脓毒症患者高密度脂蛋白亚组分HDL2b和HDL3水平变化及其与预后的关系

江意春 马永辉 许智坤 夏安笛 洪伟庆 刘振密 刘雪燕

(深圳市人民医院(暨南大学第二临床医学院 南方科技大学第一附属医院)重症医学科,广东 深圳 518020)

脓毒症表现为宿主对感染的反应失调,并且与急性器官功能障碍和高死亡风险密切相关〔1〕。高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)具有抗炎、抗氧化、抗凋亡和胆固醇逆向运输等保护作用,在维持血管内皮细胞的功能稳态中发挥重要的作用〔2〕。既往的研究发现HDL-C水平在脓毒症患者中早期就出现快速下降〔3〕,且低水平的HDL-C与脓毒症死亡率的增加及临床不良事件的发生密切相关〔4〕。HDL-C根据密度和大小的不同,可被分为HDL1、HDL2和HDL3,其中HDL2和HDL3是主要的成分,分别在正常人血清中约占 1/3 和 2/3。HDL2为体积较大、密度较小、成熟的颗粒,进一步被细分为HDL2a和HDL2b,HDL2b是HDL2的主要成分;HDL3 为体积较小、密度较大、未成熟的颗粒,不同的类型存在不同的功能。在心血管领域,HDL-C的浓度和颗粒的大小均与心血管风险独立相关〔5〕,大颗粒型的HDL-C似乎对冠心病有保护作用〔6〕。Tanaka 等〔7〕发现HDL-C在脓毒症患者急性阶段中除了浓度下降之外,还存在向大颗粒型的HDL-C转变。最新的研究显示,HDL的组成和功能在脓毒症中也发生了深刻改变,包括其亚组分HDL2b和HDL3与总HDL比例的改变〔8〕。HDL-C不同的亚组分在功能上存在显著的差异,这种差异可能影响脓毒症内皮功能障碍、免疫功能紊乱等病理过程,从而最终影响脓毒症的预后。本研究采用微流控芯片技术测定血浆中HDL2b/HDL及HDL3/HDL的比值,探讨其在脓毒症患者中水平的变化及其预后的关系。

1 资料与方法

1.1一般资料 2019年1～12月在深圳市人民医院重症医学科收集脓毒症患者73例,其中男49例,女24例,年龄18～88 岁,平均(61.59±19.91)岁。同期非脓毒症组 11例,其中男6例,女5 例;年龄23～85岁,平均(59.09±18.35)岁。两组性别、年龄比较差异无统计学意义(χ2=0.944,P=0.086;t=0.852,P=0.134)。按照国际脓毒症会议Sepsis3.0的诊断标准〔9〕。排除标准:① 年龄<18.0 岁;② 妊娠期患者;③ 入住ICU时间<3 d;④ 家族性高胆固醇血症;⑤ 近3个月使用影响血脂的药物及类固醇激素以及血液净化治疗;⑥ 合并恶性肿瘤、肝肾功能障碍的患者。本研究符合医院医学伦理学标准,并经伦理委员会批准,所有患者或其家属签署诊治相关知情同意书。

1.2方法 两组均给予常规治疗,包括抗感染、抑酸、脏器功能支持,记录两组年龄、性别、入住ICU时间、急性生理与慢性健康评估(APACHE)Ⅱ评分、序贯器官衰竭评估(SOFA)评分,同时检测降钙素原(PCT)、白细胞介素(IL)-6、超敏C反应蛋白(hsCRP)的水平、血脂水平〔包括总胆固醇(TC)、HDL-C、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、三酰甘油(TG)〕。

