中华急诊医学杂志  2017, Vol. 26 Issue (12): 1442-1446
脓毒症患者生长激素、胰岛素样生长因子-1与免疫的关系
游婷婷, 石松菁     
350001 福州, 福建医科大学省立临床学院 福建省立医院重症医学二科
摘要: 目的 探讨脓毒症患者血清生长激素、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)水平与免疫功能的关系。方法 选择资料完整的42例脓毒症患者,检测其血清生长激素、IGF-1及其外周血中T淋巴细胞亚群、体液免疫五项。采用多因素重复测量方差分析比较脓毒症与对照组的各项指标,偏相关分析研究生长激素、IGF-1与免疫功能的关系。结果 脓毒症患者血清生长激素明显高于对照组(P=0.013 7, 0.012 3, 0.011 5),IGF-1明显低于对照组(P=0.014 4, 0.013 5, 0.013 2);同时脓毒症组患者外周血中CD3+(P=0.009 5, 0.008 9, 0.009 2)、CD4+(P=0.016 3, 0.013, 0.015 8)、CD8+(P=0.010 1, 0.019 3, 0.015 5)、NK(P=0.023 4, 0.029 3, 0.025 5)及CD19+细胞(P=0.011 3, 0.010 2, 0.010 0)、IgA(P=0.019 3, 0.017 8, 0.015 7)、IgG(P=0.004 7, 0.006 9, 0.005 9)、补体C3(P=0.039 3, 0.037 8, 0.045 6)明显低于对照组。患者IGF-1和CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞及IgA、IgG、补体C3(P=0.013, 0.036, 0.015, 0.008,0.002,0.005, 0.009, 0.001)呈正相关。结论 脓毒症患者血清生长激素、IGF-1、细胞免疫、体液免疫水平均有异常,其中IGF-1与免疫功能具有相关性,将影响脓毒症患者的预后。
关键词: 脓毒症     生长激素     胰岛素样生长因子-1     免疫     免疫调节     预后     内分泌系统     急性生理学与慢性健康状况评分    
The relationship between growth hormone, insulin-like growth factor-1 and immunity during sepsis
You Tingting , Shi Songjing     
Department of Medical Intensie Care Unit, Fujian Provincial Hospital, Fujian Medical University, Fuzhou 350001, China
Abstract: Objective To study the relationship between growth hormone, insulin-like growth factor-1(IGF-1) and immunity during sepsis. Methods A total of 42 sepsis patients with complete data were selected to detect serum growth hormone, IGF-1, T cells in peripheral blood, and humoral immunity. Multi-factor repeated measurement variance analysis was applied to compare various markers between sepsis group and the control group. Partial correlation analysis was used to analyze the relationship between growth hormone, IGF-1 and immunity. Results Serum growth hormone of patients in sepsis group was obviously higher than that in the control group (P=0.013 7, 0.012 3, 0.011 5), while IGF-1 was obviously lower in sepsis group compared with control group (P=0.014 4, 0.013 5, 0.013 2). Meanwhile, CD3+(P=0.009 5, 0.008 9, 0.009 2), CD4+(P=0.016 3, 0.013, 0.015 8), CD8+(P=0.010 1, 0.019 3, 0.015 5), NK(P=0.023 4, 0.029 3, 0.025 5) and CD19+ cell (P=0.011 3, 0.010 2, 0.010 0), IgA (P=0.019 3, 0.017 8, 0.015 7), IgG (P=0.047, 0.006 9, 0.005 9), and complement C3 (P=0.039 3, 0.037 8, 0.045 6) in peripheral blood of patients in sepsis group were obviously lower than those in control group. There were positive correlations between IGF-1 and CD3+, CD4+, CD8+, CD19+, NK cells, IgA, IgG, complement C3 (P=0.01 3, 0.036, 0.015, 0.008, 0.002, 0.005, 0.009, 0.001) in sepsis patients. Conclusions There were abnormalities in serum growth hormone, IGF-1, cell-mediated immunity and humoral immunity found in sepsis patients. IGF-1 had the correlation with immune function affecting the prognosis of patients with sepsis.
Key words: Sepsis     Growth hormone     Insulin-like growth factor-1     Immunity     Immune adjustment     Prognosis     endocrine system     Acute physiology and chronic physical condition scoring system    

