中枢神经系统感染是儿科常见的神经系统疾病,常以病毒和细菌感染为常见。由于广谱抗生素的广泛应用,导致部分化脓性脑膜炎(以下简称化脑)临床表现、实验室检查不典型,依据脑脊液检查亦难以与病毒性脑炎(以下简称病脑)区分。因此寻找特异性强的实验室指标指导临床,从而达到早期诊断、及时治疗,对降低病死率、减少并发症,以及改善预后具有重要意义,也是小儿临床神经工作者近年来的工作目标。血降钙素原(procalcitonin,PCT)可作为鉴别细菌和病毒感染的敏感指标,并可指导临床抗生素的使用,国内外学者多有报道[1-3];血清和脑脊液中基质蛋白金属酶(MMPs)检测,能够反映中枢神经系统感染脑损伤的严重程度[4-5],但二者联合检测对化脑、病脑的鉴别诊断意义,国内外尚未见报道。本研究通过对血清和脑脊液PCT和MMP-9水平检测,探讨二者在儿童化脑及病脑鉴别诊断中的价值,为临床早期诊断、及时治疗提供实验室依据。
1 资料与方法 1.1 一般资料 1.1.1 观察组选取2014年9月至2015年12月本院神经内科病房收治的脑(膜)炎患儿73例,男41例,女32例;年龄40 d~13岁,中位年龄6.5岁。所有患者均除外中枢神经系统外感染、肿瘤、免疫性疾病等疾病。所有患者均于入院当日行脑脊液常规及生化检查,并涂片革兰染色检菌及脑脊液、血细菌培养,血及脑脊液病毒抗体测定。根据临床表现并符合以下指标之一者诊断化脓性脑膜炎[6]:①脑脊液涂片或脑脊液培养细菌阳性;②脑脊液涂片或脑脊液培养细菌阴性,但血细菌培养阳性且脑脊液符合典型化脑脑脊液改变,外观浑浊,蛋白明显增高,白细胞数显著增多,分类以中性粒细胞为主,常伴有糖含量降低。病毒性脑炎则根据临床表现及脑脊液特点,结合脑电图、MRI特点、血清学检测明确诊断[6]。病脑脑脊液外观清亮,细胞数正常或轻度升高,分类以淋巴细胞为主,蛋白正常或轻度升高,糖和氯化物正常,脑脊液菌检阴性。确诊为化脑22例(化脑组),5例住院前已行抗生素治疗,其余17例均为初治病例;病脑51例(病脑组)。两组年龄、性别、体质量等差异均无统计学意义(P>0.05)。
1.1.2 对照组选择无热惊厥患儿20例作为对照组,行血常规、CRP及脑脊液检查,结合脑电图、影像学检查排除神经系统感染及其他系统炎症,实验数据可以代表正常值,且年龄、性别与观察组比较差异无统计学意义(P>0.05)。
本研究获受试者家属知情同意,并通过我院医学伦理委员会批准。
1.2 方法所有受试者均于入院后24 h内,在无菌条件下行腰椎穿刺采集脑脊液2.0 mL;同时抽取静脉血4 mL,离心分离上清液,-20℃保存待测。采用双抗体夹心法酶联免疫吸附试验(ELISA)检测MMP-9水平(试剂盒购自美国R & D公司),PCT检测采用电化学发光法(试剂盒由瑞士ROCHE公司提供),严格按照说明书进行检测。以对照组血清、脑脊液PCT、MMP-9浓度为正常值界限,超过上限为异常升高。
1.3 统计学方法以SPSS 17.0统计软件进行分析,数据以均数±标准差(x±s)表示。多组间比较采用方差分析,组间两两比较应用SNK-q检验,阳性率显著性比较用四格表χ2检验,相关性分析采用直线相关分析法。以P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果 2.1 各组血清PCT、MMP-9浓度比较化脑组患儿血清PCT水平明显高于对照组、病脑组,差异具有统计学意义(均P<0.01),而病脑组PCT水平较对照组差异无统计学意义(P>0.05);化脑组患儿血清MMP-9水平明显高于对照组、病脑组,病脑组较对照组亦明显升高,差异均具有统计学意义(均P<0.01)。见表 1。
组别 | 例数 | 血清 | 脑脊液 | ||
PCT | MMP-9 | PCT | MMP-9 | ||
化脑组 | 22 | 27.7±5.41a | 623.18±146.59a | 5.78±1.23a | 145.36±56.27a |
病脑组 | 51 | 0.29±0.07b | 395.26±99.82c | 0.12±0.07b | 87.64±23.61c |
对照组 | 20 | 0.23±0.06 | 123.09±46.23 | 0.11±0.05 | 7.58±1.95 |
F值 | 45.652 | 66.327 | 34.586 | 77.529 | |
P值 | < 0.01 | < 0.01 | < 0.01 | < 0.01 | |
注:与病脑组、对照组比较,均aP<0.01;与对照组比较,bP>0.05;与对照组比较,cP<0.01 |
化脑组患儿脑脊液PCT水平明显高于对照组、病脑组,差异具有统计学意义(均P<0.01),而病脑组患儿脑脊液PCT水平较对照组无明显升高,差异无统计学意义(P>0.05);化脑组患儿脑脊液MMP-9水平明显高于对照组、病脑组,病脑组较对照组亦明显升高,差异均具有统计学意义(均P<0.01)。见表 1。
