MMP-9对急性呼吸窘迫综合征并脓毒性休克患者的早期诊断及预后评估价值研究

胡 苗, 向淑麟, 熊 滨, 韩 林, 庞 静,蒋玲玉, 计德斌, 王 晗, 黄 真, 任彦文

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是由各种原因引起的,以进行性呼吸窘迫和顽固性低氧血症为显著特征的临床综合征。其发病机制复杂,治疗方式有限,导致患者病死率极高[1]。脓毒性休克是在脓毒症的基础上感染进一步加重,导致严重的循环、细胞和代谢紊乱,是脓毒症的严重并发症之一,死亡率亦比单纯脓毒症高[2]。脓毒性休克是ARDS最严重的肺外并发症,ARDS亦为脓毒性休克最严重的肺部并发症,两者均为全球重症监护病房(intensive care unit,ICU)患者死亡的主要原因[3],其发病的中心环节均为炎症反应失衡[4],早期、及时、有效的干预或治疗能降低ARDS并脓毒性休克患者的病死率。因此,选取特异性的生化指标,对提高ARDS并脓毒性休克患者的早期诊断率,抑制病情进展,改善患者预后有重大意义。基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)能通过降解细胞外基质的主要成分Ⅳ型胶原,参与调节炎性细胞浸润[5],其在诊断ARDS和脓毒症方面已有部分研究,而在ARDS合并脓毒性休克方面暂未见报道。为此,本研究检测血清MMP-9水平在ARDS患者中的变化,分析其预测ARDS并脓毒性休克患者预后的价值,以期为ARDS及ARDS并脓毒性休克的救治提供帮助。

1 对象与方法

1.1研究对象 选取2020年4月至2023年4月广西壮族自治区人民医院收治的113例ARDS患者为研究对象,根据患者确诊后24 h内休克发生情况将其分为ARDS并脓毒性休克组(61例)和ARDS非脓毒性休克组(52例)。纳入标准:(1)ARDS并脓毒性休克诊断参考ARDS“柏林定义”[6-7]及脓毒症和脓毒性休克管理指南[2,8]。(2)病历资料完整。排除标准:(1)合并恶性肿瘤、免疫性疾病及其他肺部疾病等。(2)妊娠期、哺乳期女性。(3)精神障碍者。(4)近期使用过影响炎症指标表达水平的药物。(5)除感染外的病因,如物理、化学、中毒等因素引起的ARDS。另选取同期22名健康志愿者作为正常对照组。本研究经广西壮族自治区人民医院伦理委员会批准(批号:KY-QXQ-2019-036号),所有检测及治疗均取得患者或家属的知情同意并签署知情同意书。

1.2MMP-9检测方法 于患者确诊ARDS后24 h内留取血清标本:抽取5 mL静脉血,暂存于一次性负压真空采血管中,静置10 min后使用常温低速离心机离心。设置离心转速为3 000 r/min,离心时间设定为20 min,吸取上层血清分装于做好标记的2 mL的EP管中,置于-80 ℃冰箱保存。采用酶联免疫吸附法检测MMP-9。仪器为多功能微孔板监测仪(美国博腾公司,型号:Bioteklnstr/H1M);试剂均由武汉华美生物工程有限公司提供。检测操作均严格按照说明书进行。

1.3临床资料收集 通过医院电子病历系统收集患者确诊ARDS后24 h内的临床资料,包括年龄、性别、序贯器官衰竭评估(sequential organ failure assessment,SOFA)评分、氧合指数、降钙素原(procalcitonin,PCT)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、住院天数、休克发生情况、有创机械通气使用情况及疾病转归等。

