Correlation between the cytokine levels in serum and BALF and intrapulmonary and extrapulmonary ARDS

doi:10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2023.03.003

Abstract

Abstract:

Objective

To analyze the correlation between the cytokine levels in serum and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and intrapulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome (ARDS).

Methods

A single-center retrospective study was conducted to collect the clinical data of all ARDS patients requiring mechanical ventilation who were admitted to the Department of Critical Care Medicine of Shandong Provincial Hospital from August 2021 to January 2022. According to the inclusion criteria and exclusion criteria, 30 patients were finally included. ARDS patients were divided into intrapulmonary group caused by direct lung injury and extrapulmonary group that caused by indirect lung injury. Clinical data, cytokine levels (IL -6, IL-10, IL-1β, TNF-α, IL-8), neutrophil ratio (Neu%), lymphocyte ratio (Lym%), disease severity and clinical outcome and clinical biological indicators were collected. Spearman analysis was used for correlation analysis of continuous variables, and logistic regression analysis was used to determine the influencing factors of different type of ARDS.

Results

The duration of mechanical ventilation in extrapulmonary group was shorter than that in intrapulmonary group (Z=2.593, P=0.008). There were no significant differences of serum Lym%, BALF IL-10, BALF/serum IL-10, BALF/serum TNF-α and BALF/serum Neu% while significant differences in other variables between the two groups (P<0.05). Spearman correlation analysis showed that the level of IL-1β in BALF/ serum was positively correlated with the duration of mechanical ventilation in the intrapulmonary group (r=0.773, P=0.015). Logistic regression analysis showed that serum TNF-α and Neu% were the influencing factors of ARDS patients (OR=2.833, 95%CI: 1.136-7.063, P=0.025; OR=0.879, 95%CI: 0.776-0.995, P=0.041).

Conclusion

The level of IL-1β in BALF/serum is positively correlated with the duration of mechanical ventilation inpatients with intrapulmonary ARDS. Although the expression levels of cytokines in serum and BALF are significantly different between patients with intrapulmonary and extrapulmonary ARDS, TNF-α and Neu% in serum can distinguish them.

Key words: Acute respiratory distress syndrome, Intrapulmonary cause, extrapulmonary cause, Bronchoalveolar lavage fluid, Cytokines

Rui Chen, Hongna Yang, Wei Fang, Xinxin Li, Tiantian Li, Xiaoyi Yu, Yanxue Wang, Wenyu Li. Correlation between the cytokine levels in serum and BALF and intrapulmonary and extrapulmonary ARDS[J]. Chinese Journal of Critical Care & Intensive Care Medicine(Electronic Edition), 2023, 09(03): 251-258.

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Figures/Tables 7

一般资料	肺内组（19例）	肺外组（11例）	统计值	P值
年龄［岁，M（P₂₅，P₇₅）］	65.0（61.0，71.0）	56.0（34.0，66.0）	Z=1.553	0.123
性别			-	0.215
男	13（68.4）	10（90.9）
女	6（31.6）	1（9.1）
高血压			-	0.702
否	12（63.2）	8（72.7）
是	7（36.8）	3（27.3）
糖尿病			-	1.000
否	14（73.7）	9（81.8）
是	5（26.3）	2（18.2）
冠心病			-	0.466
否	11（57.9）	8（72.7）
是	8（42.1）	3（27.3）
脑血管疾病			-	0.372
否	14（73.7）	10（90.9）
是	5（26.3）	1（9.1）
脂肪肝			-	0.041
否	19（100.0）	8（72.7）
是	0	3（27.3）

肺内组（19例）	肺外组（11例）
肺炎克雷伯菌联合变形杆菌1例	肺炎克雷伯杆菌2例
鲍曼不动杆菌4例	肺炎克雷伯杆菌联合黏质沙雷菌1例
白念珠菌1例	嗜麦芽窄食单胞菌1例
琼氏不动杆菌1例	鲍曼不动杆菌3例
大肠埃希菌联合肺炎克雷伯菌1例	念珠菌1例
铜绿假单胞菌2例	毛霉属1例
金黄色葡萄球菌1例	金黄色葡萄球菌1例
金黄色葡萄球菌联合白色假丝酵母菌1例	无结果者1例
肺炎克雷伯菌3例	-
纹带棒状杆菌1例	-
无结果者3例	-

