胸腔镜肺癌根治术后肺部感染对外周血炎性细胞因子变化的影响

何 锋，刘 宁，陈新富，王小英，陈树兴，林铿强 (福建医科大学附属教学医院，福州肺科医院胸外科，福建 福州 350007)

肺癌是我国现阶段最常见的恶性肿瘤，占癌症死亡第一位[1]；针对早期非小细胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer NSCLC)的治疗是以手术为主的综合治疗；与传统手术相比，胸腔镜下肺癌根治术具有更精细、损伤小、疼痛轻、恢复快特点，已日渐取代传统开放手术，成为肺癌外科治疗的首选手术方式[2]。然而，尽管微创技术推陈出新及加速康复外科(ERAS)理念广泛开展，手术不可避免会造成机体损伤，可导致并发症的发生。

肺部感染是肺癌根治术后最常见并发症，发生率可达15%～37%，是肺切除术围术期死亡的第一因素，也是肺癌远期死亡和复发的独立危险因素[3]；预防和尽早发现肺部感染，是肺癌根治术后胸外科快速康复治疗的关键。目前临床上诊断肺部感染常用检验指标是血常规、血清C-反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)[4]，上述指标水平升高反映了全身炎性反应的活跃程度，但受感染器官的大小、类型、细菌种类、炎性反应程度、免疫反应状况、组织损伤等因素影响[5]，故上述指标在肺癌根治术后因肺部感染的发生和手术创伤而增高，对两者的鉴别缺乏特异性。研究[6]表明手术创伤、肺部感染均通过一些炎性介质释放来对机体产生影响，造成体内细胞因子波动,白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-10(IL-10)是手术创伤后循环中主要的细胞因子，无论对机体手术损伤修复，还是在术后肺部感染均起至关重要的作用，通过对炎性指标的连续监测可更直观地反映出机体对损伤的应答；但如何早期从炎性细胞因子变化中鉴别出肺部感染，目前相关性研究少；本研究通过对行胸腔镜肺癌根治术的非小细胞肺癌患者围术期炎性细胞因子连续监测，观察肺部感染对炎性细胞因子变化趋势的影响，期望由此能更早、更直接地发现肺部感染，为术后肺部感染早期诊断提供依据。

1 资料与方法

1.1一般资料:选择2020年8月1日～2020年12月30日本院胸外1科102例行胸腔镜肺癌根治术的NSCLC患者作为研究对象，其中肺腺癌89例，鳞癌11例，大细胞癌2例；根据术后是否发生肺部感染，分为感染组49例，观察组(无感染组)53例。其中感染组：男34例，女15例，年龄(61.1±7.8)岁，观察组：男21例，女32例，年龄(60.1±7.8)岁；所有入组患者经院伦理委员会审核并签署知情同意书。纳入标准：术后病理确诊NSCLC，行胸腔镜下肺癌根治术，包括(肺叶切除术、肺段切除术、肺楔形切除术、系统性淋巴结清扫术、淋巴结采样术)；术前无肺部感染以及其他感染，未接受过放、化疗或靶向、免疫治疗。术后肺部感染诊断符合《2018版医院感染诊断标准》。诊断标准：患者有肺部感染的临床症状和体征，包含咳嗽，痰黏稠、发热、气促、肺部湿啰音等，影像学显示肺部有不同程度的片状、斑片状浸润影，实验室检查白细胞、CRP、PCT升高。两组患者抗炎药物使用按照指南[7]，清洁-污染手术术前无预防性使用抗生素，手术切皮前0.5 h给予静脉预防性抗生素1剂，术中如手术时间超过3 h或术中出血量大于1 500 ml追加使用抗生素1剂，术后不予使用抗生素；感染组患者术后诊断感染后开始行抗感染治疗至感染控制。

1.2方法:入组患者行全麻下胸腔镜肺癌根治术，分别于术前(T0)、术后2 h(T1)、术后第1天(T2)、术后第3天(T3)、术后第5天(T4)5个时间点采集外周血5 ml,室温放置2 h，1 000 r/min离心20 min,取上清置于-80℃冰箱保存待测。根据术后肺部感染发生与否，分为感染组与观察组；采用双抗体一步夹心酶联免疫吸附试验(ELISA)检测细胞因子：白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-10(IL-10)浓度。试剂盒由上海江莱生物提供(货号：JL14113、JL19291、JL19246)。血常规、CRP、PCT由本院检验科检测。

