肝素结合蛋白与正五聚蛋白3联合检测对慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者细菌感染的预测价值

吴美景， 梁梅兰， 吴玉丹， 王捷平

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是常见的一种呼吸道疾病，在中、老年群体中患病率高。研究表明，C O P D患者大约每年发生急性加重0.5～3.5次，临床称之为COPD急性加重期（AECOPD）[1]。AECOPD多因感染所致，已成为导致这类患者死亡的重要因素。既往临床通过肺部生物标志物、炎性指标对其进行诊断，但特异度欠佳[2]。研究认为，肺部生物标志物的采样存在侵入性，且对某些检测而言，变异度较高，而常规炎性指标在COPD稳定以及急性发作时检测值波动较大，可能影响诊断结果[3]。近年来，有学者发现，肝素结合蛋白（heparin-binding protein，HBP）对细菌感染的预测有一定价值，在发生感染后，可通过中性粒细胞释放，进入血液内，致血管内皮细胞通透性增加[4]。正五聚蛋白3（pentraxin 3，PTX3）是正五聚蛋白的重要一员，其在不同疾病下发挥的作用也不同。当机体发生炎症后，可促进炎症细胞迅速生成PTX3，并释放入血[5]。本研究主要观察HBP、PTX3联合检测对AECOPD患者细菌感染的预测价值，报道如 下。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取中南大学湘雅医学院附属海口医院2019年1月－2020年1月收治的AECOPD患者119例，回顾性分析其临床资料，根据临床综合诊断（如病原菌检测、染色法、分离与鉴定、痰培养、血培养等）结果明确细菌感染情况，分成感染组（n=57）、非感染组（n=62），选取同期于我院体检的健康体检者60名，作为对照组。研究方案获伦理委员会批准。

1.2 诊断标准

AECOPD诊断标准[6]：①具备COPD疾病特征，即存在持续性气流受限，且具有不可逆性，临床症状包括呼吸困难、咯痰、咳嗽等，经支气管扩张剂吸入治疗后，第1秒用力呼气容积（FEV1）/用力肺活量（FVC）＜0.7。②COPD病例在常规干预基础上，呼吸道症状加重，且超过了日常波动程度，需更换药物。

细菌感染[7]：病原菌检测、染色法、血培养、痰培养等提示存在细菌感染；经光学显微镜检查，能观察到细菌形态；血象检查，通常提示白细胞计数增加；临床表现包括局部红肿、疼痛、高热、寒战等。

1.3 纳入、排除标准

1.3.1 纳入标准 （1）感染组：①符合AECOPD、细菌感染的诊断标准；②认知功能良好；③精神状态正常；④病历资料齐全；⑤签署知情同意书。（2）非感染组：①符合AECOPD的诊断标准，未见细菌感染与其他感染；②认知、精神状态良好；③病历资料齐全；④签署知情同意书。（3）对照组：①性别、年龄等一般资料与感染组、非感染组匹配；②体检结果显示身体健康；③签署知情同意书。

1.3.2 排除标准 ①心、脑等脏器严重损害；②恶性肿瘤；③近期有严重外伤或大手术者；④免疫系统疾病（如系统性红斑狼疮等）；⑤患其他呼吸系统疾病（如支气管哮喘等）；⑥既往有精神病史；⑦近期有抗菌药物治疗史。

1.4 检测方法

三组受试者于就诊/体检当日空腹采集4 mL静脉血，分装于2管，分别用于检测血清PTX3和血浆HBP。取一管样本静置60 min后，离心处理10 min，转速3 000 r/min，离心半径13.5 cm。将血清分离，存放低温冰箱待测。用双抗体夹心酶联免疫吸附法测定血清PTX3水平，试剂盒购自上海信裕生物技术有限公司（IBL-America，96T）。在检测前，将血样从低温冰箱内取出，在室温下放置45 min，根据说明书操作，对标准品等各种试剂进行配置，并进行加样→加一抗→孵育→洗涤→加二抗→孵育→洗涤→底物显色→将显色终止等处理。在反应完毕后5 min内，经酶标仪测定各孔光密度，波长450 nm。记录并比较三组血清PTX3水平。另一管用于检测血浆HBP，经枸橼酸钠进行抗凝处理，离心10 min，转速3 000 r/min，离心半径10 cm，存放于低温冰箱待测。用酶联免疫吸附试验检测血浆HBP水平，试剂盒购自北京百奥莱博科技有限公司（百奥莱博，ZN2034），根据说明书操作。分析血浆HBP和血清PTX3对AECOPD患者细菌感染的预测价值。

