膿毒癥與生物標志物

膿毒癥（sepsis），即膿毒血癥，是由致病菌感染引起的系統(tǒng)性炎癥反應綜合征（SIRS）。此病發(fā)病急，死亡率高。多數(shù)患者在入院時表現(xiàn)不具備特異性，據(jù)以往的一般檢測指標（如T、R、HB及白細胞計數(shù)等）結果和細菌培養(yǎng)加藥敏實驗以判斷病情及指導治療，因所需的時間較長，只能經(jīng)驗性使用抗生素、入住ICU等治療措施，即使采用這樣的方法，死亡率仍較高。為此便開始了更好的標志物研究。直到目前，用于評估膿毒癥潛在用途的生物標志物多達170多種[1]。膿毒癥標志物如此繁多，來源范圍廣，從宏觀到微觀，預計今后研究的發(fā)展趨勢為微觀領域?，F(xiàn)就近幾年來對膿毒癥的診斷和預后有一定價值的主要標志物及其應用作一綜述。

1 氧化-抗氧化與炎癥因子標志物

膿毒癥發(fā)生有多種機制，其中一種稱之為炎癥-抗炎因子平衡學說，在機體受到有害刺激時，會釋放促炎細胞因子，同時抗炎系統(tǒng)也被啟動，釋放內源性抗炎因子對炎癥反應進行牽制和調節(jié)，但在膿毒血癥時，平衡受到破壞，炎癥反應失控，炎性因子大量釋放導致全身炎癥反應，進而導致多器官衰竭，或者表現(xiàn)為抗炎反應過度亢進，拮抗炎癥細胞因子生成及作用，影響免疫細胞功能，導致機體處于失衡狀態(tài)[2]。此過程離不開炎癥因子的作用，如腫瘤壞死因子（TNF-α）、白介素類（IL）等。但是，炎癥反應并不能完全解釋膿毒癥的病理生理，因此另一種學說-脂質氧化應激與抗氧化認為脂多糖（LPS）起了重要作用，核因子-KB（NF-KB）與其蛋白抑制物IKB平時以一種無活性的形式存在于胞漿中，被活化后，能誘導許多氧化物的轉錄，如一氧化氮合酶（NOS）、超氧化物歧化酶（SOD）、選擇性環(huán)氧酶（COX-2）等[3]，這些轉錄產(chǎn)物的失衡進一步加重膿毒癥的病理損害，導致微循環(huán)障礙甚至膿毒癥休克。Raspé C[4]通過實驗發(fā)現(xiàn)，用選擇性NF-KB抑制劑預先處理膿毒癥小鼠，發(fā)現(xiàn)諸如TNF-α，IL-1β，IL-6，IFN-γ之類的促炎因子釋放有顯著性的下降，說明在機體組織很有可能是轉錄因子NF-KB通過減少促炎因子的釋放來調節(jié)炎癥反應的過程。

TNF-α是在炎癥過程中通過不斷放大的級聯(lián)反應所產(chǎn)生的一種炎癥介質，能激活吞噬細胞的吞噬功能和刺激其他細胞分泌炎癥因子如IL-1、IL-6、IL-7等，陳氏等[5]發(fā)現(xiàn)TNF-α、NF-KB在膿毒癥大鼠肝臟中濃度較高，而SOD濃度卻明顯較低，經(jīng)給予抗感染、抗氧化治療后，NF-KB和TNF-α濃度均有所降低，而SOD的濃度卻升高了，或許膿毒癥正是炎癥反應與氧化應激的雙重作用，那么對這些炎癥因子或氧化-過氧化產(chǎn)物進行檢測，就有可能對膿毒癥病情的發(fā)展有所掌握。如血漿SOD活性就能夠成為膿毒癥的一項檢測指標，指導病情和預后[6]。

降鈣素原（PCT）是一種多肽，其化學結構上有幾種陽離子氨基酸，能直接中和細菌的LPS，從而減少主要炎癥介質的產(chǎn)生，由LPS誘導的Th1，調節(jié)性T細胞及單核細胞的級聯(lián)激活所產(chǎn)生的主要炎癥因子，PCT對其有顯著的抑制作用[7]。因此一直以來被認為是膿毒癥較好的標志物，在重癥感染發(fā)生時其濃度迅速升高，其濃度與病情呈正相關性。Sakra[8]等證實了膿毒癥時PCT濃度就要比非炎癥SIRS要高得多，同時該研究還發(fā)現(xiàn)，PCT對死亡率的預測有著一個截點值，超過該值時，死亡率顯著增加。

