基于温度轨迹的脓毒症亚表型的不同免疫特征和临床结果

关键

       脓毒症是宿主对感染的一种失调反应，可导致器官功能障碍，并具有惊人的高死亡率。脓毒症最初被认为是对感染的过度炎症反应，炎症激增是高死亡率的原因。在过去的 30 年里，脓毒症中的异质性免疫反应逐渐被阐明。虽然一些脓毒症患者表现出过度的促炎反应，但许多患者也表现出相应的抗炎反应，这两种反应往往同时发生。这种平衡的抗炎反应可导致明显的脓毒症相关免疫抑制，其特征是 B 细胞和 T 细胞凋亡、人类白细胞抗原 DR 同种型 (HLA-DR) 表达降低以及细胞因子分泌的功能性抑制。处于过度炎症和免疫抑制状态的患者情况复杂，这可能是临床试验未能确定脓毒症异质性队列中抗炎疗法益处的潜在原因。鉴于脓毒症中的异质性免疫反应，免疫调节疗法将必须针对精确的免疫状态进行。例如，生物标志物指导的方法，如使用 HLA-DR 水平指导粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子( GM-CSF) 治疗和使用髓样细胞上表达的可溶性触发受体-1 (sTREM-1) 水平指导南吉博肽（nangibotide）治疗，已在脓毒症中显示出潜力。通过将这种方法扩展到纵向的生物标志物和临床测量，我们可能能够捕捉脓毒症中的动态免疫反应，并进一步完善针对免疫调节疗法的精准富集方法。

       我们曾报道过使用体温测量来识别可能代表对感染的不同免疫反应的脓毒症亚表型。温度轨迹亚表型最初是在大规模住院感染患者队列中开发和验证的，基于最初72小时的温度测量。四种体温轨迹分别是高温慢速缓解者——体温最初升高且持续升高的患者；高温快速缓解者——体温最初升高但退热的患者；常温和低温患者。体温轨迹已在成人脓毒症、儿童脓毒症、2019 年冠状病毒病 (COVID-19) 和中性粒细胞减少症患者中得到验证。在一项针对120例脓毒症休克患者的单中心研究中，我们发现体温轨迹与几种细胞因子的血浆水平之间存在显著关联。

本研究的目的是：（1）调查四个不同医院系统中超过 3500 名疑似感染患者的大型多中心队列中体温轨迹亚表型的生物标志物概况；（2）比较亚表型内幸存者和非幸存者之间生物标志物的差异表达；（3）评估人口统计学、合并症、微生物学结果和生物标志物在确定亚表型方面的影响。

研究队列

       2018 年至 2022 年期间，在四个医疗中心（密苏里州圣路易斯的 Mercy Health、密歇根州皇家橡树的 Beaumont 医院、伊利诺伊州皮奥里亚的 OSF 圣弗朗西斯医疗中心、马萨诸塞州波士顿的贝斯以色列女执事医疗中心）急诊室 (ED) 就诊的 18 岁或以上的成年患者均符合本研究的纳入标准。疑似感染的患者（定义为在发病后 24 小时内接受血培养和静脉注射抗生素）均被纳入研究。值得注意的是，序贯器官评估 (SOFA) 评分并未作为纳入标准的一部分。鉴于该研究的主要重点是感染后的免疫反应谱，我们对疑似感染患者采用了更广泛的纳入标准，以捕捉宿主对感染的更广泛反应谱。如果患者符合以下任一情况，则将被排除在外：(1) 入院后 24 小时内死亡或出院，(2) 根据聚合酶链反应 (PCR) 阳性结果确诊为 COVID-19，(3) 根据之前的研究，以此基准缺失 > 30% 的生物标志物值，或 (4) 生物标志物是在初次测量体温后 24 小时采集的。电子健康记录 (EHR) 数据是从相应医院的临床数据仓库收集的。使用 ICD-10（国际疾病分类，第十修订版）代码确定合并症。该研究已获得参与机构的机构审查委员会 (IRB) 的同意豁免（OSF 圣弗朗西斯医疗中心 IRB 967987；Mercy Health IRB 1597481；博蒙特医院 IRB 2018-459；贝斯以色列女执事医疗中心 IRB 2023P000566）。所有程序均遵照IRB关于人体实验的标准和1975年《赫尔辛基宣言》。

