非结核分枝杆菌肺病患者血清HMGB1和HMGN2的表达及诊断价值*

易丹,高孟秋,李琨,王瑞松,欧维正,阮树松,徐勇

(1.首都医科大学附属北京胸科医院 结核二科,北京 101149; 2.贵阳市公共卫生救治中心 急诊科,贵州 贵阳 550001; 3.首都医科大学附属北京胸科医院 病理科,北京 101149; 4.贵阳市公共卫生救治中心 检验科,贵州 贵阳 550001; 5.贵阳市公共卫生救治中心 结核四科,贵州 贵阳 550001)

非结核分枝杆菌(non-tuberculous mycobacterium,NTM)是除结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌以外的190多种分枝杆菌的统称,这些生物在环境中无处不在,已从空气、土壤、灰尘、植物、自然和饮用水来源中分离出来[1-2]。NTM可导致严重的肺部疾病,即NTM肺病(non-tuberculous mycobacterial pulmonary disease,NTM-PD)[3]。NTM-PD通常发生于中老年人,其发病率和患病率在世界许多地区呈上升趋势,在全球造成了严重的医疗保健和社会经济负担[4-6]。因此,寻找有效血清指标对NTM-PD进行早期诊断具有重要意义。HMG家族蛋白包括HMGB、HMGN和HMGA亚家族,它们是高度进化保守的核蛋白,高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein 1,HMGB1)是所有HMG家族成员中含量最高的蛋白质,也是细胞核中含量第二高的蛋白质,在哺乳动物细胞和组织中广泛表达[7]。研究发现,在感染和组织损伤的反应中,HMGB1可以主动分泌并被动释放到细胞外介导炎症和免疫反应[8-9]。高迁移率族蛋白N2(high mobility group protein N2,HMGN2)是HMGN家族中最保守的一员,其功能与DNA的复制及转录、胚胎发育、器官发生有关外[10],近些年来的研究报道HMGN2具有抗菌和抗病毒作用[11]。但目前HMGB1和HMGN2在NTM-PD疾病中的表达尚不明确。本研究通过比较HMGB1和HMGN2在NTM-PD患者血清中的表达水平,采用(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估血清中HMGB1和HMGN2水平对NTM-PD的诊断价值;采用logistic回归分析影响NTM-PD发生的危险因素。为临床诊断和治疗NTM-PD提供参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2021年1月—2022年6月就诊的NTM-PD的患者96例作为NTM组,106例肺结核病患者为结核组。同时选取100例体检健康者作为对照组。纳入标准:(1)NTM-PD患者诊断参考《非结核分枝杆菌肺病临床实践指南》[12],包括临床肺部或全身症状表征、影像学检查、细菌学检查;(2)肺结核患者符合其诊断标准[13];(3)对照组无肺部疾病史,无任何因分枝杆菌感染引起的临床症状或疾病迹象。排除标准:(1)合并肺部其他细菌或真菌严重感染等;(2)同时患NTM-PD及活动性肺结核的患者;(3)合并有恶性肿瘤、自身免疫性疾病;(4)合并心、肾、肺、肝等重要器官功能严重受损者;(5)哺乳期或孕妇。本研究征得患者及家属知情同意,获得医院伦理委员会批准(20221011)。

1.2 研究方法

1.2.1一般资料收集 收集3组受试者性别、年龄、体质量指数(BMI)、吸烟史及饮酒史,收集NTM组和结核组的肺内空洞、咳嗽、咯血、慢性阻塞性肺疾病及支气管扩张情况。

1.2.2NTM菌型鉴定 参照中国防痨协会制定的结核病诊断实验室检验规程要求,严格按照BACTECMGIT960快速分枝杆菌检测系统培养分枝杆菌属,并采用全自动微生物鉴定系统进行对结核组患者的感染菌的菌型鉴定[14]。

1.2.3血清HMGB1和HMGN2水平检测 NTM组和结核组患者在入院后24 h、对照组组于体检当日内采集血液样本5 mL,3 500 r/min离心10 min分离血清,采过酶联免疫吸附试验(ELISA)测定血清HMGB1和HMGN2的表达水平。

1.3 观察指标

分别比较NTM组、结核组、对照组和不同菌种分型结核组患者的一般质料,NTM组、结核组、对照组和不同菌种分型结核组患者血清HMGB1和HMGN2表达水平;对有差异的指标采用logistic回归分析影响NTM-PD发生的危险因素。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 一般资料

2.1.1NTM组、结核组及对照组 3组受试者性别、年龄、BMI、吸烟史及饮酒史比较差异无统计学意义(P>0.05)。NTM组患者肺内空洞、咳嗽、咯血、慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张比均高于结核组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 NTM组、结核组及对照组一般资料比较

2.1.2不同菌种分型结核组患者 根据菌种分型将结核组患者分为脓肿分枝杆菌(n=26),堪萨斯分枝杆菌(n=24),鸟分枝杆菌(n=6),胞内分枝杆菌(n=40);结果显示,不同菌种分型患者一般资料比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 不同菌种分型结核组患者一般资料比较

2.2 血清HMGB1和HMGN2表达

2.2.1NTM组、结核组及对照组 与对照组比较,NTM组和结核组患者血清HMGB1、HMGN2表达均升高,且NTM组表达水平高于结核组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 NTM组、结核组及对照组受试者血清HMGB1和HMGN2水平比较

2.2.2不同菌种分型患者血清HMGB1和HMGN2水平 106例NTM菌株共分离出4种,其中胞内分枝杆菌占比最高,其次为脓肿分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌及鸟分枝杆菌。各菌种分型患者血清HMGB1、HMGN2比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 不同菌种分型结核组患者血清HMGB1和HMGN2水平

