中华急诊医学杂志  2015, Vol. 24 Issue (8): 887-892
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杨建中, 畅毅平, 彭鹏, 李文超, 李吉明, 李雯莉, 柴亚歌. 细胞因子IL-9与急性呼吸窘迫综合征患者预后的临床研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2015, 24(8): 887-892.
Yang Jianzhong, Chang Yiping, Peng Peng, Li Wenchao, Li Jiming, Li Wenli, Chai Yag. Clinical study of the predictive value of the IL-9 cytokines in the patients with acute respiratory distress syndrome[J]. Chin J Emerg Med, 2015, 24(8): 887-892.
细胞因子IL-9与急性呼吸窘迫综合征患者预后的临床研究
杨建中 , 畅毅平, 彭鹏, 李文超, 李吉明, 李雯莉, 柴亚歌     
830011 乌鲁木齐，新疆医科大学第一附属医院急救中心
收稿日期：2015-01-18
基金项目：新疆医科大学第一附属医院重点自然科学基金项目(2013ZRZD06)
通信作者：杨建中，Email：yjz6542@126.com
摘要：目的 探讨细胞因子IL-9在急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)患者预后中的作用。 方法 采用前瞻性的病例对照研究，根据2012年柏林定义的ARDS的诊断标准，纳入2013年6月至20l4年7月新疆医科大学第一附属医院急诊科ARDS患者28例作为研究对象(ARDS组)，其中重症肺炎23例，急性汞中毒1例，急性重症胰腺炎2例，急性百草枯中毒2例。选择同期健康体检者22例为对照组，收集资料并进行跟踪随访。收集确诊ARDS患者第1天的临床资料，根据2012年柏林定义分为中度组(18例)和重度组(10例)，随访28 d根据预后情况分为存活组(13例)和死亡组(15例)。患者确诊ARDS第1、3天清晨空腹抽外周血静脉血3 mL，对照组抽空腹外周静脉血3 mL,采用双抗体夹心酶联免疫吸附法检测患者及和健康对照组血清IL-9浓度，将ARDS组与健康对照组第1天的IL-9浓度进行比较；将中度组和重度组的第1、3天血清IL-9浓度进行比较；将存活组和死亡组第1、3天血清IL-9浓度进行比较。用SPSS 19.0软件进行统计分析，并通过ROC曲线评价IL-9的预后价值。 结果 确诊ARDS第1天，存活组和死亡组在年龄、APACHE Ⅱ评分、降钙素原、超敏C反应蛋白、白细胞计数、乳酸、白蛋白方面比较差异均无统计学意义(P>0.05)，死亡组pH明显低于存活组(P<0.05)；ARDS患者外周静脉血清IL-9水平明显高于健康对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)；中度组患者与重度组患者IL-9比较差异均无统计学意义(P>0.05)；存活组与死亡组患者外周静脉血清IL-9水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。ARDS确诊的第3天，中度组患者外周静脉血清IL-9水平明显低于重度组患者，差异具有统计学意义(P<0.05)；死亡组患者外周静脉血清IL-9水平明显高于存活组患者，差异具有统计学意义(P<0.05)。应用ROC曲线预测患者病死率分析，第1天IL-9的AUC为0.579(95%CI 0.361~0.798, P>0.05)，差异无统计学意义；第3天IL-9的AUC为0.769(95%CI 0.592~0.947,P<0.05)，差异具有统计学意义。最佳28 d死亡预测值2.88 pg/mL，其灵敏度86.7%，特异度61.5%。 结论 ARDS患者IL-9水平显高，早期动态观察血清IL-9水平可有助于评估ARDS严重程度和预测其预后。
关键词： 急性呼吸窘迫综合征     白介素-9     预后     临床研究    
Clinical study of the predictive value of the IL-9 cytokines in the patients with acute respiratory distress syndrome
Yang Jianzhong , Chang Yiping, Peng Peng, Li Wenchao, Li Jiming, Li Wenli, Chai Yag     
Department of Emergence Medicine, the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University，Urumqi 830011, China
Corresponding author: Yang Jianzhong, Email: yjz6542@126.com
Abstract:Objective To investigate the predictive value of IL-9 cytokines in the patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS). Methods According to Berlin definition of ARDS published in 2012, data of 28 patients with ARDS and another 22 healthy subjects as control were collected for prospective study from June, 2013 to July, 2014. Of them, there were 23 patients with severe pneumonia, 1 patient with acute mercury poisoning, 2 patients with severe acute pancreatitis, 2 patients with acute paraquat poisoning. The survivors of ARDS patients were followed up. The ARDS patients were divided into moderate group (n=18) and severe group (n=10) as per the severity of the disease diagnosed at the first day after admission. And the ARDS patients were also divided into non-survival group (n=15) and survival group (n=13) according to the ARDS patients survived for 28 days. Three mLs of peripheral venous blood were collected in the early morning from fasted ARDS patients on the first and the third day after diagnosis of ARDS confirmed, and those of healthy subjects were collected on the first day after admission. The IL-9 cytokine level of peripheral venous blood detected by using enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The comparisons of levels of IL-9 cytokine were carried out between ARDS group and control group on the first day after diagnosis of ARDS established, between moderate group and severe group on the first day and the third day, and between survival group and non-survival group. The receiver operating characteristic (ROC) curve was used to evaluate the performance of IL-9 asaprognostic indicator in the early stage of ARDS. Data were analyzed by using SPSS 19.0 software. Results On the first day after diagnosis of ARDS, there were no statistically significant differences in age, APACHE Ⅱscore, procalcitonin (PCT), C-reactive protein (CRP), white blood cell count, lactate, and albumin between survival group and non-survival group (P>0.05). PH value in non-survival group was significantly lower than that in survival group (P<0.05). IL-9 cytokine level of peripheral venous serum in ARDS group was significantly higher than that in healthy control group (P<0.05). There were no statistically significant differences in IL-9 level of peripheral venous serum both between moderate group and severe group and between survival group and non-survival group (P>0.05). On the third day, IL-9 level in severe group was significantly higher than that in moderate group (P<0.05), and that in survival group was significantly lower than that in non-survival group (P<0.05). The ROC of IL-9 at the first day for predicting mortality had all area under curve (AUC) to be 0.579 (95%CI 0.361-0.798, P>0.05). The ROC of IL-9 on the third day for predicting mortality had AUC of 0.769 (95%CI 0.592-0.947, P<0.05). When the cut-off value of IL-9 for the death followed up for 28 day’ s was 2.88 pg/mL, the sensitivity was 86.7%, and the specificity was 61.5%. Conclusions IL-9 levels of in patients with ARDS were significantly higher, and IL-9 level can be helpful for the assessment of ARDS severity in the early stage, and for prognosis as well.
Key words: Acute respiratory distress syndrome     IL-9     Predictive value     Clinical research    