脓毒症是机体对感染的反应失调而导致危及生命的器官功能障碍,病死率高达20%~30%[1]。脓毒症患者往往伴有神经-内分泌-免疫功能异常, 除了引起激素水平异常外,还有免疫功能异常[2-3]。近年来研究脓毒症激素水平与免疫功能关系成为热点,本研究分析脓毒症患者血清生长激素(growth hormone,GH)、胰岛素样生长因子-1(insulin likegrowth factor-1,IGF-1)的异常,并探讨血清GH、IGF-1与免疫功能的关系,以期从内分泌-免疫方面入手改善脓毒症患者的预后。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择福建省立医院内科重症监护室2016年1月1日至2016年12月1日收治的42例住院日达8 d以上脓毒症患者为研究对象。研究对象纳入标准:发病前无影响生长激素、IGF-1、免疫水平的基础疾病或者相关治疗,同时符合Sepsis3.0定义和诊断标准的患者纳入研究对象。对照组纳入标准:同期入住我科近期无感染患者,且发病前无影响生长激素、IGF-1、免疫水平的基础疾病或者相关治疗。本研究遵循福建省立医院所制定的伦理学标准,并得到伦理委员会的批准。所有研究对象经患者家属签署知情同意书。

1.2 研究方法

入组患者在入住ICU 24 h内使用危重病评分软件进行急性生理学与慢性健康状况评分系统(APACHE Ⅱ)评分,分别在入院第2、4、6天抽取空腹血,送检生长激素、IGF-1及其细胞免疫水平-T淋巴细胞亚群(CD3+、CD4+、CD8+、CD19+细胞及NK细胞百分数)和体液免疫水平-体液免疫五项(IgA、IgG、IgM和补体C3、C4),并记录患者住院期间并发症的发生率、预后情况。

1.3 监测项目和方法

① 生长激素:采用美国Beckmancoulter ACCESS2全自动微粒子化学发光免疫分析系统检测血清生长激素。②胰岛素样生长因子-1:采用德国SIEMENS Immulite1000全自动微粒子化学发光免疫分析系统检测血清IGF-1。③细胞免疫水平:采用美国BD FACSCalibur流式细胞仪检测外周血中T淋巴细胞亚群。④体液免疫水平:采用德国SIEMENS BNII特定蛋白专业分析系统应用免疫速率散射比浊法检测外周血中体液免疫五项。

1.4 统计学方法

采用SPSS 18.0统计学软件,数据以均数±标准差(x±s)表示,采用Mann-Whitney方法比较脓毒症组和对照组的年龄、APACHE Ⅱ评分, χ2检验比较两组的性别构成比,多因素重复测量方差分析比较两组的各项指标,偏相关分析研究两组GH、IGF-1与免疫功能的关系,以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 研究对象一般情况

入组脓毒症患者42例,女12例,男30例,年龄中位数为72.1岁,24 h内APACHE Ⅱ评分的中位数为25分。对照组患者40例,女10例,男30例,年龄中位数为73.1岁,24 h内APACHE Ⅱ评分的中位数为23分。脓毒症组与对照组的性别(χ2=0.07,H=0.53,P=0.072)、年龄(P=0.089)、APACHE Ⅱ评分(P=0.085)差异无统计学意义。脓毒症患者原发疾病重症肺炎(包括社区获得性和医院获得性)20例,腹腔感染7例,泌尿系感染5例,肠道感染3例,胆道感染3例,颅内感染2例。对照组原发疾病急性心肌梗死15例,急性脑血管意外10例,急性心力衰竭5例,消化道出血5例,肺栓塞3例,心律失常2例。