C-反應蛋白（CRP）是一種急性期反應蛋白，能激活補體，促進吞噬，參與急慢性炎癥反應，尤其是在細菌性感染時會明顯升高，在臨床上被作為較好的標志物使用，能對病情進行預測[9]，但有研究發(fā)現(xiàn)單獨的CRP指標并不能區(qū)別膿毒癥和SIRS，在二者中其濃度均會升高[10]，因此Klau[11]提出在膿毒癥發(fā)生后的第7d將PCT的下降比例基線和CRP的下降比例基線結合起來的預測價值能夠監(jiān)測危重患者治療的有效率及治療時間。

骨髓細胞表達的可溶性觸發(fā)受體1（STREM1）是新近發(fā)現(xiàn)的一種炎癥因子，它是激發(fā)炎癥級聯(lián)放大效應的關鍵因子，增強炎癥反應對機體的影響，在微生物或其他誘導物的刺激下導致促炎因子、髓過氧化物酶、炎癥趨化因子（ MCP-1，MCP-3和IL-8 等） 釋放，以IL-8 升高為甚[12]。STREM1在炎癥發(fā)生時顯著升高，尤其是在膿毒癥中，其升高與病情預后有明顯關系，同PCT、CRP一起，在膿毒癥的早期診斷中起到了一定的作用[13]。

單核/巨噬細胞活化后分泌的IL-1β在體內以前體形式存在，然后在caspase-1（IL-1β轉化酶）作用下裂解產(chǎn)生在細胞外有活性的IL-1，同時，IL-1β轉化酶還能生成IL-18，其結構與功能與IL-1β相似，也可能是參與炎癥反應的一種強有力的促炎因子[14]。

2 血液系統(tǒng)標志物

感染時炎癥因子經(jīng)常伴隨著凝血和抗凝機制的失調，病情發(fā)展到嚴重階段，往往會導致各個系統(tǒng)、器官和細胞的損傷，其中器官組織功能的異?？赡芫团c凝血系統(tǒng)的異常有關。感染時的網(wǎng)狀凝血狀態(tài)是受蛋白質C系統(tǒng)中的抗凝機制的功能受損而進一步產(chǎn)生的，炎癥引起凝血異常，反之亦然[15]，隨著病情的發(fā)展，凝血功能異常加重，血液處于高凝狀態(tài)，促進了微血管內微血栓的形成，最終導致微循環(huán)障礙、DIC，病情惡化。在凝血過程中，來源于巨核細胞的血小板發(fā)揮了不可替代的重要作用。血小板生成素（TPO）為一種體液生長因子，能刺激巨核細胞的增殖和分化，影響血栓的形成，TPO不直接誘導血小板的聚集，但可通過對不同激動劑（啟動效應）的反應來增強這種聚集作用[16]，在炎癥因子刺激下，TPO生成增加，通過對不同效應使血液凝固，血栓形成，影響病情的發(fā)展和預后。

病情發(fā)展到嚴重階段，體內凝血-抗凝血系統(tǒng)出現(xiàn)異常，微循環(huán)內逐步有了血栓的形成。D-二聚體是纖維蛋白單體一種特異性降解產(chǎn)物，來源于纖溶酶溶解的交聯(lián)纖維蛋白凝塊，只要機體血管內有活化的血栓形成及纖維溶解活動，D-二聚體就會升高。感染本身就會導致D-二聚體上升，入院當天D-二聚體明顯升高可以說明患者疾病的嚴重程度，但是不能說明患者的預后。因為，患者的預后不僅取決于原發(fā)疾病的嚴重程度，還取決于后續(xù)的治療措施及患者對于治療的反應情況，因此可以選擇連續(xù)三天的D-二聚體平均值來作為評估患者預后[17]。

