2. 南方医科大学南方医院检验科,广东 广州 510515
2. Clinical Laboratory Center, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China
上呼吸道感染(上感)是儿童最普遍的感染性疾病,是5岁以下儿童病死的首位原因,严重影响小儿的身体健康及发育。甘露聚糖结合凝集素(mannan binding lectin, MBL)缺损是导致儿童反复上呼吸道感染感染的主要因素之一[1-2]。MBL识别病原体后,以Ca2+依赖方式激活MBL相关丝氨酸蛋白酶(MBL-associated serine proteaes, MASP1和MASP2)而进一步激活补体凝集素途径,发挥溶破和调理吞噬功能[3]。MASP2主要由肝脏合成分泌,是激活凝集素途径的关键蛋白酶,而凝集素途径还可由几种胶原纤维素(ficolins)活化,故认为MASP2在凝集素途径中的作用更甚于MBL。研究表明,血清MASP2浓度与感染性疾病密切相关,MASP2水平降低使得白血病患者在接受化疗后更易感染,是易于导致白血病患者高频率发热的一个因素[4]。目前,尚未见血浆MASP2浓度与上感关系的报道。故而设计本实验,意欲了解血浆MASP2水平与上感易感性的关系,然而却发现上感儿童血浆MASP2水平高于正常对照儿童,这一结果与预期相悖。因此,我们试图从MASP2水平与上感有关临床指标的关系等方面来探讨其可能意义。
1 材料与方法 1.1 研究对象选取2014年10月~12月在南方医院儿科门诊接受治疗的103例上感患儿作为研究对象,其中男53例,女55例,年龄0~13岁,平均年龄3.1岁。所有患者均符合第七版《儿科学》中的诊断标准[5],无其他慢性疾病。根据上感组CRP水平分为CRP升高组(CRP > 5 mg/L)和CRP正常组(CRP≤5 mg/L);根据上感组WBC水平分为WBC升高组(WBC > 9.5×109 G/L)和WBC正常组(≤9.5×109 G/L, > 3.5×109 G/L);根据是否用药分为感染早期(出现症状后1~3 d内)未用药组及感染中后期已用药(主要是抗病毒药利韦巴林和抗细菌药头孢类抗生素)组。另选取对照组35例,为同期健康体检的正常儿童,年龄0~13岁,平均年龄4.7岁。
1.2 仪器与试剂主要仪器:多功能标记分析仪(PerkinElmergo,美国)、恒温水浴锅(金坛市医疗仪器产,中国江苏)、离心机(Eppendorf,德国)、Cobas 501全自动生化分析仪(Roche,德国)、HST302血细胞分析流水线XE-2100血液分析仪(Sysmex,日本)。主要试剂:MASP2检测试剂盒(USCN,中国武汉)、CRP检测试剂盒(Roche,德国)。
1.3 方法 1.3.1 标本采集及处理取静脉血1 mL,抗凝;静置10 min,3000 r/min离心10 min,留取上清液;置-70 ℃冰箱保存,供测定MASP2浓度用。
1.3.2 CRP及WBC定量测定CRP严格按照试剂盒说明书操作,采用颗粒增强透射免疫比浊法测定。WBC采用流式细胞计数法测定。
1.3.3 MASP2浓度测定按试剂盒说明书操作,简述如下:吸取稀释血浆(1:100)和8个不同浓度的标准品液各100 μL,加于各对应孔中,37 ℃水浴2 h;弃去液体并甩干后,每孔加入生物素化的MASP2抗体溶液100 μL,37 ℃水浴1 h;洗涤液洗涤,1.5 min×3次;每孔加入HRP标记的亲和素溶液100 μL,37 ℃水浴0.5 h,洗涤5次;每孔加入底物溶液90 μL,37 ℃避光显色15 min后,每孔加入终止液50 μL终止反应。在多功能标记分析仪上测定各孔A450 nm值,根据标准曲线得到各样本MASP2浓度值。
1.4.4 统计学分析所有数据应用EXCEL建立数据库,采用SPSS16.0统计软件对数据进行分析处理,计量资料组间比较以非方差齐性两样本独立t检验及Spearman相关分析,以P < 0.05为差异有统计学意义。
1.4.5 生物信息学分析应用生物信息学分析MASP2基因与急性期蛋白MBL、CRP基因是否存在共同的应激元件。DNA序列比对网站为NCBI/ BLAST(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)UCSC(http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway),microRNA数据库网站是CHIPBase(http://deepbase.sysu.edu.cn/chipbase/),转录因子结合谱数据库为JASPAR(http://jaspar.binf.ku.dk/)。
2 结果 2.1 上感组血浆MASP2浓度高于对照组103例上感患者血浆样本与35例健康儿童血浆样本经ELISA试剂盒检测,得到MASP2浓度值。上感组与对照组血浆MASP2水平有非常显著差异(t=11.126,P < 0.001)。上感组血浆MASP2浓度区间为[159, 640],平均浓度为316 ng/mL;健康对照组浓度区间为[33, 304],平均浓度130 ng/mL(图 1)。
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图 1 上感组和对照组血浆MASP2浓度比较 Figure 1 Comparison of plasma MASP2 concentrations between URTI group and normal control group, ***P < 0.001. |