2.3 血清HMGB1和HMGN2水平对NTM-PD的诊断价值

ROC曲线显示,血清HMGB1和HMGN2水平诊断NTM-PD的AUC分别为0.902(95%CI为0.852～0.939)、0.872(95%CI为0.818～0.915),截断值为7.95 μg/L和 5.67 μg/L,对应的敏感度分别为80.21%和90.62%,特异度分别为89.62%和83.02%;血清HMGB1和HMGN2水平联合诊断的AUC为0.896(95%CI为0.893～0.966),敏感度为80.21%,特异度为91.51%(Z=2.021,P=0.043;Z=2.598,P=0.009)。见图1。

图1 血清HMGB1和HMGN2水平诊断NTM-PD的ROC曲线

2.4 NTM-PD发生的影响因素分析

将HMGB1和HMGN2、肺内空洞(有=1,无=0)、咳嗽(有=1,无=0)、咯血(有=1,无=0)、慢性阻塞性肺疾病(有=1,无=0)、支气管扩张(有=1,无=0)为自变量,logistic回归分析结果显示,HMGB1和HMGN2、慢性阻塞性肺疾病、支气管扩张是影响NTM-PD发生的危险因素(P<0.05)。见表5。

表5 多因素logistic回归分析影响NTM-PD发生的危险因素

3 讨论

NTM是一种需氧微生物,在6%～12%的氧气中生长,具有富含脂质的细胞壁和代谢特征。这些微生物可以承受广泛的环境温度,不易在标准细菌培养基中生长,并且具有抗生素和消毒剂抗性[14]。鉴于这些特点,NTM在世界范围内都有发现,与肺部、胸膜、皮肤、眼睛、中枢神经系统、软组织、泌尿生殖系统和淋巴结等播散性和局部感染均有关[15]。NTM主要侵袭肺部器官,引发NTM-PD,其与肺结核类似。在临床中,二者引发的肺病症状类似,检测结果易重合,故二者鉴别诊断较为困难[16]。能准确、及时地诊断NTM-PD不仅是治疗成功的基础,而且是改善患者预后的关键。因此寻找有效血清学指标可为NTM-PD患者的诊断提供参考依据,具有重要价值。

HMGB1是一种高度保守的核蛋白,存在于所有细胞类型中,参与核小体结构的维持和DNA复制、转录、重组和修复的调控。1999年,Wang等[17]报道HMGB1从脂多糖刺激的巨噬细胞中释放,并作为脓毒症的促炎细胞因子。这一结果为后来研究HMGB1在炎症过程和其他慢性炎症疾病中的作用奠定了基础。随后大量报道表明在疾病感染期间,HMGB1可在单核细胞、树突状细胞、血小板和内皮细胞等不同细胞中主动分泌,并从受损/坏死细胞的细胞核中被动释放。细胞外HMGB1可导致多种病理,包括败血症、缺血再灌注、动脉粥样硬化、关节炎、神经退行性变、脑膜炎和癌症等。张荣芝等[18]研究表明肺结核伴其它肺部疾病患者血清中HMGB1呈异常高表达,随着感染程度的加重,其表达水平逐渐升高。本研究中NTM-PD患者血清HMGB1表达水平高于肺结核患者及健康人群,HMGB1是晚期炎症因子,参与免疫调节,能与多种受体结合引起细胞因子和趋化因子释放,因此其水平的升高说明肺部处于炎症状态中。提示HMGB1可能通过介导炎症反应参与NTM-PD的发生、发展过程,有望成为鉴别NTM-PD疾病的潜在血清学指标。进一步通过ROC曲线证实,血清HMGB1水平诊断NTM-PD的AUC为0.902,高于0.7,表明通过检测NTM-PD患者血清HMGB1水平可在一定程度鉴别NTM-PD发生。

HMGN2也是HMG家族的一员,位于1号染色体上(1p36.1),它在所有脊椎动物细胞中普遍表达。据报道,HMGN2在胚胎发育、神经元发育和神经障碍中发挥作用。此外,HMGN2表达的增加与癌症和自身免疫性疾病的发展有关[19]。Wang等[20]研究指出,耻垢分枝杆菌和脓肿分枝杆菌可诱导巨噬细胞向M1型极化,在向M1型极化过程中,HMGN2可被自发诱导,而HMGN2的缺乏在巨噬细胞抗非结核分枝杆菌的免疫方面发挥具有重要作用。本研究发现HMGN2在NTM-PD患者血清中水平显著升高,NTM菌株共分离出4种,其中胞内分枝杆菌占比最高,其次为脓肿分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌及鸟分枝杆菌。进一步比较不同菌种分型患者血清HMGB1、HMGN2表达水平,发现二者在各组患者间比较差异均无统计学意义,二者是否对不同菌种分型患者具有鉴别作用,尚需进一步研究证明。进一步通过ROC曲线证实血清HMGN2水平诊断NTM-PD的AUC为0.872,敏感度为90.62%,特异度为83.02%,与HMGB1水平联合诊断的AUC为0.896,敏感度为80.21%,特异度为91.51%,表明联合检测二者在NTM-PD患者血清中的表达可用于诊断NTM-PD发生,且联合诊断效能高于单一指标检测,可为NTM-PD疾病的预防和治疗提供参考依据。此外,本研究通过logistic回归分析表明HMGB1和HMGN2均是影响NTM-PD发生的危险因素,进一步表明HMGB1和HMGN2表达升高均与NTM-PD的发生关系密切。

综上所述,HMGB1和HMGN2在NTM-PD患者血清中表达均升高,二者均影响NTM-PD发生的危险因素,对NTM-PD疾病具有一定诊断价值,具有重要的临床意义。本研究尚存在不足之处,未探究二者发挥作用的确切机制,后期将完善实验方案进行更深入的探讨。