脑脊液降钙素原、白细胞介素⁃6在儿童细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎中的鉴别诊断意义

王惠丽 陈志江 李欢 黄思远 穆小萍

1广东省妇幼保健院检验科（广州511442）；2南方医科大学珠江医院儿科中心（广州510280）

细菌性脑膜炎在发达国家越来越不常见，但细菌性脑膜炎仍在世界各地发生，尤其是婴幼儿，儿童患病和死亡的重要原因之一［1］。细菌性脑膜炎的愈后情况有赖于及早诊断、合理应用抗生素，如未能及时明确诊断会造成患者愈后不良甚至死亡，幸存者中有部分会遗留不同程度的神经系统功能后遗症，严重的会使患儿致残，增加社会负担。目前细菌性脑膜炎诊断的金标准是脑脊液细菌染色涂片或培养，但细菌培养方法耗时长，最新研究报道阳性率仅为20%～30%［2-4］；且在目前抗生素滥用的背景下，细菌性脑膜炎患儿的脑脊液细菌培养阳性率更低，脑脊液常规和生化指标也容易与病毒性脑膜炎混淆，因此很多细菌性脑膜炎患者不能尽早明确诊断［5-6］。而尽早明确细菌感染证据，及时规范使用抗生素有助于改善细菌性脑膜炎患儿的预后。血清降钙素原（procalcitonin，PCT）、白细胞介素⁃6（interleukin⁃6，IL⁃6）是目前鉴别细菌感染的重要指标，有研究报道在成人细菌性脑膜炎脑脊液中PCT、IL⁃6 较病毒性脑膜炎显著增高，有一定鉴别诊断意义［6-8］。儿童人群脑脊液PCT 和IL⁃6 鉴别细菌性脑膜炎相关报道较少，因此本研究将探索脑脊液PCT 和IL⁃6 能否作为新的辅助指标用于快速鉴别诊断儿童细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎的手段。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2018年3月至2019年12月广东省妇幼保健院入住符合诊断细菌性脑膜炎、病毒性脑膜炎患儿（28 d～14 岁）脑脊液和血清标本、患者临床资料。纳入及排除标准：细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎患者均符合《诸福棠实用儿科学》第8 版诊断标准，对照组患儿为非颅脑感染患儿（因惊厥、癫痫等留取脑脊液）。所有患者均除外其他系统合并的严重感染、肿瘤、免疫性疾病等。其中临床诊断细菌脑膜炎患儿28 例，男15 例，女13 例，中位年龄0.65 岁，脑脊液培养阳性6 例，分别为肺炎链球菌2 例，大肠埃希菌2 例，脑膜炎败血伊丽莎白菌1 例，玫瑰单胞菌属1 例；临床诊断病毒性脑膜炎患儿13 例，男10 例，女3 例，中位年龄为2 岁，其中有3 例PCR 检测出人肠道病毒核酸阳性；对照组21 例，男15 例，女6 例，中位年龄1 岁。三组年龄和性别分布之间差异无统计学意义。

1.2 标本检测留取患儿入院首次脑脊液标本，3 000 r/min 离心10 min，收集上清液放入-20 ℃冰箱保存，同时收集患儿静脉血，离心分离血清，放于冰箱-20 ℃冷冻保存待测。采用双抗体夹心酶联免疫吸附法（ELISA）检测IL⁃6 水平（联科生物，上海），PCT 检测采用cobas e411（罗氏，上海）电化学发光分析仪，血细胞分析采用BC⁃5390（迈瑞，深圳）进行测试，生化项目应用AU 5800 生化分析仪（贝克曼库尔特，美国）进行检测。

