肝性脑病危险因素分析及诊断模型的临床研究
【摘要】目的 确定肝性脑病(hepatic encephalopathy,HE)的实验室诊断指标,建立HE诊断模型,探讨血清同型半胱氨酸、乳酸、降钙素原和胆汁酸水平在HE中的诊断价值。方法 研究对象为哈尔滨医科大学附属第一医院于2020年8月—2022年8月收治的肝硬变患者371例,运用Spearman分析相关系数,采用单因素和多因素分析方法对住院患者进行分析,识别影响HE发生的因素,并建立诊断模型。结果 HE患者降钙素原(378.2±71.5)pg/mL、胆汁酸(41.6±9.5)μmol/L均高于非HE患者的(47.3±8.1)pg/mL、(9.7±0.8)μmol/L(P<0.05),HE患者乳酸(0.29±0.11)mmol/L、血清同型半胱氨酸(2.8±1.1)μmol/L均低于非HE患者的(0.94±0.17)pg/mL、(10.2±2.3)μmol/L(P<0.05)。Spearman相关分析表明,乳酸、降钙素原、胆汁酸、血清同型半胱氨酸和HE之间的相关系数分别为-0.15、0.41、0.29和-0.19。单因素logistic回归分析显示,随着胆汁酸水平的升高(P=0.004)和血清同型半胱氨酸水平的升高(P=0.058),发生HE的风险增加。胆汁酸水平和血清同型半胱氨酸的多因素logistic回归诊断模型显示,ROC曲线下面积的AUC值为0.720,表明该诊断模型取得了满意的评价效果。模型公式为logistic回归方程P=-2.4544+0.0117胆汁酸水平+0.0198血清同型半胱氨酸。结论 本研究采用logistic回归分析方法建立HE诊断模型,有利于患者的早期鉴别诊断。特别是联合检测血清同型半胱氨酸和胆汁酸水平被认为更有意义。
【关键词】肝性脑病;血清同型半胱氨酸;乳酸;降钙素原和胆汁酸
肝性脑病(Hepatic encephalopathy, HE)是一种由肝脏疾病引起的复杂综合征,以神经系统、神经精神和运动并发症为特征[1]。它在急性、亚慢性和慢性肝衰竭患者以及动物模型中普遍存在。这种疾病被认为是严重肝病的常见并发症和死亡原因之一。我国有关HE发病率的最新研究表明,约40%的住院肝硬变患者发生轻度HE(Minimal hepatic encephalopathy, MHE),而30%～45%的肝硬变患者和近50%的经颈静脉肝内门静脉分流术患者患有显性HE(Overt hepatic encephalopathy, OHE)[2]。目前的HE指南指出,HE连续体涵盖了从大脑认知功能受损到意识昏迷的完整过程。分为隐匿性HE(Covert hepatic encephalopathy, CHE)和OHE。前者包括MHE和1级HE,后者包括2级、3级和4级HE。HE的主要诊断是MHE和OHE的诊断。OHE的诊断基于临床表现和体征,并参照West-Haven分类系统进行分级[3]。诊断并不困难,基本上不需要神经心理学、神经生理学和影像检查。目前对MHE的诊断主观性较强,诊断难度较大,容易漏诊。MHE患者有更高的潜在风险,特别是对于司机和地面高处工作者。因此,迫切需要一种简单、快速的客观预测指标来诊断HE,特别是对MHE患者[4]。
同型半胱氨酸是一种非蛋白质形成的氨基酸,可以激活离子型谷氨酸N-甲基-天冬氨酸(N-methyl-aspartate, NMDA)受体,从而导致钙离子流入神经元,进而激活几个途径,触发氧化应激、炎症和细胞凋亡,并导致兴奋性毒性[5]。血浆和大脑中同型半胱氨酸水平升高会导致高同型半胱氨酸血症。高同型半胱氨酸血症激活NMDA受体介导的兴奋性毒性,并与多种疾病有关,包括帕金森氏病和阿尔茨海默病[6]。同型半胱氨酸与肝硬变及相关并发症的发生有关,但目前还没有关于同型半胱氨酸与HE发生相关的研究。除了神经毒性外,炎症因子在HE的发生发展中也起着重要作用。降钙素原是一种激素激活因子的原型,可以通过微生物感染从体内所有细胞中释放出来,但目前还没有关于降钙素原升高与HE之间相互关系的详细报道[7]。此外,慢性肝功能衰竭引起的脑水肿的发病机制与乳酸升高有关,包括谷氨酰胺升高的因素。乳酸水平升高和HE的发生可能与脑干网络系统的紊乱有关。不幸的是,关于乳酸升高和HE发生的研究很少[8]。此外,胆汁酸水平还与HE认知和心理异常有关。异常的胆汁酸信号通路可激活核受体FXR,可能参与MHE的发生发展。目前HE的诊断主要基于血氨和神经系统评估。而其中的CHE或OHE分级1、2级患者则相对困难[9]。本研究旨在探讨血清同型半胱氨酸、乳酸、降钙素原、胆汁酸水平在HE鉴别诊断中的价值作用。