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是各种危重病所导致的常见、严重的一种肺部并发症[1]。由多种发病因素所致，主要发病因素为脓毒症、肺炎、外伤、手术，其中，脓毒症是最主要的发病因素[2]，约占40%。其主要的病理生理特征是肺容积减少、肺的顺应性降低，肺通气／血流比例严重失调，其临床表现以急性呼吸窘迫、顽固性低氧血症为主要特征。虽然重症医学在不断的发展，诊疗水平在不断提高，但ARDS的病死率近20年无明显降低[3]。研究表明促炎症反应和抗炎症反应失衡是ARDS的重要发病机制，炎症细胞因子在其发病过程中起到关键性作用。本研究通过检测患者血清细胞因子IL-9水平，来探讨细胞因子IL-9在其发病中的作用。

1 资料与方法 1.1 一般资料

纳入2013年6月至2014年8月入住新疆医科大学第一附属医院急诊科ARDS患者28例。其中男性18例，女性10例，年龄(53.8±13.39)岁；重症肺炎23例，急性汞中毒1例，急性重症胰腺炎2例，急性百草枯中毒2例。另选取22例本院健康体检者作为对照组，其中男性14例，女性8例，年龄(31.1±7.1)岁。按照2012年柏林定义[4]治疗标准治疗。