2.2 脓毒症组和对照组之间生长激素的差异

脓毒症组和对照组在入院第2、4、6天早晨抽取空腹血,在0.5 h内送实验室检测血清生长激素,结果见表 1,从表中可看出两组在不同时间点血清生长激素水平的差异具有统计学意义,脓毒症组生长激素水平较对照组明显升高。

表 1 两组危重症患者不同时点生长激素((ng/mL,x±s) Table 1 Comparison of GH at different between two groups(ng/mL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
脓毒症组
(n=42)
3.3±0.51 3.2±0.28 3.5±0.95
对照组
(n=40)
0.85±0.12 0.84±0.05 0.86±0.02
F 7.82 7.93 8.01
P 0.013 7 0.012 3 0.011 5
2.3 脓毒症组和对照组之间IGF-1的差异

脓毒症组和对照组在入院第2、4、6天早晨抽取空腹血,在0.5 h内送实验室检测IGF-1。结果见表 2,从表中可看出两组在不同时间点血清IGF-1水平的差异具有统计学意义, 脓毒症组IGF-1水平较对照组明显降低。

表 2 两组危重症患者不同时点血清IGF-1(ng/mL,x±s) Table 2 Comparison of IGF-1 at different between two groups(ng/mL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
对照组
(n=40)
105.2±11.94 108.6±11.52 109.0±11.96
脓毒症组
(n=42)
53.45±15.61 54.97±12.91 54.94±13.58
F 7.41 7.83 7.84
P 0.014 4 0.013 5 0.013 2
2.4 脓毒症组和对照组之间免疫水平的差异分析

脓毒症组和对照组在入院第2、4、6天早晨抽取空腹血,在0.5 h内送实验室检测细胞免疫水平,包括外周血中CD3+、CD4+、CD8+、NK和CD19+细胞,可见两组在不同时间点CD3+、CD4+、CD8+、NK和CD19+细胞水平的差异具有统计学意义,脓毒症组患者外周血中CD3+、CD4+、CD8+、NK和CD19+细胞水平明显低于对照组,见表 3~7。检测两组患者体液免疫水平(IgA、IgG、IgM和补体C3、C4),可见两组患者在不同时间点IgA、IgG、补体C3水平的差异有统计学意义, 脓毒症组患者IgA、IgG、补体C3明显低于对照组, 而两组患者在不同时间点IgM、补体C4水平的差异无统计学意义,见表 8~10

表 3 两组危重症患者不同时点血清CD3+结果比较(cells/μL,x±s) Table 3 Comparison of serum CD3+ at different between two groups(μL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
对照组
(n=40)
1427.5±119.4 1468.6±115.2 1469.3±119.6
脓毒症组
(n=42)
615±55.6 644.9±52.9 644.4±53.5
F 8.95 8.98 8.96
P 0.009 5 0.008 9 0.009 2

表 4 两组危重症患者不同时点血清CD4+结果比较(cells/μL, x±s) Table 4 Comparison of Serum CD4+ at different between two groups(μL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
对照组
(n=40)
848.2±101.1 841.4±113 839.7± 108
脓毒症组
(n=42)
389.5±31.3 383.2±39.6 334.7±38.8
F 7.13 7.85 7.31
P 0.016 3 0.013 0.015 8

表 5 两组危重症患者不同时点血清CD8+结果比较(cells/μL, x±s) Table 5 Comparison of Serum CD8+ at different between two groups(μL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
对照组
(n=40)
566.3±61.2 565.6±62.2 567.5± 61.8
脓毒症组
(n=42)
159.5±19.4 158.5±11.3 156.9±11.4
F 8.52 7.05 7.34
P 0.010 1 0.019 3 0.015 5

表 6 两组危重症患者不同时点血清CD19结果比较(cells/μL, x±s) Table 6 Comparison of Serum CD19 at different between two groups(μL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
对照组
(n=40)
184.5±11.2 185.6±12.2 187.5± 11.8
脓毒症组
(n=42)
90.5±9.4 98.5±9.3 96.9±10.4
F 8.02 8.51 8.53
P 0.011 3 0.010 2 0.010 0