资料与方法
一、临床资料
研究对象为哈尔滨医科大学附属第一医院于2020年8月—2022年8月收治的肝硬变患者371例,调查了选定人群中HE的发病率及发生的高危因素,确定了HE诊断模型。本研究由医院伦理委员会批准。在启动研究程序之前,必须征得所有参与者的知情同意。这项研究遵循《赫尔辛基宣言》(1983年10月)中的原则进行。
纳入标准如下：患者已知肝硬变,且满足18～70岁。排除标准如下：其他腹水原因,包括肺结核、腹膜癌扩散、阑尾炎、胰腺炎和出血性腹水,以及高同型半胱氨酸血症的相关原因,包括血栓形成、神经精神疾病、骨折、癌症,特别是肝细胞癌、糖尿病、心力衰竭、肾功能损害(血肌酐>1.8 mg/dL)、甲状腺功能低下,以及除自发性细菌性腹膜炎(SBP)以外的任何类型的感染性肝硬变患者。
二、标本采集
静脉血5mL,EDTA全血1mL,血清同型半胱氨酸4mL,不加抗凝。常规检查全血计数、血肌酐、总胆红素、血清白蛋白、天冬氨酸氨基转移酶、丙氨酸氨基转移酶、凝血酶原时间、血清维生素B6、叶酸、维生素B12、降钙素原、总胆汁酸、乳酸和同型半胱氨酸。
三、统计学分析
所有统计分析采用SPSS 23.0软件。计量资料以平均值±标准差表示,组间比较采用配对t检验。计数资料比较采用χ2检验。采用Spearman相关分析。同时绘制受试者工作特征曲线(ROC)和曲线下面积(AUC)以阐明模型的敏感性和特异性。P<0.05被认为差异具有统计学意义。
结 果
一、乳酸、降钙素原、胆汁酸和血清同型半胱氨酸与HE的相关性
本研究中使用的信息来自371例患者(男性227例,女性144例),其中HE患者56例(男性34例,女性22例)。HE患者降钙素原(378.2±71.5)pg/mL、胆汁酸(41.6±9.5)μmol/L均高于非HE患者的(47.3±8.1)pg/mL、(9.7±0.8)μmol/L(P<0.05),HE患者乳酸(0.29±0.11)mmol/L、血清同型半胱氨酸(2.8±1.1)μmol/L均低于非HE患者的(0.94±0.17)pg/mL、(10.2±2.3)μmol/L(P<0.05)。经Spearman相关分析,乳酸、降钙素原、胆汁酸、血清同型半胱氨酸与HE的相关性分别为-0.15、0.41、0.29、-0.19。见图1。
二、单因素logistic回归分析结果
研究定义,HE患者的值为1,非HE患者的值为0;男性患者的值为1,女性患者的值为0。采用二项logistic回归分析。表1显示胆汁酸水平的单因素logistic回归诊断模型显著(P=0.004),OR>1提示胆汁酸水平越高,发生HE的风险越大。单因素logistic回归模型对血清同型半胱氨酸值的影响有接近统计学意义(P=0.058),OR>1提示随着同型半胱氨酸值的升高,发生HE的危险性增加。绘制ROC曲线,并根据ROC曲线的AUC值对单因素logistic回归诊断模型进行评价。胆汁酸水平logistic回归模型的ROC曲线AUC值为0.830,灵敏度为0.715,特异度为0.944。血清同型半胱氨酸的单因素Logistic回归模型的AUC值为0.724,敏感性为0.535,特异性为0.913(图2)。
三、基于多元logistic回归分析的诊断模型建立
将乳酸、降钙素原、胆汁酸和血清同型半胱氨酸纳入诊断模型,HE诊断模型的森林图显示胆汁酸和血清同型半胱氨酸对HE有显著影响(P<0.05,见图3A)。ROC曲线的AUC值为0.703,说明多因素logistic回归诊断模型诊断准确(图3B)。上述单因素和多因素分析结果均显示胆汁酸水平和HE有统计学意义,而血清同型半胱氨酸和HE有接近统计学意义。因此,两者都选取影响因素建立多因素logistic回归诊断模型。胆汁酸水平和血清同型半胱氨酸的多变量logistic回归的诊断模型森林图如图3C所示。胆汁酸和血清同型半胱氨酸的多因素logistic回归诊断模型的ROC曲线的AUC值为0.720,表明该诊断模型具有较好的评价性能。模型公式为logistic回归方程：P=-2.4544+0.0117胆汁酸水平+0.0198血清同型半胱氨酸。
