血清嗜酸性粒细胞趋化因子、人β-防御素-1对活动性肺结核的鉴别诊断价值及与临床疗效的关系研究

邱国院, 冯 静, 龚成丽, 代诗琼, 冷文华, 杨文娟

活动性肺结核(active pulmonary tuberculosis,ATB)是由结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis,MTB)引起的肺部疾病,临床表现为发热、乏力、咳嗽、咳痰或咯血等,ATB处于活动期时具有较强的传染性[1]。潜伏结核感染(latent tuberculosis infection,LTBI)同样由MTB引起,但X线显示胸片正常或无明显临床症状,无传染性[2]。由于LTBI与ATB治疗方案不同,二者需要进行有效鉴别。临床常用的鉴别诊断方法中,痰涂片检测便捷,但灵敏度不理想,阳性率仅为30%左右;MTB DNA检测易受到标本取材不当、聚合酶链式反应抑制物等影响,漏诊率较高[3]。而血清学指标因具有无创、客观、简便等优势,在多种疾病的诊断、指导治疗中意义重大。因此,寻找灵敏、高效地鉴别ATB、LTBI的血清学指标对指导MTB感染的治疗具有重要意义。炎性渗出是结核病的主要病理变化,MTB感染初期,结核菌入侵并诱导巨噬细胞发挥免疫调节作用,分泌细胞因子并大量释放炎症因子[4]。嗜酸性粒细胞趋化因子(eotaxin,Eot)是由支气管、肺表皮细胞分泌的一种细胞因子,对白细胞具有明显的激活、趋化作用[5]。有报道指出,Eot在血液透析合并LTBI患者全血中表达水平升高,提示Eot参与LTBI的发生与发展[6]。人β-防御素-1(human β-defensin-1,hBD-1)属于抗菌肽,参与免疫应答反应,是机体防御系统的重要部分,同时具有明显的抗菌作用[7]。Sharma等[8]研究发现,hBD-1对于肉芽肿内休眠的分枝杆菌具有明显的杀伤作用。上述研究提示Eot、hBD-1与MTB感染、免疫炎症反应密切相关。本研究旨在分析Eot、hBD-1对ATB的鉴别诊断价值以及二者与临床疗效的关系,以期为ATB的诊治提供参考。

1 对象与方法

1.1研究对象 选取2020年3月至2022年10月攀枝花市中心医院收治的162例ATB患者作为ATB组,另选取同期本院81名体检健康者作为健康组以及81例LTBI患者作为LTBI组。三组基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05),见表1,具有可比性。本研究获攀枝花市中心医院医学伦理委员会批准(批号：2020ZXYYEC-052-13),研究对象签署知情同意书。

表1 三组基线资料比较

1.2纳入与排除标准 纳入标准：(1)年龄18～70岁。(2)ATB患者符合《肺结核基层诊疗指南(2018年)》[9]中关于ATB的诊断标准,且经胸部CT或X线片、痰涂片培养、结核菌培养等检查确诊。(3)LTBI患者符合《潜伏结核感染管理指南》[10]中的诊断标准：经临床症状及体征检查排除ATB,再进行γ干扰素释放试验(interferon gamma release assay,IGRA)或结核菌素皮肤试验(tuberculin skin test,TST),IGRA或TST阳性患者胸部X线显示无异常,则诊断为LTBI。(4)健康组体检结果正常,排除ATB、LTBI等肺部疾病,自述无明显不适。排除标准：(1)存在结核病史或发生结核菌耐药者。(2)入组前进行过ATB相关治疗者。(3)入组前进行过抗菌或抗病毒治疗者。(4)患有自身免疫性疾病者。(5)患有恶性肿瘤者。(6)处于孕期或哺乳期者。(7)患有其他肺部疾病者。(8)合并人类免疫缺陷病毒感染者。(9)患有认知功能障碍者。(10)合并肺外结核者。