生物学指标	肺内组（19例）	肺外组（11例）	统计值	P值
WBC［×10⁹/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	9.7（7.6，13.8）	11.3（7.8，17.5）	Z=0.495	0.641
Plt［×10⁹/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	159（73，215）	150（34，238）	Z=0.194	0.866
Alb［g/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	33.4（31.2，35.3）	32.5（31.4，34.3）	Z=0.315	0.774
Lac［mmol/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	1.70（1.00，2.30）	1.90（1.50，4.50）	Z=1.077	0.287
PCT［ng/ml，M（Q₂₅，Q₇₅）］	1.77（0.46，7.60）	1.86（1.27，9.95）	Z=0.925	0.372
APTT（s， $x ¯$ ±s）	42.78±8.50	50.20±14.06	t=1.528	0.081
氧合指数（mmHg， $x ¯$ ±s）	174.0±77.3	184.0±68.0	t=0.342	0.735
总T细胞百分比（%， $x ¯$ ±s）	67.9±14.0	60.7±12.7	t=1.229	0.231
T辅助细胞百分比（%， $x ¯$ ±s）	46.1±12.6	39.6±12.5	t=1.203	0.241
抑制/细胞毒性T细胞百分比［%，M（Q₂₅，Q₇₅）］	16.6（13.9，22.7）	17.6（15.4，23.8）	Z=0.757	0.475
BALF吞噬细胞比率［%，M（Q₂₅，Q₇₅）］	5.00（1.75，8.00）	7.00（1.50，15.0）	Z=0.540	0.602

生物学指标	肺内组（19例）	肺外组（11例）	统计值	P值
WBC［×10⁹/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	9.7（7.6，13.8）	11.3（7.8，17.5）	Z=0.495	0.641
Plt［×10⁹/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	159（73，215）	150（34，238）	Z=0.194	0.866
Alb［g/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	33.4（31.2，35.3）	32.5（31.4，34.3）	Z=0.315	0.774
Lac［mmol/L，M（Q₂₅，Q₇₅）］	1.70（1.00，2.30）	1.90（1.50，4.50）	Z=1.077	0.287
PCT［ng/ml，M（Q₂₅，Q₇₅）］	1.77（0.46，7.60）	1.86（1.27，9.95）	Z=0.925	0.372
APTT（s， $x ¯$ ±s）	42.78±8.50	50.20±14.06	t=1.528	0.081
氧合指数（mmHg， $x ¯$ ±s）	174.0±77.3	184.0±68.0	t=0.342	0.735
总T细胞百分比（%， $x ¯$ ±s）	67.9±14.0	60.7±12.7	t=1.229	0.231
T辅助细胞百分比（%， $x ¯$ ±s）	46.1±12.6	39.6±12.5	t=1.203	0.241
抑制/细胞毒性T细胞百分比［%，M（Q₂₅，Q₇₅）］	16.6（13.9，22.7）	17.6（15.4，23.8）	Z=0.757	0.475
BALF吞噬细胞比率［%，M（Q₂₅，Q₇₅）］	5.00（1.75，8.00）	7.00（1.50，15.0）	Z=0.540	0.602

