脓毒症相关性脑病患儿血清胰岛素水平与预后的关系

康霞艳 张新萍 范江花 宋宇雷 周 雄 曹建设 贺 杰 肖政辉

湖南省儿童医院重症医学科（湖南长沙 410007）

脓毒症相关性脑病（sepsis associated encep halopathy，SAE）可发生于50%以上的脓毒症患者，可表现为从轻度谵妄至重度昏迷不同严重程度的脑功能障碍，病死率最高达70%[1]。而超过50%的SAE 幸存者出院后常表现出远期的认知障碍、记忆力下降等不良预后，导致生活质量下降[2]。近年来，脓毒症相关的认知功能障碍成为医学研究的热点。目前认知功能障碍治疗的手段有限，了解SAE发生的相关机制，寻找早期客观生化指标，对SAE 进行预防及治疗至关重要。目前研究发现，中枢神经系统炎症、代谢紊乱、缺血是脓毒症患者SAE 发生的主要原因，有多个动物实验表明脑内胰岛素受体和胰岛素信号在中枢神经系统神经炎症反应、代谢及维持神经元的完整性等功能中具有重要价值[3-5]，脓毒症的胰岛素抵抗在机体急性反应后数小时内产生[6]，而胰岛素抵抗会出现胰岛素生理功能下降、胰岛素水平升高。因此，早期动态的监测血胰岛素的变化情况，有助于SAE 的防治。目前对于SAE 患儿中高血清胰岛素发生率及其与预后的关系在国内外的报道较少，为探讨高胰岛素血症与脓毒症脑病患儿病情的严重程度及预后的关系，本研究对入住PICU的脓毒症患儿进行回顾性分析，现报告如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2019 年1 月—2020 年12 月入住湖南省儿童医院儿童危重症监护病房（PICU）的所有完善血清胰岛素检测的脓毒症患儿为研究对象。纳入标准：①符合脓毒症诊断标准[7]和SAE 诊断标准；②PICU住院时间≥24 h；③年龄>28 d且<18岁；④临床资料完整。排除标准：①小儿危重病例评分（PCIS）>90，且不符合美国PICU入院指南；②排除糖尿病等代谢紊乱疾病；③排除原发的颅内感染、脑部疾病等情况（脑脊液、头颅影像学检查为依据）；④入PICU前使用外源性胰岛素治疗。

SAE 诊断标准:对未使用镇静药物的患儿，根据ICU 患者意识模糊评估法（confusion assessment method for the ICU，CAM-ICU）[8]评分，分值为0～7分，其中正常为0 分，轻度谵妄1 分，中度谵妄2 分，重度谵妄3～7 分，分数越低表示患者谵妄严重程度越轻。CAM-ICU 评分0 分为非SAE 组，≥1 分为SAE组。使用药物镇静患儿停用镇静剂后12小时进行CAM-ICU评分。不能停用镇静药物患儿，根据动态脑电图检查判断，轻中度SAE患者常见EEG改变包括α波减慢、θ波出现；重度患者可见周期节律性放电，出现上述异常EEG 改变诊断SAE。轻中度谵妄或轻中度EEG改变为轻中度SAE组，重度谵妄或重度EEG改变为重度SAE组。

根据血清胰岛素水平将患儿分为胰岛素正常组（血清胰岛素水平≤11.10 mU/L）、高胰岛素组（血清胰岛素水平>11.10 mU/L）；根据预后情况将患儿分为存活组和死亡组。

本研究经医院医学伦理委员会批准（N o.HCHLL-2021-48）。因本研究为回顾性观察性研究，获得医学伦理委员会批准，豁免患儿监护人知情同意。

1.2 方法

1.2.1 血清S100β蛋白测定 标本库中选取入组患儿血清标本（入住PICU患儿于24 h内晨起采集空腹静脉血2.0 mL，离心力1006.2×g，离心15 min，分离上清液于－80 ℃恒温冰箱保存）室温下复温，采用酶联免疫吸附法测定S-100 β 蛋白的水平，测量仪器为ADVIA centaur全自动免疫分析仪，试剂盒用美国RB公司生产试剂，所有样本均由同一专业检验人员进行。

1.2.2 临床资料收集 收集入院24 小时内胰岛素（晨起空腹血）、降钙素原（PCT）、格拉斯评分、CAM-ICU评分、入院时平均动脉压（MAP）、脑电图、病情最重时PCIS评分、脑脊液、头颅MRI及患儿并发症及预后情况等相关指标。