1.3 统计学方法数据资料采用SPSS 22.0 软件进行分析，经正态性检验和方差齐性检验，呈正态分布的计量资料以±s表示，进行两独立样本t检验，三组之间比较用单因素方差分析；连续性变量不符合正态分布的资料用M（P25，P75）表示，各组整体水平差异采用秩和检验，使用Bonferroni 校正来控制I 型错误率，以P<0.016 7 用于三组中两组间比较有统计学意义。绘制受试者工作曲线（ROC）并计算曲线下面积，分析各项指标对于儿童细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎的诊断价值。除秩和检验三组间两两比较以P< 0.016 7 为差异有统计学意义外，其他以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组、细菌性脑膜炎组及病毒性脑膜炎组血清和脑脊液指标比较3 组之间血清和脑脊液指标见表1。细菌性脑膜炎组、病毒性脑膜炎组和对照组之间脑脊液PCT、脑脊液IL⁃6、血PCT、血IL⁃6 差异有统计学意义，其中细菌性脑膜炎组的脑脊液PCT、脑脊液IL⁃6、血PCT、血IL⁃6的中位数水平分别为1.1 ng/mL、92.7 pg/mL、2.1 ng/mL、27.6 pg/mL，均为三组之间最高。本研究同时统计了PCT 和IL⁃6 在脑脊液与血清中的比值，在三组间也有统计学差异，其中细菌性脑膜炎组的脑脊液PCT/血清PCT 中位比值为0.4，在三组中最低；脑脊液IL⁃6/血清IL⁃6 中位比值为1.8，在三组中最高。对病毒性脑膜炎组和细菌性脑膜炎组脑脊液和血清PCT、IL⁃6 进行指标间的两两比较，血清PCT、IL⁃6在细菌性脑膜炎较病毒性脑膜炎组较高，差异具有统计学意义（P<0.016 7）；同样脑脊液PCT、IL⁃6在细菌性脑膜炎较病毒性脑膜炎组较高，差异有统计学意义（P<0.016 7）；脑脊液PCT/血清PCT 比值在细菌性脑膜炎较病毒性脑膜炎组低，但脑脊液IL⁃6/血清IL⁃6 在细菌性脑膜炎组和病毒性脑膜炎组之间差异无统计学意义（P=0.26）。

2.2 脑脊液PCT、IL⁃6 及二者联合诊断对细菌性脑膜炎的诊断效能脑脊液PCT、IL⁃6 在诊断细菌性脑膜炎的ROC 曲线下面积分别是0.827（95%CI：0.702～0.952）和0.799（95%CI：0.658～0.941），见表2、图1。当脑脊液PCT 为0.42 ng/mL 时，诊断敏感度为67.9%，特异度为92.3%；当脑脊液IL⁃6 54.23 ng/mL 时，诊断敏感度60.7%，特异度92.3%；联合脑脊液PCT 和脑脊液IL⁃6 后，ROC 曲线下面积为0.890（95%CI：0.793～0.987），诊断敏感度为87.4%，特异度为85.2%。

3 讨论

在细菌性脑膜炎或病毒性脑膜炎的初始阶段，临床症状通常是非特异性的（头痛、颈部僵硬、发烧、恶心和抽搐），难以快速诊断，且两者之间的治疗尤其是在抗生素的使用上截然不同。细菌性脑膜炎需要早期合理的抗生素方案处理，而病毒性脑膜炎处理则不需使用。脑脊液细菌培养是细菌性脑膜炎诊断的金标准，但培养耗时，加上目前抗生素滥用的大环境，培养阳性率低，报道约为20%～30%［2-4］，本研究收集的细菌性脑膜炎患者细菌培养的阳性率仅为25%，与既往报道类似。单纯通过脑脊液常规、生化指标难以完全鉴别不典型细菌性脑膜炎，部分细菌性脑膜炎与病毒性脑膜炎患者脑脊液常规生化结果类似。这种临床困惑造成两个极端，一是细菌性脑膜炎的患者可能会延迟使用抗生素，另外部分难以明确病毒性脑膜炎患者在排除细菌性脑膜炎之前会增加误用抗生素的概率。因此开发早期辅助鉴别细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎的指标尤为迫切。本研究中，考虑到神经系统炎症时存在血脑屏障作用，因而想探索脑脊液中相关的炎症指标PCT、IL⁃6，是否可以作为更优的指标用来鉴别诊断细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎。

表1 对照组、细菌性脑膜炎组和病毒性脑膜炎组的血液和脑脊液指标对比分析Tab.1 Comparative analysis of blood and cerebrospinal fluid indicators in the control group，bacterial meningitis group and viral meningitis groupM（P25，P75）

图1 脑脊液PCT、IL⁃6 及二者联合诊断细菌性脑膜炎的ROC 曲线Fig.1 ROC curves of cerebrospinal fluid PCT，IL⁃6 and their combination in the diagnosis of bacterial meningitis

对本次收集的62 对配对脑脊液和血清标本进行相关指标的检测和病例资料收集（其中正常对照组21 例，细菌性脑膜炎组28 例，病毒性脑膜炎组13 例），发现除了血白细胞数、血糖两个指标在3组间差异无统计学意义，其他指标在3 组间差异均有统计学意义。本研究进一步比较了3组中这两组间PCT、IL⁃6 在脑脊液和血清中的差异，结果发现除了脑脊液IL⁃6/血IL⁃6 在两组间差异无统计学意义，其他几个指标在细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎中差异均有统计学意义。对此，本研究进一步探究了PCT、IL⁃6 及二者联合诊断对细菌性脑膜炎的诊断效能。考虑到血清中PCT和IL⁃6可能存在特异性不够强的情况，且血清PCT、IL⁃6 诊断细菌性脑膜炎ROC 曲线下面积分别为0.804 和0.742，均低于脑脊液中的指标，因此选取脑脊液中PCT和IL⁃6 进行联合诊断，二者联合后曲线下面积可达到0.890（95%CI：0.793～0.987），诊断敏感度为87.4%，特异度为85.2%（图2），因此可考虑将其作为一个辅助鉴别诊断细菌性脑膜炎的指标进一步进行优化。