2 结果

2.1两组患者及正常对照组一般资料比较 ARDS并脓毒性休克组61例,其中男40例,女21例,年龄(62.11±18.48)岁;ARDS非脓毒性休克组52例,其中男39例,女13例,年龄(65.48±16.13)岁;正常对照组22名,其中男13名,女9名,年龄(60.55±12.44)岁。三组性别、年龄比较差异无统计学意义(χ2=2.142,P=0.343;F=0.886,P=0.415)。与ARDS非脓毒性休克组相比,ARDS并脓毒性休克组患者SOFA评分、PCT、IL-6、有创机械通气比例、住院天数及死亡率较高,氧合指数较低,差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 两组患者临床资料比较[M(P25,P75),n(%)]

2.2两组患者及正常对照组的MMP-9表达水平比较 ARDS并脓毒性休克组MMP-9的表达水平为36.04(9.85,69.96)ng/mL,ARDS非脓毒性休克组为49.06(39.04,85.73)ng/mL,正常对照组为3.58(1.53,5.57)ng/mL,三组MMP-9表达水平比较差异有统计学意义(H=53.905,P<0.001)。进一步两两比较,ARDS并脓毒性休克组、ARDS非脓毒性休克组的MMP-9表达水平均显著高于正常对照组(P<0.001),而ARDS非脓毒性休克组的MMP-9表达水平显著高于ARDS并脓毒性休克组(P<0.05)。

2.3MMP-9预测ARDS并脓毒性休克的价值 ROC曲线分析结果显示,MMP-9可有效预测ARDS并脓毒性休克的发生[AUC(95%CI)=0.666(0.565～0.767)],其最佳临界值为28.53 ng/mL,对应的灵敏度为47.50%,特异度为94.20%。

2.4影响ARDS并脓毒性休克患者预后的单因素分析结果 根据患者治疗后28 d转归情况,将ARDS并脓毒性休克患者分为存活组(27例)和死亡组(34例)。与存活组比较,死亡组年龄、PCT、IL-6水平较高,MMP-9、氧合指数较低,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组性别、SOFA评分、住院天数及有创机械通气比例差异无统计学意义(P>0.05),见表2。

表2 影响ARDS并脓毒性休克患者预后的单因素分析结果

2.5影响ARDS并脓毒性休克患者预后的多因素logistic回归分析结果 以ARDS并脓毒性休克患者预后情况作为因变量(0=存活,1=死亡),将表2中P<0.05的指标(年龄、MMP-9、氧合指数、PCT、IL-6)作为自变量纳入多因素logistic回归分析模型,结果显示,MMP-9、氧合指数、IL-6是ARDS并脓毒性休克患者死亡的影响因素(P<0.05),见表3。

表3 影响ARDS并脓毒性休克患者预后的 多因素logistic回归分析结果

2.6MMP-9对ARDS并脓毒性休克患者预后的预测价值 ROC曲线分析结果显示,MMP-9可有效预测ARDS并脓毒性休克患者的预后[AUC(95%CI)=0.735(0.605～0.865)],最佳临界值为33.83 ng/mL,对应的灵敏度为70.59%,特异度为77.78%。MMP-9、氧合指数、IL-6联合诊断的预测效能显著高于单独MMP-9(Z=2.338,P=0.194)、氧合指数(Z=2.552,P=0.011)、IL-6(Z=2.179,P=0.029)指标,见表4、图1。

图1 MMP-9、IL-6和氧合指数预测ARDS并脓毒性休克患者预后的ROC曲线图

表4 MMP-9对ARDS并脓毒性休克患者预后的预测价值

3 讨论

3.1ARDS主要是由于促炎及抗炎反应的失衡,造成肺泡上皮细胞、肺毛细血管内皮细胞损害,导致肺组织结构及功能状态均发生改变而造成的急性严重呼吸衰竭[9]。目前,ARDS的发病机制尚未完全阐明,虽然随着肺保护通气、俯卧位通气、神经肌肉阻滞和体外膜氧合等治疗方法的进步[10-11],ARDS的治疗及预后有所改善,其仍是ICU患者死亡的主要原因,尤其是合并脓毒性休克的患者。因此,如何早期预测ARDS并脓毒性休克患者的患病风险及病情的严重程度,早期评估ARDS并脓毒性休克患者的预后,制定个体化治疗方案,对于降低ARDS并脓毒性休克患者的死亡率及改善预后有重要意义。

