CD14在膿毒癥中的最新進展

邵珍珍 綜述， 李 泉 審校

(同濟大學附屬東方醫(yī)院麻醉科，上海 200120)

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·綜 述·

CD14在膿毒癥中的最新進展

邵珍珍 綜述， 李 泉 審校

(同濟大學附屬東方醫(yī)院麻醉科，上海 200120)

膿毒癥臨床表現(xiàn)多樣，是創(chuàng)傷、燒傷、感染、休克等臨床危急重患者的常見嚴重并發(fā)癥，其發(fā)病率和死亡率一直居高不下。前期研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖結合蛋白(lipopolysaccharide binding protein， LBP)和白細胞分化抗原CD14(Leukocyte differentiation antigen， CD14)通過識別革蘭陰性桿菌產生的內毒素，在膿毒癥的發(fā)病過程中起關鍵作用。本文通過綜合分析CDl4在膿毒癥中的致病機理，探討其在膿毒癥診斷及治療中的潛在臨床價值。

膿毒癥； CD14； 脂多糖結合蛋白； 內毒素

膿毒癥(Sepsis)是由嚴重感染引起的單個或多個組織器官功能障礙的危重病[1]。正常情況下，機體通過天然免疫系統(tǒng)識別病原體微生物，進而啟動保護性炎癥反應清除病原微生物。當機體對外源性危險信號反應過度，誘導促炎介質大量釋放，炎癥反應平衡失調，導致膿毒癥等嚴重并發(fā)癥和多種炎性疾病的發(fā)生，常伴發(fā)多器官功能衰竭。隨著對膿毒癥發(fā)病機制的深入研究，人們發(fā)現(xiàn)LPS受體復合物之一的白細胞分化抗原CDl4是LPS激活炎癥細胞不可缺少的一種轉運蛋白。G-菌細胞壁成分脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)通過與脂多糖結合蛋白(LBP)結合形成LPS-LBP復合物，并通過受體CD14使細胞活化后，表達多種炎癥相關蛋白編碼基因[2]。這些大量表達的基因產物如炎性細胞因子，趨化因子等導致組織器官損傷甚至休克和死亡。CD14在膿毒癥發(fā)病機制中的作用以及在診斷治療中的價值具有重要的研究意義。

1 CD14概述

目前，關于膿毒癥已有大量研究，并取得了一定的基礎和臨床研究成果。但是膿毒癥發(fā)病機制復雜，目前仍然存在許多未知。以往研究認為膿毒癥的病因、發(fā)病機制、治療反應以及不同的預后主要與感染的病原微生物種類、患者年齡、伴隨基礎疾病等多種因素相關[3]。CD14在膿毒癥以及感染性疾病發(fā)病過程中的發(fā)現(xiàn)，引起大量各科學者的積極探索，近來研究發(fā)現(xiàn)CD14與膿毒癥的發(fā)生發(fā)展相關，在膿毒癥高危人群預測、監(jiān)護和早期干預，降低膿毒癥的發(fā)病率和病死率中具有重要意義。

CD14是位于單核/巨噬細胞、枯否細胞等細胞表面的白細胞分化抗原，對LPS等病原微生物成分具有較高的親和性，是LPS的主要功能受體之一[4]。CD14在體內的存在形式有兩種： 膜結合性CD14(membraneCD14， mCD14)和可溶性CD14(solubleCD14， sCD14)。膜表面的mCDl4和位于血清中的sCDl4特異性識別LPS或LPS-LBP復合物后與膜蛋白TLR4結合，TLR4通過銜接蛋白(MyD88、IRAK、TRAF6、IKK等)將信號傳遞到細胞內，最后引起核轉錄因子NF-κB活化，誘導多種炎性細胞因子過度表達，導致機體出現(xiàn)級聯(lián)免疫放大炎癥效應[5]。