对103例上感患者血浆MASP2浓度与年龄做Spearman相关分析,得出上感组血浆MASP2浓度与年龄成显著正相关(r=0.302,P < 0.01)。将103例患者按照性别分为男、女2组,进行两样本的独立t检验,发现男性组血浆MASP2略高于女性组,但2组之间血浆MASP2水平无统计学差异(P > 0.05,图 2)。
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图 2 上感儿童血浆MASP2水平与年龄和性别的关系 Figure 2 Relations of plasma MASP2 levels with age (A) and gender (B) in URTI group. |
上感儿童CRP正常组与CRP升高组血浆MASP2浓度均升高且均值无明显差异(P > 0.05)。然而,将血浆MASP2浓度与CRP值进行Spearman相关分析,却发现CRP升高组MASP2浓度与CRP值呈正相关(r=0.310,P < 0.05),但CRP正常组MASP2浓度与CRP值无明显相关性(r=0.055,P > 0.05,图 3)。
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图 3 上感儿童血浆MASP2水平与CRP值的关系 Figure 3 Relations of plasma MASP2 level with CRP level in children with URTI. A: Comparison of plasma MASP2 levels between the elevated CRP group and the normal CRP group; B: Correlation analysis between plasma MASP2 level and CRP in the elevated CRP group; C: Correlation analysis between plasma MASP2 level and CRP in the normal CRP group. |
上感儿童WBC正常组与WBC升高组血浆MASP2浓度均升高且均值无差别(P > 0.05)。然而,分别将血浆MASP2浓度与WBC值进行Spearman相关分析却发现,WBC升高组MASP2浓度与WBC值呈正相关(r=0.392,P < 0.01),但WBC正常组MASP2浓度与WBC值无明显相关性(r=0.075,P > 0.05,图 4)。
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图 4 上感儿童血浆MASP2水平与WBC值的关系 Figure 4 Relations between plasma MASP2 level and WBC in children with URTI. A: Comparison of plasma MASP2 levels between the elevated WBC group and the normal WBC group; B: Correlation analysis between plasma MASP2 level and WBC in the elevated WBC group; C: Correlation analysis between plasma MASP2 level and WBC in the normal WBC group. |
感染早期未用药组儿童血浆MASP2平均浓度为336 ng/mL,感染中后期已用药组儿童为277 ng/mL,两者比较有显著差异(t=2.791,P < 0.01,图 5)。
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图 5 感染早期未用药组与感染中后期用药组血浆MASP2水平比较 Figure 5 Comparison of plasma MASP2 levels between early stage of infection without treatment group and mid-late stage of infection with treatment group. **P < 0.01. |
应用生物信息学分析MASP2、MBL、CRP基因,结果表明它们具有共同的转录因子HNF-4α结合位点,不同基因中HNF-4α结合位点详见表 1。查询转录因子结合谱数据库,获得该转录因子结合的motif图谱(图 6)。HNF-4α结合于MASP2基因5'上游序列的结合位点,可调控MASP2基因的表达,提示MASP2也可能是一种急性期蛋白。
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表 1 不同基因中转录因子HNF-4结合位点信息 Table 1 Information of transcription factor HNF-4α binding loci in different genes |
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图 6 转录因子HNF-4α调控MASP2基因表达示意图 Figure 6 Schematic diagram of MASP2 gene regulation by the transcription factor HNF-4α. |
