新型生物標志物在膿毒癥診斷、治療和預后中的潛在價值*

孫珊，宋愛琴

（青島大學附屬醫(yī)院 兒童重癥醫(yī)學科，山東 青島 266555）

2011年，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）將生物標志物定義為能客觀地測量和評估生理、病理過程或藥物毒作用的指標[1]。大量生物標志物被廣泛應用于臨床[2]。2016年Sepsis 3.0 將膿毒癥定義為由于機體對感染的免疫反應失調而引起的危及生命的器官功能障礙[3]。膿毒癥診療的嚴峻形勢，提示開發(fā)更多特異性生物標志物的重要性。本文對近年新型生物標志物的研究結果進行歸納總結，尋找其在膿毒癥診治中應用價值和意義。

1 單一的生物標志物

1.1 可溶性髓樣細胞觸發(fā)受體-1

髓樣細胞觸發(fā)受體-1（triggering receptor expressed on myeloid cells-1,TREM-1）是在中性粒細胞、單核-吞噬細胞表面特異表達的炎癥性免疫球蛋白超家族成員。TREM-1 與信號轉導分子DAP12 相結合，觸發(fā)炎癥細胞因子（IL-1β 等）和趨化因子的持續(xù)釋放。在細菌和真菌感染引起的炎癥反應情況下TREM-1 表達升高?？扇苄运铇蛹毎|發(fā)受體-1（soluble myeloid cell trigger receptor-1,sTREM-1）是TREM-1 的可溶形式，在外周血及組織液中易測得。隨著TREM-1 上調，sTREM-1 的釋放增加。GIBOT 等[4]通過對76 例膿毒癥患者的研究發(fā)現，sTREM-1 對膿毒癥診斷意義大于C 反應蛋白（C-reactive protein,CRP）及降鈣素原（Procalcitonin,PCT），其受試者工作特征曲線下面積（AUC）高于后兩者，且與膿毒癥預后有關，提示sTREM-1 在區(qū)分膿毒癥和非感染的炎癥反應綜合征（SIRS）方面有意義。但sTREM-1能否作為獨立的膿毒癥相關生物標志物，仍然需要大量臨床研究數據的支持。

1.2 Presepsin

CD14 是一種主要在單核-巨噬細胞、中性粒細胞、B 淋巴細胞、人腸上皮細胞等細胞膜表面表達的多功能糖蛋白，是革蘭陰性（G-）細菌細胞壁脂多糖-脂多糖結合蛋白（LPS-LBP）的高親和力受體，可以在Toll 樣受體4（TLR4）和髓樣分化蛋白2（MD-2）的輔助下將內毒素信號傳遞下去，逐漸激活一系列蛋白酪氨酸激酶（PTK）和絲裂素活化蛋白激酶（MAPK），誘導多種細胞因子釋放，激活炎癥級聯反應，從而引起全身性炎癥反應。sCD14 被視為次要的急性期蛋白，但其不是特定疾病所有的。當血清中的sCD14 遇到病原體后被蛋白酶分解，就形成sCD14-T，即Presepsin。ULLA 等[5]以166 例疑似膿毒癥或膿毒癥休克的患者作為實驗組，83 例非感染的SIRS 患者為對照組，分別 測得發(fā)病24 和72 h 內其外周血中Presepsin 水平，發(fā)現在非感染患者的外周血中Presepsin 濃度處于低水平，在感染患者外周血中高表達，并且隨著膿毒癥病情加重，Presepsin 濃度升高，但兩組差異無統(tǒng)計學意義；在確診膿毒癥早期，受試者外周血中Presepsin濃度升高，后逐漸下降，且在60 d 內死亡者外周血中Presepsin 平均濃度明顯高于幸存者；Presepsin 成為診斷膿毒癥生物標志物的理想候選者。ISHIKURA 等[6]的研究結果表明，在該實驗所測試的11 項生物標志物中，2 種最佳的生物標志物為Presepsin 和蛋白C（PC），預測診斷膿毒癥合并彌漫性血管內凝血的AUC分別為0.913 和0.880，并且與其他炎癥分子標志物[包括PCT（AUC=0.904），IL-6（AUC=0.893）和CRP（AUC=0.852）]比較，Presepsin 是預測膿毒癥合并DIC 的最佳指標。