本研究符合医学伦理学标准，经新疆医科大学第一附属医院医学伦理委员会批准，伦理审批号为20140613-10，所有检测的患者或家属和健康体检者均知情并签署知情同意书。

纳入标准：(1)年龄>18周岁；(2)参照2012年柏林定义[4]。

排除标准：(1)年龄≤18周岁；(2)3 d内死亡的患者；(3)在研究过程中患者或家属拒绝；(4)慢性阻塞性肺疾病和支气管哮喘；(5)上呼吸道阻塞性疾病；(6)气胸或支气管胸膜瘘或肺叶切除术后2周内；(7)急性肺栓塞；(8)心源性肺水肿；(9)严重的高颅内压疾病；(10) 心脏及胸部手术后；(11)无自主呼吸者；(12)重症肌无力；(13)肌营养不良症。

1.2 标本收集和指标观察

在确诊ARDS的第1、3天分别采集患者空腹外周静脉血3 mL，采集健康体检者空腹外周静脉血3 mL,使用非抗凝采血管采血，以3 000 r/min离心10 min，取出上层血清装入干净灭菌的防冻管，并置于-80 ℃冰箱冻存，细胞因子IL-9检测前室温解冻。用ELISA方法检测上述细胞因子，检测过程由新疆医科大学第一附属医院分子生物实验室高级专业技术员指导，严格按照试剂说明书进行操作和计算。同时检测患者的血压、呼吸、心率、体温、降钙素原、超敏C反应蛋白、血常规、肝肾功、血气、胸部X片，若有条件行肺部CT检查；并进行急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ评分(APACHEⅡ)。

1.3 主要试剂盒与仪器

IL-9试剂盒由北京诚林生物科技有限公司提供；主要仪器包括HC-2518高速离心机，DNP-9082型电热恒温培养箱，Benchmarrk PLUD全波长酶标仪。所用仪器使用前由新疆医科大学第一附属医院实验室专人同时统一矫正符合标准。

1.4 质量控制

为了保证研究资料的准确性和可靠性，笔者在研究过程中采用了一系列质量控制措施：(1)本研究对象由新疆医科大学第一附属医院急诊科临床经验丰富的医师严格根据2012年ARDS柏林定义标准给出明确诊断；(2)IL-9均每次分别行双份血清检查；(3)所有参与研究的人员均经过严格统一培训；(4)选用准确的测量仪器；(5)实验过程由专业技术人员指导，严格按照操作规范和说明书进行，在加样、配样过程中有专人监督；(6)所有资料均由双人独立录入数据库中，并另外双人对录入数据进行核对。

1.5 统计学方法

采用SPSS17.0软件进行数据处理，正态分布的计量资料用均数±标准差(x±s)表示，组间比较采用独立样本t检验，非正态分布的计量资料以中位数(四分位数)[M(QL,QM)]表示，组间比较采用独立样本Mann-Whitney U检验，P<0.05为差异具有统计学意义；建立受试者工作特征曲线(ROC曲线)，分析第1天和第3天的IL-9浓度作为预测患者28 d病死率，并分析其灵敏度和特异度。

2 结果 2.1 生存组与死亡组在ARDS第1天基础资料比较

根据28 d预后情况进行分组，存活组13例，死亡组15例，病死率为53.57%。确诊ARDS第1天，存活组和死亡组在年龄、性别、APACHEⅡ、降钙素原、超敏C反应蛋白、白细胞计数、白蛋白、乳酸方面比较差异均无统计学意义(P>0.05)，死亡组pH明显低于存活组，差异具有统计学意义(P<0.05)。见表 1。

