血清MMP-9、AQP4、PC 联合AUC 为0.831，95%CI为0.750～0.895，敏感性为59.52%、特异性为98.61%。见图2。

2.5 不同预后患者患儿血清MMP-9、AQP4、PC水平比较

预后不良患儿血清MMP-9、AQP4 水平高于预后良好患儿，PC 水平低于预后良好患儿，差异有统计学意义（P＜0.05），见表4。

2.6 血清MMP-9、AQP4、PC 与预后的关系

Logistic 多因素回归分析，血清MMP-9、AQP4、PC 与预后显著相关，差异有统计学意义（P＜0.05），见表5。

表4 不同预后患者患儿血清MMP-9、AQP4、PC 水平比较（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with different prognosis（±s）

表4 不同预后患者患儿血清MMP-9、AQP4、PC 水平比较（±s）Table 3 Comparison of serum MMP-9，AQP4 and PC levels in children with different prognosis（±s）

组别预后不良患儿预后良好患儿t 值P 值n 21 93 MMP-9（μg/L）581.49±187.55 439.63±123.46 4.282＜0.001 AQP4（μg/L）49.73±15.11 28.78±9.34 8.178＜0.001 PC（mg/L）3.11±0.69 3.87±0.72 4.401＜0.001

表5 血清MMP-9、AQP4、PC 与预后的关系Table 5 Relationship between serum MMP-9，AQP4，PC and prognosis

3 讨论

ICNS 发病机制较为复杂，普遍认为，其与机体炎性反应、髓鞘遭受破坏、脑膜炎性反应等因素有关［7-8］。甚至其可影响脑血管及脑代谢的自我调节，增加严重脑水肿发生风险，最终对神经元产生非逆转性弥散、局灶性脑损伤。因此，早期明确诊断，根据ICNS 类型予以个性化干预措施是降低致残率与病死率，改善预后的关键。

Roine I 等［9］研究发现，MMP-9 通过降低基底膜蛋白降解，可破坏血脑屏障，加重脑组织外液体、蛋白等成分侵袭，增加继发性组织水肿发生风险。刘感哲等［10］通过对比研究发现，血清MMP-9在ICNS 细菌感染患儿中呈异常高表达状态，支持本研究观点。提示血清MMP-9 可能参与ICNS 发生及病情发展过程中。ICNS 早期，病毒、细菌等各种病原体及其产物在病症部位可引发炎性反应，加重炎性反应细胞浸润，进而导致血清MMP-9过度表达，而血清MMP-9 异常高表达可诱导白细胞介素6、白细胞介素8 等炎症细胞因子释放，加重炎症水平对血脑屏障的浸润，提高血脑屏障通透性，加剧脑组织损伤，从而加快病情进展。经ROC 曲线进一步证实，血清MMP-9 诊断细菌与病毒感染的特异性高达93.06%，可见血清MMP-9 水平有望成为ICNS 患儿针对性治疗的新靶点。最后，经Logistic 多因素回归分析，血清MMP-9 高水平可能是ICNS 患儿遗留神经系统后遗症、预后不良的危险因素，可能与血清MMP-9 对CD4+T 淋巴细胞具有抗原提成效应，能强化血脑屏障中细胞外基质成分的吞噬作用有关。

AQP4 是大脑主要水通道蛋白，在前脑、间脑、中脑、小脑、脑干等部位表达最为丰富。本研究数据表明，血清AQP4 水平高表达可能增加ICNS 细菌感染发生率，与朱磊等［11］研究结果存在相似之处。细菌侵袭会激活机体炎症反应，释放大量促炎因子，刺激单核细胞分泌趋化因子，诱导中性粒细胞聚集，增加血清AQP4 含量，加重血脑屏障功能损伤。通过绘制ROC 曲线进一步证实，血清AQP4，具有成为ICNS 早期诊断的特异性血清标志物的潜力，便于为临床实施有效对症处理提供更加细化的指导。另外，近年来，多项研究证实，AQP4 在脑水肿发生、发展中发挥关键作用［12-13］。本研究发现，血清AQP4 水平高表达易增加ICNS患儿预后不良发生风险。

黄燕婷［14］报道指出，PC 不仅可调节机体凝血及纤溶平衡，还能通过抗炎、抗凋亡机制，调节微循环，减轻器官功能障碍，从而参与多种疾病病理生理过程的调控。通过酶联免疫吸附试验检测，血清PC 水平在ICNS 细菌感染患儿中呈异常低表达，与王燕等［15］观点基本一致。PC 水平升高一方面能削弱趋化因子对中性粒细胞的募集作用，缓解内皮细胞损害，进而避免胶质细胞、神经元、血管损伤；另一方面，可直接减少炎症因子水平，拮抗炎性物质、纤维蛋白渗出，降低脑膜炎后遗症发生可能性。然而血清PC 诊断ICNS 及其感染类型的敏感性均＜70.0%，诊断效果有限，故本研究采用联合诊断模式，血清MMP-9、AQP4、PC 联合诊断ICNS 及其感染类型AUC 均大于血清指标单一诊断，且特异性均＞84.0%，说明三者联合可为ICNS及其感染类型提供诊断依据。

综上可知，血清MMP-9、AQP4、PC 异常表达是ICNS 患儿预后不良独立危险因素，对ICNS 及其感染类型鉴别与诊断具有一定价值。