3 免疫細胞類標志物

膿毒癥發(fā)生后，體內除產(chǎn)生大量的炎癥介質外，晚期還伴隨著免疫系統(tǒng)的抑制，免疫功能的失調也是導致病情惡化的一個重要因素，在炎癥刺激物作用下，活化的T細胞亞群明顯增加，以CD4T和CD8T細胞亞群最為明顯，這些活化的細胞能產(chǎn)生一些炎細胞因子如TNF、IL-2和一些抗炎因子如IL-4和IL-10，CD4T的增殖與IL-2的分泌有關，然而炎癥亦能使免疫細胞發(fā)生凋亡，CD4T的凋亡則與細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（CTLA-4）的表達有關[18]，在膿毒癥患者體內免疫細胞發(fā)生增殖和凋亡，若這種平衡受損，則出現(xiàn)免疫功能的異常，最終使病情發(fā)展到了嚴重階段，死亡率增加。

自然殺傷（NK）細胞，是人體的一種重要的免疫細胞，在感染中發(fā)揮重要的作用，多種途徑可誘導NK細胞活化，感染時產(chǎn)生的炎癥因子對其活化和分化具有正調節(jié)作用，NK細胞出現(xiàn)在能夠導致炎癥反應的許多組織，在感染過程中可能起到了保護作用，但是在無菌性或感染性SIRS過程中卻是有害的[19]，因此，在嚴重膿毒癥的早期階段，NK細胞在促進系統(tǒng)性炎癥方面起到了很大的作用，隨著病情的進展，NK細胞活性有所不同。

4 核酸類標志物

隨著科學技術手段的不斷創(chuàng)新，對膿毒癥標志物的研究步入了更微觀領域。蛋白質類炎癥刺激物都是通過基因轉錄而來的，因此標志物延伸到了核酸水平，感染過程開始后，必定有蛋白質類的轉錄和翻譯，在此，離不開信使RNA，因此，隨著病情的發(fā)展，RNA水平也會呈現(xiàn)不同變化，如微小RNA-15a和16（miR15a和R16）在系統(tǒng)性炎癥反應發(fā)生后均顯著升高，而二者在血漿中的水平均與白細胞計數(shù)無關，但是miR15a在鑒別膿毒癥和SIRS方面顯得較有優(yōu)勢，可能成為未來的一種標志物[20]。作為膿毒癥生物標志物，不僅能給診斷提供幫助，還要能判斷病情和預后，血漿總RNA濃度在膿毒癥時亦明顯升高，而且與病情嚴重程度密切相關，對其診斷的靈敏度高，特異性較低[21]，若與其他標志物聯(lián)合監(jiān)測，或許能夠為膿毒癥的診斷和判斷預后帶來新的希望。

5 結論

膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展體系及其復雜，全身各個系統(tǒng)、組織等都參與其中，受到多種因素的影響，而因素之間又相互交錯，互相影響。從膿毒癥發(fā)生的最初，就有了多種促炎因子的參與，到了后期出現(xiàn)了抗炎因子，促炎和抗炎因子的水平不是不變的，而是出于一種動態(tài)變化的過程，它們之間有一個平衡點，若這種平衡被打破，病情就會惡化，對機體的損傷就會進一步加重，最終導致多個臟器衰竭。膿毒癥發(fā)展到最后，免疫系統(tǒng)幾乎處于停滯狀態(tài)，自然也就阻止不了病情的惡化。當膿毒癥發(fā)展到嚴重階段即多臟器功能衰竭（MODS）或休克時，體內器官壞死是否一致以及與臨床觀察到的征象是否相同，若不一致，其發(fā)生機制又如何，尚需深入研究。

不管機體何種組織、器官或系統(tǒng)，膿毒癥發(fā)生時凡是能影響到的，都有可能成為標志物，對診斷及其預后均有一定的作用，但是，診斷或判斷病情預后，都應該從整體出發(fā)，將宏觀生命體征變化和微觀的核糖核酸表達聯(lián)系起來，才能全面的進行監(jiān)控。就目前來看，單一的標志物已不能滿足臨床需要，估計在將來有可能是將宏觀指標與微觀指標聯(lián)系起來，以及各個指標的動態(tài)變化研究。然而，對目前的研究結論，尚需多中心、大樣本隨機對照試驗來佐證，使結果更具科學性和普遍性，才能為膿毒癥的診斷及預后指明新的道路，提高治愈率，降低病死率。

參考文獻：

[1]Charalampos Pierrakos， Jean-Louis Vincent. Sepsis biomarkers：a review[J].Pierrakos and Vincent Critical Care 2010，14（1）.