表 1 生存组与死亡组在ARDS第1天基础资料比较Table 1 Comparison of the basic indicators between survival group and non-survival group on the first day after diagnosis of ARDS
参数存活组(n=13)死亡组(n=15)检验值P值
年龄(岁,x±s)58.69±18.7249.60±18.72t=1.3230.197
APACHE Ⅱ(x±s)22.46±4.9323.27±5.33t=-0.4130.683
降钙素原[ng/mL,M(QL,QM)]1.29(0.13～5.87)3.41(0.64～8.59)Z=-1.1960.232
超敏C反应蛋白[mg/dL,M(QL,QM)]10.88(3.28～17.53)7.51(5.60～17.75)Z=-0.310.756
白细胞计数[109,M(QL,QM)]10.10(7.96～11.95)12.00(9.90～19.17)Z=-1.4280.153
pH(x±s)7.43±0.087.36±0.11t=2.1120.044
血清乳酸(mmol/L,x±s)1.72±0.741.83±1.16t=-0.2590.798
白蛋白(g/L,x±s)26.44±7.5523.93±5.29t=1.0280.313
表选项
2.2 ARDS患者与健康对照组IL-9的比较

ARDS确诊的第1天患者血清IL-9水平明显高于健康对照组,差异具有统计学意义(P<0.01)。

2.3 第1、3天中度组和重度组之间以及存活组和死亡组之间IL-9的比较

ARDS确诊第1天，中度组患者外周静脉血清IL-9水平(4.00±1.71) pg/mL与重度组(4.61±0.97) pg/mL相比差异无统计学意义(t=-1.043，P=0.307)；第3天中度组患者外周静脉血清IL-9水平(3.26±1.09) pg/mL明显低于重度组(4.27±1.11) pg/mL，差异具有统计学意义(t=-2.337，P=0.027)。见图 1。

图 1 中度组与重度组细胞因子IL-9水平比较(pg/mL，x±s) Fig 1 Comparison of IL-9 cytokines level between moderate group and severe group(pg/mL，x±s)
图选项

ARDS确诊第1天存活组患者血清IL-9水平(3.88±1.17) pg/mL低于死亡组患者(4.51±1.72) pg/mL，但差异无统计学意义(t=-1.099，P=0.282)；第3天存活组患者血清IL-9水平(3.04±0.85) pg/mL明显低于死亡组患者(4.12±1.23) pg/mL，差异具有统计学意义(t=-2.673，P=0.013)。见图 2。

图 2 存活组与死亡组细胞因子IL-9水平比较(pg/mL，x±s) Fig 2 Comparison of IL-9 cytokines between survival group and non-survival group(pg/mL，x±s)
图选项
2.4 IL-9对ARDS患者28 d病死率的预测能力

建立受试者工作特征曲线(ROC曲线)，分别对第1、3天的IL-9进行ROC曲线分析来预测ARDS患者28 d的病死率(图 3)。通过比较发现，第1天IL-9的AUC为0.579(95%CI 0.361～0.798，P=0.475)，差异无统计学意义；第3天IL-9的AUC为0.769 (95%CI 0.592～0.947,P=0.016),差异具有统计学意义。说明IL-9在ARDS患者的动态监测对ARDS患者28 d病死率具有较好的预测价值。IL-9通过治疗后降低可预测ARDS患者病死率降低。ROC曲线分析显示，最佳28 d死亡预测值2.88 pg/mL，其灵敏度86.7%，特异度61.5%。

图 3 ARDS患者第1、3天的IL-9的ROC曲线 Fig 3 The ROC curve of IL-9 in the patients with ARDS on the first day and the third day
图选项
3 讨论

ARDS的本质是全身炎症反应，是系统性炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)与代偿性抗炎症反应综合征(compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS)失衡所致机体大量炎症反应。研究表明，SIRS时机体炎症细胞因子在ARDS发病过程中起到关键性作用[5, 6, 7]。因此，早期预测和评估ARDS患者，对于改善患者的预后、降低病死率至关重要，是临床医生值得重视的问题。

