膿毒癥相關生物標志物及作用機制研究進展

郭潤靜 郝東

濱州醫(yī)學院附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學科，濱州 256603

膿毒癥是臨床中常見的一種危重癥感染導致的多器官功能障礙綜合征，許多微生物例如：細菌、真菌、病毒、寄生蟲等以及創(chuàng)傷等感染因素都會引起膿毒癥，這也是臨床重癥醫(yī)學科患者死亡的主要原因之一，盡管現(xiàn)在抗生素利用和生命支持方面有了很大的改善，但膿毒癥患者的全球病死率仍高達30%～60%［1］。而免疫抑制是膿毒癥發(fā)生、發(fā)展中重要的一個環(huán)節(jié)，因此，了解膿毒癥中各項生物標志物的變化，對于治療及判斷預后有很大益處，有研究表明可以通過生物標志物變化預測膿毒癥炎性反應程度及預后。本文將從以下幾項生物標志物及其作用機制分別闡述它們在膿毒癥發(fā)生、發(fā)展中的作用。

促炎反應標志物

1、白細胞介素（IL）-6

當人體發(fā)生感染或者受到損傷時，感染引起的病原體相關分子模式以及組織損傷產(chǎn)生的損傷相關分子模式，被巨噬細胞的Toll樣受體識別，產(chǎn)生促炎因子和趨化因子，促炎細胞因子作為膿毒癥高炎癥期的標志物，如腫瘤壞死因子（TNF）、IL-1β、IL-6等是介導固有免疫系統(tǒng)對損傷或感染的最初反應的細胞因子。TNF和IL-1β均激活內(nèi)皮細胞，吸引循環(huán)中的中性粒細胞到達該部位。它們還進入血液循環(huán)，引起發(fā)熱及其他全身癥狀。而IL-6增強肝臟產(chǎn)生所謂的急性期反應物，包括C反應蛋白（CRP）等，刺激骨髓細胞活化，從而產(chǎn)生更多的中性粒細胞。IL-6對膿毒癥沒有特異性，所以其作為膿毒癥生物標志物的主要作用似乎是預測性的，而不是診斷性的［2］。大量研究表明，膿毒癥患者IL-6水平與病死率及預后密切相關［3-5］。吳智慧等［6］提出血清IL-6水平對于膿毒癥的診斷與病情嚴重程度的評估有重要價值。胡婧等［7］提出外周血IL-6對新生兒膿毒癥診斷的靈敏度和特異度較高，有助于早期診斷新生兒膿毒癥。

2、趨化因子

趨化因子包括IL-8和單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等，其中MCP-1由單個細胞、內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞分泌，是炎癥級聯(lián)反應細胞的起始細胞因子，通過吸引單核細胞到損傷或感染部位來促進炎癥，同時促進IL-10的合成［2］。有文獻提出IL-8是用于診斷敗血癥［8］的趨化因子和MCP-1是用于預測膿毒癥病死率［9］的趨化因子，且MCP-1可能是膿毒癥從促炎階段發(fā)展到免疫抑制階段的關鍵因素。瞿云等［10］提出MCP-1與膿毒癥病情呈相關性且IL-10水平對預測膿毒癥28 d死亡風險具有較好的應用價值。

3、降鈣素原（PCT）

PCT是甲狀腺濾泡旁細胞（甲狀腺C細胞）產(chǎn)生的降鈣素的前激素，來自于定位在第11號染色體上（11p15，4）的降鈣素基因相關肽Ⅰ（CALC-1）基因。正常狀態(tài)下甲狀腺C細胞中CALC-1基因可由鈣水平升高、糖皮質(zhì)激素、降鈣素基因相關肽、胰高血糖素、胃泌素或β-腎上腺素等因素刺激誘導，轉(zhuǎn)錄后在甲狀腺濾泡旁細胞粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)翻譯成PCT前體。PCT前體進一步修飾生成116氨基酸的PCT，然而，在甲狀腺C細胞中形成的PCT全部轉(zhuǎn)化為降鈣素，沒有PCT被釋放到循環(huán)中，因此在健康人中PCT的水平很低［11］，當人體發(fā)生感染時，PCT被釋放進入循環(huán)中。而PCT主要通過2種途徑產(chǎn)生：由脂多糖或微生物的其他有毒代謝物誘導的直接途徑和由各種炎癥介質(zhì)如IL-6、TNF-α等介導的間接途徑［12］。現(xiàn)如今PCT已被證明與細菌感染的嚴重程度有關，可用于膿毒癥早期檢測及預后判斷。周曉芬等［13］提出PCT作為診斷膿毒癥的早期指標，診斷價值優(yōu)于CRP、IL-6。王皓等［14］提出PCT＞4.35μg/L時ICU老年肺部感染患者的死亡風險明顯增加。