图3 基于多元logistic回归分析的HE诊断模型的建立。(A)合并乳酸、降钙素原、胆汁酸和血清同型半胱氨酸四个因素后的林地分析结果。(B)合并乳酸、降钙素原、胆汁酸、血清同型半胱氨酸四因素后的ROC曲线分析结果。(C)胆汁酸水平和血清同型半胱氨酸多元logistic回归的诊断模型森林图。(D)胆汁酸水平与血清同型半胱氨酸多因素logistic回归诊断模型的ROC曲线。
讨 论
最近的研究表明[8],慢性肝病(Chronic liver disease, CLD)引起的高同型半胱氨酸血症通过激活NMDA受体在HE的发生、发展中起重要作用。高同型半胱氨酸血症可能与高氨血症协同作用,激活大脑中的NMDA受体,导致氧化应激、炎症、细胞凋亡和神经元丢失,从而导致HE。同样,一项研究发现[10],在胆总管结扎诱导的肝硬变大鼠中,高同型半胱氨酸血症的改善可以显著降低门静脉压力和发生与CLD相关的不良事件的风险,包括HE和胃肠道出血。另一项研究发现[11],血清同型半胱氨酸与SBP之间存在相互关系,血清同型半胱氨酸水平可作为CLD-SBP的预测因子。最近,在肝硬变患者的脑脊液中发现了高浓度的胆汁酸。在动物模型中进行的研究表明[12],急性氨基半乳糖肝衰竭的大鼠出现局灶性脑水肿,表明至少部分血脑屏障功能丧失。在胆管结扎(bile duct ligation, BDL)模型中,循环胆汁酸显著增加,而血脑屏障的完整性降低。根据先前描述的研究,血清胆汁酸的升高不仅是胆道疾病的表现,而且也存在于ALF、ACLF和非酒精性脂肪性肝炎中。此外,还观察到肝硬变患者脑脊液中胆汁酸渗出,参与循环[13]。因此,有必要重新认识胆红素或胆汁酸在HE发生、发展中的直接作用。采用Spearman相关分析,胆汁酸与血清同型半胱氨酸和HE的相关水平分别为0.29和-0.19。胆汁酸水平与血清同型半胱氨酸的多因素logistic回归诊断模型显示,ROC曲线的AUC值为0.720,提示该诊断模型取得了令人满意的评价效果。模型公式为logistic回归方程P=-2.4544+0.0117胆汁酸水平+0.0198血清同型半胱氨酸。
当体内有微生物感染时,可激活宿主Toll样受体4(TLR4)并在不同的免疫细胞中表达,如中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞,它们产生炎症介质并诱导各种炎症过程[14]。在炎症早期,降钙素原由细胞因子激活的巨噬细胞分泌,并与上皮细胞相互作用。在炎症后阶段,IL-1β和肿瘤坏死因子-α的显著升高可诱导降钙素原的表达。此外,肝细胞损伤和炎症可能是降钙素原水平与肝脏疾病严重程度呈正相关的原因[15]。乳酸是由葡萄糖合成的有机分子,由乳酸脱氢酶代谢,存在于神经元和星形胶质细胞中。乳酸被运输到细胞外空间,并被神经元用作能量底物[16]。传统上,脑乳酸升高被认为是能量衰竭/损伤的标志,但最近的研究表明,乳酸稳态的变化与神经元功能障碍和HE有关。一些报道指出[17],HE患者的体循环和脑内乳酸浓度升高。在BDL大鼠上的实验表明,脑内乳酸和谷氨酰胺的含量随着脑水肿的进展而增加,而乳酸合成抑制则减少了脑内的乳酸和脑水肿,细胞外乳酸的增加与颅内压的升高有关[18]。本研究对上述四项因素进行分析。HE诊断模型的森林图结果显示,胆汁酸和血清同型半胱氨酸对HE有显著影响(P<0.05),而降钙素原和乳酸不是显著影响因素。
综上所述,logistic回归分析表明,血清同型半胱氨酸和胆汁酸水平可用于建立HE诊断模型,并能产生良好的评价效果。HE诊断模式有利于患者的早期鉴别诊断。
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