1.1 mCD14概述

1981年TODD[6]首次于細胞表面發(fā)現(xiàn)CD14，并命名為膜CD14(mCD14)。mCD14是55kD的糖蛋白，蛋白質部分主要由一條356個氨基酸殘基的多肽鏈和一個19個氨基酸殘基組成的末端多肽鏈，通過糖基磷脂酰肌醇(GPI)錨定于細胞膜表面。在單核細胞和巨噬細胞中，CD14基因轉錄、翻譯生成蛋白質多肽鏈后，在高爾基復合體內糖化，再由其羧基端與磷脂酰肌醇(PI)進行結合，最后經PI的磷脂部分錨定于細胞膜上。mCD14對LPS及其復合物LPS-LBP非常敏感，即使體內血清中LPS的濃度很低，單核/巨噬細胞或中性粒細胞等細胞表面的mCD14也能快速識別和結合LPS-LBP復合物，將LPS的信號轉導細胞內[7]。

mCD14不僅可以作為LPS-LBP的功能受體，還能介導單核細胞等吞噬LPS-LBP復合物，清除G- 細菌和LPS。而血清中的LPS也可以通過刺激mCD14使中性粒細胞表面的粘附受體表達以及誘導單核細胞對內皮細胞的粘附作用，但更多的是導致單核細胞表面54%～60%的mCD14脫落[8]。當LPS初次刺激單核細胞、巨噬細胞時，會導致細胞表面大部分的mCD14脫落，減弱單核細胞、巨噬細胞對LPS的反應性，避免炎性因子的過度生成表達；部分脫落、釋放入血后的mCD14也可以轉變成sCD14，血中sCD14濃度增高到一定程度可與mCD14競爭，減少LPS-LBP復合物與單核/巨噬細胞的結合，從而下調機體對炎癥的反應[9]。

1.2 sCD14概述

可溶性CD14(sCD14)存在于人的血漿中[10]，也是一種糖蛋白，分子量為48kD，比mCD14要小，但其含量約占CD14總量的99%。sCD14由單核細胞產生，一般認為包括兩種方式： 一種是mCD14分解(去磷脂酰肌醇)后脫落進入血液循環(huán)系統(tǒng)；另外一種是由CD14基因轉錄合成sCD14后直接分泌進入到外周血液系統(tǒng)。兩種產生方式組成兩種不同相對分子質量的sCD14混合在一起： 一種是55000，與mCD14分子量大小相同只是不含插在細胞膜上的二脂酰甘油成分；另外一種為49000，較mCD14缺少磷脂酰肌醇[11]。

sCD14生物學活性與mCD14相似，大量研究指出sCD14在人類疾病發(fā)病過程中具有更加重要的病理生理意義。一些mCD14陰性細胞，如內皮細胞、上皮細胞及星形膠質細胞等，由于細胞表面缺乏mCD14，主要是由sCD14來介導LPS以及LPS-LBP復合物引起的炎癥反應[12]。在內皮細胞中LPS通過sCD14介導炎癥反應[13]。激活的內皮細胞可產生白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)等一系列炎性細胞因子和趨化因子，引起炎癥不斷級聯(lián)放大從而進一步加重組織器官損傷，甚至是器官衰竭。此外，脂多糖結合蛋白(LBP)在該過程中主要強化了sCD14的作用，但或許不是必不可少的因素[14]。

2 CD14在膿毒癥中的研究進展

目前，研究認為炎癥反應失衡是膿毒癥發(fā)病的主要環(huán)節(jié)。革蘭氏陰性桿菌釋放或者死亡時裂解出LPS，LPS與膿毒癥、重癥膿毒癥以及膿毒性休克的炎癥過程密切相關，它是全身炎癥反應的重要觸發(fā)劑。LPS不僅可以直接對細胞生物膜產生毒性，更主要的是通過與肝臟合成釋放的脂多糖結合蛋白LBP結合形成LPS-LBP復合物，復合物能夠通過靶細胞膜上的mCD14或血清中的sCD14分子傳導起始信號。

