創(chuàng)傷后膿毒癥早期預(yù)測診斷生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

姬書青 趙偉 馬華星

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)，貴州 貴陽 550004；2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院急診外科，貴州 貴陽 550004)

創(chuàng)傷是一種復(fù)雜的疾病，涉及機(jī)體多個(gè)器官、系統(tǒng)及組織的協(xié)調(diào)反應(yīng)，它是在神經(jīng)內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)下，多種炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)和激素等效應(yīng)分子共同作用下的綜合性病理生理過程；其嚴(yán)重威脅著人類的健康，已成為45歲以下青年的主要死因[1]。在創(chuàng)傷造成的患者死亡中，其死亡率呈現(xiàn)三個(gè)高峰，約3/5在創(chuàng)傷現(xiàn)場出現(xiàn)傷后即刻死亡(1 h內(nèi))，而2/5在醫(yī)院內(nèi)發(fā)生死亡(其中包含傷后數(shù)小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)的過早死亡以及傷后幾天至數(shù)周出現(xiàn)的晚期死亡)，近80%的創(chuàng)傷晚期死亡患者是由膿毒癥和器官功能障礙引起[2]。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，創(chuàng)傷患者的總體死亡率已有很大降低，但創(chuàng)傷后膿毒癥發(fā)病率仍居高不下[3]；在過往的研究中，創(chuàng)傷后膿毒癥的發(fā)生率從1.4%～14.4%不等，其病死率也不低于30%[4]，因此早期預(yù)測創(chuàng)傷膿毒癥的發(fā)生，并對高危患者進(jìn)行早期精準(zhǔn)干預(yù)，是降低膿毒癥發(fā)病率及改善患者預(yù)后的關(guān)鍵[5]。目前診斷創(chuàng)傷膿毒癥的金標(biāo)準(zhǔn)仍是血液細(xì)菌培養(yǎng)，但病原學(xué)檢測周期長、陽性率低且標(biāo)本易受環(huán)境因素感染；同時(shí)創(chuàng)傷膿毒癥患者在早期缺乏顯著和特征性臨床表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室和影像學(xué)檢測等，無法進(jìn)行早期診斷，從而丟失了早期精確治療的黃金時(shí)間，進(jìn)一步限制了創(chuàng)傷救治成功率[6]。

目前針對創(chuàng)傷膿毒癥早期預(yù)測的方法主要有創(chuàng)傷患者人口基線信息(年齡、性別、損傷嚴(yán)重程度、既往健康情況等)、創(chuàng)傷嚴(yán)重程度評分(ISS、APACHE II、SOFA、GCS、RTS等)、生理生化指標(biāo)、遺傳因素和基于大數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)預(yù)測模型開發(fā)等方面。尋求多種單變量指標(biāo)聯(lián)合預(yù)測及診斷創(chuàng)傷膿毒癥已成為一個(gè)新研究方向[7]。本文將對已開展的創(chuàng)傷膿毒癥預(yù)警診斷評分及生物標(biāo)志物研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為創(chuàng)傷膿毒癥預(yù)警診斷評分開發(fā)和臨床應(yīng)用提供思路。

1 創(chuàng)傷患者人口基線信息

國內(nèi)外大量臨床觀察研究及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)高齡、休克、損傷嚴(yán)重程度增加等因素與創(chuàng)傷膿毒癥的高發(fā)生率及不良預(yù)后密切相關(guān)[8]；Heiko Trentzsch[9]和M?rsK[10]等人均研究發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)傷后男性比女性更易并發(fā)膿毒癥。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)雌激素可以提升免疫能力，在降低創(chuàng)傷膿毒癥的發(fā)生率有一定作用[11]。也有證據(jù)表明，在創(chuàng)傷中存在白細(xì)胞基因組反應(yīng)與性別相關(guān)的差異，其中近300個(gè)基因在性別差異表達(dá)[12]。雖然單獨(dú)應(yīng)用這些已被證實(shí)的危險(xiǎn)因素在創(chuàng)傷膿毒癥早期預(yù)警方面存在不足，但仍可將它們作為危險(xiǎn)變量配合多種生物標(biāo)志物在聯(lián)合預(yù)測診斷中發(fā)揮作用[13]。

