肺炎是小儿常见病,是住院患儿死亡的主要原因之一,部分患儿可反复多次发生肺炎[1]。反复肺炎是指1年内反复患肺炎≥2次,肺炎由肺部体征和影像学证实,两次肺炎诊断期间肺炎体征和影像学改变应完全消失[2]。反复肺炎对某些群体的小儿有着重要的临床现实意义,及时检出高危患儿并给予相应的处理十分必要。反复肺炎的病因复杂,其常见病因为先天性或获得性呼吸系统解剖结构异常、呼吸道吸入、先天性心脏病、哮喘、免疫缺陷等,仍有部分患儿病因不明[1, 3]。部分研究表明反复肺炎患儿存在体液及细胞免疫功能紊乱[4-5]。YKL-40,又称人软骨糖蛋白39(human cartilage glycoprotein-39)、几丁质酶3样蛋白1(human chitinase-3-like protein 1),是人类几丁质酶蛋白家族成员之一,因其氨基末端分别为酪氨酸(Y)、赖氨酸(K)、亮氨酸(L),分子量为40 kD,因而命名为YKL-40[6]。研究表明,YKL-40是一种急性时相蛋白,在炎症反应及多种肿瘤疾病患者中水平增高[7-8],并与肺炎病情及预后相关[9]。YKL-40是目前的研究热点,其在肺炎方面研究的主要对象为社区获得性肺炎,尚无关于反复肺炎YKL-40水平变化的研究,且无YKL-40与免疫功能相关性的研究报道。为此,本研究通过探讨反复肺炎患儿的血清YKL-40及体液免疫功能的变化,并进行YKL-40与体液免疫的相关性分析及YKL-40对反复肺炎诊断价值的分析,为反复肺炎的发生机制提供理论依据,并为反复肺炎的临床诊断寻找新的实验室参考指标。
1 资料与方法 1.1 研究对象反复肺炎组:2014年10月至2016年6月于郑州大学第一附属医院住院并首次确诊的反复肺炎患儿30例,其中男20例,女10例,中位年龄4.0岁,中位体重18.0 kg。反复肺炎诊断标准:1年内反复患肺炎≥2次,肺炎须由肺部体征和影像学证实,两次肺炎诊断期间肺炎体征和影像学改变应完全消失[2]。
急性肺炎组:不满足反复肺炎的诊断标准,经肺部体征和影像学证实的同期于我院住院的急性肺炎患儿30例,其中男16例,女14例,中位年龄6.0岁,中位体重19.5 kg。
对照组:同期于我院门诊体检的健康儿童30例,其中男19例,女11例,中位年龄5.0岁,中位体重18.5 kg。3组儿童的性别、年龄、体重比较差异无统计学意义(P > 0.05)。
以上3组儿童均无先天性免疫缺陷病、先天性气管支气管肺发育畸形、先天性心脏病、支气管异物、支气管哮喘、肿瘤性疾病、结缔组织病、高血压、糖尿病等疾病;本次病程不超过3 d,且院外未应用抗生素。本研究通过我院医学伦理委员会批准,并获得患儿家长书面知情同意。
1.2 血清YKL-40及体液免疫相关指标的检测收集反复肺炎组、急性肺炎组(入院次日)及对照组空腹静脉血2 mL,离心后取上清液至EP管,分别编号并保存于-80℃冰箱待测。
血清YKL-40:应用酶联免疫吸附法测定并计算YKL-40浓度。YKL-40试剂盒由美国Quidel公司生产。血清IgG、IgA、IgE、IgM、补体C3、补体C4含量由郑州大学第一附属医院免疫室测定。
1.3 统计学分析采用SPSS 21.0统计软件进行数据处理与分析。计量资料以均数±标准差(x± s)或中位数(四分位数间距)[M(P25,P75)]表示。3组间比较采用Kruskal-Wallis检验,两个独立样本组间比较采用Wilcoxon检验或t检验。相关性分析采用Pearson或Spearman相关分析。采用受试者工作特征(ROC)曲线分析血清YKL-40对反复肺炎的诊断价值。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 各组血清YKL-40浓度的比较反复肺炎组血清YKL-40浓度高于急性肺炎组及对照组(Z值分别为-5.53,-6.65,P < 0.05);急性肺炎组血清YKL-40浓度高于对照组(Z=-5.64,P < 0.05),见表 1。
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表 1 各组血清YKL-40浓度的比较(x± s,ng/mL) |
2.2 反复肺炎组和急性肺炎组体液免疫功能的比较
反复肺炎组血清IgG、补体C4水平均低于急性肺炎组(分别Z=-2.33,t=-2.09,均P < 0.05),而两组血清IgA、IgM、IgE、补体C3水平比较差异无统计学意义(P > 0.05),见表 2。
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表 2 反复肺炎组和急性肺炎组体液免疫功能的比较[M(P25,P75)或x± s] |