相关因子	肺内组（19例）	肺外组（11例）	Z值	P值
IL-6（pg/ml）
血清	65.3（20.8，150.0）	155.0（65.9，4625.0）	2.010	0.047
BALF	3671（668，8423）	812（164，2644）	2.065	0.041
BALF/血清	41.60（7.70，63.10）	2.57（1.05，2.93）	2.208	0.028
IL-10（pg/ml）
血清	2.10（1.75，3.55）	4.74（3.27，14.50）	2.230	0.025
BALF	3.31（1.24，5.94）	9.25（1.85，12.50）	0.984	0.332
BALF/血清	0.95（0.47，2.29）	0.51（0.50，1.32）	0.336	0.793
TNF-α（pg/ml）
血清	1.37（0.80，1.59）	1.82（1.54，4.06）	2.499	0.012
BALF	17.33（10.10，43.30）	6.41（2.19，14.30）	2.064	0.036
BALF/血清	2.73（1.11，22.60）	3.27（1.52，111.00）	0.278	0.807
IL-1β（pg/ml）
血清	2.89（1.47，11.40）	14.50（6.29，30.00）	2.178	0.029
BALF	1365（258，3649）	107（51，346）	2.714	0.005
BALF/血清	139.0（82.4，1284.0）	11.5（4.2，28.7）	2.946	0.002
IL-8（pg/ml）
血清	13.5（1.4，34.3）	34.8（26.8，185.0）	2.005	0.047
BALF	1 0000（6856，14437）	6164（1845，8664）	2.118	0.036
BALF/血清	610（83，4283）	50（18，188）	2.530	0.009
Neu%
血清（ $x ¯$ ±s）	88.4±4.48	78.7±14.1	t=2.220	0.048
BALF	90.0（85.8，93.8）	75.0（40.0，85.0）	2.137	0.037
BALF/血清	0.99（0.94，1.05）	0.88（0.49，1.28）	0.422	0.721
Lym%
血清（ $x ¯$ ±s）	6.70±3.94	14.00±12.10	t=1.930	0.079
BALF	5.00（4.25，11.0）	3.00（2.00，4.00）	2.443	0.016
BALF/血清	1.02（0.72，4.18）	0.23（0.63，0.49）	2.717	0.004

相关因子	肺内组（19例）	肺外组（11例）	Z值	P值
IL-6（pg/ml）
血清	65.3（20.8，150.0）	155.0（65.9，4625.0）	2.010	0.047
BALF	3671（668，8423）	812（164，2644）	2.065	0.041
BALF/血清	41.60（7.70，63.10）	2.57（1.05，2.93）	2.208	0.028
IL-10（pg/ml）
血清	2.10（1.75，3.55）	4.74（3.27，14.50）	2.230	0.025
BALF	3.31（1.24，5.94）	9.25（1.85，12.50）	0.984	0.332
BALF/血清	0.95（0.47，2.29）	0.51（0.50，1.32）	0.336	0.793
TNF-α（pg/ml）
血清	1.37（0.80，1.59）	1.82（1.54，4.06）	2.499	0.012
BALF	17.33（10.10，43.30）	6.41（2.19，14.30）	2.064	0.036
BALF/血清	2.73（1.11，22.60）	3.27（1.52，111.00）	0.278	0.807
IL-1β（pg/ml）
血清	2.89（1.47，11.40）	14.50（6.29，30.00）	2.178	0.029
BALF	1365（258，3649）	107（51，346）	2.714	0.005
BALF/血清	139.0（82.4，1284.0）	11.5（4.2，28.7）	2.946	0.002
IL-8（pg/ml）
血清	13.5（1.4，34.3）	34.8（26.8，185.0）	2.005	0.047
BALF	1 0000（6856，14437）	6164（1845，8664）	2.118	0.036
BALF/血清	610（83，4283）	50（18，188）	2.530	0.009
Neu%
血清（ $x ¯$ ±s）	88.4±4.48	78.7±14.1	t=2.220	0.048
BALF	90.0（85.8，93.8）	75.0（40.0，85.0）	2.137	0.037
BALF/血清	0.99（0.94，1.05）	0.88（0.49，1.28）	0.422	0.721
Lym%
血清（ $x ¯$ ±s）	6.70±3.94	14.00±12.10	t=1.930	0.079
BALF	5.00（4.25，11.0）	3.00（2.00，4.00）	2.443	0.016
BALF/血清	1.02（0.72，4.18）	0.23（0.63，0.49）	2.717	0.004

指标	肺内组（19例）	肺外组（11例）	统计值	P值
APACHEⅡ评分（ $x ¯$ ±s）	16.9±7.63	14.3±7.18	t=0.926	0.362
SOFA评分（ $x ¯$ ±s）	6.79±3.52	9.55±5.01	t=1.768	0.088
机械通气时间［d，M（Q₂₅，Q₇₅）］	10.0（4.00，15.0）	3.00（1.00，7.00）	Z=2.593	0.008
ICU住院时间［d，M（Q₂₅，Q₇₅）］	13.0（6.00，17.0）	8.00（1.00，12.0）	Z=1.898	0.057
死亡［例（%）］			-	0.626
否	15（78.9）	10（90.9）
是	4（21.1）	1（9.1）