CD14在LPS的一系列信號傳導途徑中是作為起始信號存在的，CD14與LPS-LBP復合物結合后通過TLR4進行LPS的下游信號傳導[15]，從而合成和釋放大量炎癥相關性細胞因子，包括腫瘤壞死因子、白細胞介素和一氧化氮等。這些炎性因子的不斷產生、釋放，引起機體快速做出抗炎反應等病理生理反應，從而引起機體產生發(fā)熱、血管擴張、血管通透性增加、中性粒細胞增多、補體激活、血壓下降等現(xiàn)象。當機體抗炎反應高于促炎反應，則免疫力提高；若促炎反應過度亢進，導致抗炎與促炎反應之間的平衡紊亂，細胞的代謝活動將受到破壞，導致細胞死亡，臟器功能受損。這一系列反應又會促使次級炎癥介質大量釋放，進一步擴大炎癥反應，形成惡性循環(huán)，最終導致膿毒癥甚發(fā)展為膿毒性休克甚至是多器官功能衰竭，造成臨床膿毒癥患者高病死率[16]。

2.1 CD14細胞水平的調控

正常機體組織中單核細胞處于休眠狀態(tài)，CDl4的表達也較低。當機體遭受各種創(chuàng)傷諸如膿毒癥、燒傷、感染、休克等，血漿中sCDl4的水平會明顯升高，而當創(chuàng)傷愈合機體痊愈時，CDl4的表達水平又會逐漸恢復至正常水平。膿毒癥患兒體內sCDl4水平明顯增高，早期尤為顯著[17]。

內毒素進入機體后，首先被LBP/CDl4等受體系統(tǒng)識別，然后才能繼續(xù)向下進行信號傳導，激活炎性細胞。這些受體系統(tǒng)能明顯提高各種靶細胞對內毒素的敏感性，尤其是CDl4。單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等免疫細胞膜上的mCDl4直接識別LPS-LBP復合物；mCDl4陰性細胞，如內皮細胞、上皮細胞等通過血液中的sCDl4，以LPS-LBP-sCDl4復合物的形式轉遞信號[18]。CD14能夠數(shù)百倍增強LPS的敏感性，在膿毒癥及器官損害的發(fā)病過程中起關鍵作用。

CD14傳遞LPS信號激活靶細胞后，產生并釋放一系列炎癥趨化因子如TNF-α、IL-8、IL-1β、IL-6等細胞因子，這些炎癥因子又刺激靶細胞不斷上調CD14的表達，形成正反饋。體內也含有抑制TNF-α、IL-8、IL-6等炎性因子合成及表達的介質，即組織因子通道抑制劑(tissue factor pathway inhibitor， TFPI)，它是體內一種非常重要的抗凝物質，參與機體免疫調控，能抑制白細胞激活，具有重要的抗炎作用。研究發(fā)現(xiàn)[19]，重組TFPI可通過競爭性結合內毒素阻止其與受體CD14結合，抑制單核細胞產生TNF-α，從而減少炎癥介質或細胞因子的釋放，在膿毒癥病理生理過程中起到了一定的保護作用，進而減輕膿毒癥炎癥反應，下調LPS受體CD14表達，打破炎癥反應的惡性循環(huán)。

2.2 sCD14及mCD14在膿毒癥中的研究進展

CD14在膿毒癥進展中具有重要作用，近來對其在膿毒癥診斷中的研究也在不斷增多。CD14可在疾病早期區(qū)分感染性與非感染性疾病。Yaegashi Y[20]指出sCDl4在膿毒癥發(fā)生的6h內即可明顯升高，較降鈣素原(PCT)和C-反應蛋白(CRP)反應快。血清中sCDl4出現(xiàn)早，濃度高，能顯著提高膿毒癥診斷的敏感性，對于膿毒癥的快速診斷和指導治療具有重要意義。

