新型感染性標志物在血流感染中的應用及研究進展

張雙霞，印 璞，金玉芬，于 庭*

(1.吉林大學第二醫(yī)院，吉林 長春130041;2.吉林省臨床檢驗中心)

感染性疾病是臨床疾病譜中重要的組成部分。由于疾病的異質(zhì)性、機體自身免疫狀態(tài)、致病菌種的差異等原因，部分患者的臨床表現(xiàn)不典型，如不發(fā)熱，體溫不升高等，早期診斷難度隨之增加。血流感染是住院患者發(fā)病率和死亡率最主要的原因。膿毒癥被定義為符合全身炎癥反應綜合征的評定標準，并在72小時內(nèi)有典型微生物生長。膿毒癥是一種復雜的動態(tài)綜合征，其過程是通過中性粒細胞表面各種黏附分子的過度表達，促進促炎和抗炎細胞因子的過度釋放。診斷血流感染的金標準是血培養(yǎng),但是血培養(yǎng)的影響因素較多，調(diào)查顯示約30%的膿毒癥患者的血培養(yǎng)呈假陰性結(jié)果[1]。且需要3-5天時間進行菌種的鑒定。因此，需要特異性和敏感性的生物指標來實時監(jiān)測疾病的嚴重程度、預測治療效果。本文就降鈣素原(PCT)、可溶性髓系細胞觸發(fā)受體1(sTREM-1)、血清淀粉樣蛋白A(SAA)、瓜氨酸化組蛋白H3(Cit H3)新型感染性標志物在血流感染中的應用及研究進展作一綜述。

1 PCT

PCT是降鈣素的前肽蛋白，是一種無激素活性的糖蛋白，由116個氨基酸組成，通常由肺、腸的神經(jīng)內(nèi)分泌細胞或甲狀腺C細胞分泌。正常情況下，PCT在循環(huán)系統(tǒng)中量極少，在健康人中，PCT和其他降鈣素前體通常檢測不到。一項對78名健康供者的研究表明，男性和女性的PCT濃度均小于0.04 ng/ml[2]。當機體受到感染時，在炎癥的刺激下PCT在組織中的表達量會上調(diào)，導致在血清中的含量迅速增加。有研究表明[3]，注射革蘭陰性細菌內(nèi)毒素的健康志愿者，血清PCT水平在4小時內(nèi)升高，6小時內(nèi)達到峰值，在24小時內(nèi)保持穩(wěn)定。PCT是近年來出現(xiàn)的較為敏感的炎癥標志物，能夠快速、靈敏的反映機體炎癥變化，成為細菌感染的重要標志物之一。

引起血流感染的病原體主要有細菌和真菌。革蘭氏陽性菌(GP)和革蘭氏陰性菌(GN)引起的降鈣素原釋放機制不同。GN和GP膜主要成分不同，GN主要膜成分是脂多糖(LPS)，是內(nèi)毒素的主要成分，GP主要膜成分是肽聚糖(PGN)，LPS和PGN作為病原體相關(guān)的分子模式(PAMPs)，在先天免疫應答中被模式識別受體(PRRs)識別，PRRs包括toll樣受體(TLRs)和c型凝集素受體(CLRs)等多個家族。大多數(shù)TLRs在細菌識別方面有至關(guān)重要的作用，可以將PAMPs連接到TLRs，啟動信號通路并誘導促炎細胞因子的釋放[4]。LPS與TLR4結(jié)合，刺激經(jīng)典的依靠MyD88信號通路，從而誘導細胞因子的生成,如腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細胞介素-6(IL-6)[5]。Oberhoffer[6]等人也證實LPS和膿毒癥相關(guān)細胞因子均增加了人外周血單核細胞(PBMCs)的PCT表達，在PBMCs中分別加入LPS、TNF-α和IL-6，并檢測PCT mRNA的水平，發(fā)現(xiàn)PCT mRNA水平分別為4-230倍、2-90倍和2-35倍，均高于對照組。GN菌血癥相對于GP菌血癥，能引起更大的炎癥級聯(lián)反應，所釋放的促炎因子會不斷刺激降鈣素的mRNA轉(zhuǎn)錄，最終使得身體多個組織釋放PCT。此外微生物毒素也可以刺激PCT水平的增加。以上因素可能介導血清PCT濃度在GN感染反應中的高表達。