1.5 统计学方法

经SPSS 20.0软件行数据分析，计数资料用百分比（%）表示，行χ2检验。计量资料以x±s表示，两两比较行t检验，三组比较行方差分析。绘制受试者工作特征（ROC）曲线分析血浆HBP、血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染的曲线下面积（AUC），利用Kappa检验分析二者单独及联合诊断与临床诊断的一致性。经Pearson线性相关分析两个变量间的相关性。利用logistic回归模型分析AECOPD患者细菌感染的危险因素。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

在57例AECOPD合并细菌感染者中，检出革兰阴性菌42株，其中铜绿假单胞菌14株，阴沟肠杆菌10株，大肠埃希菌18株。检出革兰阳性菌31株，其中金黄色葡萄球菌14株，链球菌属11株，其他6株。三组患者性别、年龄、体重指数、吸烟比较无差异（P＞0.05），见表1。

表1 三组基线资料比较Table 1 Baseline patient data compared between groups

2.2 三组血浆HBP、血清PTX3比较

感染组的血浆HBP、血清PTX3均高于非感染组、对照组，非感染组血浆HBP、血清PTX3高于对照组（P＜0.05），见表2。

2.3 血浆HBP、血清PTX3对AECOPD患者细菌感染的预测价值

血浆H B P、血清P T X 3单独及联合预测AECOPD后细菌感染的AUC分别为0.773、0.765、0.866，见表3。相应ROC曲线见图1～图3。

2.4 血浆HBP与血清PTX3的相关性分析

经Pearson线性相关分析提示，血浆HBP与血清PTX3呈正相关（r=0.652，P＜0.05），见图4。

2.5 血浆HBP、血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染与临床诊断的一致性

以上述得出最佳的界值作诊断，其中血浆HBP≥60.300 μg/L、血清PTX3≥1.790 μg/ L为阳性，即提示存在感染，二者联合诊断时，其中一项为阳性，则判定为阳性，见表4。血浆HBP评估AECOPD患者细菌感染的灵敏度为75.44%，特异度为72.58%，准确率为73.95%，阳性预测值为71.67%，阴性预测值为76.27%，与临床诊断一致性Kappa检验值为0.479。血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染的灵敏度为73.68%，特异度为69.35%，准确率为71.43%，阳性预测值为68.85%，阴性预测值为74.14%，与临床诊断一致性Kappa检验值为0.429。血浆HBP联合血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染的灵敏度为87.72%，特异度为85.48%，准确率为86.55%，阳性预测值为84.75%，阴性预测值为88.33%，与临床诊断一致性Kappa检验值为0.731。

表2 三组血浆HBP、血清PTX3水平比较Table 2 Plasma heparin binding protein and serum pentraxin 3 levels compared between the three groups

表3 血浆HBP、血清PTX3对AECOPD患者细菌感染的预测价值Table 3 The value of plasma heparin binding protein and serum pentraxin 3 for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

图1 血浆HBP预测AECOPD患者细菌感染的ROC曲线Figure 1 ROC curve of plasma heparin binding protein for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

2.6 AECOPD患者细菌感染的危险因素分析

图2 血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染的ROC曲线Figure 2 ROC curve of serum and serum pentraxin 3 for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

经logistic回归模型对相关变量行量化赋值分析，其中有创操作、插管时间以中位数为界值，血浆HBP、血清PTX3以ROC曲线得出的最佳界值为界。以有创操作、插管时间以及血浆HBP、血清PTX3为自变量X，以是否发生细菌感染为因变量Y。结果显示，有创操作、插管时间≥14 d、血浆HBP≥60.300 μg/L、血清PTX3≥1.790 μg/ L是A E C O P D患者发生细菌感染的危险因素（P＜0.05），见表5。

3 讨论

图3 血浆HBP联合血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染的ROC曲线Figure 3 ROC curve of plasma heparin binding protein combined with serum pentraxin 3 for predicting bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronicobstructive pulmonary disease

图4 血浆HBP与血清PTX3的线性相关图Figure 4 Linear correlation between plasma heparin binding protein and serum pentraxin 3