Okamura[21]指出，在CLP膿毒癥模型中，sCD14 2h開始升高，3h達峰值，4～8h下降。與PCT、CRP相比，sCD14在膿毒癥時升高更早、速度更快，其敏感性與特異性也更高。另外，sCD14對LPS可能具有雙重調節(jié)作用[22]，sCD14與LPS結合后調節(jié)單核/巨噬細胞對LPS的反應，可能通過sCD14與mCD14競爭性結合LPS；亦或是sCD14結合LPS后刺激內皮細胞啟動負反饋機制，即sCD14濃度過度升高，明顯高于正常血清濃度時sCD14抑制LPS激活單核細胞、巨噬細胞，進而減少腫瘤壞死因子(TNF-α)等致炎因子的合成與釋放，從而減輕LPS所致的炎癥反應。

近來研究發(fā)現(xiàn)[23]，sCDl4亞型(sCD14-st， Presepsin)在膿毒癥診斷與評價中顯示了更好的臨床價值，可作為膿毒癥早期診斷及預測的一個重要候選標志物，并能監(jiān)測臨床抗生素治療效果，評估預后。目前研究認為presepsin主要是機體應對細菌感染時，細菌感染的吞噬作用引起的，而不是單純的炎癥反應，它在體內產生的很多機制目前尚不明確[24]。Presepsin在膿毒癥診斷中具有較強的敏感性與特異性，相對于目前臨床存在的標記物，其更具有穩(wěn)定性和針對性。

3 CD14在膿毒癥診治中的應用前景及不足

膿毒癥時，可溶性CD14(sCDl4)高表達，臨床上可以通過檢測sCDl4的水平來監(jiān)測膿毒癥及膿毒性休克的病情，在一定程度上反映膿毒癥的嚴重程度和預后，對預測膿毒癥患者病死率具有一定臨床價值。已有實驗發(fā)現(xiàn)[25]，sCDl4水平與LPS之間并無顯著相關性，但sCDl4的水平變化與疾病的危重程度呈顯著相關，炎癥反應的程度與sCDl4調控炎癥細胞釋放炎性因子的程度有關。

研究顯示[26]： sCD14亞型Presepsin作為一種新型膿毒癥生物標記物，在感染患者中，其血漿濃度明顯高于非感染患者，且Presepsin在膿毒癥患者中早期檢測水平明顯高于PCT、CRP等炎性指標，有望成為理想的膿毒癥生物標記物。但目前Presepsin仍處于臨床研究階段，各項研究結論仍存在一定局限性。關于診斷膿毒癥的Presepsin臨界值目前尚無明確標準，導致目前臨床尚未廣泛應用，需進一步加大多中心大規(guī)模臨床實驗研究驗證，明確Presepsin臨界值范圍，為Presepsin的臨床推廣提供依據(jù)。

PCT、CRP、IL-6等是目前研究較多的幾個膿毒癥生物標記物，并且部分已應用于臨床指導膿毒癥的診斷、病情嚴重程度評估以及抗生素應用等方面，通過薈萃分析[27]發(fā)現(xiàn)PCT、CRP診斷膿毒癥敏感性和特異性跨度較大，而IL-6敏感性不高，并隨病程延長而逐漸下降。相關分析顯示[28]，血漿Presepsin水平與PCT水平呈正相關性，PCT可于疾病早期區(qū)分革蘭氏陽性菌或陰性菌感染。已有研究表明[29]，Presepsin在膿毒癥的早期診斷、嚴重性評估和預后方面均優(yōu)于PCT、CRP、IL-6等傳統(tǒng)標志物，其敏感性高，但特異性不足。因此，在膿毒癥時，需運用Presepsin、PCT等多指標標志物協(xié)同診斷，進一步提高膿毒癥患者病情診斷與評估的敏感性與準確性。

4 結 語

膿毒癥的發(fā)病率及病死率至今仍一直居高不下，是臨床疾病治療中的一大難題。膿毒癥病理生理過程復雜，目前研究認為瀑布級聯(lián)失控性炎癥反應，導致組織器官功能障礙甚至是死亡。隨著對CD14在膿毒血癥中的作用機制以及sCD14在膿毒癥診斷及預后評估中的重要作用的不斷深入研究，通過調節(jié)或干預CD14或CD14相關信號通路，為膿毒癥治療提供新的思路。

[1] Singer M, Deutschman CS, Seymour CW, et al. The third international consensus definitions for sepsis and septic shock (sepsis-3)[J]. JAMA, 2016,315(8): 801-810.