2 創(chuàng)傷嚴(yán)重程度量化評估指標(biāo)

目前臨床常用創(chuàng)傷患者量化評估指標(biāo)：損傷嚴(yán)重程度評分(Injury severity score，ISS)、修正創(chuàng)傷評分(Revised trauma score，RTS)、序貫器官衰竭(Sequential organ failure assessment，SOFA)評分、急性生理與慢性健康評估II(APACHE II)評分、格拉斯哥昏迷(GCS)評分，可以快速評估患者傷情嚴(yán)重程度，并可間接反映傷患并發(fā)膿毒癥及其不良預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)。在過去近30年有關(guān)膿毒癥的研究中，我們先后歷經(jīng)了Sepsis1.0、Sepsis2.0及Sepsis3.0三個(gè)階段[14]。Sepsis3.0更新了膿毒癥診斷標(biāo)準(zhǔn)為感染+快速序貫性器官衰竭評分(qSOFA)≥2分，它可反映伴有膿毒癥低灌注或休克癥狀的嚴(yán)重膿毒癥患者不良預(yù)后[15]?？焖賁OFA評分(qSOFA)評估指標(biāo)均為床邊易獲取的臨床變量，即呼吸頻率≥22次/分，收縮壓≤100 mmHg和精神狀態(tài)的變化(GCS≤13分)，qSOFA評分與死亡率之間存在良好的相關(guān)性，qSOFA評分≥2分在院疑似感染患者整體死亡率接近10%。然而大量研究表明，qSOFA較SIRS作為全身感染篩查指標(biāo)有較好的特異性，但其敏感性不足[16]。近年來，有研究表明創(chuàng)傷嚴(yán)重程度評分聯(lián)合某些生物標(biāo)志物可早期預(yù)測創(chuàng)傷膿毒癥的發(fā)生及不良預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)，但目前尚缺少多中心、大樣本研究驗(yàn)證，這仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 創(chuàng)傷膿毒癥的相關(guān)生物標(biāo)記物

3.1血漿生物標(biāo)志物 降鈣素原(Procalcitonin，PCT)是一種由116個(gè)氨基酸構(gòu)成的三肽，它由甲狀腺濾泡旁C細(xì)胞生成和分泌，目前已被證明可作為細(xì)菌感染及膿毒癥發(fā)生的生物標(biāo)志物[17]。正常生理?xiàng)l件下其水平極低，當(dāng)發(fā)生細(xì)菌感染時(shí)，在細(xì)菌內(nèi)毒素和促炎細(xì)胞因子作用下，PCT水平可在數(shù)小時(shí)內(nèi)增加1000倍，且半衰期較短，感染被控制后它可快速下降，而許多其他生物標(biāo)志物在急性期仍處于高水平，這就使得PCT在膿毒癥診斷標(biāo)志物方面優(yōu)于C-反應(yīng)蛋白等標(biāo)志物[18]。此外，動(dòng)態(tài)監(jiān)測PCT水平有助于病情評估和指導(dǎo)抗生素應(yīng)用等，其臨床意義已得到廣泛認(rèn)可[19]。