1.3资料收集 通过医院电子病历系统收集ATB患者的资料,包括(1)一般资料：性别、年龄、BMI、合并症(高血压、糖尿病、冠心病、高脂血症)、肺结核患者密切接触史、吸烟史、饮酒史。(2)治疗前临床特征资料：临床症状(包括发热、乏力、咳嗽、咳痰或咯血等)、肺结核分类(原发性肺结核、血行散播性肺结核、继发性肺结核、气管支气管结核及结核性胸膜炎)、合并空洞情况、血红蛋白(hemoglobin,Hb)、白蛋白(albumin,ALB)水平。(3)患者入院时痰涂片培养结果。(4)患者治疗期间出现的药物不良反应,包括胃肠道反应、肝功能异常、皮疹及药物热等。

1.4血清Eot、hBD-1水平检测 患者于治疗前(健康组于体检时)采集空腹肘静脉血4 mL,以2 500 r/min离心15 min后取血清,-80 ℃保存备检。采用酶联免疫吸附试验测定血清Eot、hBD-1水平,试剂盒均购自武汉艾美捷科技有限公司,实验操作严格按照试剂盒使用说明书进行。

1.5治疗方法 对ATB患者采用《肺结核基层诊疗指南(2018年)》[9]推荐的方案进行强化期及巩固期治疗,即2HRZE/4HR：强化期为2个月,服用异烟肼(国药准字H21022350,沈阳红旗制药有限公司)0.3 g/d、利福平(国药准字H11020094,华润赛科药业有限责任公司)0.45 g/d、吡嗪酰胺(国药准字H44021711,广州康和药业有限公司)0.75 g/d及乙胺丁醇(国药准字H41023299,天方药业有限公司)0.75 g/d,1次/d;巩固期为4个月,服用异烟肼0.3 g/d、利福平0.45 g/d,1次/d。总疗程为6个月,临床可根据痰涂片结果调整强化期时间(总疗程不变)。

1.6疗效评估 通过门诊复查的方式对患者进行随访,每个月复查1次。从治疗开始时随访,至完成6个月的疗程时结束随访,根据患者6个月后的痰涂片培养结果评估患者疗效[9]：(1)痊愈。发热、乏力、咳嗽、咳痰或咯血等症状消失,X线胸片显示病灶基本吸收;痰涂片培养阴性(简称涂阴)患者的痰涂片培养结果为阴性;痰涂片培养阳性(简称涂阳)患者,连续2次痰涂片培养结果均为阴性(最后一次为治疗完成后)。(2)改善。临床症状明显改善,X线胸片显示病灶吸收≥1/2;涂阴患者的痰涂片培养结果为阴性;涂阳患者最后一次痰涂片培养结果为阴性。(3)无效。临床症状改善不明显,X线胸片显示病灶吸收<1/2;涂阴患者的痰涂片培养结果为阴性或阳性;涂阳患者治疗完成后痰涂片培养结果仍为阳性。将治疗后痊愈及改善的患者纳入有效组,无效、死亡患者纳入无效组,失访患者进行特别标记。

2 结果

2.1三组血清Eot、hBD-1水平比较 ATB组、LTBI组血清Eot水平高于健康组,hBD-1水平低于健康组,差异均有统计学意义(P<0.05)。ATB组血清Eot水平高于LTBI组,hBD-1水平低于LTBI组,差异均有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 三组血清Eot、hBD-1水平比较

2.2血清Eot、hBD-1水平对LTBI与ATB的鉴别诊断效能 ROC曲线分析结果显示,血清Eot、hBD-1水平均具有鉴别诊断LTBI与ATB的价值(P<0.05),且两指标联合的鉴别诊断效能更优[AUC(95%CI)=0.834(0.696～0.969),P<0.001],灵敏度和特异度分别为83.33%、82.72%,见表3、图1。

