降鈣素原在革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染鑒別診斷中的價值探討

張　群，　胡曉波

(1.上海交通大學醫(yī)學院附屬第三人民醫(yī)院檢驗科，上海 201900；

2.上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院檢驗科，上海200032)

?

降鈣素原在革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染鑒別診斷中的價值探討

張群1，胡曉波2

(1.上海交通大學醫(yī)學院附屬第三人民醫(yī)院檢驗科，上海 201900；

2.上海中醫(yī)藥大學附屬龍華醫(yī)院檢驗科，上海200032)

摘要：目的研究血漿降鈣素原(PCT)、血漿C反應蛋白(CRP)、血漿中性粒細胞表面CD64(CD64)、血清白細胞介素-6(IL-6)和血清腫瘤壞死因子-α(TNF-α)在革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染時的水平，探討這些感染指標在鑒別診斷2種不同細菌感染中的價值。方法選取204例患者，按細菌培養(yǎng)結果分為革蘭陽性菌組(25例)、革蘭陰性菌組(89例)和陰性對照組(90例)，同時測定各組PCT、CRP、CD64、IL-6和TNF-α水平。采用受試者工作特征(ROC)曲線評價PCT等感染指標的診斷性能。結果革蘭陰性菌組、革蘭陽性菌組和陰性對照組PCT平均濃度分別為10.01、5.80和1.06 μg/L，3組之間差異均有差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)；CRP、IL-6和TNF-α水平3組之間差異也均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；革蘭陰性菌組、革蘭陽性菌組CD64明顯高于陰性對照組(P<0.01)，但革蘭陰性菌組和革蘭陽性菌組之間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。當PCT的Cut-off值為0.41 μg/L時，鑒別細菌感染的ROC曲線下面積為0.882，靈敏度和特異性分別為85.1%、82.2%，均高于其他4項指標。PCT、CRP、IL-6、TNF-α鑒別革蘭陽性菌(≤Cut-off值)和革蘭陰性菌(>Cut-off值)感染的Cut-off值分別為1.25 μg/L、79.34 mg/L、27.4 pg/mL、20.5 pg/mL，此時曲線下面積分別為0.671、0.625、0.654、0.619，陽性預測值分別為88.6%、83.1%、88.5%、90.4%，其中PCT的曲線下面積最大，其靈敏度和特異性分別為69.7%和72%，陽性預測值也達到了88.6%。結論PCT可用于細菌感染的早期診斷，也可以初步鑒別革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染，但診斷性能較弱。

關鍵詞：降鈣素原；革蘭陽性菌；革蘭陰性菌；感染

細菌感染在臨床上頗為常見。由于革蘭陽性菌和陰性菌在致病機制上不同，兩者對抗菌藥物的敏感性也不同，因此早期并有效地鑒別病原菌種類對指導抗菌藥物用藥及病情診治有重大意義。為了提升臨床感染診斷中的速度和效率，各種感染指標和方法不斷地被研究出來，我們從中選取了臨床常用的降鈣素原(procalcitonin，PCT)、C反應蛋白(C reactive protein，CRP)、中性粒細胞表面CD64(CD64)、白細胞介素(interleukin，IL)-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)5項感染指標，通過測定細菌感染者的以上指標，探討這些感染指標在細菌感染診斷以及革蘭陽性菌和陰性菌感染鑒別診斷中的價值。

材料和方法

一、研究對象

隨機選取2014年1月至11月上海交通大學醫(yī)學院附屬第三人民醫(yī)院住院患者204例，男133例，女71例，年齡18～97歲，排除術后、嚴重燒傷、嚴重肝硬化和急慢性肝炎、嚴重腎功能不全、腫瘤晚期等疾病患者[1]。按細菌培養(yǎng)結果分為感染陽性組(根據(jù)革蘭染色進一步分為革蘭陽性菌組和革蘭陰性菌組)和陰性對照組。

二、方法

1.標本采集選取體溫超過38 ℃、臨床懷疑細菌感染的住院患者，在治療前按標準操作規(guī)程一次性采血，一部分進行血培養(yǎng)和一般細菌培養(yǎng)，另一部分分別用于分離血漿和血清，檢測PCT、CRP、CD64、IL-6和TNF-α。

2.細菌培養(yǎng)一般細菌培養(yǎng)3 d內檢出細菌為陽性，血培養(yǎng)5 d內檢出細菌為陽性。細菌鑒定采用ATB全自動細菌鑒定儀(法國生物梅里埃公司)及配套試劑。