4、CRP

CRP是機體感染或炎癥過程中產(chǎn)生的一種反應性蛋白，是肝臟中由IL-6上調(diào)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。CRP可以通過激活補體，結(jié)合微生物的磷脂成分，加強吞噬細胞的吞噬作用，從而清除入侵機體的病原微生物、損傷、壞死、凋亡的組織細胞。CRP不僅僅作為細菌感染的生物標志物，Benzaquen等［15］發(fā)現(xiàn)CRP也可以作為動脈粥樣硬化及心血管疾病炎癥的生物標志物，Allin和Nordestgaard［16］發(fā)現(xiàn)CRP在惡性腫瘤的診斷、預后、分類、分期中也有不可忽視的意義及作用，因而CRP作為膿毒癥生物標志物的特異度較低，但是它的靈敏度較高，所以它通常被用于篩查早期發(fā)病的膿毒癥［17］。梅婉雯等［18］提出IL-6、PCT、CRP、乳酸（Lac）及四者聯(lián)合對膿毒癥病情評估具有較好的應用價值。陸洋等［19］提出在急性生理和慢性健康狀況評分的基礎上加入CRP可以顯著提升對膿毒癥患者死亡風險和多器官衰竭風險的預測。

5、中性粒細胞CD64

CD64是一種高親和力Fc受體，與免疫球蛋白G結(jié)合。除了固有免疫反應刺激吞噬作用外，CD64還參與適應性免疫反應刺激抗體介導的細胞毒作用。當人體受到病原體入侵時，CD64就會被微生物壁成分、補體分裂產(chǎn)物以及感染產(chǎn)生的促炎細胞因子，如干擾素-γ、IL-6、TNF-α和粒細胞集落刺激因子等激活，在4～6 h內(nèi)，其表達就會強烈上調(diào)，當沒有這些刺激因素時，它將在48h內(nèi)大幅減少，并將在7d后恢復到正常的基線值［20-22］。有研究表明，中性粒細胞CD64是診斷細菌性膿毒癥和區(qū)分膿毒癥與非膿毒癥高度靈敏度和特異度的標志物［23］，并且可以預測膿毒癥病死率［24］。鄒暉等［25］提出CD64指數(shù)是診斷膿毒癥有價值的生物標志物。

6、可溶性髓樣細胞觸發(fā)受體-1（soluble triggering receptor expressed on myeloid cell-1，sTREM-1）

sTREM-1是一個表達于中性粒細胞、成熟的單核細胞、巨噬細胞表面受體分子，當人體受到感染時，細胞表面的sTREM-1表達，激發(fā)炎癥因子的產(chǎn)生。sTREM-1的激活導致銜接蛋白DAP12磷酸化［26-27］，促進酪氨酸激酶的激活［28］，從而產(chǎn)生細胞因子和趨化因子［27-28］。促炎因子例如TNF-α、粒細胞因子、巨噬細胞因子分泌，產(chǎn)生生理效應，釋放大量的氧自由基，引發(fā)病理損傷，并且TNF-α會促進sTREM-1表達，從而進一步擴大炎性反應。目前sTREM-1的配體尚不清楚，只鑒定出高遷移率組框1［29］、細胞外肌動蛋白［30］和肽聚糖識別蛋白1［31］，而sTREM-1配體的性質(zhì)和sTREM-1信號轉(zhuǎn)導的機制尚未深入研究。有研究表明sTREM-1對膿毒癥的診斷及預后具有良好的靈敏性 和 特 異 性［32］。張 洪 齊 等［33］的meta分 析 中 提 出 血 漿sTREM-1對診斷成人膿毒癥患者具有中度診斷價值。