1.2.3 相关评分 格斯拉评分（GCS）：GCS总分值为运动反应、言语反应和睁眼3项评分值的总和，最低分为3 分，最高分为15 分；GCS 分值在13～15 分为轻度颅脑损伤，9～12 分为中度颅脑损伤，<8 分为重度颅脑损伤。PCIS内容包括：心率、呼吸、动脉血氧分压、血压、pH值、血钠及血钾浓度、尿素氮或血肌酐、血红蛋白及胃肠系统情况。分值>90分属于非危重病例，分值在70～90分之间属于危重病例，分值<70分属于极危重病例。

1.3 统计学分析

采用Epidata 3.0 软件建立数据库录入数据，采用SPSS 18.0 统计软件进行数据分析。计量资料符合正态分布的以均数±标准差表示，两组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布的以中位数（P25～P75）表示，组间比较采用秩和检验。计数资料以例数（百分比）表示，组间比较采用χ2检验或Fisher精确概率法检验。相关分析采用Spearman秩相关。绘制ROC曲线，评估血清胰岛素对SAE的预测效能。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

共纳入病例47 例，男28 例、女19 例，中位年龄24（12～45）月，其中<1岁18例（38.3%），1～3岁20例（42.6%），3～6岁5例（10.6%），≥6岁4例（8.5%）；原发感染源分布情况：呼吸系统21例，消化系统15例，泌尿系统3例，其他8例。

非SAE 组25 例，SAE 组22 例，其中轻中度SAE 组16 例、重度SAE 组6 例。8 例为入院时诊断SAE，其中发生高胰岛素血症5 例，胰岛素水平（18.11±4.60）mU/L。14例为住院过程中诊断，其中7 例出现胰岛素水平升高，中位诊断时间为3.0（2.0～5.0）d。存活31例，死亡16例（高胰岛素血症10例），入院24 h内发生高胰岛素血症18例（38.3%）。非SAE 组和SAE 组之间患儿年龄、性别、原发感染源分布比较，差异无统计学意义（P>0.05）；患儿出院诊断为脓毒症/脓毒症休克比例、入院时MAP 及病情最重时PCIS两组间比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。见表1。

表1 非SAE组与SAE组之间一般情况比较

2.2 非SAE组和SAE组临床特征比较

与非SAE 组相比，SAE 组血清胰岛素水平、S100β蛋白以及PCT水平较高，高胰岛素血症发生率较高，GCS较低，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 非SAE组与SAE组间临床指标比较

非SAE 组发生高胰岛素血症的6 例患儿中，最终结局为死亡的患儿1 例（16.7%），SAE 组中发生高胰岛素血症的12例患儿中最终结局为死亡的患儿9例（75.0%），差异有统计学意义（Fisher精确概率法，P=0.043）。

2.3 血清胰岛素水平与其他实验室指标相关性分析

Spearman秩相关检验提示，血清胰岛素水平与S100β水平呈显著正相关（rs=0.53，P<0.001），与格拉斯评分呈显著负相关（rs=－0.59，P<0.001），与PCT无相关性（rs=0.16，P=0.280）。

2.4 SAE组不同严重程度组间血清胰岛素水平变化

非SAE 组、轻中度SAE 组、重度SAE 组患儿入院时血清胰岛素水平分别为7.3（1.0～11.4）、6.3（2.6～12.1）、41.9（11.3～52.6）mU/L，三组间差异有统计学意义（H=11.72，P=0.003）。

2.5 存活组与死亡组入院24 h 内高胰岛素血症发生率及血胰岛素水平比较

与存活组相比，死亡组高胰岛素血症发生率及血清胰岛素水平均较高，差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。

表3 存活组与死亡组间高胰岛素血症发生率及血清胰岛素水平比较

16例死亡患儿中，3例因凝血异常、多脏器出血治疗无效死亡，5例因呼吸衰竭死亡，3例因呼吸、循环衰竭死亡，4 例因严重感染不能控制死亡，1 例治疗1周后患儿家属放弃治疗死亡。

2.6 血清胰岛素预测SAE发生的ROC曲线

绘制ROC曲线分析，评估血清胰岛素对SAE的预测效能，结果提示胰岛素预测SAE的AUC为0.722（95%CI：0.573～0.870），根据约登指数法，当胰岛素的截点值为10.9 mU/L 时，灵敏度和特异度分别为68.8%、83.9%。见图1。