3.血漿PCT檢測PCT采用UPT上轉發(fā)光免疫分析儀(北京熱景生物技術有限公司)和配套試劑(上轉發(fā)光免疫分析法)測定，嚴格按說明書操作，檢測限為0.05 μg/L。正確度驗證采用方法學比較實驗，以ROCHE Cobas E602電化學發(fā)光分析儀(羅氏公司)和配套試劑為對照方法(簡稱羅氏PCT)，以UPT上轉發(fā)光免疫分析儀(北京熱景生物技術有限公司)和配套試劑為比較方法(簡稱熱景PCT)，得到方法正確度。按規(guī)范進行校準和室內質控。選取40例標本，濃度覆蓋線性范圍，并盡可能分布均勻。每天測定8個標本，5 d內完成[2]。剔除溶血、脂血等可能對方法產(chǎn)生影響的標本。

4.血漿CRP檢測CRP采用DELTA全自動CRP檢測儀(上海希亞克診斷用品有限公司)和配套試劑(免疫比濁法)測定，檢測限為8 mg/L。

5.血漿CD64檢測CD64采用FACSVerse流式細胞儀(美國BD公司)和配套試劑測定。儀器CD64陽性表達率檢測限為30%。

一直想有個展覽館，這個愿望在2005年第一次實現(xiàn)。于大同市云岡公園，花了五六萬元，租了六間房子。好不容易建起來了，但公園整體開發(fā)沒有跟上，只展覽了一個星期便關門了。李建明記得，那個位置在現(xiàn)在公園湖邊上。

6.血清IL-6和TNF-α檢測IL-6和TNF-α均采用Immulite 1000化學發(fā)光免疫分析儀(德國西門子公司)和配套試劑(化學發(fā)光法)測定。IL-6檢測限為3.4 pg/mL，TNF-α檢測限為8.1 pg/mL。

三、統(tǒng)計學方法

采用MedCalc 11.4.2.0軟件進行統(tǒng)計分析。3組間的差異采用ANOVA檢驗。診斷性能評價采用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線，計算ROC曲線下面積、診斷靈敏度、診斷特異性、陽性預測值和陰性預測值，以95%可信區(qū)間(confidence interval，CI)表示。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結果

一、細菌培養(yǎng)結果分析

204例患者中細菌培養(yǎng)陽性114例，其中革蘭陽性菌25例、革蘭陰性菌89例；細菌培養(yǎng)陰性90例。細菌感染者以鮑曼不動桿菌、大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌為主，約占80%，并以革蘭陰性菌為主，見表1。培養(yǎng)陽性標本以痰標本和血液標本為主，約占80%，見表2。

表1　 細菌培養(yǎng)陽性菌種分類

表2　 細菌培養(yǎng)陽性標本類型

二、PCT正確度驗證

革蘭陰性菌組、革蘭陽性菌組和陰性對照組之間PCT、CRP、IL-6和TNF-α水平差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01、P<0.05)；革蘭陰性菌組、革蘭陽性菌組CD64明顯高于陰性對照組(P<0.01)，但革蘭陰性菌組和革蘭陽性菌組之間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

四、各感染指標診斷細菌感染及鑒別革蘭陰、陽性菌感染的性能比較

5項感染指標均可鑒別是否為細菌感染，但PCT的ROC曲線下面積及特異性最高，說明其診斷性能更好。根據(jù)各項感染指標的Cut-off值，可以初步區(qū)分是否為細菌感染。見表4、圖1。

ROC曲線分析顯示，當PCT、CRP、IL-6、TNF-α的Cut-off值分別為1.25 μg/L、79.34 mg/L、27.40 pg/mL、20.50 pg/mL時可得到最佳診斷性能，見表5、圖2。PCT的曲線下面積最大，為0.671，靈敏度、特異性和陽性預測值分別為69.7%、72.0%、88.6%。 PCT、CRP、IL-6和TNF-α均能對革蘭陽性菌(≤Cut-off值)和革蘭陰性菌(>Cut-off值)感染進行區(qū)分，但其鑒別診斷性能均較弱。相對而言，PCT鑒別革蘭陽性菌和陰性菌感染的性能在4項指標中的最強。

表3　 3組之間各感染指標的檢測結果比較[均值(5%～95%范圍)]