3.2MMP-9是基质金属蛋白酶家族中分子量最大的酶,主要由炎性细胞(如巨噬细胞、T淋巴细胞等)合成和分泌[12]。有研究表明,使用MMP-9抑制剂可阻断炎性角膜愈合过程中淋巴管的形成及炎性细胞的浸润,而将脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)注入小鼠腹腔后,腹腔渗出液中的巨噬细胞、淋巴细胞及中性粒细胞等炎性细胞明显增多,MMP-9的表达也增加[13]。在炎症条件下,激活的炎性细胞水平增加,黏附因子、细胞因子和趋化因子水平亦有不同程度上升,而MMP-9与这些细胞因子的表达高度相关[14],表明MMP-9能与炎症因子相互作用,参与炎症反应过程,调控炎症反应进程,但其在ARDS中的作用尚不清楚。MMP-9在ARDS中的机制研究可能是在基因、蛋白水平上关于ARDS发病机制及治疗研究的重要补充,探索其所涉及的病理生理机制,可为临床诊疗提供新的理论基础。

3.3本研究结果显示,ARDS组患者的MMP-9表达水平显著高于正常对照组,ARDS非脓毒性休克组MMP-9表达水平显著高于ARDS并脓毒性休克组,ARDS并脓毒性休克存活组的MMP-9水平显著高于死亡组,提示MMP-9表达水平在ARDS早期发病中升高。ARDS并脓毒性休克组PCT、IL-6等炎性指标水平高于ARDS非脓毒性休克组,ARDS并脓毒性休克存活组的炎性指标水平低于死亡组。有研究表明,当按ARDS高炎症组及低炎症组分层时,MMP-9表达水平在低炎症组较高[15-17],说明当炎症风暴发生时,MMP-9能够作用于某些炎症因子的结合位点,抑制炎症因子释放,或产生某些保护性物质,抑制炎症发生和疾病进展,但其作用机制尚不明确,有待于进一步探索。

3.4关于ARDS的发病率和死亡率,不同研究中心的差异比较大。在全球范围内,ICU患者ARDS患病率为10%,我国每年新发病例约110万,在需要机械通气的患者中发病率为23%,住院病死率达35%～45%,30%～40%患者遗留有行为能力障碍[18]。本研究结果显示,ARDS非脓毒性休克患者病死率为13.46%(7/52),ARDS并脓毒性休克患者病死率为55.74%(34/61)。提示在ARDS患者的救治管理中,应严密监测休克的发生及潜在风险,应早期进行干预,以降低患者发生不良预后的可能性。本研究采用ROC曲线分析血清MMP-9的表达在预测ARDS并脓毒性休克中的价值,结果显示其预测ARDS并脓毒性休克的AUC值为0.666,灵敏度为47.50%,特异度为94.20%,提示MMP-9可用于ARDS并脓毒性休克患者的早期诊断。多因素logistic回归分析结果显示,MMP-9、IL-6、氧合指数是ARDS并脓毒性休克患者死亡的影响因素。ROC曲线分析结果显示,MMP-9联合IL-6、氧合指数对ARDS并脓毒性休克患者的预后有较高的预测价值。

综上所述,本研究表明MMP-9在ARDS患者血清中表达上调,对ARDS并脓毒性休克患者具有一定的早期诊断价值,其可能通过调控肺泡上皮屏障功能及炎症反应过程参与ARDS进程,临床上对于ARDS患者,除关注一般临床指标以外,同时可检测MMP-9的表达,以早期评估ARDS发生风险,预防不良预后的发生。但本研究病例来源单一,病例数偏少,MMP-9调控ARDS机制尚未完全明确,各指标影响因素较多,今后需更多的临床及基础研究加以验证。