图1 血清Eot、hBD-1水平鉴别诊断LTBI与ATB的ROC曲线图

表3 血清Eot、hBD-1水平鉴别诊断LTBI与ATB的ROC曲线分析结果

2.3治疗有效组与无效组临床资料比较 162例ATB患者随访期间未发生失访,其中治疗有效者124例(有效组),治疗有效率为76.54%,治疗无效者38例(无效组),治疗无效率为23.46%。两组性别、年龄、BMI、合并症、肺结核患者密切接触史、饮酒史、临床症状、肺结核分类、入院时痰涂片培养结果、治疗期间药物不良反应、Hb及ALB水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。无效组有吸烟史、合并空洞及Eot水平均高于有效组,hBD-1水平低于有效组,差异均有统计学意义(P<0.05),见表4。

表4 治疗有效组与无效组临床资料比较

2.4影响ATB患者疗效的多因素logistic回归分析结果 将表4中差异有统计学意义的指标作为自变量,以ATB患者治疗6个月后的疗效作为因变量(无效=1,有效=0)进行多因素logistic回归分析,结果显示吸烟史、合并空洞、血清Eot水平上升及hBD-1水平下降是促进ATB患者治疗无效的独立危险因素(P<0.05),见表5。

表5 影响ATB患者疗效的多因素logistic回归分析结果

2.5血清Eot、hBD-1水平对ATB患者疗效的预测价值 以无效组(n=38)为阳性样本,以有效组(n=124)为阴性样本,进行ROC曲线分析。结果显示,血清Eot、hBD-1水平均能有效预测ATB患者的疗效(P<0.05),且两指标联合的预测效能更优[AUC(95%CI)=0.842(0.720～0.940),P<0.001],灵敏度和特异度分别为81.58%、82.26%,见表6、图2。

图2 血清Eot、hBD-1水平预测ATB患者疗效的ROC曲线图

表6 血清Eot、hBD-1水平预测ATB患者疗效的ROC曲线分析结果

3 讨论

3.1ATB是目前发病率较高的传染性疾病,研究发现,炎性渗出、增生及干酪样坏死是ATB的基本病理特征,可能会形成肺部空洞或发生液化,经支气管传播引起新的病灶,增加治疗难度[11]。MTB是引发ATB的直接原因,MTB入侵呼吸道后,机体免疫系统,如巨噬细胞,能够有效识别并清除MTB,但MTB也能降低巨噬细胞对刺激应答的敏感性,从而逃避免疫监视,使自身能够大量繁殖,最终导致肺部病变[12]。LTBI同样是由MTB引起,但多数MTB处于休眠状态,与免疫反应保持动态平衡,若该平衡被打破,则会转为ATB,具有传染性[13]。因此,有效鉴别LTBI与ATB,对于预防LTBI的传播意义重大。目前临床主要采用痰涂片、分离培养、IGRA、TST等方法对LTBI、ATB进行鉴别。痰涂片法阳性率较低,分离培养法培养周期长,易受到MTB数量及存活情况的影响,特异度较低,不利于LTBI、ATB的及时鉴别诊断及针对性治疗[14]。IGRA、TST能够在一定程度上弥补痰涂片阳性率较低、分离培养周期长的不足,但IGRA、TST无法确定MTB是否处于活动期[15]。因此,近年来临床致力于寻找有效鉴别LTBI、ATB的标志物,及时、准确的诊断对于LTBI、ATB的治疗效果具有积极作用。

