生物標志物對肝衰竭合并細菌感染診斷的研究進展

王瑩 蔡大川

肝衰竭是各種原因導致肝細胞在短期內大量壞死,引起的黃疸、腹水、凝血機制障礙、肝性腦病等表現的一類綜合征,具有病情進展快和預后差的特點。中國《肝衰竭診治指南(2018年版)》將肝衰竭分為 4 類：急性肝衰竭、亞急性肝衰竭、慢加急性( 亞急性) 肝衰竭和慢性肝衰竭[1]。肝衰竭患者存在免疫功能缺失紊亂、腸道菌群移位、遺傳變異等病理生理因素[2],加上侵襲性操作、使用激素治療、預防性使用抗生素、住院時間延長等危險因素[3],故肝衰竭患者常合并感染。肝衰竭患者一旦發(fā)生感染,還會誘發(fā)肝性腦病、肝腎綜合征、肝肺綜合征、消化道出血等嚴重并發(fā)癥,導致多器官功能衰竭,影響患者的預后, 死亡率會明顯增高,相關報道顯示肝衰竭合并感染的病死率高達50%～90%[4],因此早期及時診斷肝衰竭患者合并感染,對疾病病情的控制以及改善臨床預后至關重要。在臨床實踐中很有必要尋找一些更靈敏、快速并且有效的指標,以便早期及時診斷肝衰竭患者并發(fā)感染,本文圍繞診斷肝衰竭并發(fā)細菌感染的生物標志物進行綜述。

一、急性期反應蛋白

(一)降鈣素原 降鈣素原是一種無激素活性的前肽物質,其在生理條件下主要由甲狀腺濾泡旁細胞合成和分泌,濃度在血漿中幾乎檢測不到,在細菌感染、敗血癥和多器官功能衰竭誘導下,人體幾乎全部組織、細胞都能合成分泌降鈣素原[5],血清降鈣素原水平迅速升高。肝臟是降鈣素原的來源之一,從理論上講,肝衰竭可能由于大量肝細胞壞死和單核細胞減少,降鈣素原血清濃度會降低。但是臨床研究表明,在沒有細菌感染情況下,肝衰竭患者基礎的血清降鈣素原水平[(0.76±0.051)ng/mL]高于健康人群(小于0.1 ng/mL),與發(fā)生失代償肝硬化患者比較,血清降鈣素原水平也顯著升高[(0.20±0.019)ng/mL,P<0.001][6]。這可能與肝衰竭患者腸道屏障功能受損,內毒素和其他有害物質難以被肝臟過濾和清除,導致機體內降鈣素原合成增加有關[7]?！陡斡不顾跋嚓P并發(fā)癥的診療指南(2017年版)》提出降鈣素原>0.5 ng/mL作為自發(fā)性腹膜炎的診斷標準之一[8],但目前該標準主要用于肝硬化患者,在肝衰竭患者中尤其是早期診斷細菌感染時,降鈣素原的檢測閾值尚無統(tǒng)一定論。

Rule等[9]認為,急性肝衰竭繼發(fā)感染時肝損傷引起的大量炎癥反應會導致降鈣素原水平升高,使得降鈣素原無法有效區(qū)分急性肝衰竭患者是否發(fā)生細菌感染。Lin等[10]的研究表明,0.5 ng/mL的下限不能準確識別慢加急性肝衰竭患者的細菌感染,并且降鈣素原以 1.01 ng/mL為臨界值時,整體表現不佳,敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為42.68%、78.85%、60.87%和63.42%,受試者工作特征曲線下面積(AUC)低于0.70。一項國內的多中心研究結果顯示,降鈣素原診斷慢加急性肝衰竭患者細菌感染的 AUC 只有0.69[11]。上述研究結果表明降鈣素原的診斷價值有限,這些研究存在納入群體單一的局限性。然而,近年來也有學者認為,降鈣素原對肝衰竭并發(fā)感染患者有一定臨床診斷價值。Igna等[12]的前瞻性隊列研究結果顯示,降鈣素原最佳臨界值為 0.9 ng/mL時,診斷自發(fā)性細菌性腹膜炎的AUC為0.909,敏感性和特異性分別為80.3%和 86.6%。2021年的一項薈萃分析結果顯示,降鈣素原在診斷肝衰竭合并細菌感染患者的AUC為0.80,敏感性為77%,特異性為76%[13]。降鈣素原的診斷效能目前仍存在爭議。降鈣素原對肝衰竭患者合并感染的診斷價值與疾病病因[14]、膽紅素水平[15]有關,還需要更多的研究進行分層分析來證實其可靠性。