注：與陰性對照組比較，*P<0.01；與革蘭陰性菌組比較，#P<0.05

表4　 各感染指標在細菌培養(yǎng)陽性組與陰性組的診斷性能比較

表5　 各感染指標在革蘭陽性菌組和革蘭陰性菌組之間的診斷性能比較

注：>Cut-off值為革蘭陰性菌；≤Cut-off值為革蘭陽性菌

圖1　各項感染指標診斷細菌感染的ROC曲線

圖2　各項感染指標鑒別診斷革蘭陽性菌和

討論

PCT、CRP、CD64、IL-6、TNF-α是臨床常用的排除細菌感染的幾個感染標志物[5]。細菌培養(yǎng)是細菌感染診斷的金標準，但由于細菌培養(yǎng)周期較長，因此入院早期，臨床醫(yī)生需借助其他血清/血漿標志物對早期感染進行判斷。

CRP是1930年發(fā)現(xiàn)的急性時相反應蛋白。血漿中CRP濃度在炎癥、創(chuàng)傷、感染、外科手術、惡性腫瘤和風濕性關節(jié)炎等疾病時迅速增高，可達正常水平2 000倍。因CRP測定操作簡單、快速，臨床醫(yī)生可在短時間內得到結果，可對病情進行早期診斷，所以臨床上已廣泛應用。但越來越多的研究表明，CRP在局部感染和輕度炎癥時也會增高，因此在特異性方面不甚理想。HOSHINA 等[6]的研究結果顯示，在細菌性肺炎組中，CRP和PCT水平均明顯升高，但PCT的靈敏度、特異性、陽性預測值和陰性預測值明顯高于CRP。本研究結果顯示，細菌感染時CRP平均水平增高3倍左右，診斷靈敏度為86.0%，但特異性僅為55.6%，在細菌感染的鑒別診斷中價值不大，與文獻報道[7]相符。

CD64是IgG的Fc受體之一，具有高親和力，介導體液免疫和細胞免疫。正常情況下，CD64主要表達于巨噬細胞、單核細胞和樹突狀細胞表面，中性粒細胞表面幾乎不表達。當機體發(fā)生炎癥時，中性粒細胞表面CD64表達迅速升高。DARYAPEYMA等[7]的研究顯示，患者術前與術后24 h CD64有明顯差異(P<0.01)。因此，CD64對早期術后感染有較高鑒別診斷價值。本研究結果顯示，在細菌感染時，CD64平均水平增高1.5倍左右，診斷靈敏度為71.1%，特異性為58.9%，可對細菌感染性疾病進行早期診斷，但其診斷價值較小，與文獻報道[7]有差異。本研究結果還顯示CD64對早期革蘭陽性菌和陰性菌感染無鑒別診斷價值(P>0.05)。

IL-6是一種多細胞來源的細胞因子，正常人體內含量很低，當發(fā)生細菌感染，特別是在革蘭陰性菌產(chǎn)生的內毒素誘導時可加速合成和釋放，與感染程度呈正相關，其變化也可反映革蘭陰性菌膿毒癥的情況。IL-6和TNF-α也是參與炎癥反應的重要細胞因子，能調節(jié)巨噬細胞等的功能，是早期促炎細胞因子，與腫瘤、感染、發(fā)熱和自身免疫性疾病發(fā)生、發(fā)展有關。張洲等[8]研究表明，革蘭陰性菌和革蘭陽性菌感染組IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α陽性率明顯高于正常對照組(P<0.01)，IL-6診斷敏感性和特異性均高于IL-1β、IL-8、TNF-α，IL-6及TNF-α均是參與細菌血流感染的重要細胞因子。本研究結果顯示，在診斷細菌感染時，IL-6平均水平增高2倍左右，診斷靈敏度可達85.1%，但特異性為64.4%，在細菌感染的鑒別診斷中價值不大；而TNF-α平均水平增高2倍左右，診斷靈敏度為63.2%，特異性為71.1%，在細菌性疾病診斷和鑒別診斷有一定價值，但效果不明顯，和文獻報道[8]不完全一致。