1.3 可溶性尿激酶型纖溶酶原激活物受體

尿激酶型纖溶酶原激活物受體（urokinase-type plasminogen activator receptor,uPAR）是淋巴細胞抗原6 超家族成員，是有糖基磷酸酯肌醇蛋白錨定在細胞膜上的一種糖蛋白。uPAR 通過與玻連蛋白等細胞外基質及整合素的相互作用成為促使細胞到達炎癥部位粘附的重要介質。在炎癥過程中，幾乎所有參與炎癥反應的細胞(中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、單核-巨噬細胞、內皮細胞、成纖維細胞、T 淋巴細胞、B 淋巴細胞、NK 細胞)都參與uPA-uPAR 依賴的趨化反應[7]?？扇苄阅蚣っ感屠w溶酶原激活物受體（soluble urokinase-type plasminogen activator receptor,suPAR）并非在膿毒癥中特異性增加，并不能作為診斷膿毒癥的特異性生物標志物，但是suPAR 可作為預測膿毒癥預后的有效標志物。SIAHANIDOU 等[8]以47 例感染足月新生兒（19 例細菌感染，28 例病毒感染，其中12 例為膿毒癥患兒）與18 例健康新生兒作對照，收集入院24 h、48 h、3～5 d 及7～10 d 外周血suPAR 水平，發(fā)現入院時感染組suPAR 水平高于健康對照組，感染組膿毒癥患兒suPAR 水平高于非膿毒癥患兒，表明suPAR 在感染時濃度增加，有助于新生兒敗血癥的早期診斷，但是無法區(qū)分感染病原是細菌還是病毒。HUTTUNEN 等[9]通過測量132 例細菌培養(yǎng)陽性（包括肺炎克雷伯桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、β-溶血性鏈球菌）膿毒癥患者外周血中suPAR 水平，發(fā)現與幸存者比較，非幸存者在1～4 d內的suPAR 值升高，且預測病死率AUC 為0.84；在11.0 ng/ml 的臨界值水平下，suPAR 對致命性疾病的敏感性和特異性分別為83%和76%。高suPAR 水平可以是一個有效評估菌血癥患者預后的獨立指標，以幫助臨床醫(yī)生診斷菌血癥患者的預后水平進行分層，盡早治療及干預。

1.4 巨噬細胞遷移抑制因子

巨噬細胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor,MIF）是一種多向免疫調節(jié)細胞因子，在缺氧、內毒素等因素刺激下，由除免疫細胞外多種細胞，如內分泌細胞、內皮細胞、上皮細胞等產生。MIF 啟動子區(qū)含有能夠與多種轉錄因子結合的DNA結合位點，同時含有與其表達水平相關的多態(tài)性位點。MIF 發(fā)揮其生物學功能，一方面可以通過非受體介導的內吞作用，實現MIF 與c-Jun 激活結構域結合蛋白-1（JAB1）的相互作用；另一方面，受體依賴型的MIF 能夠激活包括PI3K/Akt、MAPK 和G 蛋白偶聯受體相關的信號傳導途徑。此外，MIF 還能夠通過直接或間接方式調節(jié)腫瘤抑制基因P53的功能[10]。MIF 作為炎癥反應的一種生物標志物，具有促炎癥反應，促進炎癥細胞定向遷移，拮抗糖皮質激素作用、抑制細胞凋亡，促進其余炎癥因子釋放的作用，因此廣泛應用于各種疾病，包括膿毒癥、腫瘤、自身免疫性疾病及內分泌疾病等。MIF 能促進白細胞定向遷移和聚集到感染及炎癥部位[11]。GANDO 等[12]為確定全身炎癥反應綜合征和膿毒癥患者中MIF 與彌散性血管內凝血（DIC）的關系，以及與多器官功能障礙綜合征（MODS）和預后的關系，進行一項前瞻性隊列研究。該實驗48 例膿毒癥患者分為20 例DIC 患者和28 例非DIC 患者，MIF、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、可溶性纖維蛋白、活性蛋白C、纖溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）均在患者符合膿毒癥診斷標準（第0天）后24 h 及1～4 d 進行檢測。與非DIC 患者比較，DIC 患者的MIF、TNF-α、可溶性纖維蛋白、PAI-1水平明顯升高，活性蛋白C 水平明顯下降。DIC 患者MIF 峰值與可溶性纖維蛋白之間存在顯著相關性。MIF 和DIC 的評分水平與患者的死亡率顯著相關。因此MIF 可作為評估膿毒癥合并DIC 患者預后水平的有效指標。但是與其他膿毒癥生物標志物比較，MIF作為單一標志物的在診斷膿毒癥中的能力與CRP 或PCT 相比不足。因此，相較于作為單一的生物標志物，MIF 與其他生物標志物結合使用似乎具有更大的診斷價值。