(二)C反應蛋白 C反應蛋白是由肝臟合成的一種急性時相反應蛋白,通常在細菌感染刺激后快速升高,36～50 h后達到峰值,半衰期較短,平均為 4～6 h,在感染消除后其含量急劇下降,1周內可恢復正常[16]。因其能在炎癥發(fā)作初期顯著升高,后期恢復正常也很快,故是C反應蛋白臨床上常用的一項敏感的炎癥指標。Yuan等[17]的研究納入了84例慢性重型乙型肝炎患者,C反應蛋白診斷自發(fā)性細菌性腹膜炎的最佳臨界值為16.15 mg/L,AUC=0.86。Zhang等[18]報道,C反應蛋白>12.15 mg/L是慢加急性肝衰竭患者細菌感染的可靠指標,AUC為0.948,敏感性為96.6%,特異性為83.3%。楊凡等[19]的研究中,C反應蛋白的臨界值與其相似,C反應蛋白≥13.0 mg/L為診斷感染的臨界值,具有較高的敏感性(82.46%),但其特異性較低(69.57%)。梁艷華等[20]將C反應蛋白與降鈣素原、甲胎蛋白、白細胞介素-6聯合,提高了診斷的敏感性、特異性,診斷價值均大于各指標單獨檢測,但聯合指標診斷的特異性(85.71%)仍不及敏感性(90.00%)。C反應蛋白診斷感染的敏感性高,但特異性不高。C反應蛋白在病毒感染、組織損傷、機體應激狀態(tài)、自身免疫性疾病時等均可上升,其對感染性疾病的判斷缺乏特異性。因此,不能將CRP單獨用于肝衰竭患者早期感染性并發(fā)癥的排除性診斷,而應聯合其他傳統(tǒng)炎性指標檢測更有助于臨床判斷。

二、白細胞介素

白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6) IL-6是細胞因子家族成員之一,主要是由活化的 T淋巴細胞、B淋巴細胞和單核-巨噬細胞等分泌,在炎癥、感染刺激下,其水平較正常機體明顯升高。IL-6通常被認為是一種促進炎癥反應的細胞因子,可誘導大量急性期蛋白如血清淀粉樣蛋白A、降鈣素原和C反應蛋白等生成[21]。一項回顧-前瞻性研究納入了進入ICU治療的64例肝硬化失代償期患者,其中86%的患者符合ACLF標準,當腹水IL-6≥ 10 037 pg/mL為診斷臨界值時,靈敏度為84.2%,特異性為86.7%,AUC = 0.901,腹水IL-6用于診斷肝硬化危重患者并發(fā)SBP時具有較高的價值[22]。然而,血清IL-6水平在肝硬化和肝衰竭患者之間存在差異,Li等[23]的研究發(fā)現,肝衰竭患者血清IL-6水平高于肝硬化患者,發(fā)生膿毒癥時IL-6水平會進一步升高。國內也有學者探討了IL-6在肝衰竭并發(fā)感染患者中的診斷價值,其AUC在0.636～0.702之間,敏感性和特異性分別在69.16%～85.71%和50.00%～78.27%之間[20,24-25]。這些結果表明,IL-6在肝衰竭合并感染的早期診斷中參考價值有限,特別是單用IL-6作為細菌感染診斷的生物標記物,并沒有表現出比其他生物標記物(降鈣素原、C反應蛋白)更佳。另外研究發(fā)現,相比IL-6在肝衰竭合并細菌感染診斷中的應用價值,IL-6在預后中的價值更大,IL- 6 動態(tài)升高或持續(xù)高水平與疾病相關病死率有關,是肝衰竭合并細菌感染反映預后的潛在關鍵生物標志物[26]。