指标	肺内组（19例）	肺外组（11例）	统计值	P值
APACHEⅡ评分（ $x ¯$ ±s）	16.9±7.63	14.3±7.18	t=0.926	0.362
SOFA评分（ $x ¯$ ±s）	6.79±3.52	9.55±5.01	t=1.768	0.088
机械通气时间［d，M（Q₂₅，Q₇₅）］	10.0（4.00，15.0）	3.00（1.00，7.00）	Z=2.593	0.008
ICU住院时间［d，M（Q₂₅，Q₇₅）］	13.0（6.00，17.0）	8.00（1.00，12.0）	Z=1.898	0.057
死亡［例（%）］			-	0.626
否	15（78.9）	10（90.9）
是	4（21.1）	1（9.1）

变量	肺内组（19例）		肺外组（11例）
变量	r值	P值	r值	P值
IL-6
血清	0.175	0.534	-0.430	0.335
BALF	0.053	0.878	0.193	0.647
BALF/血清	0.201	0.456	-0.154	0.805
IL-10
血清	0.011	0.966	-0.460	0.213
BALF	-0.210	0.402	-0.369	0.294
BALF/血清	0.009	0.971	-0.323	0.396
TNF-α
血清	-0.416	0.097	-0.177	0.648
BALF	0.403	0.282	0.429	0.397
BALF/血清	-0.096	0.821	0.632	0.368
IL-1β
血清	0.088	0.745	-0.500	0.667
BALF	0.027	0.915	-0.096	0.820
BALF/血清	0.773	0.015	0.200	0.704
IL-8
血清	-0.263	0.343	-0.072	0.865
BALF	0.178	0.580	0.667	0.102
BALF/血清	0.360	0.251	0.718	0.172
Neu%
血清	0.328	0.171	0.432	0.185
BALF	0.101	0.755	0.671	0.215
BALF/血清	0.099	0.759	0.224	0.718
Lym%
血清	-0.432	0.065	-0.529	0.094
BALF	0.255	0.543	0	1.000
BALF/血清	0.422	0.298	-0.632	0.368

变量	回归系数（B值）	B值标准误	Wald值	P值	OR	95%CI
IL-6
血清	0.003	0.003	1.185	0.276	1.003	0.998~1.009
BALF	0.000	0.000	3.133	0.077	1.000	0.999~1.000
BALF/血清	-0.745	0.609	1.498	0.221	0.475	0.144~1.566
IL-10
血清	0.288	0.212	1.837	0.175	1.333	0.880~2.021
BALF	0.003	0.006	0.204	0.652	1.003	0.991~1.014
BALF/血清	-0.238	0.479	0.247	0.619	0.788	0.309~2.014
TNF-α
血清	1.041	0.466	4.992	0.025	2.833	1.136~7.063
BALF	-0.162	0.105	2.415	0.120	0.850	0.693~1.043
BALF/血清	0.000	0.003	0.006	0.938	1.000	0.994~1.006
IL-1β
血清	0.079	0.042	3.614	0.057	1.082	0.998~1.174
BALF	-0.007	0.004	2.159	0.142	0.993	0.985~1.002
BALF/血清	-0.062	0.039	2.530	0.112	0.940	0.870~1.015
IL-8
血清	0.001	0.002	0.331	0.565	1.001	0.997~1.006
BALF	0.000	0.000	3.305	0.069	1.000	0.999~1.000
BALF/血清	-0.005	0.004	1.331	0.249	0.995	0.987~1.003
Neu%
血清	-0.129	0.063	4.182	0.041	0.879	0.776~0.995
BALF	-0.139	0.079	3.109	0.078	0.870	0.746~1.016
BALF/血清	-1.563	2.132	0.537	0.464	0.210	0.003~13.68
Lym%
血清	0.127	0.068	3.521	0.061	1.135	0.994~1.297
BALF	-17.560	3751.000	0	0.996	0	0
BALF/血清	-188.000	15 496.000	0	0.990	0	0

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