ε-聚赖氨酸对机械通气患儿管路细菌定植、呼吸机相关性肺炎发生情况及TNF-α、IL-6表达的影响

戴咪娜 ，胡鹏，张丽芹

(1.浙江省杭州市萧山区中医院，浙江杭州 311201；2.江苏省南通市妇幼保健院，江苏南通 226000)

机械通气能够降低血清炎症因子表达、减轻机体氧化应激反应，改善患者预后[1]。随着机械通气广泛应用于儿科重症监护室，通气2 d后至拔管后2 d内发生呼吸机相关性肺炎(VAP)的概率可达20%～50%，患儿死亡风险较高[2-4]。切断外源性感染是治疗VAP的重要手段，ε-聚赖氨酸因其抑菌谱广、热稳定性及安全性高、pH值适用范围大而广泛应用于VAP[5-6]。临床研究证实，ε-聚赖氨酸是赖氨酸的直链聚合物，最初于1977年被日本学者Shima S和Sakai H在微生物筛选时发现，它是经链霉菌发酵产生，由25～30赖氨酸残基聚合而成。它对革兰阳性菌和阴性菌、酵母菌、霉菌都有明显的抑制作用，对其他天然防腐剂不易抑制的革兰阴性的大肠埃希菌、沙门菌抑菌效果非常好，而且其对耐热性芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用。本研究分析ε-聚赖氨酸干预法对儿科机械通气患儿管路细菌定植、VAP发生情况及肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)表达水平的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析杭州市萧山区中医院2017年8月至2019年8月收治的60例机械通气患儿的临床资料。其中男37例，女23例，年龄1～7(3.35±2.34)岁，体质量(5.81±1.04)kg，按照是否给予ε-聚赖氨酸干预将患儿分为观察组和对照组各30例，两组患儿性别、年龄、原发病类型等比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。患儿原发病类型：先天性心脏病31例，肺炎18例，肾功能不全4例，病毒性脑炎3例，颅内出血3例，肝功能不全1例。

纳入标准：(1)所有患儿均第一次进入儿科重症监护室采用呼吸机治疗，使用机械通气时间均>3 d；(2)体质量≥2.5 kg；(3)呼吸机均采用一次性管路、密闭式吸痰，通气期间没有另行更换；(4)监护人对相关治疗知情同意并取得知情同意书。排除标准：(1)临床资料不完整；(2)机械通气48 h内出现肺部感染；(3)监护人及患者依从性差，中途退出研究或放弃治疗；(4)患有肿瘤疾病。

1.2 方法

所有患儿均采用常规方法吸痰，对照组不对Y型接口做任何处理，观察组在Y型接口处给予ε-聚赖氨酸干预。观察组用喷雾器将28 μg/mL ε-聚赖氨酸喷雾喷洒至Y型接口处，旋转360°，3喷/次，过程持续3～5 s，确保ε-聚赖氨酸均匀布满Y型接口处，以干预呼吸机管路细菌的生长。观察组分别于每天1：00、9：00和17：00三次按上述方法将ε-聚赖氨酸喷雾均匀喷洒至Y型接口处，对照组不做其他干预措施。

1.3 观察指标

(1)管路细菌阳性检出率：分别于上呼吸机后第 4天和第7天取湿化罐、Y型接口处、出气段冷凝水、进气段冷凝水、螺纹管出气端接口处和螺纹钢进气端接口处采样标本进行细菌学分析，通过分析结果计算管路各段位置的细菌阳性检出率；(2)VAP发生率：采集患儿下呼吸道分泌物标本送检，根据检测结果监测VAP发生率。VAP诊断标准[7]：通气48 h后，如患儿影像学检查出现进展性浸润阴影，再加以下任1项，①下呼吸道分泌物或痰检测阳性2次，发热且分离为相同菌株，②肺部湿啰音，支气管分泌物呈脓性发展趋势，实验室指标检测提示血清炎症因子表达水平升高。(3)记录并统计患儿的机械通气时间。(4)血清炎症因子检测：分别于上呼吸机后第4天和第7天采集患儿不抗凝外周静脉血2 mL，分离血清后置于-40 ℃环境中冻存，然后使用双抗体夹心酶联免疫吸附法检测TNF-α及IL-6表达水平。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组呼吸机管路不同位置细菌阳性检出率比较

上机第4天和第7天，观察组Y型接口处及进气段、出气段冷凝水部位细菌阳性检出率低于对照组(P<0.05)，见表1。

表1 两组呼吸机管路不同位置细菌阳性检出率比较 例(%)

2.2 两组患儿VAP发生率和机械通气时间比较

观察组VAP发生率低于对照组，机械通气时间短于对照组，差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表2。

表2 两组患儿VAP发生率和机械通气时间比较

2.3 两组患儿血清炎症因子表达水平比较

观察组患儿上机第4天和第7天的TNF-α及IL-6表达水平明显低于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 两组患儿TNF-α及IL-6表达水平比较