7、肝素結(jié)合蛋白（heparin binding protein，HBP）

HBP是從中性粒細胞中釋放一種炎癥標志物，當入侵病原體的成分與模式識別受體結(jié)合時，感染部位釋放出趨化因子。這些趨化因子如IL-8激活中性粒細胞，導致HBP釋放［34］。它能改變內(nèi)皮細胞骨架結(jié)構，誘導細胞間連接的解體，增強中性粒細胞通過內(nèi)皮細胞屏障的能力，從而導致血管內(nèi)皮細胞通透性增加［35］和組織水腫，并且使血管屏障功能失調(diào)和加重細胞炎性反應，從而導致器官功能紊亂。HBP在嚴重細菌感染的病理生理學中起著重要作用，因此是一種潛在的診斷標志物和治療膿毒癥的靶點。Bentzer等［36］表明HBP可作為預測膿毒癥器官功能障礙的潛在生物標志物。劉藝等［37］提出HBP聯(lián)合序貫器官衰竭評分對老年膿毒癥患者發(fā)生膿毒性休克及死亡風險有較好的早期預測價值。

器官功能障礙標志物

1、血管生成素（Ang）-1、Ang-2和酪氨酸激酶2（Tie-2）

Ang-1可以促進血管穩(wěn)定、維持細胞靜止狀態(tài)，Ang-1與Tie-2的結(jié)合介導快速受體自身磷酸化，促進內(nèi)皮細胞遷移和存活。Ang-1介導的Tie-2磷酸化信號主要通過蛋白激酶B（PKB）-Akt途徑轉(zhuǎn)導生存信號。Akt信號導致叉頭轉(zhuǎn)錄因子FKHR-1失活，而叉頭轉(zhuǎn)錄因子FKHR-1又是Ang-2表達的有效誘導劑，并阻止Ang-2分泌。因此，Ang-1介導的PKB-Akt信號直接抑制內(nèi)皮細胞凋亡，并通過抑制Ang-2的表達和分泌阻止內(nèi)皮細胞的激活。Ang-2可抑制Ang-1-Tie-2信號傳導，從而拮抗Ang-1的功能。它們共同抗凋亡并維持靜息內(nèi)皮的靜態(tài)狀態(tài)［38］。在膿毒癥中Ang-2表達增強和Ang-1表達抑制阻斷Tie-2受體，并使毛細血管完整性受損、增加血管通透性，從而引起血管滲漏［39］，從而引起器官功能障礙和衰竭，因此三者在膿毒癥中亦發(fā)揮重要作用。王凱旋等［40］研究顯示動態(tài)監(jiān)測血清Ang-2水平，對于早期評估膿毒癥患兒嚴重程度及其預后具有重要價值。

2、血Lac

Lac是葡萄糖糖酵解的產(chǎn)物，葡萄糖無氧酵解生成丙酮酸，然后轉(zhuǎn)化為Lac，當機體處于缺氧狀態(tài)時，線粒體中發(fā)生的三羧酸循環(huán)無法進行，從而導致Lac堆積。膿毒癥患者的紅細胞（缺乏線粒體）和一些糖酵解率高的組織不斷產(chǎn)生Lac，而Lac的代謝主要依賴于肝臟及腎臟，當膿毒癥患者出現(xiàn)肝、腎器官功能障礙時，Lac清除率將會降低，從而加劇組織灌注減少導致的器官缺氧。李育梅等［41］研究提出重癥膿毒癥患兒Lac對膿毒癥病情的預后有積極的反映價值（r=0.793，P＜0.05）。王義等［42］的關于膿毒癥患兒預后的回顧性研究中提出Lac是影響膿毒癥患兒預后的獨立危險因素。伊孫邦等［43］的研究提出24～48 h Lac水平對膿毒癥患者院內(nèi)死亡可能具有更好的預測價值。

以上是對膿毒癥中的生物標志物及其在臨床發(fā)展中的地位進行了簡要回顧，我們不難發(fā)現(xiàn)膿毒癥疾病本身具有復雜性，而感染的患者又有多樣性，這對我們?yōu)榕R床工作中治療膿毒癥增加了難度，因此將上述生物標志物用于膿毒癥診斷、治療及預后判斷，早期識別膿毒癥生物標志物的變化，及時發(fā)現(xiàn)、診斷膿毒癥，更有助于我們“攻克”膿毒癥，但是由于現(xiàn)在技術限制，我們還未發(fā)現(xiàn)單一的診斷膿毒癥的生物標志物，因此未來，我們需要更多的研究來完善膿毒癥的診斷和治療。