[2] Fang L, Xu Z, Wang GS, et al. Global epidemiology of pediatric severe sepsis: the sepsis prevalence, outcomes, and therapies study[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2015,191(10): 1147-1157.

[3] Prescott HC, Dickson RP, Rogers MAM, et al. Hospitalization type and subsequent severe sepsis[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2015,192(5): 581-588.

[4] Tarassishin L, Suh HS, Lee SC. LPS and IL-1 differentially activate mouse and human astrocytes: role of CD14[J]. Glia, 2014,62(6): 999-1013.

[5] Yang H, Li J, Wang Y, et al. Association of CD14 and TLR4 with LPS-stimulated human normal skin fibroblasts in immunophenotype changes and secretion of TGF-β1 and IFN-γ[J]. Int J Clin Exp Pathol, 2015,8(2): 1991-1995.

[6] Todd RF, Nadler LM, Schlossman SF. Antigens on human monocytes identified by monoclonal antibodies[J]. J Immunol, 1981,126(4): 1435-1442.

[7] Stasi A, Intini A, Divella C, et al. Emerging role of Lipopolysaccharide binding protein in sepsis-induced acute kidney injury[J]. Nephrol Dial Transpl, 2016,5: 1-8.

[8] Lei M, Jiao H, Liu T, et al. siRNA targeting mCD14 inhibits TNF-α, MIP-2, and IL-6 secretion and NO production from LPS-induced RAW264.7 cells.[J]. Appl Microbiol Biot, 2011,92(1): 115-124.

[9] Dziarski R, Viriyakosol S, et al. Soluble CD14 enhances membrane CD14-mediated responses to peptidoglycan: structural requirements differ from those for responses to lipopolysaccharide[J]. Infect Immun, 2000,68(9): 5254-5260.

[10] Shive CL, Jiang W, Anthony DD, et al. Soluble CD14 is a nonspecific marker of monocyte activation[J]. AIDS, 2015,29(10): 1263.

[11] Marcos V, Latzin P, Hector A, et al. Expression, regulation and clinical significance of soluble and membrane CD14 receptors in pediatric inflammatory lung diseases[J]. Resp Res, 2010,11(1): 1.

[12] Shirakawa K, Naitou K, Hirose J, et al. Presepsin(sCD14-ST): development and evaluation of one-step ELISA with a new standard that is similar to the form of presepsin in septic patients[J]. Clin Chem Lab Med, 2011,49(5): 937-939.

[13] Damien P, Cognasse F, Eyraud MA, et al. LPS stimulation of purified human platelets is partly dependent on plasma soluble CD14 to secrete their mainsecreted product, soluble-CD40-Ligand[J]. BMC Immunol, 2015,16: 3.

[14] Mussap M, Noto A, Fravega M, et al. Soluble CD14 subtype presepsin(sCD14-ST) and lipopolysaccharide binding protein(LBP) in neonatal sepsis: new clinical and analytical perspectives for two old biomarkers[J]. J Matern-Fetal Neo M, 2011,Suppl 2: 12-14.

[15] Viladés C, Escoté X, López-Dupla M, et al. Involvement of the LPS-LPB-CD14-MD2-TLR4 inflammation pathway in HIV-1/HAART-associated lipodystrophy syndrome(HALS)[J]. J Antimicrob Chemot, 2014,69(6): 1653-1659.

[16] Masson S, Caironi P, Spanuth E, et al. Presepsin(soluble CD14 subtype) and procalcitonin levels for mortality prediction in sepsis: data from the Albumin Italian Outcome Sepsis trial[J]. Crit Care, 2014,18(1): R6.

[17] Caironi P, Masson S, Spanuth E, et al. Compared values of presepsin(sCD14-ST) and procalcitonin as early markers of outcome in severe sepsis and septic shock: a preliminary report from the Albumin Italian Outcome Sepsis(ALBIOS) study[J]. Crit Care, 2013,17(Suppl 2): 35.