3 讨论

呼吸机是一个相对封闭的环境，其空气加热加湿过程利于细菌滋生。管路中进气段、出气段冷凝水是管路内部空气遇到温度较低的管壁时放热而形成，是细菌积聚的温床[8]。随着机械通气广泛用于儿科重症监护室，VAP已经成为儿科机械通气患儿的常见并发症之一[9-10]。下呼吸道感染是导致VAP发生的根本原因，呼吸机管路细菌定植及分布，以及呼吸机进气段、出气段冷凝水的更换时间，均与患儿的下呼吸道感染息息相关，而且下呼吸道感染也是VAP临床诊断的病原学依据[11-12]。因此，尽量避免呼吸机管路细菌与下呼吸道形成交叉感染才能有效降低VAP的发生率。

ε-聚赖氨酸是由25～30个赖氨酸基团聚合而成，具有较好的热稳定性，其抑菌效果与聚合度和环境有关，分子量在3 600～4 300 Da的抑菌活性最好。同时其水解物是人体必需的赖氨酸，因此ε-聚赖氨酸被称为营养抑菌剂。ε-聚赖氨酸对大肠埃希菌、沙门菌等革兰阴性菌具有明显的抑制和杀灭作用，广谱抑菌效果突出。作用机制主要包括以下三点：(1)作用于功能蛋白或关键酶，引起代谢过程受阻；(2)作用于细胞壁和细胞膜系统，使细胞的能量、物质和信息传递中断；(3)作用于遗传微粒或遗传物质结构，使遗传性状发生改变。ε-聚赖氨酸的抑菌作用也是通过与生物膜作用，影响细菌呼吸作用，进入细菌体内的ε-聚赖氨酸还会抑制酶和蛋白的合成，从而影响菌株的物质代谢[13-14]。且ε-聚赖氨酸的一级结构与抑菌作用相关，任何基团修饰或改变都将使ε-聚赖氨酸失去抑菌作用。Shimizu K等[15]研究证实，ε-聚赖氨酸具有抗菌谱广、安全性高、热及酸碱稳定性好的优点，即便吸入人体也能够分解成人体所需的赖氨酸，对人体安全无害。因此，在呼吸机Y型接口处均匀喷射ε-聚赖氨酸喷雾，能够有效降低管路细菌阳性率。在呼吸机的管路系统中，Y型接口处和进气段、出气段冷凝水部位是细菌最容易定植的地方，细菌培养阳性率极高，患儿吸痰、喂食、翻身或呼吸机设置调节操作均会导致呼吸机管路系统发生移动，致使患儿下呼吸道与呼吸机管路系统形成交叉感染，从而大大增加了患儿发生VAP的风险[16]。

本研究结果显示，观察组患儿在上机第4天和第7天，其Y型接口处及进气段、出气段冷凝水部位细菌阳性检出率均低于对照组(P<0.05)，观察组VAP发生率低于对照组，机械通气时间短于对照组(P<0.05)，说明ε-聚赖氨酸干预措施可以抑制患儿机械通气装置中的细菌定植，有效切断机械通气患儿的外源性感染途径，进而降低VAP发生率，同时，相对于常规方法，ε-聚赖氨酸干预也可以缩短机械通气时间。

TNF-α及IL-6表达水平不仅受ε-聚赖氨酸干预的影响，也能够反映患儿病情进展及ε-聚赖氨酸的干预效果，对评估患儿病情、改善患儿预后有积极作用。本研究结果提示，进行ε-聚赖氨酸干预的观察组患儿上呼吸机后第4天和第7天的TNF-α及IL-6表达水平低于对照组(P<0.05)，说明ε-聚赖氨酸干预能够有效改善TNF-α及IL-6等炎症因子水平，可能与机体免疫调节功能失衡有关，对免疫功能尚未发育成熟的患儿具有较好的价值。当患儿免疫调节功能失衡，细胞因子之间的制约功能将大幅度下降，交叉感染所产生的免疫复合物则刺激单核巨噬细胞分泌TNF-α、IL-6等炎症因子，其进入血液后必然导致TNF-α和IL-6表达水平的升高。实施ε-聚赖氨酸干预在很大程度上抑制了患儿下呼吸道与呼吸机管路系统的交叉感染，故患儿的免疫调节功能应激反应减弱，从而整体上降低了TNF-α和IL-6的表达水平。然而，炎症因子水平除了与免疫功能有关之外，还与两个因素有关：一是机械通气时气管插管可能对患儿气道防御机制造成损伤，容易导致细菌黏附、定植，从而进入下呼吸道形成感染而致使TNF-α和IL-6的表达水平升高；二是患儿胃液反流也会导致胃肠道寄生细菌感染下呼吸道，甚至是发生VAP，进而引发TNF-α和IL-6的表达水平大幅度升高[17-18]。采用 ε-聚赖氨酸喷雾均匀喷洒Y型接口处，能够有效地抑制呼吸机管路细菌定植，有效避免了冷凝水回流导致的下呼吸道与呼吸机管路的交叉感染，是本研究中采用ε-聚赖氨酸干预的患儿TNF-α和IL-6的表达水平明显较低的原因。

ε-聚赖氨酸干预能够抑制儿科机械通气管路的细菌定植，降低VAP发生率，缩短机械通气时间，改善TNF-α及IL-6等炎性因子水平。ε-聚赖氨酸干预对降低VAP发生率和缩短机械通气时间的效果明显，推荐临床予以应用。由于本研究样本量较少，仍需进一步进行大样本、多中心的研究论证。