在一定程度上，PCT有助于區(qū)分不同類型的感染。Tang JH[7]等人通過薈萃分析表明，GN感染組PCT濃度遠遠高于GP感染組和真菌感染組,GP感染和真菌感染中PCT濃度差異不顯著。并將區(qū)分GN感染和GP感染或真菌感染的PCT臨界值設為10 ng/mL。DO ThomasRüddel[8]研究發(fā)現(xiàn)GN菌血癥PCT 26 ng/ml明顯高于GP菌血癥7.1 ng/ml或念珠菌血癥4.7 ng/ml。對于GN菌血癥與GP菌血癥或念珠菌血癥鑒別，PCT最佳臨界值同樣為10 ng/ml(靈敏度69%，特異度35%)。Miglietta F[9]等人發(fā)現(xiàn)，在區(qū)分細菌敗血癥和全身念珠菌病時，PCT的最佳臨界值為0.99 ng/ml,PCT診斷靈敏度和特異性分別為84.3%和81.8%。提示當懷疑血流感染時，可以根據(jù)PCT的數(shù)值大致判斷病原菌的類型，縮小抗生素的使用范圍，避免使用廣譜抗生素，以減少耐藥菌株的形成。

不恰當?shù)慕?jīng)驗性使用抗生素是增加敗血癥死亡的危險因素之一，導致抗生素耐藥，增加二重感染的機會，并會促使多重耐藥菌株的出現(xiàn)。研究表明，臨床工作中不適當抗菌治療是導致金黃色葡萄球菌感染或GN血流感染患者不良結(jié)局的獨立危險因素[10,11]。

Hochreiter M[12]等人認為PCT可用作決定抗生素治療持續(xù)時間及抗生素停用時間的指標，可減少不必要及長時間使用抗生素，避免耐藥菌群的發(fā)展。Wirz Y[13]等人研究發(fā)現(xiàn)如果PCT低于0.5 μg/L或下降到80%的峰值水平，可以早期停用抗生素。在PCT指導下，抗生素治療時間適度減少，死亡率也隨之降低。同樣Schuetz P[14]等人已證明PCT有助于評估抗菌治療反應和協(xié)助抗生素管理?；诙囗楇S機試驗薈萃分析[15]，美國食品和藥物管理局(FDA)批準了PCT試驗，以指導膿毒癥下的抗生素治療。PCT指導治療可降低死亡率、縮短抗生素療程。有研究表明，PCT水平與疾病預后有著密切聯(lián)系。Lavrentieva A[16]等人證明了PCT水平與抗菌治療效果成反比關(guān)系，即 PCT水平越高，治療效果越差，預后不良。PCT對膿毒癥的診斷有較高的準確性，其動力學與膿毒癥的嚴重程度有很好的相關(guān)性。除了區(qū)分感染，PCT水平在急救科發(fā)熱和呼吸困難患者中顯示出預后價值[17]。Koivula[18]等人報道稱，PCT水平升高預示伴有發(fā)熱性中性粒細胞減少的血液病患者出現(xiàn)GN敗血癥。Zhou H[19]等人報道PCT和序貫器官衰竭評分(Sequential Organ Failure Assessment，SOFA)聯(lián)合檢測可預測急診科社區(qū)獲得性肺炎患者28天死亡率等等。

2 sTREM-1

髓細胞上表達的觸發(fā)受體1 (TREM-1)是Bouchon[20]等在2000年發(fā)現(xiàn)的髓細胞表面表達的一種免疫球蛋白。在正常機體中，sTREM-1水平是檢測不到的。在髓細胞上表達的可溶性觸發(fā)受體是TREM-1的可溶性形式，是由金屬蛋白酶裂解產(chǎn)生的17-kDa片段。當細菌感染發(fā)生時，sTREM-1會分泌到血液和其他體液中。TREM-1是一種觸發(fā)炎癥級聯(lián)反應的受體，在中性粒細胞和單核細胞中高度表達[21]。Tessarz AS[22]等人研究認為，TREM-1在細菌和真菌感染中表達上調(diào)，可通過激活DNA活化蛋白12(DAP12)信號通路，促進多種促炎細胞因子的釋放。Radsak MP[23]等人研究發(fā)現(xiàn)，TREM-1的激活可誘導中性粒細胞迅速脫粒，并驅(qū)動巨噬細胞炎癥蛋白-1(MIP-1)、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)、白細胞介素-8(IL-8)等促炎因子的釋放，從而在炎癥過程中起調(diào)節(jié)作用。