2.3 血清YKL-40与体液免疫的相关性
Spearman相关分析显示,反复肺炎组及急性肺炎组患儿血清YKL-40浓度与IgG水平呈负相关(rs=-0.309,P=0.047),见图 1。血清YKL-40浓度与IgA、IgE、IgM、补体C3水平均无明显相关性(P > 0.05)。
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图 1 患儿血清YKL-40与IgG的相关性 |
Pearson相关分析显示,反复肺炎组及急性肺炎组患儿血清YKL-40浓度与补体C4水平呈负相关(r=-0.324,P=0.039),见图 2。
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图 2 患儿血清YKL-40与补体C4的相关性 |
2.4 血清YKL-40对反复肺炎诊断价值的ROC曲线分析
血清YKL-40对反复肺炎诊断价值的ROC曲线分析显示,YKL-40诊断反复肺炎的ROC曲线下面积为0.958(95%CI:0.921~0.994),见图 3。
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图 3 血清YKL-40对反复肺炎诊断价值的ROC曲线 |
3 讨论
世界卫生组织(WHO)和联合国儿童基金会(UNICEF)的儿童流行病学专家组(CHERG)发布的“全球儿童死亡原因”分析显示,肺炎病死率为14.9%,是5岁以下儿童死亡的第一位原因[10],且部分患儿可反复多次发生肺炎,即反复肺炎,给患儿、家庭和社会带来沉重的负担。
反复肺炎的发生率高,据既往流行病学统计,反复肺炎占肺炎的8%左右[1, 11],且反复肺炎病因复杂,其常见病因为先天性或获得性呼吸系统解剖结构异常、呼吸道吸入、先天性心脏病、哮喘、免疫缺陷等,仍有部分患儿病因不明[1, 3]。部分研究表明,反复肺炎患儿存在体液及细胞免疫功能低下,尤其是辅助性T淋巴细胞功能异常、免疫球蛋白IgG等减少及炎性因子IL-8、IL-17增高[4, 5, 12]。本研究结果也显示反复肺炎存在体液免疫功能低下,尤其是免疫球蛋白IgG及补体C4的减低。
YKL-40是几丁质酶蛋白家族成员之一,是由中性粒细胞、巨噬细胞、血管平滑肌细胞、软骨细胞、滑膜细胞及多种肿瘤细胞(如大肠癌、肾癌、肺癌、卵巢癌等)分泌的促炎细胞因子,参与多种急慢性炎症反应[13-17]。国内外研究表明社区获得性肺炎患儿的血清YKL-40水平升高,且与疾病的严重程度及预后相关[9, 18]。本研究发现反复肺炎患儿的血清YKL-40水平较急性肺炎患儿及正常儿童明显升高,且ROC曲线提示YKL-40可作为反复肺炎诊断的指标,可见YKL-40参与反复肺炎的发生,但YKL-40在反复肺炎中的作用机制目前尚不明确。Lee等[19]发现YKL-40在抗原致敏、免疫球蛋白E的诱导、树突状细胞及巨噬细胞的激活中发挥重要作用,且可以通过抑制Fas的表达、激活蛋白激酶B(PKB/AKT)、诱导Faim 3,抑制炎症细胞的凋亡,在Th2型炎症反应起始及效应过程中发挥重要的调节作用,而无YKL-40时,IL-13诱导组织炎症和纤维化的能力也显著降低。Letuve等[20]认为TNF-α可促进慢性阻塞性肺疾病患者肺泡巨噬细胞合成YKL-40,而巨噬细胞在YKL-40的作用下促进IL-8、MCP-1、MIP-1α和金属蛋白酶-9的释放,有助于组织炎症和重塑。Ober等[21]认为CHI3L1启动子(编码YKL-40的基因)中的单核苷酸多态性与循环YKL-40水平及哮喘患病率有关,其中rs12141494和rs4950928的G等位基因与较低的YKL-40水平及较高的FEV1%预计值相关联,rs12141494的风险等位基因A与哮喘严重性及气道高水平YKL-40有关。另有研究发现用YKL-40处理的支气管上皮细胞通过MAPK和NF-κB途径的激活,导致IL-8的产生显著增加,YKL-40诱导的IL-8进一步刺激支气管平滑肌细胞的增殖和迁移,并在去除IL-8后这一作用被抑制[22]。本研究发现血清YKL-40水平与免疫球蛋白IgG及补体C4呈负相关,但YKL-40与IgG及补体C4的具体相互作用过程仍需进一步研究。
综上所述,反复肺炎患儿存在体液免疫功能低下,表现为免疫球蛋白IgG及补体C4水平减低。YKL-40可能参与了反复肺炎的发生,但其具体作用机制尚需进一步研究。YKL-40可作为反复肺炎诊断的参考指标,但反复肺炎诊断的YKL-40浓度参考值仍需大样本研究确定。
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