表 7 两组危重症患者不同时点血清NK结果比较(cells/μL, x±s) Table 7 Comparison of Serum NK at different between two groups(μL, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
对照组
(n=40)
273.3±13.2 265.6±15.2 267.5± 14.8
脓毒症组
(n=42)
89.5±9.4 88.5±8.3 86.9±9.7
F 6.44 6.03 6.25
P 0.023 4 0.029 3 0.025 5

表 8 两组危重症患者不同时点血清IgA结果比较(g/L,x±s) Table 8 Comparison of serum IgA at different between two groups(g/L, x±s)
组别 第2天 第4天 第8天
脓毒症组
(n=42)
0.74±0.19 0.76±0.16 0.71±0.18
对照组
(n=40)
2.31±0.98 2.48±1.05 2.55±1.04
F 7.05 7.09 7.32
P 0.019 3 0.017 8 0.015 7

表 9 两组危重症患者不同时点血清IgG结果比较(g/L,x±s) Table 9 Comparison of serum IgG at different between two groups(g/L, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
脓毒症组
(n=42)
7.9±1.45 7.8±0.98 7.9±0.83
对照组
(n=40)
8.35±2.24 8.52±1.95 8.45±1.04
F 9.21 9.11 9.16
P 0.004 7 0.006 9 0.005 9

表 10 两组危重症患者不同时点血清补体C3结果比较(g/L,x±s) Table 10 Comparison of serum complement 3 at different between two groups(g/L, x±s)
组别 第2天 第4天 第6天
脓毒症组
(n=42)
0.87±0.19 0.89±0.18 0.91±0.17
对照组
(n=40)
1.3±0.49 1.4±0.26 1.41±0.29
F 4.44 5.25 4.18
P 0.039 3 0.037 8 0.045 6
2.5 相关性分析

脓毒症组和对照组生长激素、IGF-1和免疫功能相关性分析,发现血清生长激素和IGF-1、外周血中CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞及IgA、IgG、IgM、补体C3、C4无明显相关性,IGF-1和CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞、IgA、IgG、补体C3呈正相关,也就是说IGF-1值越低,CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞值及IgA、IgG、补体C3值越低,IGF-1和IgM、补体C4无明显相关性。见表 11

表 11 两组生长激素、IGF-1和细胞免疫、体液免疫相关性 Table 11 Correlation between GH, IGF-1 and cellular immunity, humoral immunity
CD3 CD4 CD8 NK IgA IgG C3
GH 相关系数 -0.183 0.096 -0.044 -0.04 -0.06 -0.126 -0.199
P 0.104 0.395 0.698 0.725 0.598 0.266 0.077
IGF-1 相关系数 0.277 0.235 0.162 0.334 0.349 0.191 0.442
P 0.013 0.036 0.015 0.002 0.005 0.009 0.001
3 讨论

生长激素是一种由脑垂体前叶嗜酸细胞分泌的亲水性球蛋白,它通过GH受体或通过IGF-1发挥其生理作用[4]。在急性感染、创伤以及外科手术等的急性期,GH释放曲线发生变化,导致其释放峰值增高,频率加快,血中GH水平增高[5]。而在危重病慢性期,GH分泌的变化更加杂乱无序,并且其分泌量明显减少,Vailden Berghe等[6]通过对ICU住院患者观察发现,GH夜间平均分泌水平约为1 μg /L,明显低于正常水平(10 μg/L)。同时还发现这种GH分泌较少的现象与年龄、性别等因素无关。本研究中发现,脓毒症患者GH水平较对照组明显升高,我们的研究对象均为感染急性期,GH释放峰值增高,频率加快,所以血中GH水平增高,这与其他研究一致。