1989年，PASCALE等[9]發(fā)現(xiàn)了PCT。PCT是一種無激素活性糖蛋白，為降鈣素前肽，受11號染色體Calc-1單基因調控[10]。大量文獻證明，正常人體內PCT分泌量極少，但在細菌感染時PCT濃度急劇增高，具有較高地靈敏度和特異性[11]。本研究結果顯示，細菌感染時，PCT平均水平增高5倍以上，診斷靈敏度和特異性均高于80%。GIAMARELLOS-BOURBOULIS等[12]和PHUA等[13]通過對115例發(fā)熱性中性粒細胞減少的感染患者進行研究，結果顯示菌血癥患者PCT中位數(shù)水平為8.23 μg/L，而局部細菌感染患者為0.86 μg/L，二者差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。他們認為PCT在鑒別細菌感染和非細菌感染性疾病方面較CRP等指標有較高的靈敏度和特異性，可作為理想的標志物。本研究同樣也證明，細菌培養(yǎng)陽性組PCT、CRP、IL-6、TNF-α和CD64濃度明顯高于陰性對照組(P<0.01)，PCT的ROC曲線面積為0.882，診斷特異性和靈敏度分別為85.1%和82.2%，遠高于其他4項標志物。K?KTüRK等[14]的研究結果顯示，細菌感染者PCT水平與非細菌感染者比較有明顯差異，診斷敏感性和特異性分別為94.0%和96.5%，高于CRP、IL-1β、TNF-α、IL-8等指標；PCT水平的連續(xù)測定有助于早期預測重癥細菌感染，監(jiān)測抗菌藥物治療反應，并能對感染過程中的并發(fā)癥進行早期監(jiān)測。本研究結果與K?KTüRK等[14]的研究結果基本一致。

本研究結果顯示革蘭陽性菌組和革蘭陰性菌組之間PCT、CRP、IL-6、TNF-α水平差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，但CD64差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。ROC曲線分析顯示，當PCT、CRP、IL-6和TNF-α的Cut-off值分別為1.25 μg/L、79.34 mg/L、27.40 pg/mL、20.50 pg/mL時可得到最佳診斷性能，ROC曲線下面積分別為0.671、0.625、0.654、0.619，陽性預測值分別為88.6%、83.1%、88.5%、90.4%，其中PCT的曲線下面積最大，其靈敏度和特異性分別為69.7%和72.0%，陽性預測值也達到了88.6%，但陰性預測值較低(38.6%)。綜合判斷，PCT、CRP、IL-6、TNF-α均能對革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染進行區(qū)分，但鑒別診斷性能均較弱。劉英其[15]的研究結果顯示，革蘭陰性菌組血漿PCT水平及ROC曲線下面積明顯高于革蘭陽性菌組，靈敏度和特異性也高于其他炎癥指標，可指導臨床早期判斷細菌性膿毒癥，并鑒別革蘭陽性菌和革蘭陰性菌膿毒癥。本研究結果與其結果不相符。雖然2個研究的例數(shù)差不多，但劉英其[15]的研究未提供Cut-off值，造成結果不一致的原因可能為診斷性能計算方法和研究對象有差異。

綜上所述，PCT、CRP、CD64、IL-6和TNF-α均可作為早期細菌感染的診斷指標之一，在判斷革蘭陽性菌或革蘭陰性菌感染上也有一定參考價值(除CD64外)，但鑒別診斷能力相對較弱。本研究中由于革蘭陽性菌感染患者數(shù)量相對較少，尚有不足之處，研究結果存在一定的局限性，因此有關PCT的鑒別診斷性能還需有更大樣本量或多中心的臨床研究。

參考文獻

[1]降鈣素原急診臨床應用專家共識組. 降鈣素原(PCT)急診臨床應用的專家共識[J]. 中華急診醫(yī)學雜志，2012，21(9):944-951

[2]中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會. WS/T 420-2013臨床實驗室對商品定量試劑盒分析性能的驗證[S]. 2013.

[3]OVED K，COHEN A，BOICO O，et al. A novel host-proteome signature for distinguishing between acute bacterial and viral infections[J].PLoS One，2015，10(3)：e0120012.

[4]肖政輝，易著文，胥志躍，等. 重癥肺炎患兒血漿IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α變化及臨床意義[J]. 醫(yī)學臨床研究，2007，24(8)：1345-1346.

[5]OPPEGAARD O，SKODVIN B，HALSE AK，et al. CD64 as a potential biomarker in septic arthritis[J]. BMC Infect Dis，2013，13:278.

[6]HOSHINA T，NANISHI E，KANNO S，et al. The utility of biomarkers in differentiating bacterial from non-bacterial lower respiratory tract infection in hospitalized children: difference of the diagnostic performance between acute pneumonia and bronchitis[J]. J Infect Chemother，2014，20(10)：616-620.

[7]DARYAPEYMA A，PEDERSEN G，LAXDAL E，et al. Neutrophil CD64 as a marker for postoperative infection: a pilot study[J]. Eur J Vasc Endovasc Surg，2009，38(1):100-103.

[8]張洲，徐元宏，李濤，等. 細胞因子IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α在細菌性血流感染中的診斷價值[J]. 安徽醫(yī)科大學學報，2012，47(9):1079-1081.

[9]GHILLANI PP，MOTTé P，TROALEN F，et al. Identification and measurement of calcitonin precursors in serum of patients with malignant diseases[J]. Cancer Res，1989，49(23):6845-6851.