1.3HDL-2B 和 HDL-3 的检测方法 采用微流控芯片技术检测HDL2b和HDL3浓度。其检测的原理是把电泳技术与微流控芯片技术结合起来,在玻璃、石英、塑料等基片的微细通道中,以电场为驱动力,借助于离子或分子在电迁移或分配行为上的差异,对复杂试样中的多种组分进行高速分离分析的技术,它使传统毛细管电泳分离物质的整个过程可以在一块几平方厘米的基片上得以实现,高效分离各组份,且重复性良好。将血液样品经过离心处理后分离出血清,向血清样品中加入亲脂性的荧光染料,该染料会特异性地与脂蛋白结合;向微流控芯片中灌入特定的胶并加入待检样品置于微流控芯片分析仪上检测,在外加电场的作用下,电渗流作用将样品送入分离通道,待检样品中的 HDL在分子筛和电荷的作用下可被分离成 5 个亚组份。通过检测与脂蛋白结合的荧光染料,形成每个样品的荧光信号强度比迁移时间的电泳迹线,数据分析软件通过分析电泳图谱,计算 HDL2b 和HDL3在该亚组份的峰面积占整个 HDL 峰面积的比例,即得 HDL2b和HDL3占HDL百分比。

1.4统计学方法 采用SPSS17.0软件进行t检验、Mann-WhitneyU检验、Fisher检验、Logistic 回归分析。

2 结 果

2.1两组血浆胆固醇指标、TG及HDL2b、HDL3水平比较 脓毒症组LDL-C、HDL2b、TC均明显低于非脓毒症组(均P<0.05),见表1。

表1 两组血脂及HDL2b、HDL3水平比较

2.2不同预后脓毒症患者基线资料,血脂及HDL2b、HDL3水平比较 脓毒症患者死亡19例(26.0%),存活54例(74.0%),存活组和死亡组血清HDL2b、APACHEⅡ评分和SOFA评分差异有统计学意义(P<0.01,P<0.001),见表2。

表2 不同预后脓毒症患者基线资料、血脂及HDL2b、HDL3水平比较

2.3HDL2b水平对脓毒症患者预后的受试者工作特征(ROC)曲线 HDL2b AUC为0.702,APACHEⅡ和SOFA评分的AUC分别为0.726和0.777,3个指标以SOFA评分预测预后的价值更高。以HDL2b 9.10%为临界值,1-HDL2b预测脓毒症死亡的敏感度为52.6%,特异度为85.2%,见表3。HDL2b、APACHEⅡ评分、SOFA评分3项指标的ROC曲线,见图1。

表3 血清1-HDL2b、APACHEⅡ和SOFA评分对脓毒症患者预后评估的AUC

图1 HDL2b、APACHEⅡ评分、SOFA评分3项指标对脓毒症患者预后评估的ROC曲线

2.4脓毒症患者死亡危险因素的评估 对患者性别、年龄、APACHE Ⅱ评分、SOFA评分,HDL-C、HDL2b、HDL3、TC、LDL-C、TG、PCT、hsCRP水平进行单因素的Logistic回归分析,评价对脓毒症预后的影响。结果显示,HDL2b水平为脓毒症死亡的影响因素(P<0.05),见表4。

表4 单因素Logistic回归分析脓毒症死亡危险因素

3 讨 论

HDL-C的主要功能将胆固醇从周围组织运输回肝脏,近来许多实验研究发现其还具有抗炎、抗凋亡或抗氧化等功能〔10,11〕。另外,HDL-C还能通过参与脂多糖(LPS)的清除和防止LDL氧化,从而抑制炎症反应和细胞凋亡〔12,13〕,在脓毒症中发挥保护作用。动物实验也表明,HDL可预防小鼠多聚微球诱导的脓毒症〔14〕。脓毒症的病理过程可导致血浆HDL-C浓度显著降低,严重脓毒症患者中的脂蛋白水平可迅速下降50%,并且以LDL-C和HDL-C下降尤为明显〔15〕,降低的程度和脓毒症严重程度及不良预后密切相关〔16～19〕。导致脓毒症患者血浆HDL-C浓度下降的潜在机制目前尚不清楚,第一、HDL-C消耗增加但肝脏相应合成减少〔20〕;第二、内皮的渗漏促进了HDL-C在细胞外聚集〔21〕;第三、HDL-C参与了LPS和磷脂酸的清除〔22〕。本研究并未发现脓毒症患者HDL-C浓度水平较对照组有明显改变,可能的原因与入选的样本量及疾病谱存在差异有一定的关系。同样,Tanaka等〔3〕的研究未发现HDL水平与死亡率之间存在关系,但在50例败毒症患者进一步分析中证实其不良预后(即第3天的死亡或SOFA评分>6分)与低HDL水平相关。van Leeuwen等〔15〕未发现脓毒症幸存者和非幸存者中的脂蛋白浓度之间有任何相关性。Lee等〔23〕研究发现,虽然TG与脓毒症患者的死亡率相关,但与其他脂蛋白,特别是与HDL-C浓度不相关。

