生物标志物对ARDS预后的评估

作者：翁兵兵1,2，詹庆元2，黄絮2

单位：1. 北京中医药大学；2. 中日友好医院呼吸中心呼吸与重症医学科；国家呼吸医学中心；国家呼吸疾病临床医学研究中心

来源：《中国呼吸与危重监护杂志》2024年第23卷第8期

（1）白介素-18（IL-18）：IL-18是由活化的单核巨噬细胞和树突细胞等产生的细胞因子，属于细胞因子IL-1超家族成员，通过诱导Th1细胞分泌干扰素γ（IFN-γ）参与ARDS的免疫调节和抗感染过程。Dong等研究发现诊断ARDS 2个月后死亡组血清IL-18表达水平明显高于存活组（P<0.05），而Rogers等进一步发现基线血浆IL-18≥800 pg/ml与脓毒症诱发的ARDS患者60 d死亡率高度相关，死亡风险为2.3（95%CI：1.7~3.1），提示血浆IL-18的水平可在一定程度上反映ARDS患者的预后。

（2）血清降钙素原（PCT）：PCT在炎症情况下由巨噬细胞大量分泌，反映全身炎症反应的严重程度，参与ARDS炎症级联反应。白介素-6（IL-6）由单核巨噬细胞产生，通过激活中性粒细胞参与ARDS病理过程，Hui等发现合并多器官功能障碍综合征（MODS）的ARDS患者血清PCT和IL-6水平明显高于ARDS组和MODS组（P<0.01），且患者的机械通气时间、ICU住院天数、住院总天数延长，APACHEⅡ和GCS评分升高，多器官功能衰竭（MOF）和死亡率增加。

（3）可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体（Su-PAR）：Su-PAR由炎症激活后的中性粒细胞释放，发挥炎症细胞趋化作用，参与ARDS的炎症过程，Chen等发现，基线suPAR≥17.38 ng/ml与脓毒症所致的ARDS患者住院死亡率有关（AUC：0.679，95%CI：0.529~0.829），且其水平与APACHEII评分、SOFA评分呈正相关。

（4）中性粒细胞弹性蛋白酶（HNE）：HNE过量表达会破坏血管壁，使中性粒细胞更易渗出血管并向炎症部位趋化，中性粒细胞活化和氧自由基损伤引起的过度炎症反应会改变肺微血管通透性和血管内皮细胞的形态和功能。有研究发现ARDS非存活组HNE水平显著高于存活组（P<0.01），而内源性蛋白酶抑制剂弹力素（PI3）则显示出相反的结果，HNE和PI3组合检测对ARDS患者28 d死亡率的预测能力较高（AUC：0.76，95%CI：0.69~0.83），提示可能是ARDS预后的后备生物标志物。

细胞因子介导的肺部炎症反应，炎症细胞产生的多种炎症介质和细胞因子导致大量中性粒细胞在肺内聚集、激活，释放氧自由基、蛋白酶和炎症介质，从而引起靶细胞损害。

（1）中性粒细胞与淋巴细胞比值：Wang等发现ARDS存活组外周血中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）明显低于非存活组（P<0.001），NLR>14与较短的总生存期相关（P=0.005），另有研究进一步发现诊断ARDS时和7 d内NLR的变化能预测患者的死亡情况，基线NLR及其短期内升高与患者30 d死亡率相关，死亡风险为1.02（95%CI：1.01~1.03）。Li等则根据ARDS患者入ICU 24 h的NLR的四分位数将患者分为四组，发现NLR升高与危重患者的不良预后有关，各组28 d死亡率分别为10.7%、19.6%、41.4%和53.6%（P<0.001）。周凌等联合NLR和PCT水平来预测ARDS患者预后，发现生存组NLR和PCT水平均低于死亡组（AUC：0.786、0.689）。

（2）单核细胞与淋巴细胞比值：Yang等研究发现诊断ARDS 24 h内非存活组的单核细胞与淋巴细胞比值（MLR）的中位数显著高于存活组（P<0.001），MLR与患者28 d死亡率显著相关（P<0.001），联合MLR和NLR对患者的预后进行分析，其AUC为0.75