在发展中国家,急性呼吸道感染是儿童发病率最高的疾病,占门诊病人20%~40%。上感是鼻炎、咽炎、扁桃体炎、中耳炎等急性炎症的总称,占呼吸道感染疾病的87.5%[5]。不少报道描述了血清MASP2浓度与麻风病[6]、美洲锥虫病[7]、风湿性关节炎[8]等疾病之间的关系。有报道MASP2水平偏高者更易感染丙型肝炎病毒[9],但亦有研究发现MASP2水平低下的患者在原位肝移植术后更容易感染细菌[10]。目前,尚未见研究血浆MASP2水平与上感关系的报道。
本研究发现,上感儿童血浆MASP2浓度区间为159~640 ng/mL,平均浓度为316 ng/mL,而对照儿童血浆MASP2浓度区间为33~304 ng/mL,平均浓度为130 ng/mL,上感儿童血浆MASP2浓度显著高于对照儿童(P < 0.001)。推测其原因可能是,患儿在受到病毒和/或细菌的侵袭时,刺激MASP2合成显著增加,从而激活补体凝集素途径并发挥调理吞噬作用。上感组儿童血浆MASP2水平与年龄显著相关(P < 0.01),但男、女2组血浆MASP2浓度无统计学差异,表明MASP2水平的变化与年龄长幼有很大关系,也提示儿童时期MASP2合成分泌的发育不完全,是机体免疫功能低下的一个方面。上感儿童CRP正常组与CRP升高组血浆MASP2浓度均升高且均值无差别,但CRP升高组血浆MASP2水平与CRP值呈正相关(P < 0.05),而CRP正常组血浆MASP2浓度与CRP值无相关性。CRP是在肝脏合成的一种急性期蛋白,是炎症及感染疾病的一个早期指标。正常情况下CRP浓度小于5 mg/L,但在应激条件下如感染、炎症、组织损伤等,血浆CRP浓度可快速升高,最高达500倍,且其升高程度与感染或炎症的严重程度呈正相关[11]。上感儿童WBC正常组与WBC升高组血浆MASP2浓度均升高且均值无差别,但WBC升高组MASP2水平与WBC值显著正相关(P < 0.01),而WBC正常组MASP2水平与WBC值无显著相关性。白细胞是机体防御系统的重要组成部分,当病原体侵入体内时,机体就会动员白细胞,释放入外周循环。如果外周白细胞数量高于正常值,很可能是机体被感染或有其它炎症。因此,血浆MASP2水平升高也可从另一个角度表明患者感染或炎症的严重程度。我们还发现,感染早期未用药上感儿童血浆MASP2浓度显著高于感染中后期已用者(P < 0.01)。感染后,机体免疫系统被激活,释放大量IL-6、TNF-α等细胞因子,可能刺激MASP2分泌,而使用抗病毒药物及抗生素等后,随着病原体被杀灭和炎症缓解,对MASP2合成分泌的刺激作用减弱,此时MASP2水平也就降低了。小儿上感80%为病毒感染,在病毒感染早期CRP值一般小于1 mg/L,未治疗或治疗无效时可能会继发细菌感染,此时CRP值会显著升高。所以约52.9%的患儿CRP值并未出现异常。临床上常联合CRP值与WBC值作为辅助诊断细菌性上感的参考依据[12]。本研究发现,有些患儿MASP2浓度很高如大于600 ng/mL,但CRP值正常,而WBC值却显著升高;另一方面,MASP2浓度高于600 ng/mL的个别患儿,CRP值高于200 mg/L,但WBC计数确正常。WBC值是判断患者有无细菌感染的传统指标,但其受患者年龄、日间变化、应激、药物治疗等因素影响,也与个体差异相关,有的患儿免疫功能低下,机体反应低下,所以WBC值的敏感性有一定局限性。因此在诊断细菌感染时仅作为一个参考指标。病毒感染时,患儿早期WBC值正常或者偏低,而此时病毒感染可能通过促炎细胞因子的介导,刺激MASP2大量分泌。上述资料表明,在上感儿童,不论CRP、WBC值是否正常,MASP2值均升高,提示后者比前二者更全面且敏感。因此,联合应用MASP2、CRP、WBC指标对于辅助诊断上感(尤病毒性)可能是有价值的。
鉴于上述发现,我们假设MASP2为类似CRP和MBL的急性期蛋白。机体受到应激原(如感染、炎症、组织损伤、烧伤、局部缺血坏死以及恶性肿瘤)刺激后短时间内即可出现血清成分的变化,称为急性期反应(acute-phase response, APR),参与急性期反应的物质一般为蛋白质,所以称急性期蛋白。肝脏中APR是由IL-6、IL-1、TNF-α等细胞因子作用于HNF(hepatic nuclear factors)家族转录因子[13],转录因子激活后,识别相应基因的启动子区域,从基因水平调控APR反应。通过UCSC genome Browser搜索发现,CRP、MBL2和MASP2基因均含1个HNF-4α结合位点。通过DeepBase点chip发现,在CRP的1840位置(http://deepbase.sysu.edu.cn/chipbase/viewChipSeqInfo.php?table=GSE22078HNF4A&database=hg19&id=1840)、MBL的3336位置(http://deepbase.sysu.edu.cn/chipbase/viewChipSeqInfo.php?table=GSE22078HNF4A&database=hg19&id=3336)和MASP2的177位置(http://deepbase.sysu.edu.cn/chipbas/viewChipSeqInfo.php?table=GSE22078HNF4A&database=hg19&id=177)各有1个HNF-4α结合位点。CRP和MBL都是典型的急性期蛋白,而HNF-4α是肝脏应激反应中重要且特异的转录因子[13]。资料表明,CRP、MBL、MASP2基因具有共同的应激元件且均被HNF-4α识别,MASP2可能是急性期蛋白。
综上,我们推论MSAP2为急性期蛋白,血浆MASP2水平可能作为辅助诊断小儿上感的一个参考指标,也可用于辅助诊断其它有关疾病。至于其是否比CRP、WBC指标更具优势,则需更多的研究加以明确。
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