生理情况下GH、IGF-1构成一个轴,共同调控机体的生长。IGF-1是一种作用于多种组织和器官的多效性细胞营养因子,可介导生长激素作用的营养调控因子之一[7]。急性应激如脓毒症、创伤等情况下人体GH-IGF-1轴发生变化, 会导致血GH水平升高、IGF-1水平降低[8]。脓毒症时血IGF-1水平下降,可能是肝脏合成和分泌IGF-1减少所致,也有人认为感染时IGF-1降低与机体负氮平衡相关[9]。有学者研究发现脓毒症患儿血清IGF-1显著降低,并且IGF-1的降低可能会增加脓毒症时细菌移位,加重病情的进展[10]。本研究发现,脓毒症患者IGF-1水平明显低于对照组,表明脓毒症患者伴有GH-IGF-1轴功能异常。

近年来许多研究表明免疫功能紊乱在脓毒症的发生和发展中起了重要作用,而脓毒症、多器官功能障碍综合征的实质就是机体炎症防御和抗炎症反应免疫失调的后果[1]。我们同时研究了脓毒症患者免疫水平的变化,发现在观察期间患者外周血中CD3+、CD4+、CD8+、NK和CD19+细胞水平明显降低,表明患者细胞免疫水平受到了明显的抑制。同时脓毒症组患者IgA、IgG及补体C3的水平亦明显降低,表明其体液免疫水平也受到了抑制,这与大多文献报道的脓毒症患者“免疫功能抑制论”是相符的[11]

神经一内分泌一免疫系统之间存在着复杂的网络关系和双向信息传递,其中GH/IGF-1与免疫系统的相互调节作用越来越受到重视。近年有研究证实GH对免疫系统有细胞因子样的免疫调节作用, 如促进T、B细胞的增殖,增强NK细胞的活性和单核巨噬细胞的吞噬功能等[12]。IGF-1亦对免疫系统有调节作用,如促进T淋巴细胞的分化,促进前B细胞的增殖、分化等[12]。在研究中发现血清GH和IGF-1、外周血中CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞及IgA、IgG、IgM、补体C3、C4无明显相关性。IGF-1和CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞、IgA、IgG、补体C3呈正相关,也就是说IGF-1值越低,CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞值、IgA、IgG、补体C3值越低。

脓毒症患者在遭受重大应激后的急性期,GH升高、IGF-1下降,同时有免疫功能水平下降,但相关性分析显示,GH升高并未改变患者免疫功能麻痹状态,这与GH对免疫功能调节作用不相符。脓毒症急性期,GH增高是感染应激中机体的自我积极作用,但许多研究发现脓毒症时存在GH不敏感的现象,这可能是GH对免疫功能无法起到调节作用的原因。GH不敏感产生的机制包括肝GH受体减少、IGF抑制物的产生、IGF受体的减少或受体后缺陷等,且注射GH并不能阻止上述现象的产生[13]。脓毒症急性期,IGF-1明显下降,同时有免疫功能水平下降,相关性分析显示IGF-1和CD3+、CD4+、CD8+、CD19+、NK细胞、IgA、IgG、补体C3呈正相关,基于IGF-1对免疫系统的调节作用,脓毒症时IGF-1下降与免疫功能麻痹的相关性,此时提高IGF-1水平或者改善IGF受体有可能改善患者免疫功能麻痹状态,有待我们进一步研究证实。本研究不足之处在未于追踪脓毒症患者稳定期GH、IGF-1情况。

抑制PD-1、B和T淋巴细胞衰减因子及CTLA-4表达,可明显减轻T淋巴细胞凋亡,最终有助于改善脓毒症患者预后[14]。近年来人们逐渐认识到对脓毒症患者进行免疫调理是新的突破方向。在脓毒症患者急性期,由于GH的不敏感性,提高患者GH水平对免疫水平影响不大,而提高IGF-1功能,可同时提高GH/IGF-1轴活性,将改善患者免疫功能,改善其预后,降低病死率,这为脓毒症患者免疫调理治疗提供一种新的方向。

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