單核細(xì)胞趨化蛋白1(Monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)是一種分泌型單鏈蛋白質(zhì),為CC趨化因子家族成員之一。MCP-1是新近發(fā)現(xiàn)預(yù)測膿毒癥患者炎癥級聯(lián)反應(yīng)的另一因素。它主要又單核細(xì)胞產(chǎn)生，通過G蛋白偶聯(lián)受體途徑誘導(dǎo)趨化性產(chǎn)生,調(diào)節(jié)單核巨噬細(xì)胞遷移及浸潤，募集至炎性病灶參與炎癥的發(fā)生[20]。在膿毒癥、炎癥性腸病和肺炎等炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制中，MCP-1也起著重要作用[21]。在Barre M等[22]的研究中，膿毒癥患者第一天和第三天的MCP-1水平均能較好地反映不良預(yù)后情況，并與IL-6有同等地預(yù)后價(jià)值。同時(shí)，王裕昌等[23]研究展示了血漿MCP-1水平對早期診斷創(chuàng)傷后膿毒癥是有意義的，早期血漿MCP-1濃度可較好評估創(chuàng)傷膿毒癥的風(fēng)險(xiǎn)，且ISS聯(lián)合MCP-1對創(chuàng)傷膿毒癥有優(yōu)于單獨(dú)使用時(shí)的最佳預(yù)后價(jià)值。這也支持了血漿MCP-1水平可以用作預(yù)測創(chuàng)傷患者膿毒癥發(fā)生的生物標(biāo)志物。

除了臨床目前已應(yīng)用的血漿標(biāo)志物外，近年來研究者又發(fā)現(xiàn)了一批可用于創(chuàng)傷膿毒癥早期預(yù)警及預(yù)后的血漿血漿生物標(biāo)志物，如肝素結(jié)合蛋白(HBP)[24]、Syndecan-1(CD138，Synd-1)[25]、氨基末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)[26]、白介素 17(IL-17)[27]、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)比率(NLR)[28]、硫氧還原蛋白(Thioredoxin，TRX)[29]、可溶性髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體-1(sTREM-1)[30]、血清淀粉酶樣蛋白A(Serum amyloid-like protein-A,SAA)[31]、可溶性尿激酶纖維蛋白溶解酶原激活物受體(suPAR)[32]等。然而這些研究大多缺乏前瞻性、多中心、大樣本創(chuàng)傷人群研究和臨床驗(yàn)證，因而其敏感度及特異度均存在不足。

3.2細(xì)胞生物標(biāo)志物 外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)主要由淋巴細(xì)胞(T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞等)和單核細(xì)胞組成。以往研究表明抑制淋巴細(xì)胞凋亡可提高膿毒癥動(dòng)物模型的存活率，在隨后的臨床研究中通過分析外周血淋巴細(xì)胞凋亡和免疫功能狀態(tài)成分，證明了膿毒癥患者免疫抑制和不良預(yù)后相關(guān)，進(jìn)一步驗(yàn)證了淋巴細(xì)胞凋亡和免疫功能參數(shù)模型較單個(gè)生物標(biāo)志物具有更好的特異性和敏感性[33]。王裕昌[34]等進(jìn)行的一項(xiàng)重要研究表明，創(chuàng)傷膿毒癥患者凋亡性PBMC較非膿毒癥的比例更高，且PBMC百分比與創(chuàng)傷患者的ISS、APACHE-II、IL-10等水平存在著顯著的相關(guān)性。因此，PBMC的凋亡也可作為創(chuàng)傷后膿毒癥的預(yù)警生物標(biāo)志物。

3.3基因相關(guān)類生物標(biāo)志物 基因多態(tài)性是機(jī)體對疾病易感性、疾病表型和藥物治療反應(yīng)差異性的原因之一。創(chuàng)傷雖與機(jī)體遺傳背景無關(guān)，但由創(chuàng)傷誘發(fā)的機(jī)體反應(yīng)，特別是決定膿毒癥和器官功能障礙等的炎癥級聯(lián)反應(yīng)卻和遺傳因素十分密切。研究發(fā)現(xiàn)，個(gè)體遺傳因素的差異性是決定創(chuàng)傷膿毒癥易患性和預(yù)后的主要因素。近年來，隨著國內(nèi)外關(guān)于創(chuàng)傷膿毒癥易感基因多態(tài)性的研究不斷拓展和深入，與創(chuàng)傷膿毒癥相關(guān)的遺傳信息將會(huì)進(jìn)一步被挖掘，這使得從基因方面探尋影響創(chuàng)傷膿毒癥風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物成為新的研究熱點(diǎn)。