3.2本研究结果显示,ATB组、LTBI组血清Eot水平高于健康组,hBD-1水平低于健康组;ATB组血清Eot水平高于LTBI组,hBD-1水平低于LTBI组,提示Eot、hBD-1可能参与ATB的发生与发展。Eot是一种具有选择性的趋化因子,Anuradha等[16]研究认为消瘦的LTBI患者Eot水平显著降低,提示Eot参与LTBI的发生与发展。hBD-1是一种内源性抗微生物肽,主要由上皮细胞分泌,其抗微生物作用及免疫调节作用在呼吸系统疾病中至关重要。Pohorielova等[17]研究指出结核病患者hBD-1水平明显升高,可用于评估肺结核的严重程度。当患者遭到MTB入侵后,机体分泌大量hBD-1,激活细胞免疫,并发挥自身防御作用,杀死MTB[8]。同时,MTB的入侵会使Eot诱导巨噬细胞释放大量炎性介质,并沉积大量阳离子蛋白,促使Eot与嗜酸性粒细胞表面的受体特异性结合,促进嗜酸性粒细胞炎性聚集,介导肺部炎性病变,增加ATB的发生风险[18-19]。LTBI组、ATB组患者血清Eot、hBD-1水平均存在显著差异,本研究ROC曲线分析结果提示血清Eot、hBD-1联合检测可用于临床对ATB进行有效鉴别,提高ATB诊断的准确性,减少误诊、漏诊等情况的发生。

3.3本研究中162例ATB患者经过6个月的治疗后,治疗有效者124例,治疗无效者38例,表明仍有部分患者治疗效果较差,若提前掌握影响ATB患者疗效的因素,有效提高ATB患者的治疗效果,则能改善患者预后。本研究logistic回归分析结果显示,有吸烟史、合并空洞是导致ATB治疗无效的独立危险因素。吸烟产生的烟雾会对呼吸道及肺黏膜造成一定损伤,减少气道表面纤毛的运动,降低纤毛对外来物的防御作用,大量物质堆积于肺泡,影响药效的发挥[20]。肺部结构改变导致的空洞会造成血液供给不足,治疗所用药物的浓度无法达到预期浓度,降低治疗效果[21]。合并空洞的患者,部分肺组织发生干酪样坏死,周围血管硬化,治疗药物无法运输至该区域,降低疗效。

3.4本研究发现较高的Eot水平、较低的hBD-1水平是导致ATB治疗无效的独立危险因素。分析原因,Eot能够选择性诱导嗜酸性粒细胞募集、脱颗粒,并附着于气道黏膜,从而诱导嗜酸性粒细胞聚集于炎症部位[22]。由于Eot诱导多种细胞因子促进炎症反应,加重了MTB对肺组织的炎症损伤,从而导致治疗无效。hBD-1能够发挥自身免疫作用,直接杀死微生物,发挥抗菌作用,且hBD-1能够趋化多种炎性因子,激活巨噬细胞炎性蛋白的配体,趋化T淋巴细胞及树突状细胞,增强细胞免疫,从而发挥细胞介导的适应性免疫[23]。hBD-1水平越高,机体免疫功能及抗菌作用越强。相反,低水平的hBD-1导致机体免疫能力降低,机体对于MTB入侵肺组织的防御能力下降,抗菌作用减弱,从而导致病情进一步发展,治疗无效。由此推测较低的hBD-1水平会增加ATB治疗无效的风险,其作用机制可能与Eot水平升高导致炎症反复剧烈,以及低水平hBD-1引起免疫紊乱、增强炎症反应有关,但具体机制尚待深入研究。本研究ROC曲线分析结果显示血清Eot、hBD-1联合检测对ATB治疗无效的预测效能高于单独检测,提示临床可对患者Eot及hBD-1水平进行同时监测,评估ATB患者的疗效,必要时可及时调整治疗方案,以提高ATB患者的治疗有效率。

综上所述,ATB患者血清Eot水平升高、hBD-1水平下降,有助于鉴别LTBI与ATB,且较高的Eot水平、较低的hBD-1水平是促进ATB患者治疗无效的独立危险因素,血清Eot、hBD-1联合检测对于ATB患者疗效具有较高的预测效能。为进一步明确Eot、hBD-1在ATB诊断及疗效评估中的价值,未来可扩大样本量,延长随访时间,探究Eot、hBD-1与ATB患者远期疗效的关系,为ATB的有效防治提供更科学、有效的数据支持。