生物標志物在膿毒癥早期診斷及預后預測中的應用*

胡婉琴，石澤亞，祝益民，譚秋紅，劉艷輝，楊繼平

[1.湖南省人民醫(yī)院（湖南師范大學附屬第一醫(yī)院），湖南 長沙 410005；2.中南大學湘雅醫(yī)院，湖南 長沙 410008]

膿毒癥是由致病微生物感染，引起宿主免疫反應失調，而導致的致命性器官功能障礙，具有發(fā)病隱秘、進展迅速、死亡率較高的特點。膿毒癥是危重癥患者的主要死亡原因之一，全球病例數＞1 800萬/年，病死率達30%～60%，對人類健康造成巨大威脅[1]。膿毒癥患者早期診斷延誤、治療不當或干預延遲是其高死亡率的主要原因[2]。生物標志物不僅可以快速檢測膿毒癥的發(fā)生，而且能夠輔助早期診斷、危險分層、監(jiān)測療效及判斷預后，但多數生物標志物因敏感性、特異性不足，或成本高且缺乏證據證實其實用性[3]。本文就常見的臨床生物標志物在膿毒癥早期診斷及預后等方面的應用作一綜述，以期為臨床診治膿毒癥提新供思路。

1 膿毒癥病理生理改變

膿毒癥的核心實質是因致病微生物感染，而引發(fā)全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS）[4]。機體對膿毒癥的免疫應答有2個連續(xù)階段，在初始高炎癥反應階段，先天免疫系統(tǒng)釋放促炎細胞因子以抵抗感染，同時免疫系統(tǒng)的成員加載強烈的免疫反應；BONE[5]的理論認為，初始響應后會產生補償性抗炎反應綜合征（compensatory antiinflammatory response syndrome, CARS），由持續(xù)的免疫抑制和高風險的復發(fā)性感染導致平衡失調，包括心、肺、肝及腎損傷，甚至是認知障礙的廣泛器官功能紊亂。循環(huán)衰竭患者常液體復蘇和升壓治療無效，即為膿毒癥休克，這通常是重癥膿毒癥的轉歸。膿毒癥、膿毒性休克是膿毒癥患者機體內發(fā)生病理生理改變和病情程度逐步加重的2個過程。整個過程涉及太多的細胞因子參與，一個理想的生物標志物應精確鑒定SIRS或CARS的發(fā)生過程，具備敏感性高、特異性好、監(jiān)測快速等特點，能從膿毒癥廣泛的生理反應綜合征到更細化的分子機制的研究，有助于對治療決策的制訂，從而減少多器官功能障礙綜合征的發(fā)生，改善預后，降低死亡率[6]。

2 常見膿毒癥相關生物標志物的應用

2.1 C-反應蛋白

C-反應蛋白（C-reactive protein, CRP）是機體受到炎癥反應、組織損傷刺激后，肝細胞合成的急性相蛋白，其敏感性高，是反映炎癥程度的常用指標之一，目前臨床應用較廣。CRP在健康成人血清中＜0.8 mg/L；當機體受到刺激約6 h后，CRP開始迅速上升，峰值約48 h，半衰期為19 h，在急性炎癥刺激時血清濃度可增加1 000倍。在高齡患者中CPR濃度＞74.2 mg/L應懷疑膿毒癥，而＞139.4 mg/L提示感染性休克。同時CRP血清水平可用于指導抗生素治療的持續(xù)時間，在抗生素治療第1個48 h后，CRP水平仍處于較高水平，提示初始抗生素治療無效[7]。但CRP受干擾因素多，CRP的水平可隨其他炎癥和感染性疾病的出現(xiàn)而上升，也受激素治療的影響，其水平可發(fā)生改變，尤其在暴發(fā)性肝衰竭患者，肝臟合成功能明顯減弱，會出現(xiàn)低水平的CPR等。由于其特異性不強，目前多用于膿毒癥的排除性診斷[8-9]。