對于血流感染臨床癥狀和體征不明顯，或者難以與其他相關(guān)疾病區(qū)分時，檢測sTREM-1水平，可以輔助臨床醫(yī)生做出判斷。在El-Madbouly[24]等人的研究中發(fā)現(xiàn)，新生兒膿毒癥組sTREM-1平均水平明顯高于對照組，sTREM-1區(qū)分兩組的最佳截點為69.8 ng/L，敏感度為96.7%，特異度為86.7%，陽性預測價值和陰性預測價值分別為83.9%和92.9%。Saldir[25]等人發(fā)現(xiàn)遲發(fā)性敗血癥(late onset sepsis，LOS)患兒血清中sTREM-1水平顯著升高，提示sTREM-1在LOS診斷和監(jiān)測治療后反應方面具有相當大的診斷價值。Arzanian MT[26]等人發(fā)現(xiàn)sTREM-1水平與惡性發(fā)熱的中性粒細胞減少癥的兒童是否存在血流感染具有相關(guān)性，當sTREM-1為525 pg/ml時，靈敏度和特異度分別為84.62%、100%，并建議當sTREM-1≥525 pg/ml，應經(jīng)驗性應用抗生素。

血清sTREM-1有助于判斷檢測出的病原菌是否為定植感染。Chengping H[27]等人使小鼠吸入不同劑量的細菌，誘導鮑曼不動桿菌定植和感染模型，在感染組中，血清sTREM-1濃度顯著升高，與對照組或定植組相比大約增加了2倍，相關(guān)性分析顯示感染過程中血清sTREM-1水平升高與PCT、CRP呈正相關(guān)，當血清sTREM-1濃度顯著升高時，提示非定植感染的可能性大。

血清sTREM-1與感染的嚴重程度相關(guān)，并在疾病的治療、預后轉(zhuǎn)歸方面有重要價值。Li Z[28]等人證實膿毒癥和嚴重膿毒癥/膿毒癥休克組患者血清sTREM-1水平存在顯著差異，提示sTREM-1可能是區(qū)分膿毒癥嚴重程度的生物標志物。黃丹[29]等人發(fā)現(xiàn)膿毒癥生存組患者血漿 sTREM-1和 PCT 水平隨著時間的推移逐漸降低，而死亡組患者并不隨時間發(fā)生變化，進一步支持sTREM-1在預測患者預后方面的重要價值。El-khier N[30]等人同樣證實sTREM-1預測患者生存率方面具有較高的準確性，他們發(fā)現(xiàn)隨著病情的有效控制，血清sTREM-1濃度逐漸下降，提示動態(tài)監(jiān)測血清sTREM-1濃度可為后續(xù)監(jiān)測抗生素治療情況提供有用的信息。Li Z等人研究中認為血清sTREM-1升高比其他生物標志物具有更好的預后準確性，并進一步得出結(jié)論，sTREM-1水平是28天死亡率的獨立預測因子。

3 SAA

SAA是一組由肝臟合成的載脂蛋白家族成員。正常情況下，血清中含量極低，約1-5 mg/L。SAA是一種急性時相反應蛋白，半衰期較短，僅有50分鐘左右。當機體受到炎癥刺激時，在各種炎癥因子的作用下，肝臟的巨噬細胞和纖維母細胞短時間內(nèi)分泌大量的SAA，血清中SAA表達量會迅速升高，升高的程度與病情嚴重程度呈正比。SAA在感染后4-6小時達峰值，最高可達正常值的1000倍，經(jīng)過有效治療病情控制后，其含量會逐漸下降。