CD40也稱為腫瘤壞死因子受體超家族5(TNFRSF-5)，是屬于TNF受體超家族中的II型跨膜受體蛋白，編碼CD40的基因位于20號染色體(q12-q13.2)中，CD40基因rs1883832位點(diǎn)野生基因型為CC，并存在CT和TT兩種變異型。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CD40基因多態(tài)性與多種免疫相關(guān)疾病有關(guān)[35]。劉志良[36]等發(fā)現(xiàn)CD40 rs1883832多態(tài)性與膿毒癥易感性存在潛在相關(guān)性，進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，CD40 rs1883832 T等位基因可增加膿毒癥易患風(fēng)險(xiǎn)。雖然該研究仍需進(jìn)行大樣本、多中心的驗(yàn)證研究，但CD40基因有望成為未來診斷和預(yù)測創(chuàng)傷后膿毒癥及監(jiān)測臨床治療反應(yīng)的生物標(biāo)志物。

MicroRNA(miRNA)是內(nèi)源性非編碼小RNA，長度約為21～25個(gè)核苷酸。miRNA可以抑制轉(zhuǎn)錄后基因的表達(dá)或促進(jìn)靶向mRNA的降解，同時(shí)可在外周血或汗液等其它體液中被檢測到[37]。自Vasilescu[38]首次報(bào)道了血漿中miRNA-150可作為診斷膿毒癥的生物標(biāo)志物。隨后，miRNA又被陸續(xù)報(bào)道出：mi RNA-182、mi RNA-486、mi RNA-122、mi RNA-193b、mi RNA-483-5p、mi RNA-15a、mi RNA-16、mi RNA-223、mi RNA-15b、mi RNA-4772-3p等多個(gè)mi RNA水平可在膿毒癥時(shí)上調(diào)，而miRNA失調(diào)(上調(diào)或下調(diào))也有助于膿毒癥的發(fā)生和發(fā)展，所以目前已確定了膿毒癥潛在的多種miRNA生物標(biāo)志物[39-40]。但由于miRNA在檢測中缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的樣本收集和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等，它尚未在臨床應(yīng)用。如果未來能尋找到更加優(yōu)化的檢測手段，miRNA用于診斷、評估和優(yōu)化創(chuàng)傷膿毒癥治療中將會(huì)是一個(gè)很好的生物標(biāo)志物。

4 展 望

目前國內(nèi)外已有研究者將創(chuàng)傷患者人口基線信息、創(chuàng)傷嚴(yán)重程度評分及多種生物標(biāo)志物聯(lián)合開發(fā)新的評分模型早期預(yù)警創(chuàng)傷膿毒癥的發(fā)生，并取得一定進(jìn)展；但這些研究多是單中心、小樣本，尚未能在臨床推廣應(yīng)用。但借助統(tǒng)計(jì)手段結(jié)合多種生物標(biāo)志物開發(fā)出快速、準(zhǔn)確且臨床適用性強(qiáng)的早期預(yù)警模型成為新的研究熱點(diǎn)。將來的工作需逐漸完善創(chuàng)傷數(shù)據(jù)庫建立，不斷優(yōu)化創(chuàng)傷膿毒癥預(yù)警模型，并進(jìn)行前瞻性、多中心、大樣本的創(chuàng)傷人群驗(yàn)證研究，提高預(yù)警模型的敏感度及特異度，同時(shí)通過大數(shù)據(jù)分析對創(chuàng)傷易感人群進(jìn)行早期預(yù)警診斷，早期精準(zhǔn)干預(yù)等，進(jìn)一步提高創(chuàng)傷的總體救治成功率。