表2 脑脊液PCT、IL⁃6 诊断细菌性脑膜炎的敏感度、特异度Tab.2 Sensitivity and specificity of cerebrospinal fluid PCT and IL⁃6 in the diagnosis of bacterial meningitis

研究表明血清中PCT 在细菌感染性疾病时出现明显增高，然而病毒感染时PCT 的升高不明显，因此PCT 在鉴别诊断、治疗和指导预后细菌性感染具有重要的作用［9-11］。血清PCT 虽然在诊断细菌性感染上有优越性，有研究报道，在细菌感染性疾病中诊断灵敏度为PCT > CRP > N% > WBC［12］，但是在神经系统的感染鉴别有一些缺陷，比如ALONS 等［7］和CHOI 等［13］发现成人颅脑外科手术后血清PCT 诊断细菌感染的敏感度和特异度都降低。细菌性脑膜炎与病毒性脑膜炎相比，细菌性脑膜炎患者脑脊液中PCT 浓度明显升高［13-14］。在儿童人群的研究中也发现了类似的结果：细菌性脑膜炎较病毒性脑膜炎组脑脊液PCT 显著增高（1.1 ng/mLvs.0.22 ng/mL，P< 0.0167）。同时发现脑脊液PCT/血清PCT 的比值在细菌性脑膜炎组低于病毒性脑膜炎组（0.43vs.1.36），与LI 等［6］报道一致。这是因为神经系统感染时血脑屏障的破坏，细菌产物渗漏到血液引起血清PCT 的升高导致细菌性脑膜炎的比值下降。脑脊液PCT 的来源是否在中枢神经系统中局部产生目前尚未明确，MULLER 等［15］报道在仓鼠脑组织中PCT mRNA 能够被分离出来，这表明了这种可能性。另外最近的一项研究表明，三叉神经胶质细胞对炎症反应能产生PCT［16］。这些基础研究都提示PCT 在中枢神经系统局部产生的可能，可有用于神经系统感染诊断潜在标志物。本研究脑脊液PCT 在脑脊液PCT 为0.42 ng/mL 时，诊断敏感度为67.9%，特异度为92.3%，脑脊液PCT 的应用在儿童鉴别细菌性脑膜炎与病毒性脑膜炎中有一定的诊断价值。

IL⁃6 是一种典型的促炎症细胞因子，可参与调节肝脏急性期反应，B 细胞刺激、调节T 细胞和效应T 细胞之间的平衡、代谢调节等［17］。近年来学者研究认为，血清中IL⁃6 可作为鉴别细菌感染的指标［18-19］，以及联合PCT、CRP等可以对经皮肾镜碎石术源性脓毒血症有诊断意义［20］，也有相关报道发现脑脊液IL⁃6 能够作为细菌性脑膜炎感染的指标［8，21］。在本研究中发现，细菌性脑膜炎组脑脊液IL⁃6 和血清中IL⁃6 水平均较病毒性脑膜炎组高（92.7 pg/mLvs.12.4 pg/mL，27.6 pg/mLvs.12.0 pg/mL）。当脑脊液IL⁃6 54.23 ng/mL 时，诊断敏感度60.7%，特异度92.3%，脑脊液IL⁃6 在鉴别儿童细菌性脑膜炎与病毒性脑膜炎中也有一定的诊断价值。

在儿童中枢神经系统患者中，快速明确是否存在细菌感染具有重要意义。通过使用脑脊液PCT 和脑脊液IL⁃6 作联合诊断后，ROC 曲线下面积为0.890（95%CI：0.793～0.987），诊断敏感度为87.4%，特异度为85.2%，可提高对于细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎的鉴别。由于血清中PCT、IL⁃6 是炎症相关指标，在很多情况下也有升高，为了实验结果的客观性、准确性，本研究选择剔除了合并脓毒症、手术、其他系统严重炎症的患儿，相对严格的入组标准使最终入组数量不多，这可能对实验结果造成一定偏倚，在今后的研究工作中，笔者也将进一步纳入更多的病例，进一步完善研究。

综上所述，脑脊液PCT 和IL⁃6 可作为鉴别诊断细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎的检测指标，二者联合应用，有助于提高诊断价值。在后续的实验中，将进一步收集细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎患儿标本，对前期的实验研究进行验证以及进一步的相关研究，有望将其作为一种辅助诊断指标应用在临床快速鉴别细菌性脑膜炎和病毒性脑膜炎中。