Abstract
目的
探讨吲哚胺2，3-双加氧酶(IDO)作为小儿先天性心脏病(简称先心病)体外循环术后全身炎性反应综合征(SIRS)早期诊断标志物的价值。
方法
选取2012年5月至2016年1月行体外循环手术的先心病患儿90例，按照术后是否发生SIRS分为SIRS组(n=43)和对照组(未发生SIRS，n=47)。收集患儿术前、术中、术后不同时间点外周血，测定并比较两组血清IDO、白细胞介素-6(IL-6)、C-反应蛋白(CRP)浓度。利用ROC曲线分析各指标的诊断效能。
结果
SIRS组血清CRP水平在术后72 h，IL-6水平在转机中及术后72 h高于对照组；血清IDO水平在术后24 h及72 h高于对照组。IDO在术后24 h对SIRS有诊断意义，其ROC曲线下面积为0.793，特异性为100%，敏感性为58.14%。CRP、IL-6及IDO在术后72 h对SIRS均有诊断意义，其中IDO诊断效能最高，其ROC曲线下面积为0.927，特异性为95.74%，敏感性为76.74%。
结论
小儿先心病术后IL-6、CRP及IDO对诊断SIRS均有一定意义，其中IDO诊断效能最高，可更早、更准确预测小儿先心病术后SIRS的发生。
Keywords: 吲哚胺2, 3-双加氧酶; 全身炎性反应综合征; 先天性心脏病; 体外循环; 儿童
Abstract
Objective
To study the value of indoleamine 2, 3-dioxygenase (IDO) in the early diagnosis of systemic inflammatory response syndrome (SIRS) after cardiopulmonary bypass in children with congenital heart disease.
Methods
A total of 90 children with congenital heart disease who underwent cardiopumonary bypass surgery between May 2012 and January 2016 were enrolled.According to the prsence or absence of SIRS after surgery, they were divided into SIRS group (n=43) and control group (n=47).Peripheral blood samples were collected before surgery, during surgery, and after surgery.Serum levels of IDO, C-reactive protein (CRP), and interleukin-6 (IL-6) were measured and compared between the two groups.The receiver operating characteristic (ROC) curve was used to evaluate their diagnostic efficiency.
Results
Compared with the control group, the SIRS group had higher serum CRP levels at 72 hours after surgery, higher IL-6 levels during surgery and at 72 hours after surgery, and higher IDO levels at 24 and 72 hours after surgery.IDO had a certain value in the diagnosis of SIRS at 24 hours after surgery with an area under the ROC curve (AUC) of 0.793, a specificity of 100%, and a sensitivity of 58.14%.CRP, IL-6, and IDO had a certain value in the diagnosis of SIRS at 72 hours after surgery.IDO had the highest diagnostic efficiency with an AUC of 0.927, a specificity of 95.74%, and a sensitivity of 76.74% at 72 hours after surgery.
Conclusions
IL-6, CRP, and IDO have a certain value in the diagnosis of SIRS after surgery for congenital heart disease, and IDO has a higher diagnostic efficiency.IDO can predict the development of SIRS in children after surgery for congenital heart disease earlier.
Keywords: Indoleamine 2, 3-dioxygenase; Systemic inflammatory response syndrome; Congenital heart disease; Cardiopumonary bypass; Child
小儿全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)常出现在心脏手术或体外循环及手术的双重打击之后，其特征与成人不同，2005年国际小儿脓毒症共识会议对其做出了独立的描述，包括体温或白细胞的异常、呼吸频率及心率的异常[1]。炎性反应可能会进一步损害到肺、心肌、肾脏、肝脏、肠和大脑等器官的功能，最终导致多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)[2]。因此，尽早对SIRS作出诊断并及时给予治疗对降低患儿心脏术后并发症、改善预后至关重要[3]。目前，针对小儿SIRS早期诊断标志物的研究较少[4]，常借鉴白细胞介素-6(IL-6)、C-反应蛋白(CRP)等相关指标的检测协助诊断，以至诊断不及时，且缺乏敏感性和特异性[5-6]。目前有研究显示，吲哚胺2, 3-双加氧酶(indoleamine 2, 3-dioxygenase, IDO)在炎性反应及免疫过程中扮演重要角色，敏感性强，特异性好[7]。然而其是否可以作为小儿心脏术后SIRS的早期诊断标记物尚无报道。本研究探讨IDO在小儿心脏术后的表达及其作为术后SIRS早期诊断标记物的可能性，现将结果报告如下。
1. 资料与方法
1.1. 研究对象
2012年5月至2016年1月在我院行心脏手术的90例先天性心脏病(简称先心病)患儿为研究对象。患儿中位年龄60个月(范围：8~135个月)。其中男性41例，女性49例；体重20.3 kg(范围7.1~29.1 kg)。90例患儿中，房间隔缺损31例，室间隔缺损45例，房室间隔缺损14例。根据SIRS诊断标准[8]及患儿术后是否发生SIRS分为两组：SIRS组(43例)和对照组(47例)。对照组为同期与SIRS组年龄、体重、性别、心功能等相似的手术患儿但未发生SIRS者。两组患儿一般资料见表 1。
1.