[18] Shabo I, Svanvik J. Expression of macrophage antigens by tumor cells[J]. Adv Exp Med Biol, 2011,714: 141-150.

[19] Xue M, Sun Z, Shao M, et al. Diagnostic and prognostic utility of tissue factor for severe sepsis and sepsis-induced acute lung injury[J]. J Transl Med, 2015,13(1): 1.

[20] Yaegashi Y, Shirakawa K, Sato N, et al. Evaluation of a newly identified soluble CD14 subtype as a marker for sepsis[J]. J Infect Chemother, 2005,11(5): 234-238.

[21] Okamura Y, Yokoi H. Development of a point-of-care assay system for measurement of presepsin(sCDl4-ST)[J]. Clin Chim Acta, 2011,412(23/24): 2157-2161.

[22] Romero-Sánchez M, González-Serna A, Pacheco YM, et al. Different biological significance of sCD14 and LPS in HIV-infection: importance of the immunovirology stage and association with HIV-disease progression markers[J]. J Infect, 2012,65(5): 431-438.

[23] Masson S, Caironi P, Fanizza C, et al. Circulating presepsin(soluble CD14 subtype) as a marker of host response in patients with severe sepsis or septic shock: data from the multicenter, randomized ALBIOS trial[J]. Intens Care Med, 2015,41: 12-20.

[24] Shozushima T, Takahashi G, et al. Usefulness of presepsin(sCDl4-ST) measurements as a marker for the diagnosis and severity of sepsis that satisfied diagnostic criteria of systemic inflammatory response syndrome[J]. J Infect Chemother, 2011,17(6): 764-769.

[25] Klouche K, Cristol JP, Devin J, et al. Diagnostic and prognostic value of soluble CD14 subtype(Presepsin) for sepsis and community-acquired pneumonia in ICU patients[J]. Ann Intensive Care, 2016,6(1): 1.

[26] Endo S, Suzuki Y, Takahashi G, et al. Usefulness of presepsin in the diagnosis of sepsis in a multicenter prospective study[J]. J Infect Chemother, 2012,18(6): 891-897.

[27] Wacker C, Prkno A, Brunkhorst FM, et al. Procalcitonin as a diagnostic marker for sepsis: a systematic review and meta-analysis[J]. Lancet Infect Dis, 2013,13(5): 426-435.

[28] Ali FT, Ali MAM, Elnakeeb MM, et al. Presepsin is an early monitoring biomarker for predicting clinical outcome in patients with sepsis[J]. Clin Chim Acta, 2016,460: 93-101.

[29] Liu B, Chen YX, Yin Q, et al. Diagnostic value and prognostic evaluation of Presepsin for sepsis in an emergency department[J]. Crit Care, 2013,17(5): 1.

Recent advances of CD14 in sepsis

SHAOZhen-zhen，LIQuan

(Dept. of Anesthesiology， East Hospital， Tongji University， Shanghai 200120， China)

Sepsis is a life-threatening disease responsible for high morbidity and mortality， which is initiated by varying conditions including trauma， burn and infection. Studies have revealed that lipopolysaccharide binding protein(LBP) and Leukocyte differentiation-14 antigen(CD14) recognize lipopolysaccharide(LPS) of gram-negative bacteria and trigger inflammatory response， playing a fundamental role in the development of sepsis. This review focuses on the role of CD14 in pathogenesis of sepsis and suggests that CD14 may be used as a potential biomarker for diagnosis and treatment of sepsis.

sepsis； CD14； lipopolysaccharide binding protein； endotoxin

10.16118/j.1008-0392.2016.06.027

2015-07-26

國家自然科學基金(81571927、81270135、81300004)

邵珍珍(1989—)，女，碩士研究生.E-mail： zhenzhenpqb@126.com

李 泉.E-mail： quanligene@126.com

R 515.9

A

1008-0392(2016)06-0136-05