2.2 降鈣素

降鈣素（Procalcitonin, PCT）是由甲狀腺C細胞產生的降鈣素前肽，是一種功能蛋白，主要由未成熟的降鈣素和骨鈣素組成[10]。正常人血清PCT值＜0.1 ng/ml；當機體遭受病毒感染時，血清PCT的含量沒有或僅發(fā)生微量變化，而受到細菌侵襲時，細菌脂多糖和膿毒癥釋放的細胞因子調節(jié)肝臟和外周血單個單核細胞產生PCT，其大量釋放進入血液，可于2～6 h迅速升高，并在6～24 h達高峰，當PCT達0.5～2.0 ng/ml即有發(fā)生膿毒癥和/或感染性休克的可能[11]。有研究顯示，全身炎癥反應綜合征、膿毒癥、嚴重膿毒癥及膿毒性休克患者的PCT平均值分別為0.6、3.5、6.2和21.3μg/L[12-13]。PCT在膿毒癥的診斷、鑒別方面比其他傳統(tǒng)炎癥標志物，如白細胞、CRP、白細胞介素-6（Interleukin-6, IL-6）等敏感性更高。PCT水平與炎癥反應呈正相關，動態(tài)觀察PCT水平可預測患者的死亡風險。馮珍珍等[10]研究證明，入院第7天的PCT清除率截值＞40%可作為一項判斷預后較好的指標；隨著抗生素的使用量劇增，多重耐藥菌的發(fā)生率也逐年攀升，PCT有助于區(qū)分細菌與病毒感染，且敏感性高達95%[14]。美國重癥醫(yī)學會和美國感染病學會推薦將PCT作為膿毒癥的輔助診斷工具。PCT的局限性在于當局部或慢性感染時，血清PCT水平不升高或僅輕微升高；在非細菌性感染、一些自身免疫性疾病中血清PCT也有不同程度的升高[15]。PCT的特異性低于血培養(yǎng)[16]。PCT檢測費用相對高，影響臨床推廣。

2.3 人五聚素3

人五聚素3（pentraxin 3, PTX3）屬正五聚蛋白家族成員，在健康人群中水平較低（＜2 mg/L），在炎癥因子刺激下，PTX3迅速升高，通過結合血清補體C1q，促使巨噬細胞吞噬細菌、真菌和病毒，參與免疫防御、炎癥、細胞凋亡、血管重塑及動脈粥樣硬化等多種生物效應[15]。PTX3可作為膿毒癥一個新的早期炎癥指標。較高的PTX3水平往往提示預后較差，有研究報道發(fā)病第5天死亡組PTX3水平明顯高于存活組[16]。血漿中PTX3濃度與膿毒癥的嚴重程度、住院天數有相關性，并且在膿毒癥患者預后分層中比CPR具有更高的預測價值[6]。PTX3有望在評定疾病活動性和嚴重性，以及治療機制研究等多個方面得到更多應用，但其特異性和動態(tài)監(jiān)測方面還有待進一步研究證實。

2.4 MicroRNA

MicroRNA（miRNA）是一類長約22 nt的內源性非編碼RNA，在膿毒癥發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重 要 作 用。miRNA-150、miRNA-133a、miRNA-146a、miRNA-223的表達與膿毒癥有相關性，尤其以miRNA-150的表達與病死率、疾病嚴重程度有直接關系[17]。miRNA-150水平降低增加了多器官衰竭概率及病死率，因此miRNA-150水平檢測可以作為判斷嚴重膿毒癥患者預后的指標之一。也有研究表明，膿毒癥患者miRNA-133a水平升高更為明顯，且與疾病嚴重程度、器官功能損害相關，即高水平的miRNA-133a提示患者預后不良[18]。膿毒癥患者miRNA-223和miRNA-146a的表達水平更低，初步表明miRNA-223和miRNA-146可以鑒別SIRS患者與健康人群[19]。然而，miRNA作為膿毒癥的生物標志物，還需要進一步提高miRNA檢測的標準化水準，提高其特異性和選擇性[20]。

2.5 血漿游離DNA

血漿游離DNA（plasma cell-free DNA, cf-DNA）是一種片段化、小的雙鏈分子、無細胞狀態(tài)的胞外DNA，其來源于細胞壞死或細胞凋亡。研究表明，ICU患者cf-DNA濃度高于健康組，當ICU患者進展為膿毒癥或死亡，其cf-DNA濃度高于其他疾病進程的患者和幸存患者[21]。cf-DNA的界值在2.35 ng/μl時，對死亡率的敏感性為88%，特異性為94%。在膿毒癥發(fā)展過程中，細胞凋亡持續(xù)存在，因此cf-DNA有可能成為預測膿毒癥預后的標志物，cf-DNA對ICU死亡率有較強的監(jiān)測作用。cf-DNA作為預測膿毒癥發(fā)生、發(fā)展的至關重要指標之一，其弊端是不能完全準確地預測膿毒癥預后，相信隨著對cf-DNA敏感性和特異性的深入研究，將有更廣泛的臨床應用前景[22]。