[2]韓濤，鄧勇，樊海寧.膿毒血癥與細胞因子研究進展[J].中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志，2011，13（7）：116-119.

[3]余海放，聶虎.百草枯中毒后NF-κB及其下游產(chǎn)物變化的研究[J].四川大學學報（醫(yī)學版）2010，41（2）：276-279.

[4]Raspé C， Hcherl K， Rath S， et al. NF-κB-mediated inverse regulation of fractalkine and CX3CR1 during CLP-induced sepsis[J].Cytokine，2012，28（12）.

[5]Chen H， Zhu W， Feng J， et al. Protective effect of diallyl trisulfide on liver in rats with sepsis and the mechanism[J].J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2012，32（5）.

[6]Guerreiro MO， Petronilho F， Andrades M， et al. Plasma superoxide dismutase activity and mortality in septic patients [J].J Trauma，2010，69（6）.

[7]Giovanni Matera， Angela Quirino， Aida Giancotti et al. Procalcitonin neutralizes bacterial LPS and reduces LPS-induced cytokine release in human peripheral blood mononuclear cells[J].BMC Microbiology，2012，12（1）.

[8]Sakran， Michetti， Sheridan， et al. The utility of procalcitonin in critically ill trauma patients[J].J Trauma Acute Care Surg，2012，73（2）.

[9]Klaus Tschaikowsky， Monika Hedwig-Geissing， Giovanni， et al. Predictive value of procalcitonin，interleukin-6，and C-reactive protein for survival in postoperative patients with severe sepsis[J].Journal of Critical Care，2011，26（1）.

[10]Celik IH， Yilmaz Y， Erdeve O， et al. The acute-phase response in differentiating sepsis from inflammation in neonates who require abdominal surgery[J].Acta Chir Belg，2012，112（4）.

[11]Mamani M， Hashemi SH， Hajilooi M， et al. Evaluation of fibronectin and C-reactive protein levels in patients with sepsis： a case-control study[J].Acta Med Iran，2012，50（6）.

[12]Rolli J， Loukili N， Levrand S， et al. Bacterial flagellin elicits widespread innate immune defense mechanisms，apoptotic signaling，and a sepsis-like systemic inflammatory response in mice[J].Critical Care，2010，14（4）.

[13]Longxiang Su， Bingchao Han， Changting Liu， et al. Value of soluble TREM-1， procalcitonin，and C-reactive protein serum levels as biomarkers for detecting bacteremia among sepsis patients with new fever in intensive care units： a prospective cohort study[J].BMC Infectious Diseases，2012，12：157.

[14]Sekiyama A， Ueda H， Kashiwamura S， et al. A stress-induced.superoxide-mediated caspase -l activation pathway causes plasma IL-18 upregulation[J].Immunity，2005，22（6）.

[15]van der Poll T， de Boer JD， Levi M. The effect of inflammation on coagulation and vice versa[J].Curr Opin Infect Dis，2011，24（3）.

[16]Enrico Lupia， Alberto Goffi， Ornella Bosco， et al. Thrombopoietin as Biomarker andMediator of Cardiovascular Damage in Critical Diseases[J].Mediators of Inflammation，2012：pages 1-12.

[17]李政霖，曹 勇，付文良，等.D-二聚體評估膿毒血癥患者預后的研究[J].中國醫(yī)藥指南，2012，10（7）：39-40.

[18]Roger PM， Hyvernat H， Ticchioni M， et al. The early phase of human sepsis is characterized by a combination of apoptosis and proliferation of T cells[J].J Crit Care，2012，27（4）.

[19]Souza-Fonseca-Guimaraes F， Parlato M， Fitting C， et al. NK cell tolerance to TLR agonists mediated by regulatory T cells after polymicrobial sepsis[J].J Immunol，2012，188（12）.

[20]Wang H， Zhang P， Chen W， et al. Evidence for serum miR-15a and miR-16 levels as biomarkers that distinguish sepsis from systemic inflammatory response syndrome in human subjects[J].Clin Chem Lab Med，2012，50（8）.

[21]Wang HJ， Xie LX.

qThe diagnostic and prognostic values of serum total RNA concentration in patients with sepsis[J].Zhongguo Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue，2012，24（5）：269-273.

編輯/劉小燕