生物标志物测量

       与我们之前发表的文章一致，所有参与机构都遵循了以下步骤。血液样本作为常规护理的一部分进行采集，随后进行离心，分离出血浆或血清。在常规临床实验室检测后，含有剩余血浆或血清的试管在2–8 °C条件下储存最长72小时，然后分装并在-80 °C下冷冻以便长期储存。在生物标志物测量之前，样本被解冻，并进行多重珠基免疫测定（Luminex Multiplex；R&D Systems，明尼阿波利斯，明尼苏达州）。分析中使用了以下31种生物标志物的水平：血管生成素-1（Ang-1）；血管生成素-2（Ang-2）；C反应蛋白（CRP）；E选择素；Fms样酪氨酸激酶-3配体（Flt-3l）；粒细胞集落刺激因子（G-CSF）；粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）；白细胞介素（IL）-2；IL-6；IL-7；IL-8；IL-10；IL-15；IL-1受体拮抗剂（IL-1RA）；干扰素γ诱导蛋白10（IP-10）；瘦素；单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）；巨噬细胞炎性蛋白（MIP）-1β；MIP-3α；中性粒细胞明胶酶相关脂质载体（NGAL）；五聚体-3；降钙素原；蛋白C；程序性死亡配体-1（PD-L1）；可溶性触发受体（sTREM-1）；凝血酶调节蛋白；组织因子；肿瘤坏死因子（TNF）；TNF相关凋亡诱导配体（TRAIL）；可溶性血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）；以及血管内皮生长因子（VEGF）。生物标志物测量的显著分析样本稳定性评估已在之前描述。低于检测下限（LLD）的生物标志物测量值被视为LLD/√2。如果患者在24小时内多次采集生物标志物，则使用第一次采集的生物标志物数据进行分析。

温度轨迹分类

       体温轨迹算法使用了住院后前 72 小时的体温测量值。所有测量值在分析前均按先前描述的方法进行了标准化。每名研究患者的体温测量值与四种参考亚表型的体温进行比较。例如，将患者在时间0时的体温与每个亚表型在时间 0 时的体温进行比较。计算患者温度与亚表型温度之间的差异（即均方误差），并对72小时内的所有温度测量进行计算。这些差异随后被求和，以确定每个亚表型，患者被分配到总差异最小的亚表型。

统计分析

       使用方差分析（ANOVA）或卡方检验比较不同亚表型之间的人口统计学、合并症、微生物结果和住院死亡率。对于微生物结果，纳入住院前72小时的血液培养，并将其分类为四类：革兰阴性、革兰阳性、真菌和阴性。凝固酶阴性葡萄球菌和棒状杆菌属被排除为污染物。感染部位根据ICD-10代码得出。

       为了描述生物标志物的差异特征，使用方差分析比较四种亚表型之间所有 31 种生物标志物的水平，并使用 Bonferroni 校正进行多重检验（p值要求小于 0.0016）。根据作者的共识，后续描述了生物标志物谱的出现模式。为了比较每个亚表型中幸存者和死亡者的生物标志物水平，使用了非配对t检验，并进行了多重检验校正（ p

       亚表型模式还通过分层入组地点的数据进行评估。Beaumont和Beth Israel中心被归为一组（队列A），Mercy和OSF中心被归为另一组（队列B）。比较分层队列的亚表型之间的年龄、合并症、菌血症和死亡率，以评估关系的相似性。综合炎症和凝血评分也在分层队列的亚表型之间进行比较。

       进行多变量逻辑回归分析以评估亚表型与死亡率之间的关联，并根据综合生物标志物评分以及年龄、合并症和血培养结果进行调整。高温快速缓解者作为参考组，如前作所述。最后，进行多项回归分析以评估各领域（年龄、性别、合并症、微生物学特征和生物标志物）在确定亚表型成员资格方面的影响。使用似然比检验比较包括和排除每个领域的模型。Shapley 加性解释用于描述每个变量对预测每个亚表型的贡献。所有统计分析均使用 R 版本 4.0.3进行。

       总共有 3576 名疑似感染患者进行了生物标志物测量并符合纳入标准（参见电子补充材料，图 1）。研究队列的中位年龄为 67 岁（[IQR] 54-78 岁），其中 53% 为男性，18% 为黑人，77% 为白人，5% 为其他或未知种族，其中 17.5% 患有菌血症，总体住院死亡率为 6.4%。

体温轨迹亚表型的临床特征

3576 名患者被分为 4 种体温轨迹亚表型（图 1）：

高温慢速缓解者（N  = 563，16%）；高温快速缓解者（N  = 805，23%）；常温（N  = 1693，47%）；低温（N  = 515，14%）。

年龄：高温慢解者最年轻，中位年龄为 62 岁（IQR 46-74 岁），而低温慢解者最年长，中位年龄为 71 岁（IQR 60-82 岁）（p

合并症：高温慢解者多种合并症的患病率最低，包括慢性肺部疾病、高血压和糖尿病。相比之下，低温慢解者这些合并症的患病率最高（p

死亡率：低温患者死亡率最高，为14.2%；其次是高温慢缓解者，为6%；常温患者，为5.5%；高温快缓解者，为3.6%（p  

讨论