两组患儿的一般资料
| 组别 | n | 中位年龄 (月) |
性别(例) | 体重(kg) [P50(P25, P75)] |
先心病类型(例) | ||
| 男/女 | ASD | VSD | AVSD | ||||
| 注：[ASD]房间隔缺损；[VSD]室间隔缺损；[AVSD]房室间隔缺损。 | |||||||
| 对照组 | 47 | 59 | 23/24 | 20.2(7.3, 30.5) | 18 | 20 | 9 |
| SIRS组 | 43 | 64 | 18/25 | 20.1(7.1, 30.5) | 13 | 25 | 5 |
| χ2(Z)值 | (-0.085) | 0.453 | (-0.113) | 2.332 | |||
| P值 | 0.953 | 0.501 | 0.910 | 0.312 | |||
病例纳入及排除标准：纳入心功能Ⅰ~Ⅱ级(NYHA标准)，且术前常规检查均无异常及手术禁忌的患儿；SIRS诊断符合国际小儿脓毒症共识标准[8]；排除术前感染及血清CRP升高的患儿。本研究经我院伦理委员会批准，患儿家属均知情同意。
1.2. 标本收集及指标检测
采集麻醉前、转机中(转机后15~30 min内)、术后24 h、术后72 h 4个时间点的外周血标本。取外周血5 mL，促凝管保存。血液标本采集后30 min内，离心10 min(3 000 r/min)，分离血清，收集于冷冻管内，-70℃保存。采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定IDO、IL-6浓度(上海酶联ELISA试剂盒)。采用全自动生化分析仪测定CRP浓度。
1.3. 统计学分析
数据结果采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。正态分布的计量资料用均数±标准差(x±s)表示，组间比较采用两独立样本t检验；偏态分布的计量资料用中位数和四分位数间距[P50(P25，P75)]表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。绘制ROC曲线，计算曲线下面积(AUC)，评估血浆IDO作为诊断标记物的特异性和敏感性。组间AUC的比较采用Z检验。P<0.05示有统计学意义。
2. 结果
2.1. 两组血清CRP、IL-6及IDO的比较
SIRS组血清CRP水平在术后72 h明显高于对照组(表 2)；SIRS组血清IL-6水平在转机中及术后72 h均明显高于对照组(表 3)；SIRS组血清IDO在术后24 h及72 h的表达明显高于对照组(表 4)。
2.
SIRS组和对照组CRP水平的比较 (x±s，mg/L)
| 组别 | n | 麻醉前 | 转机中 | 术后24 h | 术后72 h |
| 对照组 | 47 | 4.3±1.2 | 4.1±1.7 | 74.7±14.9 | 82.3±24.0 |
| SIRS组 | 43 | 4.3±1.3 | 4.8±1.6 | 77.9±16.0 | 104.3±28.0 |
| t值 | 0.203 | -0.537 | -0.949 | -3.938 | |
| P值 | 0.839 | 0.593 | 0.344 | < 0.001 |
3.
SIRS组和对照组IL-6水平的比较 (x±s，ng/L)
| 组别 | n | 麻醉前 | 转机中 | 术后24 h | 术后72 h |
| 对照组 | 47 | 8.3±3.2 | 9.9±2.9 | 59.5±12.3 | 164.7±39.3 |
| SIRS组 | 43 | 8.7±2.9 | 7.9±1.6 | 63.4±10.0 | 188.1±34.2 |
| t值 | -0.596 | 4.052 | -1.638 | 2.875 | |
| P值 | 0.555 | < 0.001 | 0.108 | 0.006 |
4.
SIRS组和对照组IDO水平的比较 (x±s，U/L)
| 组别 | n | 麻醉前 | 转机中 | 术后24 h | 术后72 h |
| 对照组 | 47 | 13.1±2.7 | 31.3±6.1 | 83.0±24.6 | 124.7±30.8 |
| SIRS组 | 43 | 13.0±2.6 | 32.2±5.0 | 116.2±32.3 | 209.5±38.3 |
| t值 | 0.199 | -0.683 | -5.379 | -10.308 | |
| P值 | 0.842 | 0.500 | < 0.001 | < 0.001 |
2.2. CRP、IL-6及IDO在不同时间点诊断SIRS的ROC曲线
CRP、IL-6及IDO在不同时间点对SIRS的诊断效能不相同，其中IDO在术后24 h即显现出对SIRS的诊断优势(表 5、图 1A)；在术后72 h，3种指标对SIRS诊断效能均有提高，其中IDO诊断价值最高(表 6、图 1B)。
5.