AECOPD属于急性事件，即COPD患者症状持续恶化，并且明显超出日常症状波动范围，必须改变治疗药物，或需要住院进行干预[8]。研究表明，AECOPD患者常见的症状为肺功能下降，这也是导致住院时间延长以及死亡的重要因素[9]。细菌感染是AECOPD患者比较常见的一种并发症，对预后影响非常大。细菌感染的早诊断、早治疗对提升疗效而言至关重要。研究认为，当发生感染时，可通过炎性标志物（如C反应蛋白、降钙素原等）进行诊断，在感染后，上述指标于血清内的表达均会发生异常变化，临床可将其作为评估机体是否存在感染的依据[10]。然而，另有研究提示，仅通过血清C反应蛋白、降钙素原对细菌感染进行鉴别，仍存在较多局限性，如可能因疾病严重程度的差异，导致结果变异性增加[11]。目前，HBP被发现参与了组织感染进程，它能结合于β2单核细胞整合素，将细胞信号传导功能启动，为炎性介质释放提供条件[12-13]。除此之外，研究发现，PTX3在健康群体中表达量极低，而发生炎性反应后，可导致其水平升高。这表明二者在机体内表达的变化可能对感染性疾病评估有一定作用 [14]。

本结果显示，与健康者、单纯AECOPD者相比，AECOPD细菌感染者的血浆HBP、血清PTX3明显增高。HBP的主要特征表现为杀菌活性、趋化特性，其对多种炎性因子有介导作用，作用机制在于受外源刺激影响后，活化的中性粒细胞将单核细胞、巨噬细胞等激活，促进干扰素等因子释放，导致或加重炎症[15-16]。PTX3与C反应蛋白均为正五聚蛋白家族的成员，它可通过肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1β等因子诱导生成[17]。PTX3能在中性粒细胞内存储，当该细胞受炎症信号刺激后，会促进PTX3释放，并进入血液内，导致其在血清中表达上调。它对多种感染性疾病具有诊断价值，包括败血症、肺结核等，且感染越严重，其表达水平越高[18]。王钿等[19]研究显示，PTX3对脓毒症感染患儿的病情评价有重要意义，其表达水平与炎症程度密切相关。董春艳等[20]发现，肺部细菌感染者的HBP、PTX3在血液中表达均增高。这均与本次结论相符，提示二者在血液中表达的变化与细菌感染存在关联。通过绘制ROC曲线，显示血浆HBP、血清PTX3单独及联合预测AECOPD后细菌感染的AUC均超过0.750，进一步证实二者对这类疾病诊断有较高价值。本研究确定了二者的最佳界值，临床可以该界值为依据，预测患者发生细菌感染风险。

表4 血浆HBP、血清PTX3预测AECOPD患者细菌感染与临床诊断结果分析Table 4 Consistency between clinical diagnosis of and prediction by plasma heparin binding protein combined with serum pentraxin 3 of bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

表5 AECOPD患者细菌感染的危险因素分析Table 5 Risk factors of bacterial infection in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease

通过分析血浆HBP、血清PTX3的相关性，提示二者呈正相关，即血浆HBP增高，意味着PTX3在血清内表达也增高。HBP、PTX3水平增高均有利于促炎介质释放，其中PTX3可通过多种炎性因子诱导所生成，如白介素-1、TNF-α等，该特性决定了其能反映炎症损伤情况[21-22]。HBP主要通过将巨噬细胞、单核细胞等激活，致TNF-α等因子增高，促进机体炎症发生、进展[23]。而TNF-α水平上调又能促进PTX3的生成、释放，导致其在血清内表达上调。由此可见，HBP、PTX3关系密切，二者相互影响、相互作用，共同参与了AECOPD感染进程。本结果显示，血浆HBP、血清PTX3单独评估AECOPD患者细菌感染与临床诊断一致性较低，二者联合评估时，与临床诊断一致性较理想。二者均能反映细菌感染情况，能为早确诊、早干预提供可靠信息。

本研究结果提示， AECOPD患者细菌感染的危险因素包括有创操作、插管时间过长以及血浆HBP、血清PTX3异常增高。有创操作可能导致局部组织黏膜受损，或因无菌操作不规范，引起细菌感染[24]。插管时间越长，细菌越易侵入机体，导致感染[25]。而HBP、PTX3在血液中表达增高，可促进炎症进展，这可能是因HBP通过其生物学特性，上调TNF-α水平，而TNF-α水平增高又促进PTX3增高，两者高表达共同作用于机体所致。本研究确定了血浆HBP、血清PTX3的界值，明确了二者相互作用的关系，并通过其界值，分析了二者评估细菌感染与临床诊断一致性，且证实二者异常增高是导致患者出现细菌感染的危险因素，总体预测效果良好。

综上，血浆HBP与血清PTX3相互影响、相互作用，共同参与AECOPD患者细菌感染进程，二者联合应用能对AECOPD患者细菌感染进行预测，与临床诊断有较高一致性。