2.3 各组血清、脑脊液中PCT、MMP-9异常升高率比较以对照组血清、脑脊液PCT、MMP-9浓度(x±s)为正常值界限,超过上限为异常升高。化脑组患儿血清、脑脊液PCT异常升高率明显高于病脑组,差异具有统计学意义(P<0.001),而血清、脑脊液MMP-9异常升高率,两组间差异无统计学意义(P>0.05)。见表 2
组别 | 例数 | 血清 | 脑脊液 | ||
PCT | MMP-9 | PCT | MMP-9 | ||
化脑组 | 22 | 22(100)a | 18(81.82)b | 19(86.36)c | 15(68.18)d |
病脑组 | 51 | 2(3.92) | 41(80.39) | 1(0.02) | 37(72.55) |
注:两组比较,:χ2=68.21,aP<0.001;χ2=0.25,bP>0.05;χ2=50.71,cP<0.001;χ2=1.56,dP>0.05 |
直线相关分析显示,化脑组PCT和MMP-9血清水平呈正相关(r=0.694,P<0.01),脑脊液PCT和MMP-9水平也呈正相关(r=0.498,P<0.01);病脑组血清、脑脊液PCT含量基本正常,与MMP-9无相关性(均P>0.05)。
3 讨论小儿化脓性脑膜炎仍然有较高的发病率和致死率、致残率,及时诊断尽早治疗是预后的关键。化脓性脑膜炎根据临床症状和体征,以及典型脑脊液检查结果,很容易确诊,但病程初期或经抗生素治疗后,脑脊液不典型,而病原学检出率不高的情况下,可能将化脑误诊为病脑而延误治疗,或病脑当作化脑治疗而导致抗生素滥用给患儿带来不利影响[7]。因而寻找敏感性和特异性均较强的指标来鉴别化脓性脑膜炎和病毒性脑炎成为研究热点。
PCT是无激素活性的降钙素前肽物质,由116个氨基酸组成,分子量为13 000的糖蛋白。在一定的生理条件下,甲状腺C细胞可产生极少量的PCT, 健康人群的血清PCT水平含量极低,一般在0.05 ng/mL以下,而在细菌感染状态下,PCT在感染后2 h即可测出,12~24 h达到高峰,不受激素、抗生素的影响,在细菌性感染和病毒感染鉴别诊断、预后判断、疗效观察等方面有很高的临床价值[8-9]。本研究结果显示,化脓性脑膜炎患儿血清PCT水平明显升高,与对照组比较差异有统计学意义,而病脑组患儿PCT水平较对照组无明显升高,且化脑组患儿PCT较病脑组升高明显,说明检测血中PCT水平可对中枢神经系统感染者的感染性质进行初步筛查。本研究结果还显示化脑患儿脑脊液中PCT较对照组、病脑组患儿明显升高,而病脑组患儿较对照组无明显升高。以上结果表明血清、脑脊液PCT检测可作为鉴别化脓性脑膜炎和病毒性脑膜炎的指标。
血脑屏障对维持中枢神经系统内环境的稳定具有重要意义,而脑组织毛细血管基底膜与间质内的细胞外基质蛋白(ECM)又是维持血脑屏障完整的重要结构基础[10]。MMP是一组锌钙依赖性催化激活的蛋白酶,是分解ECM的蛋白酶类中最重要的一类。中枢神经系统感染后,细菌、病毒等病原体及其产物可诱发宿主炎性反应,引起各类细胞因子、炎性介质释放,从而诱导MMP-9基因表达增加,迅速活化。MMP-9一旦活化就攻击血脑屏障,降解ECM的Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白、弹性蛋白等结构蛋白,导致血脑屏障完整性受到破坏,水、电解质以及大量蛋白质外流,造成脑组织水肿和血管源性脑损害[11]。本研究表明,化脑组、病脑组患儿血清MMP-9含量显著高于对照组,与文献报道相符[12]。化脑组血清MMP-9水平明显高于病脑组,提示细菌感染时MMP-9的产生更为显著。同时还发现化脑组、病脑组患儿脑脊液MMP-9水平显著高于对照组,而化脑组明显高于病脑组,表明中枢神经系统感染时血脑屏障受到破坏,化脓性脑膜炎更加明显,脑损伤更加严重。分析其原因可能为化脓性脑膜炎细菌主要经血液循环侵入脑膜,并刺激炎性细胞大量释放并透过血脑屏障,炎性细胞产生大量TNF-α、IL-1、IL-6等细胞因子及炎性介质,进一步促进MMP-9释放,而病毒性脑炎病原体主要通过周围神经逆行传播,故血脑屏障受损不明显,MMP-9升高较化脑患儿升高不明显。
本研究还发现化脑组患儿血清、脑脊液PCT异常升高率明显高于病脑组,差异具有统计学意义,而血清、脑脊液MMP-9异常升高率,两组间差异无统计学意义,表明在反映化脓性脑膜炎患儿炎性病变时,PCT具有更高的灵敏度。直线相关分析显示,化脑组血清PCT和MMP-9水平呈正相关,脑脊液PCT和MMP-9水平也呈正相关;病脑组血清、脑脊液PCT与MMP-9无相关性。提示化脑患儿血清和脑脊液PCT值越高,则MMP-9值也越高,而病脑患儿无此规律,故而二者联合检测,对于化脓性脑膜炎、病毒性脑炎的鉴别诊断具有一定的指导价值。
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