1.5 富組氨酸糖蛋白

富組氨酸糖蛋白（histidine-rich glycoprotein,HRG）為一種多結構域血漿糖蛋白，可與多種配體結合而行使多種功能。HRG 配體包括Zn+、肝素及硫酸肝素、纖溶酶原、纖溶酶、纖維蛋白原、原肌球蛋白、IgG、FcγR 及補體。在Zn+存在或在低pH 的內環(huán)境中（如組織損傷或腫瘤浸潤），HRG 的富含組氨酸結構域與配體的結合能力加強。HRG 的多結構域特點及其與多種配體結合的性質表明，其可以作為細胞外銜接蛋白與細胞表面的不同配體相結合。除細胞表面分子，HRG 還可以結合IgG，從而阻止可溶性免疫復合物的產生。KURODA 等[13]所選取的70 例全身炎癥反應綜合征患者中，膿毒癥20 例，膿毒癥患者血中的HRG 水平低于非感染性全身炎癥反應綜合征患者血中HRG 水平[8.71 μg/ml（6.72～15.74 μg/ml）VS 33.27 μg/ml（26.57～44.99 μg/ml）]；HRG 對膿毒癥的診斷具有較高的敏感性和特異性；膿毒癥患者血液中富含組氨酸糖蛋白、降鈣素原和Presepsin 的AUC分別為0.97、0.82 和0.77。因此作為膿毒癥生物標志物，HRG 存在一定優(yōu)勢，但是該實驗樣本含量較小，該結論需要更多臨床研究數據的支持。

1.6 睪丸蛋白聚糖-1

睪丸蛋白聚糖-1（Testican-1）是一種高度保守的多結構域蛋白聚糖，在丘腦中高表達，并在大腦活化的星形膠質細胞中上調。LEE 等[14]對膿毒癥、嚴重膿毒癥、膿毒癥休克及健康志愿者進行前瞻性研究，發(fā)現膿毒癥患者Testican-1 循環(huán)水平升高[膿毒癥（20.44～63.37 ng/ml）；嚴重膿毒癥（41.30～ 98.69 ng/ml），膿毒癥休克（98.10～151.85 ng/ml），與健康志愿者（6.97～8.77 ng/ml）]比較，差異有統(tǒng)計學意義。提示血清中Testican-1 水平可作為判斷膿毒癥及評估膿毒癥嚴重程度的生物標志物。

1.7 microRNA

microRNAs（miRNA）是非編碼單鏈RNA，平均由15～23 個核苷酸組成。脂多糖（LPS）參與特異性受體的激活，加強炎癥反應，其主要途徑為核轉錄因子κB（NF-JB）的激活，并由其進一步激活生物合成和促炎癥分子的核系統(tǒng)。在積極的生物合成周期中，一系列的miRNAs 也被親炎癥分子所牽連。除此之外，還有一系列特定的miRNAs 參與NF-JB 的激活過程和促炎癥細胞因子的生物合成。在這一機制上，評價和監(jiān)測膿毒癥是建立在識別特定的miRNAs 的基礎上的。武宇輝等[15]對40 例膿毒癥患兒的血漿進行miR-125b、miR-132、miR-146a、miR-155、miR-223 檢測，發(fā)現miR-146a 的AUC 大于CRP 和PCT，且特異性及敏感性較高；miR-146a 及miR-223 的可反應機體感染水平，同時對膿毒癥與非感染性全身炎癥反應綜合征的鑒別診斷及評估病情的嚴重程度有一定價值。