三、受體類生物標志物

(一)可溶性CDl4亞型(soluble CD14 subtype, sCDl4-ST 或Presepsin) 白細胞分化抗原14(CD14)是一種跨膜糖蛋白,主要在單核細胞和巨噬細胞表面表達,能特異性識別脂多糖-脂多糖結合蛋白(LPS-LBP)。sCD14-ST是可溶性CD14形式的一種亞型,其水平在健康人體中通常很低,而在LPS存在下sCD14-ST與 Toll樣受體4結合,激活絲裂原活化蛋白激酶和核細胞因子NF-κB通路,誘導多種細胞因子產生,在免疫調節(jié)中發(fā)揮著重要作用[27]。近年來sCD14-ST對膿毒癥的診斷價值在國內外展開廣泛討論,是診斷和檢測膿毒癥的新型生物標志物之一。Igna等[12]的研究發(fā)現,以2300 pg/mL為診斷標準,sCD14-ST診斷有肝硬化基礎的慢加急性肝衰竭患者早期感染的敏感性和特異性分別為81.7%和92.7%,AUC=0.959。Chen等[11]的研究也得出了相似的結果,但更推薦404.5 pg/mL為最佳診斷界值,診斷感染的AUC為0.790,敏感性和特異性分別為96.8%和59.2%,在診斷慢加急性肝衰竭患者膿毒癥中的效率高于白細胞計數、降鈣素原和C反應蛋白,但單一指標的診斷效率處于中等水平,當 sCD14-ST與 CLIF-SOFA 評分相結合時,AUC 可增加到0.913。sCD14-ST有助于肝衰竭并發(fā)膿毒癥的診斷,是一個有前景的生物標記物。但目前關于該生物學標志物的有關研究較少, sCD14-ST與臨床預后的關系、最佳診斷界值是否受酒精性肝硬化、合并肝癌等的影響尚不明確,未來需要更多的大樣本、多中心、前瞻性研究來驗證。

(二)中性粒細胞CD64(neutrophil CD64,nCD64) CD64是免疫球蛋白IgG重鏈的Fc段受體之一,健康時CD64主要表達于單核細胞系表面,但在機體受到感染時,細菌細胞壁組分和一些促炎細胞因子刺激中性粒細胞,中性粒細胞表面CD64被激活而大量表達,感染被控制后,nCD64 則在48 h內急劇下降,7 d左右可恢復至基線水平,研究表明,nCD64是危重患者膿毒癥早期診斷的有用標志物[28]。nCD64檢測結果有三項指標：CD64 指數、CD64 陽性細胞百分率和CD64平均密度。Abeles RD等[29]的研究發(fā)現,肝衰竭患者的血清nCD64基礎水平較健康人群高,發(fā)生膿毒癥時,nCD64的表達會進一步升高,nCD64指數以547為診斷臨界值時,ROC曲線下面積為0.784,敏感性為 71%,特異性為 72%。王鑫等[30]采用細胞定量分析軟件分析nCD64陽性細胞百分率,最佳截斷值取54.765%時,診斷慢加急性肝衰竭患者繼發(fā)感染的ROC 曲線下面積、敏感性、特異性分別為0.789、75.3%、81.6%,可作為肝衰竭合并感染的診斷標志物。熊克宮等[31]的研究也指出,nCD64作為肝衰竭合并細菌感染的診斷標記物有較好的準確性,nCD64與降鈣素原聯合檢測時,AUC可由nCD64單獨檢測的0.881增大至0.902。然而,另有研究者用流式細胞儀檢測患者CD64的平均密度,診斷截斷值為4 500.12 mol/cell時,AUC僅為0.618[24]。這可能是由于內源性損傷相關的分子模式分子刺激 Toll樣受體4通路導致肝衰竭患者基礎nCD64水平升高,從而降低nCD64在肝衰竭患者中診斷感染的效能。nCD64可與其他炎癥指標聯合提高診斷效能,但nCD64的檢測需要使用流式細胞術,并且從高值恢復到正常水平所需時間較長,因此在臨床應用中nCD64的快速檢測還有一定的局限性。