[10]艾紅梅，王昌富. 降鈣素原在感染性疾病中的臨床應用[J]. 中華醫(yī)院感染學雜志，2012，22(18):4178-4180.

[11]王勝云，陳德昌. 降鈣素原和C-反應蛋白與膿毒癥患者病情嚴重程度評分的相關性研究及其對預后的評估價值[J]. 中華危重病急救醫(yī)學，2015，27(2):97-101.

[12]GIAMARELLOS-BOURBOULIS EJ，GRECKA P，POULAKOU G，et al. Assessment of procalcitonin as a diagnostic marker of underlying infection in patients with febrile neutropenia[J]. Clin Infect Dis，2001，32(12):1718-1725.

[13]PHUA J，NGERNG W，SEE K，et al. Characteristics and outcomes of culture-negative versus culture-positive severe sepsis[J]. Crit Care，2013，17(5):R202

[14]K?KTüRK N，KANBAY A，BUKAN N，et al. The value of serum procalcitonin in differential diagnosis of pulmonary embolism and community-acquired pneumonia[J]. Clin Appl Thromb Hemost，2011，17(5): 519-525.

[15]劉英其. 血清降鈣素原在不同種類細菌膿毒癥的早期鑒別診斷價值[J]. 中華醫(yī)院感染學雜志，2013，23(3):500-502.

(本文編輯：龔曉霖)

Investigation on the significance of procalcitonin in the differential diagnosis of Gram-positive bacterium and Gram-negative bacterium infectionsZHANGQun1，HUXiaobo2.( 1.DepartmentofClinicalLaboratory，ShanghaiThirdPeople′sHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine，Shanghai201900，China； 2.DepartmentofClinicalLaboratory，LonghuaHospital，ShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine，Shanghai200032，China)

Abstract:ObjectiveThrough the study of the different levels of procalcitonin (PCT), C reactive protein (CRP) and neutrophil CD64(CD64) in plasma and interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor alpha (TNF-α) in serum for the infections of Gram-positive and Gram-negative bacteria, to discuss the significance of these indices in the differential diagnosis of 2 different bacterium infections. MethodsA total of 204 patients were classified into Gram-positive bacterium group (25 cases), Gram-negative bacterium group (89 cases) and negative control group (90 cases). The levels of PCT, CRP, CD64, IL-6 and TNF-α among the groups were determined. The diagnosis performance of PCT and other indices was evaluated by receiver operating characteristic (ROC) curve. ResultsThe PCT levels in Gram-negative bacterium group, Gram-positive bacterium group and negative control group were 10.01, 5.80 and 1.06 μg/L, and there was statistical significance among the 3 groups(P<0.01). The differences of CRP, IL-6 and TNF-α among the 3 groups had statistical significance (P<0.05). The levels of CD64 in Gram-positive and Gram-negative bacterium groups were obviously higher than that in negative control group (P<0.01), but there was no statistical significance between Gram-positive and Gram-negative bacterium groups (P>0.05). When the cut-off value of PCT was 0.41 μg/L, the area under the ROC curve of PCT for identifying bacterium infection was 0.882. The sensitivity was 85.1%, and the specificity was 82.2%, which were higher than those of the other 4 indices. For the differential diagnosis of Gram-positive and Gram-negative bacterium groups, the cut-off values of PCT, CRP, IL-6 and TNF-α were 1.25 μg/L, 79.34 mg/L, 27.4 pg/mL and 20.5 pg/mL, and the areas under the ROC curves were 0.671, 0.625, 0.654 and 0.619. The positive predictive values were 88.6%, 83.1%, 88.5% and 90.4%. The area under the ROC curve of PCT was biggest. The sensitivity was 69.7%, and the specificity was 72%. The positive predictive value reached 88.6%. ConclusionsPCT can be used to the early diagnosis bacterium infection and the differential diagnosis of Gram-positive bacterium and Gram-negative bacterium infections, but the diagnosis performance is weak.

Key words:Procalcitonin；Gram-positive bacterium；Gram-negative bacterium；Infection

收稿日期：(2015-08-11)

通訊作者：胡曉波，聯(lián)系電話：021-56691101-6338。

作者簡介：張群，男，1987年生，學士，技師，主要從事臨床血液體液學檢驗工作。

基金項目：上海交通大學醫(yī)學院附屬第三人民醫(yī)院院基金項目(syz2013-010)

中圖分類號：

文章編號：1673-8640(2015)11-1113-06R446.1

文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8640.2015.11.013