2 生物標志物組合

生物標志物主要分為兩大類：一類獨立于臨床，主要應用于明確疾病診斷及評估預后；一類輔助于臨床，主要用于評估療效及治療中藥物毒作用[16]。生物標志物在膿毒癥的早期診斷、病情及預后判斷、療效評估中發(fā)揮重要作用，目前單獨使用一種標志物在臨床上已經得不到滿意效果，幾種生物標志物聯合診斷膿毒癥的能力有所提高，生物標志物組合越來越多[17]。 GIBOT 等[18]提出“生物核心（bioscore）”即生物標志組合。該實驗通過測量300 例患者（膿毒癥79 例，非膿毒癥221 例）外周血中PCT、sTREM-1 和CD64 水平，發(fā)現膿毒癥患者中以上三種生物標志物水平均高表達；三者都可以作為診斷膿毒癥的獨立預測因子；但在炎癥隊列中，“生物核心”的表現均高于以上三者。DWIVEDI 等[19]將cfDNA 與SOFA 評分和CRP 相結合，與單獨使用單個標志物比較，提高對感染性休克患者死亡率的預測能力。ISHIKURA 等[6]研究中Presepsin及蛋白C 的組合在膿毒癥合并DIC 的診斷中存在明顯優(yōu)勢。這些實驗研究為其他研究者考慮檢查更廣泛的生物標志物組合提供理論基礎，生物標志物組合可以提高臨床醫(yī)生的實時診斷和預后能力。

Sepsis 3.0 涵蓋了膿毒癥的定義、診斷標準、疑似膿毒癥的篩查及膿毒癥休克的定義、診斷標準等5 個 方面[20]?！墩饶摱景Y運動指南》建議應在膿毒癥休克發(fā)生后1 h 內使用抗生素[21]。每延遲1 h 給予抗生素治療，膿毒癥休克的死亡率增加7.6%[22]。鑒定高效的膿毒癥的生物標志物存在著極大的挑戰(zhàn)。最重要的是膿毒癥的病因復雜、發(fā)病機制多樣、臨床表現及治療個體差異大，因此其作為一種異質性的疾病，不僅沒有明確的診斷金標準，而且沒有精準的治療方案。由于病原微生物血液培養(yǎng)的低敏性，診療環(huán)境的復雜性，宿主因素的差異性，導致膿毒癥生物標志物的研究缺乏同質性。因此，有越來越多的分子生物診斷領域依賴于檢測血液中的細菌DNA 來識別膿毒癥。這種新技術通過錯誤識別無臨床意義及生物學特性的短暫菌血癥，造成膿毒癥的過度診斷。同樣地，基于膿毒癥的復雜性及異質性，膿毒癥生物標志物和生物標志物組合的驗證研究需要跨異質群體（例如兒童與成人，醫(yī)學與手術患者，腫瘤患者等）。重要的是要認識到在一個群體中高效的生物標志物可能在另一個群體中不具有相同的敏感性。

新型生物標志物有可能單獨或相互結合形成“生物核心”，提高識別膿毒癥的準確性，其意義及臨床應用價值尚需要進一步研究和驗證，生物標志物組合將成為改善膿毒癥臨床管理敏感性及特異性的主要手段。膿毒癥是免疫調節(jié)功能失控后一種可導致多器官、多系統(tǒng)受累的復雜而非特異的臨床綜合征。生物標志物組合比單一生物標志物可以更好地解釋這種復雜性及異質性。

綜上所述，對未來膿毒癥相關生物標志物的研究，在于廣泛的臨床驗證和生物標志物組合的進一步探索，這將提高臨床醫(yī)生的膿毒癥診斷和管理能力。