（3）嗜酸性粒细胞：嗜酸性粒细胞来源于骨髓的造血干细胞，通过减轻嗜中性粒细胞依赖性炎症从而发挥对组织的保护作用。Peng等根据基线值嗜酸性粒细胞中位数对ARDS患者进行分组，发现嗜酸性粒细胞高（＞0.3%）的患者ICU和住院时间较短，30 d死亡率较低（P<0.001），存活者与非存活者之间嗜酸性粒细胞差异随着时间的推移而增大，对嗜酸性粒细胞的动态监测可以更好地预测患者的生存率。

（1）可溶性晚期糖基化终产物受体（sRAGE）：sRAGE主要表达在肺泡上皮I型细胞（ATI）上，能促进ATI的黏附与扩散，是介导肺损伤时炎症反应的重要分子信号。Jabaudon等的Meta分析发现较高基线血浆sRAGE与ARDS患者90 d死亡率相关，其进一步研究也发现较高水平的基线血浆sRAGE（每增加一对数的风险比HR：1.73，95%CI：1.26~2.36）及其随时间的增加均与患者90 d的预后有关，这提示血浆sRAGE水平可在一定程度上反映ARDS患者的预后。

（2）Clara细胞蛋白16（CC16）：CC16由细支气管上的Clara细胞分泌，具有抗炎、抗氧化等作用，可调节干扰素-γ等炎症反应介质的产生和活性。Lin等发现ARDS患者中非存活者血清CC16的水平明显高于存活者，这提示血清CC16水平与ARDS的严重程度有关。另有研究联合检测CC16和sRAGE预测ARDS的病死率，其AUC为0.9，优于两者的单独检测（CC16：0.747 vs. sRAGE：0.819），提示sRAGE和CC16的联合监测对ARDS预后的指导意义更大。

（1）血管生成素-2（Ang-2）：Ang-2与内皮功能障碍相关，Ang-2会引起毛细血管通透性增高和血管渗漏，参与ARDS炎症过程。Li等的Meta分析发现较高的基线血浆Ang-2水平可以独立地预测ARDS患者的死亡风险（OR：1.56，95%CI：1.30~1.89）。

（2）血管生成素-4（Ang-4）：Ang-4能调节血管的通透性及血管的生成，参与血管内皮炎症反应，最近的病例对照研究表明ARDS患者Ang-4水平与疾病严重程度、28d死亡率显著相关（AUC：0.746，P<0.01），提示Ang-4可能是一种新的ARDS预后标志物，但此项研究所纳入的患者较少，仍需前瞻性研究进一步验证。

（3）血管内皮生长因子（VEGF）：VEGF能促进血管内皮细胞迁移、血管生成，参与肺损伤后纤维增值及修复，有研究发现轻度ARDS组的VEGF水平明显高于中重度ARDS组（P<0.01），存活组VEGF水平明显高于死亡组，且VEGF水平与氧合指数成正相关、与肺损伤评分成负相关，这提示VEGF可以作为判断ARDS严重程度和预后的辅助指标。

（1）自分泌蛋白（ATX）：ATX能将溶血磷脂酰胆碱水解为溶血磷脂酸，从而激活多种传导通路参与炎症细胞的迁移、增殖与机体炎症反应，参与ARDS的发病过程，不仅如此，ARDS患者24 h的血清ATX水平比SOFA评分、APACHEII评分、P/F能更好地预测患者28 d的死亡率（AUC：0.744，P<0.01），提示ATX可能成为患者的潜在预后指标。

（2）半乳糖凝集素：半乳糖凝集素在内皮细胞和肺泡巨噬细胞上高表达，在细胞黏附、凋亡、炎症反应等生理和病理过程中发挥重要的作用，参与肺损伤后的修复反应。Xu等的研究发现ARDS患者中非存活组的半乳糖凝集-3水平显著高于存活组（P<0.01），且其与APACHEⅡ评分及氧合指数显著相关，在10.59 ng/ml临界值下，其预测患者28 d死亡率的敏感度较高（81.48%）。