图1 血清胰岛素预测SAE发生的ROC曲线图

3 讨论

SAE 在全球的患病率和病死率均高，其为机体感染的早期特征，症状可在脓毒症的其他全身症状出现前36～48 小时出现[9]。当SAE 作为多脏器功能不全的主要表现之一出现时，病死率可高达70.0%[10]。本研究中纳入47例脓毒症患儿，SAE 22例（46.8%），其病死率为54.5%（12/22），与既往文献报道相符[1-2]。

SAE不仅延长患儿短期住院时间，增加死亡率，还可能导致患儿长期的身体和认知功能障碍[10]。脓毒症存活者中部分患儿遗留不同程度的脓毒症后认知障碍[11]。目前，导致SAE 的发病机制尚未明确，许多病理机制相互影响，在不同程度上促进了SAE的发展，目前研究的相关机制主要集中在神经炎症及血脑屏障破坏、脑灌注改变及微循环障碍、神经递质紊乱和信号传递、线粒体功能障碍及氧化应激损伤等；在脓毒症发生发展的过程中，炎症递质过度释放、氧化应激等复杂的作用机制导致机体胰岛素抵抗、抑制胰岛素信号转导的发生[12-13]。既往有较多的动物实验表明脑内胰岛素受体和胰岛素信号在中枢神经系统神经炎症反应、代谢及维持神经元的完整性等功能中具有重要价值[3-5]。本研究显示SAE组高胰岛素血症发生率以及高胰岛素血症患儿病死率均显著高于非SAE组，死亡组的血清胰岛素水平显著高于存活组，提示SAE患儿急性应激状态下出现高胰岛素血症时病情危重，病死率增加。

S 100 β 蛋白主要存在于星形胶质细胞和中枢神经系统少突胶质细胞中，S100β蛋白是一种在脑缺氧、脑损伤、脑肿瘤、精神疾病等疾病状况下会表达增加的生物标志物[14]，在严重脓毒症及脓毒症休克并脑损伤时明显增高，能反映脑病的严重程度及预后[15]。本研究中SAE组S100β蛋白、血清胰岛素水平均比非SAE组高，且血清胰岛素水平与S100β呈正相关，提示血清胰岛素水平与脓毒症脑损伤之间存在相关性。相关小鼠动物实验发现，胰岛素可抑制脑内的氧化应激而对大脑神经元细胞起到保护作用[16]，脓毒症小鼠模型中发现胰岛素通过下丘脑-神经肽相关通路在脑内及外周炎症反应及代谢中起重要作用[5]，但脑胰岛素受体敲除（NIRKO）的小鼠对注射胰岛素治疗无反应[17]，提示胰岛素作为大脑中一个关键的稳态因子，是通过与胰岛素受体（insulin receptor，IR）结合后激活下游效应分子而发挥生理作用[18]。脓毒症的胰岛素抵抗在机体急性反应后数小时内产生[6]，所以，早期脑内胰岛素相关信号通路的抑制与SAE的发生发展有关，血清胰岛素是一种可以监测SAE的有效生化标志物。严重感染时，炎症应激过程中大量的炎症因子、内毒素等可抑制IR 底物-1 与IR 的结合，炎症因子亦可通过不同的机制影响胰岛素信号的转导、干扰神经细胞信号的转导[19-20]，从而影响脑组织的正常功能及破坏脑环境的稳定[21]。本研究发现SAE 患儿PCT 及血清胰岛素水平均显著高于非SAE组，推断SAE的发生与可能胰岛素介导的相关炎症反应存在一定的相关性。

危重症患儿胰岛素水平越高，患儿的病情越危重，预后越差[22]，相关研究发现危重症患儿血清中胰岛素及血糖均明显升高，高胰岛素水平与病情严重程度、器官功能障碍及预后相关[23]。本研究发现，血清胰岛素水平与GCS呈负相关，而GCS可以对脑损伤患者的昏迷程度进行正确评价，与患儿的预后相关[24]，同时死亡组胰岛素水平显著高于存活组，表明血清胰岛素是可以反映及监测SAE病情的生化标志物。

因此，高胰岛素血症在SAE 中发生率较高；患儿血清胰岛素水平与SAE患儿的预后密切相关，血清胰岛素水平升高，提示预后可能不良，监测血清胰岛素的水平对评估SAE 患儿的预后有重要临床意义。