D-乳酸和降钙素原对细菌性脑膜炎的诊断价值

范文兵 周银锁

细菌性脑膜炎是严重威胁人类健康的疾病，致残率和病死率非常的高，及时有效的治疗措施是减低风险危害的最好方法［1］。传统的检测鉴别方法包括细胞计数和分类，脑脊液生化检查，革兰氏染色，细菌培养等，但均存在敏感性差，特异性不强，花费时间长等问题［2］。如何早期快速确切地诊断细菌性脑膜炎，是有效准确治疗细菌性脑膜炎的关键。研究表明D-乳酸和降钙素原（procalcitonin，PCT）在人体细菌性感染性疾病中有很高的诊断价值［3-4］。因此，本研究通过分析D-乳酸和降钙素原对细菌性脑膜炎诊断的敏感性和特异性，探讨早期利用D-乳酸联合降钙素原诊断细菌性脑膜炎的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2016年3月至2017年6月在内蒙古医科大学附属医院确诊为脑膜炎患者68例的脑脊液标本。纳入标准：①所有研究对象均行胸片影像学检查、结核菌素试验、脑脊液常规检查、脑脊液生化检查、细胞培养等；②年龄＞18岁；③初次发病患者。排除标准：①合并其他颅内感染性疾病；②有颅内手术史；③合并其他部位感染；④合并其他血液性疾病、免疫系统疾病或肿瘤等重大疾病。通过生化检查和临床诊断，根据不同感染类别分为3组，即病毒性脑膜炎（viral meningitis，VM）组17例；结核性脑膜炎（tuberculosis meningitis，TM）组20例；细菌性脑膜炎（bacterial meningitis，BM）组31例。同时，选择无神经系统症状和疾病，无血液性疾病和无感染症状需要外科手术腰麻的患者的脑脊液标本28例作为对照组。本研究经患者知情同意，并经本院伦理委员会审核通过（伦理号：20160113）。

1.2 方法

1.2.1 试剂和仪器

总蛋白检测试剂盒（上海樊克生物科技有限公司）；C反应蛋白试剂盒（上海康郎生物科技有限公司）；降钙素原测定试剂盒（南京澳林生物科技有限公司）；D-乳酸检测分析试剂盒（日本Sigma公司）；离心机（上海安亭离心机厂）；AU640全自动生化分析仪（日本奥林巴斯公司）；显微镜（日本奥林巴斯公司）。

1.2.2 脑脊液相关指标实验室检查

采用腰椎穿刺术采集患者脑脊液标本，放入无菌专用试管内，送检。送至实验室后立即离心（3 000 r/min，15 min），收集上清液，采用AU640全自动生化分析仪，2 h内测定脑脊液总蛋白、氯离子和葡萄糖浓度。其中，脑脊液总蛋白检测采用邻苯三酚红钼法［5］。氯离子检测采用的是离子选择间接法［5］。葡萄糖检测采用葡萄糖激酶法［5］。采用免疫比浊法［6］测定C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）水平，完全按照C反应蛋白测定试剂盒说明书操作。采用免疫透射比浊法［7］测定降钙素原（PCT）水平，完全按照试剂盒说明书操作。CRP和PCT均采用全自动生化分析仪测定。D-乳酸检测采用比色法［5］。红细胞和白细胞的数量检测是由检验科专职人员按照第四版全国临床检验操作规程［8］进行镜检。

1.3 统计学分析

采用的是SPSS 16.0软件进行分析，采用F检验是否服从正态分布。计量资料采取（x±s）表示，正态分布计量资料采取t检验和单因素方差分析；非正态计量资料采取Kruskal-Wallis秩和检验和Mann-Whitney检验。受试者工作特征曲线（receiver operator characteristic curve，ROC）采用的是MedCalC15.1软件分析。逐步概率化处理采用二元Logistic分析。P＜0.05表示具有统计学差异。