（3）高密度脂蛋白（HDL）：HDL能提高血管内皮一氧化氮（NO）的生物利用度，降低氧化应激和炎症反应，参与机体抗感染过程。Yang等的研究发现细菌组ARDS患者HDL-C水平明显低于病毒组的水平（P<0.001），细菌组患者HDL-C与APACHEII、SOFA评分呈显著负相关而病毒组无显著负相关关系，HDL-C<0.42 mmol/L与细菌性ARDS患者的不良结局有显著相关性，HDL-C可能是评估细菌性ARDS患者28d死亡率的一个有价值的指标。他汀类药物可以提高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平，调节炎症反应。另一项针对ARDS高炎症亚型（高可溶性肿瘤坏死因子-α受体（sTNFr）、IL-6）的研究中，使用降低HDL的药物辛伐他汀的患者28d和90d生存期明显高于安慰剂组（P=0008）。

（1）尿酸：尿酸是血液中一种主要的非酶抗氧化剂，生理水平时，主要表现为抗氧化、清除体内自由基而发挥对机体的保护作用；当尿酸升高时，通过促进活性氧的产生和炎症介质的表达，从而导致血管内皮细胞损伤，有研究发现尿酸在危重症患者中也是一种有价值的预后生物标志物。Lee等发现在ARDS患者中低尿酸组（<3.0 mg/dl）有更高比例的患者出现了临床改善，而正常至高尿酸组（≥3 mg/dl）的有更多患者死于脓毒症，这提示低血尿酸水平可能是低院内死亡风险的预后指标。

（2）苯丙氨酸：炎症细胞因子通过释放苯丙氨酸促进肌肉分解，从而促进葡萄糖异生，以满足感染期间的代谢需求。一项结合动物实验的研究显示与健康对照组相比，ARDS患者中苯丙氨酸含量增加且非存活组比存活组有更高水平的苯丙氨酸，高水平的苯丙氨酸与肺损伤的加重和ARDS小鼠死亡率的增加有关。

ARDS是一种异质性疾病，针对不同亚型采取相应的治疗策略有利于改善患者的预后，随着生物信息学的发展，多种生物标志物已成为ARDS分型的重要依据。依据炎症亚型预测患者预后逐渐成为研究热点，Famous等对FACTT试验数据进行分析，发现与低炎症型组（较低的Ang-2、sRAGE）相比，高炎症型组（较高的IL-8、IL-6、sTNFr）患者的60 d、90 d死亡率高，无呼吸机天数少（P<0.0001），高炎症型组保守性液体治疗较开放性液体治疗患者90 d死亡率低，而在低炎症型组两种液体治疗策略表现出相反的变化，两组差异有统计学意义（P=0.0039）；Kitsios等基于Famous等的研究发现高炎症亚型的患者炎症生物标志物持续升高、SOFA评分、无呼吸机天数、急性肾损伤发生率和90 d死亡率显著高于低炎症亚型ARDS患者（P<0.01），但此项研究为单中心且样本量较少，仍需进一步验证。

Drohan等对包含ARDS等不同原因进行机械通气的急性呼吸衰竭患者进行分组，发现与低炎症亚型相比，高炎症亚型（较高的Ang-2、sTNFr、PCT）患者SOFA评分较高，无呼吸机天数较少，30 d和90 d死亡率较高（P<0.001）。Sinha等对四项随机对照试验（ARMA、ALVEOLI、FACTT、SAILS）的数据进行分析，发现高炎症亚型患者中炎症标志物（较高的IL-6、IL-8、sTNFr）和90d死亡率、无呼吸机天数中位数明显高于低炎症亚型（P<0.01）。Bime等依据患者预后与入ICU 24 h时的生物标志物，发现表型A患者血浆中Ang-2、巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）、IL-6、IL-8、白细胞介素1受体拮抗剂（IL-1RA）、细胞外烟酰胺磷酸核糖基转移酶（eNAMPT）水平显著升高，且与患者较高的28 d死亡率显著相关，但该结果尚缺乏外部验证。