(三)可溶性髓樣細胞觸發(fā)受體-1(soluble triggering receptor expressed on myeloid cell-1, sTREM-1) 髓樣細胞表達的觸發(fā)受體(TREM-1)是免疫球蛋白超家族的成員,存在于中性粒細胞和成熟的單核細胞上,在細菌感染后主動表達并釋放其可溶性形式(sTREM-1)。sTREM-1可導致炎性細胞因子的釋放,并增加炎性細胞表面上其他受體的表達,成為感染過程中的關鍵信號受體[32]。sTREM-1在感染早期即可分泌到體液中,可以在血漿、尿液和胸腔積液中檢測到,是一項新的炎癥生物標志物。Chen等[11]的一項多中心研究納入了143例慢加急性肝衰竭患者,收集患者入院第一天的SOFA評分和CLIF-SOFA評分,檢測其sTREM-1、白細胞計數、降鈣素原、C反應蛋白,當sTREM-1的界值為607.94 pg/ mL時,診斷膿毒癥敏感性為62.8% 特異性為81.6%,AUC=0.752,與白細胞計數、降鈣素原、C反應蛋白相比,sTREM-1對慢加急性肝衰竭患者膿毒癥的診斷價值更高,但單一指標的診斷效能處于中等水平,當sTREM-1與CLIF-SOFA評分組合時,AUC可增加至0.876,可以提高感染的早期診斷效能。一項前瞻性隊列研究將慢加急性肝衰竭患者分為無全身炎癥組、全身炎癥組和膿毒癥組,監(jiān)測sTREM-1在基線、6 h、24 h、第3天和第7天的變化,發(fā)現全身炎癥組患者入院時sTREM-1水平升高,他們在住院后48～72 h內發(fā)展為膿毒癥的風險較高,sTREM-1預測膿毒癥發(fā)展的AUC為0.71,膿毒癥組患者的sTREM-1基線水平顯著升高,并且在所有隨訪時間點中持續(xù)升高,可以用于監(jiān)測膿毒癥的進展和治療效果,能提示臨床醫(yī)師及時調整治療方案[33]。sTREM-1能對診斷和治療具有一定指導作用,但sTREM-1是否能夠作為肝衰竭合并感染早期識別及預后判斷的精準生物標志物,還需要更多有力的證據來證明。