2 结果

2.1 各组临床资料和脑脊液相关指标实验室检查结果

见表 1，D-乳酸、PCT、CRP、红白细胞计数、脑脊液生化三项指标在实验组间差异有统计学意义。通过F检验，所列资料均为非正态分布。通过Mann-Whitney秩和检验可以发现D-乳酸、PCT、CRP、红白细胞计数、脑脊液总蛋白、氯离子和葡萄糖在BM组与对照组间有统计学差异（u=25.0、32.5、60.5、76.0、90.0、10.5、46.5、40；P＜0.05）。而 D-乳酸、PCT、CRP、红白细胞计数、脑脊液总蛋白和葡萄糖在BM组与VM组间有统计学差异（u=110.0、100.5、95.5、185.0、177.5、150.0、80.5；P＜0.05）。在 BM 组与 TM 组的比较中，D-乳酸、PCT、CRP、白细胞计数是有统计学差异（u=51.5、45.0、60.0、54.5；P＜0.05）。

2.2 ROC曲线分析细菌性脑膜炎各诊断指标的曲线下面积（area under the curve，AUC）

见图1和表2，在这些诊断指标中，D-乳酸的AUC面积最大，可达 0.907，其次是 PCT，为0.878。而CRP、红白细胞计数、氯离子、脑脊液总蛋白和葡萄糖的AUC面积分别为0.826、0.788、0.836、0.630、0.644、0.845。将AUC面积最大的D-乳酸和PCT进行二元Logistic逐步概率化处理［9］，组成名为联合诊断1的AUC面积可以达到0.933。此外，将这8个项目组成的联合诊断2的AUC面积可达0.957。

表1 实验分组的临床资料和脑脊液相关指标实验室检查结果（±s）Table 1 Clinical data and laboratory examination results of cerebrospinal fluid related indexes in experimental groups（±s）

表1 实验分组的临床资料和脑脊液相关指标实验室检查结果（±s）Table 1 Clinical data and laboratory examination results of cerebrospinal fluid related indexes in experimental groups（±s）

指标年龄（岁）性别（男/女）葡萄糖（mmol/L）氯离子（mmol/L）总蛋白（mg/L）白细胞(/μL)红细胞(/μL)CRP（mg/L）PCT（μg/L）D-乳酸（mmol/L）对照组42.5±10.6 16/12 4.1±1.3 119.8±8.9 294.9±31.6 2±1.8 7±5.8 0.239±0.092 0.048±0.075 3.77±1.97 VM组44.6±8.9 8/9 3.3±1.2 113.7±7.3 367.9±42.5 10.3±7.6 136.3±98.6 0.411±0.185 0.052±0.024 10.23±5.26 TM组38.5±8.7 12/8 2.9±1.0 115.3±6.9 2035.3±837.6 685.6±427.6 191.6±133.3 0.627±0.312 0.057±0.033 32.59±14.3 BM组45.8±11.3 17/14 2.66±0.9 111.1±7.2 2465.6±1021 812.9±471.3 211.2±173.2 0.678±0.252 0.165±0.183 43.58±14.3 F值9.6 15.3 68.3 85.9 12.3 42.6 52.6 62.7 P值0.006 0.002＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

图1 细菌性脑膜炎相关诊断指标ROC曲线Figure 1 ROC curve of diagnostic index related to bacterial meningitis

表2 脑脊液各诊断指标AUC面积Table 2 AUC of cerebrospinal fluid diagnostic indexes

2.3 细菌性脑膜炎各诊断指标的诊断界值、敏感性和特异性

见表3，在这些诊断指标中，D-乳酸cutoff值为37.9 mmol/L，敏感性为91.7%，其敏感性在所有指标中最高。而PCT的cutoff值为0.168 μg/L，敏感性和特异性分别为85.6%和98.6%，其特异性在所有指标中最高。将D-乳酸和PCT进行二元Logistic逐步概率化处理，组成名为联合诊断1的敏感性和特异性分别为85.1%和99.5%。此外，将这8个项目组成的联合诊断2的敏感性和特异性分别为83.9%和100%。

表3 脑脊液各诊断指标的cutoff值、敏感性和特异性Table 3 Cutoff value，sensitivity and specificity of cerebrospinal fluid diagnostic indicators