另有研究发现与无炎症型相比，反应型（IL6、IFN-γ、Ang-1/2、PAI-1）的ARDS患者的死亡率明显升高，验证队列也得到了类似的结果。Ranjeva等对继发于COVID-19的ARDS患者进行聚类分析，发现亚型Ⅱ患者（较高的D-二聚体、凝血酶原时间、活化部分凝血酶原时间、纤维蛋白原、肌酐、肌钙蛋白）28 d死亡率是亚型I的两倍以上（OR：2.2，95%CI：1.2~3.9）。不同亚型ARDS患者的预后有着较大的差别，根据生物标志物对患者进行分型对判断患者的预后以及采取针对性的治疗方案有一定的意义，生物标志物预后模型对ARDS预后的评估有一定的临床适用性。

从定义上来看，ARDS的诊断标准更多倾向于临床而非生物指标，但ARDS的病理生理过程涉及多种生物标志物，结合生物标志物和临床等指标来预测患者的预后有一定的可行性。有研究发现合并多发伤的ARDS患者进入ICU后Ang-2、血管外肺水指数（EVLWI）和APACHEⅡ评分72 h的差值可作为预测ARDS患者28 d死亡的独立危险因素（Ang-2：AUC：0.790；OR：2.204，95%CI：1.012~3.179，P=0.001），这和Li等的研究有着类似的发现。Ware等结合生物标志物与临床变量对ARDS患者的预后进行分析，发现由四个变量组成的预后模型肺表面活性蛋白（SP-D）、IL-8、年龄、APACHEⅢ评分）的表现明显优于临床预测变量或单独的生物标志物变量（P<0.001）；Zhao等对Ware等的研究进一步进行外部验证，发现预后模型（SP-D、IL-8、年龄、APACHEⅢ评分）在所有组群中都有良好的表现，FACTT临床试验中AUC为0.74，VALID队列的AUC为0.72，STRIVE试验中AUC为0.73，结合FACTT试验与VALID队列的AUC为0.73。Ma等联合Ang-2和EVLWI，发现入院24 h和48 h较高的Ang-2水平和EVLWI能预测患者的死亡风险，其AUC分别为0.908、0.981。Song等发现与ARDS存活者相比，ARDS非存活者年龄更大、APACHEⅡ评分和SOFA评分更高，NLR更低。

Grasselli等发现COVID-19导致的ARDS患者中，与低D-dimer、高呼吸系统顺应性组，低D-dimer、低呼吸系统顺应性组相比，高D-dimer、低呼吸系统顺应性组与患者28 d的死亡率显著相关（P=0.0001）。血红素加氧酶-1（HO-1）在受到细胞因子、缺氧刺激后，可由肺泡巨噬细胞、支气管上皮细胞释放。Hara等发现低HO-1组（<75.8 ng/ml）患者28 d生存率明显高于高HO-1组（18% vs. 73%，P=0.016），非存活者D0和D7的HO-1水平显著高于生存者（P<0.05），这提示血清HO-1水平及其早期的变化对ARDS患者的预后价值。联合血清HO-1、年龄、性别、P/F的预测模型能够准确预测ARDS患者3个月的死亡率（AUC：0.925）。基于生物标志物和临床指标的预测模型结合了ARDS的病理生理过程和临床实际病情，筛选出了不同ARDS亚组人群和对应的临床预后，不仅可以预测患者的临床结局，也为进一步的干预措施提供了精准的人群。但以上研究多是回顾性的分析，未来仍需要大规模多中心前瞻性研究来验证以上模型对ARDS患者预后的准确性。

综上所述，从炎症反应、肺泡上皮和内皮损伤方向研究ARDS预后相关的生物标志物仍为研究热点，但考虑到ARDS的异质性和发病机制的复杂性，目前单一的生物标志物很难预测ARDS患者的临床结局，结合多种生物标志物和临床指标来预测ARDS患者的预后是更有前景的研究方向。