蛋白质组学研究表明HDL2b 和HDL3存在特异性蛋白质族,在HDL2中表达占绝对优势的蛋白为载脂蛋白(apo)B,apo(A),相对高的蛋白包括apoE,apoC-Ⅱ,apoC-Ⅲ,在HDL3中表达占绝对优势的蛋白为apoL-1,对氧磷脂酶(PON)1,磷脂转移蛋白(PLTP),血小板活化因子乙酰水解酶(PAF-AH),相对高的蛋白包括apoD,apoM,血清淀粉样蛋白(SA)A1,SAA2〔24〕。从代谢途径上分析,HDL2是相对于HDL3的更成熟的HDL形式〔25〕。研究发现脓毒症不仅导致患者HDL颗粒数、HDL-C及HDL载脂蛋白apoA-Ⅰ浓度的显著降低,还引起HDL颗粒的组成和功能发生深刻的改变〔8〕,从而出现HDL的功能失调(HDL在炎症条件下易氧化,具有促炎和功能障碍特征)〔25〕。de la Llera Moya等〔26〕在健康志愿者中注射LPS之后,发现小颗粒型和中等颗粒型的HDL下降,但是总的HDL颗粒数目没有变化。本研究也间接证实,脓毒症会导致患者HDL的成分及颗粒大小发生改变。

HDL2和HDL3因结构和成分的不同,导致它们的功能存在差异。在心血管疾病中,HDL2对冠心病具有更好的保护作用〔27〕,低HDL2与CHD风险增加有关,而HDL3-C是反映冠状动脉疾病严重程度和炎症的标志物〔28〕。同样,HDL2和HDL3因结构及占总HDL比例的不同在脓毒症病程中的作用也存在差异。HDL2和HDL3与HDL的比值反映机体胆固醇逆向运输的水平,而胆固醇的逆向运输功能障碍(即脂质代谢受损)可能通过影响血浆中细胞质膜脂筏的胆固醇含量来影响免疫细胞功能的机制发挥作用〔8〕,从而影响脓毒症的预后。另外,PLTP是能够结合并中和LPS的LBP家族的成员,导致LPS诱导的细胞炎症反应被抑制〔29〕。蛋白质组研究发现,PLTP在HDL3中表达更高〔20〕,因而HDL3可能具有比HDL2更强的结合LPS的能力。最后,HDL具有防止LDL氧化的功能从而抑制炎症反应和细胞凋亡,相对而言,HDL3颗粒比HDL2具有更强的抗氧化活性和抗凋亡活性〔12,30〕。

水平预测预后提示,HDL2b为脓毒症的保护性因素,与其在冠心病作用中扮演的角色一样〔26〕,具体机制有待进一步研究。

本研究还存在以下的不足:①样本量过少,且为一个单中心的研究;②虽所有患者留取标本的时间在纳入的24 h之内,但距离脓毒症发病时间的长短仍存在差异,一定程度上影响了研究结果;③另外,本研究未观察脓毒症患者HDL2b 和HDL3的动态变化趋势,没有深入探讨导致HDL2b 和HDL3水平改变的机制及其在脓毒症发生、发展中所起的作用。

总之,脓毒症患者存在血脂代谢方面的异常,也首次发现即便在HDL-C浓度水平没有显著改变时,其亚组成分亦发生深刻的变化,特别是HDL2b水平。将来的研究可进一步探讨HDL-C亚组成分水平在脓毒症患者中改变的机制及其在疾病中扮演的角色。尽管目前不少的动物研究证实〔31～33〕,补充HDL可能成为脓毒症一种潜在的治疗方法,但是应该采用HDL-C不同的亚组成分在脓毒症动物模型中进行探讨,才可以将动物实验转为临床实践。