3 讨论

脑膜炎依据微生物感染类型可主要分为病毒性脑膜炎、结核性脑膜炎和细菌性脑膜炎。其中，细菌性脑膜炎是中枢神经系统严重的感染性疾病，预后较差［10］。许多细菌均可引起本病，其中脑膜炎球菌所致者最多，其余依次为流感杆菌、肺炎球菌、厌氧菌等。传统的实验室鉴别诊断手段包括脑脊液常规检测、脑脊液生化检查以及脑脊液涂片和培养等。脑脊液常规和生化检查灵敏度较高，但是特异性较差，难以有效鉴别感染类型。而脑脊液涂片和培养特异性虽可以，但是检出率太低，假阴性率可达70%，且需要3 d时间，非常耗时［11］。所以，有效的鉴别细菌性脑膜炎是治疗的关键。

本研究将主要的细菌性脑膜炎诊断指标进行统计学分析，结果发现，BM组D-乳酸、PCT水平显著高于其他3组。说明D-乳酸、PCT在细菌性脑膜炎中表达显著升高。李幽然等［12］研究发现D-乳酸水平与PCT水平在细菌性脑膜炎患者中表达明显增高，研究结果与本研究结果一致。商怀玉等［13］得出相同结果。分析原因，当机体收到严重细菌感染时，机体内除甲状腺C细胞以外的细胞如肝脏的巨噬细胞、单核细胞，肺部、肠道组织的淋巴细胞等，会收到细菌内毒素的诱导合成分泌PCT，所以细菌脑膜炎PCT水平升高。乳酸是糖代谢的中间产物，当细菌性脑膜炎时，感染的病原体和被破坏的细胞均能释放出酶分解葡萄糖，脑脊液中的葡萄糖被消耗产生乳酸，所以细菌脑膜炎D-乳酸水平升高。但更深入具体的发生机制，还有待深入的探讨研究。

本研究通过ROC曲线分析各指标的诊断价值，发现D-乳酸ROC曲线下面积在各诊断指标中最高，达到0.907，说明其诊断价值最高。其次是降钙素原，AUC面积达0.878。说明这两个指标在诊断细菌性脑膜炎中有可信价值。Li等［14］研究发现脑脊液中D-乳酸对细菌性脑膜炎有较高的诊断价值。张国新等［15］研究发现，降钙素原对细菌性脑膜炎有较高的诊断价值。联合诊断1和2的AUC面积可以达到更高，分别为0.933和0.957，进一步说明多指标联合诊断的重要性。进一步分析细菌性脑膜炎各诊断指标的敏感性和特异性，发现D-乳酸敏感性为91.7%，特异性为89.9%，敏感性最高。PCT对细菌性脑膜炎诊断敏感性和特异性分别为85.6%和98.6%，特异性在所有指标中最高。进一步说明二者联合诊断的重要性，敏感性和特异性达到99.5%和100%。陈嘉蕾［16］研究发现脑脊液乳酸联合降钙素原是颅内感染的有效辅助诊断指标。此研究结果与本文一致。分析原因，D-乳酸作为L-乳酸的同分异构体，是细菌发酵的产物，而人体细胞产生的仅是L-乳酸［17-18］。大部分细菌可以产生D-乳酸脱氢酶，催化丙酮酸和D-乳酸之间快速的转化，所以D-乳酸对细菌性感染有较高的敏感性及诊断价值。降钙素由甲状腺C细胞产生，是降钙素相关多肽A基因的产物［19］。目前普遍认为，在免疫反应过程中产生的细菌内毒素和细胞因子阻止了降钙素合成过程的最后一步，从而造成降钙素前体PCT的大量蓄积，而在病毒性感染中水平变化不大，所以PCT对于诊断细菌脑膜炎的诊断价值、特异性、敏感性均较高。

因此，细菌性脑膜炎中D-乳酸和降钙素原的含量是增加的，结合上述的ROC曲线下面积，敏感性和特异性的分析，将D-乳酸和降钙素原作为细菌性脑膜炎早期诊断指标是非常有必要和有可行性的。当然，如果可以结合上述的传统实验室诊断指标联合诊断效果会更好。