1.3评价指标:收集患者一般情况：如年龄、性别、吸烟状况；手术损伤信息：如手术时间、术中出血量，手术切除方式、淋巴结清扫与否；肿瘤特征：如肿瘤大小、淋巴结转移情况、病理分期、肺癌类型、浸润程度情况。对比上述资料差异对术后肺部感染发生的影响；两组患者各检测时间点炎性细胞因子变化情况，两组患者术后CRP、PCT、细胞因子变化趋势。

2 结果

2.1患者一般情况、手术因素、肿瘤病理结果对发生术后肺部感染的影响:两组患者临床一般情况对比中，男性、吸烟患者发生术后肺部感染几率高于女性、非吸烟患者，差异有统计学意义(P<0.05)，在年龄对比上无差异。在手术因素对比中，手术时间>300 min组术后发生肺部感染几率高于手术时间≤300 min组(P=0.02)，按术中出血量、肺切除方式、淋巴结清扫方式分组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)。肿瘤病理分组比较中，Ⅰ期肺癌、无淋巴结转移、原位癌/微浸润性肺癌患者术后发生肺部感染几率要低于ⅡA～ⅢB期肺癌、有淋巴结转移、浸润性肺癌的患者，差异有统计学意义(P<0.05),肺腺癌患者术后发生肺部感染几率低于鳞癌和大细胞癌患者(P=0.036)，按肿瘤大小分组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 一般情况、手术因素、病理因素对术后肺部感染的影响(例)

2.2两组患者血CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10检测水平比较

2.2.1手术前后不同时间点两组间CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10检测结果比较：两组患者术前(T0)血清中CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10指标结果组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)；术后2 h(T1)检测中，感染组IL-10比观察组明显增高,是最早出现统计学差异的检验指标，且有显著统计学差异(P=0.001)，两组间CRP、PCT、IL-6、IL-8指标差异无统计学意义(P>0.05)；术后第1天、第3天(T2、T3)检测中感染组CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10指标高于观察组，差异有统计学意义(P<0.05)，其中IL-6、IL-8、IL-10达到显著统计学差异(P<0.001)；术后第5天(T4)检测中感染组CRP、IL-6、IL-8、IL-10指标高于观察组，差异有统计学意义(P<0.05)，其中IL-8达到显著统计学差异(P<0.001)，PCT两组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组患者血CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10指标比较

2.2.2患者血清CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10在不同时间点检测结果比较 :在术前、术后2 h、术后1天、术后3天、术后5天这5个时间点上对血清CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10检测结果前后逐一比较(T0、T1、T1、T2、T2、T3、T3、T4)，两组患者各时间点检测结果前后差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2.3两组患者血清CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10手术前后变化趋势分析:应用一般线性模型(GLM)中重复测量方法进行方差分析，建立折线图对比血中各项指标在手术前后变化趋势，两组患者血清CRP、PCT、IL-6、IL-8、IL-10指标术后呈先升高后减低波动，其中CRP术后2 h开始明显升高、术后第3天达到峰值后回落，两组患者变化的趋势相近。见图1。血PCT术后2 h开始明显升高，感染组患者血PCT上升速率高于观察组，术后第1天两组患者达到峰值后开始回落，感染组数值下降速率较观察组快。见图2。

图1 两组患者手术前后CRP水平平均值比较(mg/L)

图2 两组患者手术前后PCT水平平均值比较(ng/ml)

细胞因子IL-6、IL-8变化趋势相同，术后即开始明显升高，升高起始时间早于CRP、PCT；术后2 h感染组IL-6、IL-8指标升高速率高于观察组；在术后第1天两组达到峰值，感染组明显高于观察组；在达峰值后至术后3天，感染组指标下降速率缓于观察组；术后3天到术后5天，感染组下降速率快于观察组，呈先缓后急下降。见图3～4。细胞因子IL-10变化趋势比较见术后开始快速升高，感染组升高速率高于观察组，至术后2 h升高速率减缓，术后第1天达峰值后回落；术后第3至5天IL-10感染组减低速率高于观察组。见图5。

图3 两组患者手术前后IL-6水平平均值比较(pg/ml)

图4 两组患者手术前后IL-8水平平均值比较(pg/ml)

图5 两组患者手术前后IL-10水平平均值比较(pg/ml)