SAA水平在細菌、真菌、病毒感染時都有不同程度的增高。胡冠中[31]等人研究中發(fā)現(xiàn)SAA診斷惡性血液病合并細菌感染的靈敏度為94.6%，特異度為36%。他們還發(fā)現(xiàn)SAA水平在革蘭陰性菌組和革蘭陽性菌組差異無明顯差異，表明SAA水平升高只能提示感染，而不能區(qū)分感染病因。所以，研究者建議將SAA和PCT聯(lián)合檢測，二者同時升高，提示細菌感染的可能性大。

SAA介導的急性炎癥的具體分子機制尚不清楚。探究的過程中，研究者們也有一定收獲。Shixun W[32]等人證實SAA可通過誘導免疫細胞產(chǎn)生炎癥介質(zhì)(如TNF-α、NO、IL-6)參與重要的免疫相關(guān)性活動。Ye RD[33]等人研究發(fā)現(xiàn)SAA可增加中性粒細胞和單核細胞的趨化性，有潛在的促炎能力。具體促炎的分子機制還有待進一步探究及驗證。

SAA與病情的嚴重程度密切相關(guān)。Mei-Hong Y[34]等人研究發(fā)現(xiàn)SAA在膿毒癥早期即可迅速升高，SAA水平反映了膿毒癥患者病情的嚴重程度，SAA水平升高意味著病情加重。同時他們還證實SAA也是膿毒癥相關(guān)死亡的獨立預測因子，當SAA>164.75 mg/L時，預測患者預后的敏感度為94.4%,特異度高達100%。

4 Cit H3

在感染和炎癥反應早期，活化的中性粒細胞會釋放一種細胞外纖維結(jié)構(gòu)去捕獲病原體，這種細胞外纖維又稱為中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(NET)，主要由染色質(zhì)和顆粒蛋白質(zhì)組成。Brinkmann[35]于2004年首次報道了這種獨特的現(xiàn)象。NET介導的殺滅途徑，參與細菌感染的先天免疫應答反應，在NET結(jié)構(gòu)中，抗菌物質(zhì)的局部濃度相對較高，可以有效殺滅細菌。Leshner M[36]等人研究中證實細菌脂多糖(LPS)可活化中性粒細胞，繼而通過肽基精氨酸脫亞胺酶4 (PAD4)催化細胞內(nèi)組蛋白精氨酸瓜氨酸化，瓜氨酸化組蛋白，特別是組蛋白H3，在中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)染色質(zhì)去致密化過程中發(fā)揮重要作用。Neeli I[37]等人也證實Cit H3為中性粒細胞脫粒產(chǎn)生的中性粒細胞外陷(NETs)的組成部分，作為中性粒細胞對感染反應的一部分，Cit H3在細胞外釋放。

Cit H3早期檢測在預測膿毒癥方面有重要意義。Nomura K[38]等人在注射內(nèi)毒素6小時后小鼠的肝臟中發(fā)現(xiàn)Cit H3陽性細胞開始增加，12小時達峰值，24小時維持穩(wěn)定狀態(tài)，提示在膿毒癥早期檢測Cit H3，對病程的預測和預后是非常重要的。同樣在Gavillet M[39]等人做的研究中也證實膿毒癥患者外周血中NETs含量高于對照組。Li Y[40]等人認為Cit H3可能成為膿毒癥中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生物標志物，并可能成為一種新的治療靶點。

5 小結(jié)

感染性疾病是臨床疾病譜中重要的組成部分。近年來盡管抗生素治療和現(xiàn)代生命支持方面取得了很大進展，膿毒癥患者的死亡率仍居高不下，已成為全球公共衛(wèi)生的一大難題。尋找針對疾病靈敏度、特異度好的生物標志物輔助診斷、鑒別診斷、監(jiān)測疾病的嚴重程度、評估預后尤為重要。PCT、sTREM-1、SAA、Cit H3是近年來出現(xiàn)新型的感染指標，具有檢測迅速、靈敏度高、特異度好的優(yōu)點。它們在鑒別感染類型、致病菌類型、判斷預后方面有重要意義。微生物學檢查仍然是目前鑒別病原體的黃金標準，上述感染指標并不能單獨作為細菌感染的指標，需與其他指標聯(lián)合，結(jié)合臨床實際情況進行疾病的有效診斷和治療。