研究表明,炎症细胞因子与ARDS的发病机制、预后相关。 Nakamura等[8]研究表明，IL-9与ARDS发病机制相关，ARDS患者IL-9水平明显升高，在流感导致的ARDS患者中 IL-9水平显著升高。IL-9主要由肥大细胞产生，类似IL-6，是一个保护因子，是Th2细胞因子，诱导Th17细胞分化，具有抗炎作用，是一个关键的抗病毒免疫调节者[9]；能清除病原体，还能使机体产生免疫耐受[10]；能抑制嗜酸性粒细胞的凋亡和促进嗜酸性粒细胞前体的成熟，从而使组织中的嗜酸性粒细胞增加[11]；能促进肥大细胞的表达和增加炎症介质，并促使肥大细胞对变应原的应答，促进黏蛋白的表达，增加炎症细胞因子产生，进而促进炎症反应[12]。目前国内外对IL-9与ARDS相关研究少。

本研究发现，ARDS患者外周静脉血清IL-9水平显著高于健康对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)，与文献[8]报道相似，可再次证明细胞因子IL-9与ARDS发病机制相关。根据2012年的ARDS柏林定义和结合ARDS确诊第1天的临床资料，由于轻度组患者病例数少剔除后，将患者分为中度组和重度组，中度组患者血清IL-9水平虽低于重度组患者，但差异无统计学意义(P>0.05)；第3天，中度组患者血清IL-9显著低于重度组(P<0.05)。分析其原因可能为中度组和重度组缺氧相对严重，机体代谢增强，免疫调节系统被激活 ，因机体有代偿机制，所以在最初期，中度组和重度组差异不显著，重度组缺氧最严重，短期内缺氧不能改善，病情可能会进行性加重，抗炎症反应和促严重反应失衡，释放大量炎症细胞因子和炎症介质，产生炎症级联反应。因此，在第3天重度组会显著高于中度组。随访28 d，根据患者的预后情况分为存活组(13例)和死亡组(15例)，其中，中度组5例死亡，重度组全部死亡(重度组占死亡人数的66.7%)，因此，ARDS病情的严重性在很大程度上决定了患者的预后。在ARDS发病第1天，存活组与死亡组在年龄、性别、APACHE Ⅱ评分、降钙素原、超敏C反应蛋白、白细胞计数、白蛋白、乳酸等指标差异无统计学意义，但死亡组pH明显低于存活组(P<0.05)。考虑死亡组相对缺氧严重，严重缺氧会导致机体代谢增强，pH会降低；第1天存活组IL-9水平低于死亡组，差异无统计学意义，与文献[8]报道相似；在第3天存活组IL-9水平明显低于死亡组，差异具有统计学意义(P<0.05)，与文献[8]报道不一致。死亡组主要是重度患者，缺氧相对严重，因机体有代偿性机制，所以在第1天存活组与死亡组IL-9差异无统计学意义，因短期内重度缺氧尚不能完全改善，机体失代偿，促炎症反应就会起到关键性作用，重要器官功能未完全衰竭，就会存在代偿机制，部分代偿机制可能会增强，所以在第3天存活组IL-9显著低于死亡组，目前国内外对IL-9与ARDS的相关研究较少。

本研究还发现，建立受试者工作特征曲线(ROC曲线)分别对第1天和第3天的IL-9进行ROC曲线分析来预测ARDS患者28 d的病死率，结果显示第1天ROC的AUC为0.579,第3天ROC的AUC为0.769(P<0.05)，考虑IL-9在第3天的水平较第1天的降低直接影响着病死率。另其最佳28 d死亡预测值2.88 pg/mL，其灵敏度86.7%，特异度61.5%，相对比较低。考虑与本研究的样本数量较少有关，需要在后续研究扩大样本量[13]。

综上可知，IL-9与ARDS发病机制相关。早期外周血清IL-9水平与ARDS的病情程度密切相关，重度患者炎症细胞因子水平高，也与ARDS的预后紧密相关，早期外周血清IL-9水平越高，病死率可能会越高。在以后临床工作中，早期行外周血清胞细胞因子IL-9检查，可为一线临床诊治提供参考。

本研究也存在许多不足之处：(1)本研究在第一次抽取外周静脉血之前已经过一段时间的治疗，对检测的细胞因子水平有一定的影响；(2)本研究没有轻度组；(3)样本量小；(4)导致ARDS发病的因素太少。因此，以后的研究需多中心扩大样本量，综合多种发病因素和病情程度(轻度、中度和重度)进一步研究。

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