3 讨论

胸腔镜肺癌根治术是目前治疗NSCLC的主要外科手段，麻醉、出血、肺切除、淋巴结清扫等手术创伤均可造成机体全身炎性反应综合征(SIRS)；研究表明手术创伤诱发的SIRS明显增加肺部并发症的发生，肺部感染为肺癌根治术后主要肺部并发症，其中64%围术期死亡和肺部感染有关[3、8]。预防和早期诊断肺部感染是术后快速康复的关键。多项研究[6，9]表明，性别影响术后并发症的发生，回顾分析STS数据库27 844例肺切除病例显示，男性术后主要并发症发生率和围手术期死亡显著增加。Lugg等研究发现吸烟是肺部并发症的独立危险因素(HR：2.0,95%CI:1.9～3.2,P=0.006)[10]。本研究中同样发现男性、吸烟患者是肺部感染发生的高危人群，术后肺部感染发生几率明显增高。在手术损伤对比中，手术时间长短影响术后肺部感染发生，尽量缩短手术时间是预防肺部感染发生的重要措施。在肿瘤因素比较中发现中晚期肺癌、伴淋巴结转移、浸润性癌的NSCLC患者术后肺部感染发生率高，究其原因考虑不仅和切除肿瘤对应的手术范围广、损伤大、时间长因素有关；还和肿瘤进展对机体细胞免疫功能抑制相关；在乳腺癌、卵巢癌等多项研究[11-13]中发现肿瘤进展可改变Th细胞因子的分泌谱，由Th1向Th2的漂移，从而诱导Treg(CD4+/CD25+/FOXP3+)细胞的产生并增强其抑制功能，可抑制抗原提呈，继而抑制T细胞的功能发挥，发生免疫逃逸；围术期细胞免疫功能减低导致术后肺部感染发生率增高。

手术创伤、肺部感染等病理过程通过体内多种细胞因子的异常表达来参与完成；炎性细胞因子又可分为抗炎细胞因子和抑炎细胞因子，IL-6、IL-8为抗炎细胞因子，IL-10为抑炎细胞因子，两种炎性因子互相影响共同参与上述病理过程。国内吴英达等在食管癌手术患者围术期监测中得出IL-6、IL-8由手术开始后明显上升，于术后1 h达到高峰后逐渐下降[14]。本研究也发现细胞因子IL-6、IL-8、IL-10在行胸腔镜肺癌根治术后即迅速升高，但高峰于术后第1天出现；分析认为是由于手术创伤和术后肺部感染先后发生导致的炎性细胞因子共同叠加增高造成差异的出现。通过观察折线图可发现，感染组术后2 h至术后1天峰值出现，炎性细胞因子升高明显高于观察组；说明炎性细胞因子(IL-6、IL-8、IL-10)水平变化和肺部感染密切相关，它的异常升高预示肺部感染的发生。同时炎性细胞因子升高早于CRP、PCT开始，且峰值早于CRP出现,鲁勇国等相关研究[15]也获得类似结果；分析原因,IL-6是诱导肝细胞合成CRP、PCT的主要细胞因子，故早于CRP和PCT出现异常升高，对肺部感染辅助诊断上较CRP、PCT指标更早、更敏感。因此本研究认为，炎性细胞因子(IL-6、IL-8、IL-10)是诊断肺部感染的重要辅助指标；胸腔镜肺癌根治术围术期对炎性细胞因子水平连续监测，观察其上升速率、峰值时间、峰值增高情况，可实现术后肺部感染早期诊断，但具体诊断标准还需通过更大量、更完善的实验数据的整理来制定。

此外，本研究还发现，抑炎细胞因子IL-10是最早出现组间差异的检测指标，在术后2 h两组间即出现显著差异，早于IL-6、IL-8、CRP、PCT；提示术后肺部感染发生和抑炎因子IL-10的过度表达相关。手术、感染等病理损伤过程引起机体炎性反应，首先是抗炎细胞因子IL-6、IL-8急剧增加[16]，同时机体炎性反应也激活抑炎作用；IL-10是重要抗炎作用的免疫调节性细胞因子，由Th2细胞产生，可明显抑制多种炎性介质的表达而减轻组织损伤。已有试验[17-18]证实IL-10可抑制IL-6、IL-8的释放，发挥抗炎作用。本研究中IL-10的变化趋势和IL-6、IL-8相一致，证明机体抗炎、抑炎应答是协同激活；之后两组间IL-10首先出现显著差异，感染组水平远高于观察组，提示IL-10可能是导致术后肺部感染发生的始动因素；机体抑炎因子过高表达导致抗炎和抑炎作用失衡，产生免疫抑制效应，降低正常免疫反应，最终导致肺部感染发生；但本研究尚缺乏同期患者细胞免疫功能对比，故仍需要更多的试验来证实。

综上所述，外周血中炎性细胞因子IL-6、IL-8、IL-10变化和术后肺部感染发生密切相关，是早期诊断肺部感染的敏感辅助指标；胸腔镜肺癌根治术围术期对炎性细胞因子IL-6、IL-8、IL-10连续监测可早期诊断术后肺部感染的发生。