2.6 白細胞介素-6

IL-6由腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor, TNF）和白細胞介素-1（Interleukin-1, IL-1）誘導產生。機體受到感染后，在2 h達高峰，在體內停留時間比TNF和IL-1長。高濃度IL-6與重型炎癥、膿毒癥有關，而且IL-6的升高比其他的急性期蛋白升高出現(xiàn)得更早，因此成為生物標志物的研究熱點之一。在嚴重創(chuàng)傷且合并感染的患者中，血漿IL-6水平明顯升高，因此IL-6可作為區(qū)別有無感染的標志[23]。IL-6的界值＞500 pg/ml與PCT作用效果一樣，能夠在ICU患者中區(qū)分膿毒癥與非感染性SIRS[24]。研究發(fā)現(xiàn)，在新生兒膿毒癥的診斷與鑒別診斷中，IL-6以高敏感性與高特異性優(yōu)于CRP[25-26]。IL-6能預測膿毒癥患者的疾病嚴重性、器官衰竭發(fā)生率及結局，其血漿水平與膿毒癥嚴重程度評分及死亡率呈正相關[27-28]。研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者血漿中IL-6濃度≥100 pg/ml時，死亡率增加2.99%，膿毒癥患者IL-6水平升高，預示患者死亡風險較高[29]。多數膿毒癥存活患者血清IL-6＜1 000 ng/L，而死亡患者 ＞1 000 ng/L[30]，提示IL-6對預后評估具有一定作用。但目前沒有研究證實，以IL-6為基礎治療膿毒癥的生物標志物能影響臨床治療膿毒癥策略或改善預后[31-32]。而最新研究證據表明，IL-6的敏感性與特異性低于CRP、PCT[29]。

2.7 生物標志物組合

標志物組合有利于提高膿毒癥診斷與預測的準確性，能為膿毒癥的診治提供新思路。有研究顯示，中性粒細胞表面CD64（neutrophil CD64, nCD64）與CRP、PCT組合可鑒別細菌感染性與病毒感染性疾?。谎宓矸蹣拥鞍譇（serum amyloid A, SAA）在感染早期較CRP更靈敏，與CRP組合也可增強對細菌與病毒感染的鑒別診斷[33-35]。賈艷會等[36]報道，PCT、CRP、前白蛋白（Prealbumin, PA）3種生物標志物聯(lián)合使用可以有效提高老年患者膿毒癥的診斷率。王英等[37]認為，PCT、D-二聚體（D-Dimer, D-D）及IL-6均可單獨診斷，若將3者組合，其AUC高于單獨各項，且敏感性和特異性均得到提高。趙永禎等[38]的研究證實，CRP、PCT同步聯(lián)合檢測和分析及動態(tài)觀察，可提高膿毒癥早期診斷率，幫助判斷疾病的嚴重程度，預測治療效果和預后。一些研究探索促炎和抗炎反應有關指標的組合，以及與急性生理與慢性健康評分（acute physiology and chronic health evaluation,APACHEⅡ）、序貫器官衰竭評分（sequential organ failure assessment, SOFA）的關系，以此作為診斷和治療膿毒癥的輔助手段[35]。張娙等[39]的研究表明，降鈣素原、D-D水平隨著患者死亡風險和病情嚴重程度的增加而升高，且與APACHEⅡ評分呈正相關，但不能獨立預測膿毒癥患者的嚴重程度和預后。然而，究竟以上哪組組合更為優(yōu)化，對膿毒癥哪一階段更有特異性和敏感性，尚需進一步研究。

3 展望

綜上所述，由于膿毒癥發(fā)病機制與病理生理過程極其復雜，許多生物標志物對膿毒癥的早期診斷有一定價值，每個標志物都有相應的適用范圍，但目前沒有1個單一的標志物可以對膿毒癥做出快速、準確的診斷與預后預測。多種生物標志物組合為膿毒癥診治研究提供了思路，其特異性與敏感性的優(yōu)勢尚待進一步臨床研究證實。即便如此，標志物組合仍然是膿毒癥早期診斷和預測中較有潛力的技術方法。今后，開展多中心、大樣本的臨床研究，進行不同生物學標志物組合或生物學標志物與評分系統(tǒng)組合或幾種評分系統(tǒng)綜合應用，以期得出最佳組合方案；設計出一種精確的、復合型即時檢驗試劑盒，將成為今后的研究方向，必將幫助臨床早期診斷膿毒癥、指導決策及最終改善患者預后，從而推動膿毒癥的診療進展。