术后24 h CRP、IL-6及IDO诊断效能的比较
| 指标 | 最佳阈值 | 曲线下面积 | 特异性(%) | 敏感性(%) | Youden指数 | 阳性预测值(%) | 阴性预测值(%) | 阳性似然比 | 阴性似然比 |
| 注：a示与CRP及IL-6比较，P<0.05。 | |||||||||
| CRP | 65.2 mg/L | 0.574 | 46.81 | 76.74 | 0.236 | 56.92 | 68.73 | 1.44 | 0.50 |
| IL-6 | 63.6 ng/L | 0.606 | 70.21 | 51.16 | 0.214 | 61.14 | 61.10 | 1.72 | 0.70 |
| IDO | 128.5 U/L | 0.793a | 100 | 58.14 | 0.581 | 100 | 72.28 | - | 0.04 |
1.
术后24 h及72 h CRP、IDO、IL-6对SIRS诊断的ROC曲线
6.
术后72 h CRP、IL-6及IDO诊断效能的比较
| 指标 | 最佳阈值 | 曲线下面积 | 特异性(%) | 敏感性(%) | Youden指数 | 阳性预测值(%) | 阴性预测值(%) | 阳性似然比 | 阴性似然比 |
| 注：a示与CRP及IL-6比较，P<0.05。 | |||||||||
| CRP | 69.1 mg/L | 0.728 | 40.43 | 97.67 | 0.381 | 60.02 | 95.05 | 1.64 | 0.06 |
| IL-6 | 139.2 ng/L | 0.685 | 48.94 | 93.02 | 0.420 | 62.50 | 88.41 | 1.82 | 0.14 |
| IDO | 199.8 U/L | 0.927a | 95.74 | 76.74 | 0.725 | 94.23 | 81.78 | 18.01 | 0.24 |
3. 讨论
SIRS是小儿心脏术后最常见，且对患儿预后影响最大的并发症，其发生率约为8.9%~22.4%[4, 9]。患者发生SIRS后如果得不到及时诊治，往往会引起肺、心肌、肾、肝、小肠和脑等器官损害，增加患儿的病死率和住院时间[2]。目前，国内外对小儿心脏术后SIRS的临床特点和诊断指标的研究较少[10]。一项回顾性研究显示，小儿心脏术后SIRS多发生在术后72 h，与多种危险因素相关，特别是与体外循环时间和血浆使用量呈正相关[1]。而术后CRP、IL-6等炎性指标的增高往往预示着SIRS的发生，但是其敏感性和特异性差异较大，难以作为SIRS早期诊断的标志物[11]。目前，心脏术后SIRS的发病机制尚不清楚，可能涉及手术损伤、体外循环刺激及缺血再灌注损伤等导致炎性细胞的激活，炎性介质的释放，形成“瀑布效应”，使得炎性介质数量不断增加，炎症反应不断扩大，损伤组织细胞，形成SIRS[12]。因此，若能早期诊断SIRS，早期干预，阻断炎性因子大量释放，将SIRS控制在轻症阶段，势必可以减轻心脏术后严重并发症MODS的发生，改善预后。
IDO可以催化色氨酸代谢为犬尿氨酸，从而影响细胞功能，其在移植免疫、炎症反应方面发挥着重要的作用，在炎症或感染的过程中，其表达活性也会明显增高[7]。本研究中，SIRS组IDO表达水平于术后24 h开始高于对照组，同时其作为诊断指标，其ROC曲线下面积为0.793，Youden指数0.581，均明显高于IL-6和CRP。在术后72 h，CRP、IL-6及IDO在两组间的表达均有统计学意义，且均有一定的诊断效能，但IDO特异性和敏感性最高，表现出了更高的诊断价值。由此可见，IDO作为小儿心脏术后SIRS的早期诊断指标敏感性更高。在术后24 h，IDO对诊断SIRS的最佳阈值为128.5 U/L，随后持续升高，术后72 h最佳阈值为199.8 U/L，这两个时间点的诊断效能均高于IL-6和CRP，提示持续检测IDO有望更早判断SIRS的发生。
本研究作为前期探索性试验，纳入的病例数较少，有些结果结论可能会有偏倚，且本研究为单中心研究，缺乏地域差异，没有人种差别，但本研究为探讨IDO作为小儿先心病体外循环术后SIRS早期诊断标记物的可能性打下了一定基础。在未来的研究中，我们将进一步加大样本量，联合其他多种细胞因子进行研究，以进一步提高其诊断特异性及敏感性。
Biographies
王欣, 女, 硕士, 主治医师
Chang C, Email:13502185827@163.com
Funding Statement
国家自然科学基金(81600073)；天津市卫生局科技基金(2015KY12，2014KZ127)
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