(四)Toll樣受體4( Toll-like receptors 4,TLR4) TLRs是固有免疫系統(tǒng)中特異性的I型跨膜受體,TLR4是TLRs家族中的重要一員,主要負責識別革蘭氏陰性菌細胞壁中的脂多糖成分,在機體免疫應答和炎癥反應中扮演重要角色,與機體多種感染性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關[34]。TLR4識別并結合脂多糖后引起炎癥級聯放大效應,過度的免疫炎癥反應導致肝衰竭的發(fā)生,脂多糖-TLR4通路也是肝衰竭發(fā)生/發(fā)展的關鍵因素[35]。有研究發(fā)現[36],重癥肝病患者合并腹腔感染時,外周血TLR4m RNA不僅呈異常高表達,TLR4m RNA水平還與疾病的嚴重程度呈正相關。另一項研究將ACLF患者劃分為感染者和未感染組,感染組TLR4 mRNA水平(39.36 ± 20.18)顯著高于未感染組(20.54 ± 12.13)。ROC曲線分析得出,TLR4 mRNA診斷感染的最佳臨界值為43.8,曲線下面積為 0. 764,靈敏度51.6% ,特異度83.6%。將TLR4 mRNA與傳統(tǒng)炎性指標PCT、CRP聯合,AUC、靈敏度、特異度可分別提高0.061、22.1%、8.2%[37]。TLR4可以作為肝衰竭患者合并感染早期診斷的潛在指標,有助于及早采取治療措施,還能為評估患者治療療效提供依據。需要指出的是,目前基于TLR4信號通路對膿毒癥防治工作展開的研究是危重病學工作的熱點,但TLR4在肝衰竭合并感染診斷中的應用仍處于研究階段,尚未成為臨床常用指標,其具體診斷價值還需更多的研究和臨床驗證。

四、血常規(guī)參數

中性粒細胞和淋巴細胞是外周血常規(guī)中的指標,中性粒細胞與淋巴細胞比值( neutrophil to lymphocyte ratio, NLR)對心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤等的病情判斷、診治指導、預后評估中具有價值,也可用于社區(qū)獲得性肺炎、尿路感染、膿毒癥等感染性疾病的早期診斷[38-39]。NLR可代表炎癥激活因子中性粒細胞和炎癥調節(jié)因子淋巴細胞間的平衡狀態(tài),更能反映機體在感染狀態(tài)下的應激反應程度[40]。一項多中心回顧性隊列研究表明,NLR是評估慢加急性肝衰竭患者細菌感染和短期預后的可靠指標,并且在評估細菌感染方面優(yōu)于降鈣素原和白細胞計數,NLR>4.79與該病患者90天死亡率顯著相關[41]。王鑫等[30]的研究結果也顯示,NLR可作為診斷慢加急性肝衰竭患者繼發(fā)感染的指標,當NLR診斷的最佳臨界值為7.56%時,AUC為0.756,敏感性和特異性為71.1%和84.1%。陳科第等[42]發(fā)現,NLR還能鑒別肝衰竭伴細菌性腹腔感染的病原菌種類(革蘭陽性菌和革蘭陰性菌感染),ROC 曲線分析結果顯示,NLR鑒別診斷的AUC為0.840,敏感性和特異性分別為74.4%和84.4%。NLR不僅可以用于肝衰竭繼發(fā)感染的診斷,還可用于預測肝衰竭預后情況。同時NLR是一個簡便快捷、可重復性高的指標,從這一方面來說優(yōu)于其他的生物學檢測指標,在臨床治療監(jiān)測上具有良好的應用前景。

五、總結及展望

肝衰竭合并感染是一種對患者生命造成嚴重威脅的疾病,因此提高其早期診斷效能是改善患者預后的一個重要途徑。盡管目前還沒有一個特定的標志物可以用來直接確診或排除細菌感染,但通過多項生物標志物聯合評估,可能有助于克服單一生物標志物的局限性。免疫系統(tǒng)功能紊亂在肝衰竭發(fā)生、發(fā)展過程中始終存在,在病程發(fā)生發(fā)展的各個時期進行動態(tài)監(jiān)測生物標志物,可能更有利于肝衰竭合并感染的早期診斷。目前也有許多與感染相關的有前景的生物標記物,如CD14+CD16+MO、TNFα、血清淀粉樣蛋白A等,這些標志物能否應用于肝衰竭合并感染早期識別及評估預后,仍有待進一步探討。在臨床工作中也不能僅靠實驗室檢查結果去排除和診斷細菌感染,必須結合患者的臨床情況才能提高肝衰竭合并感染的早期診斷率,減少相關并發(fā)癥的發(fā)生率及病死率。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。