膿毒癥生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

趙春玲

(天津醫(yī)院 重癥加強(qiáng)護(hù)理病房，天津 300210)

全球每年膿毒癥患者超過1 900萬，其中600萬患者死亡，病死率超過1/4，約有300萬存活患者遺留認(rèn)知障礙[1-3]。膿毒癥是由于機(jī)體對感染反應(yīng)失調(diào)引起的一種臨床綜合征。其臨床癥狀不夠典型，從而延誤疾病的診斷與治療，患者病死率增加。因此，早期診斷、準(zhǔn)確評估病情、判斷預(yù)后、及時個體化治療對膿毒癥患者預(yù)后十分重要。膿毒癥生物標(biāo)志物是機(jī)體對感染的應(yīng)答反應(yīng)過程中產(chǎn)生的，理想的膿毒癥生物學(xué)標(biāo)志物應(yīng)該具有高靈敏度、高特異度、低成本、便于檢測及可重復(fù)性好等特點，可用于膿毒癥早期診斷、危險分層、預(yù)后判斷及治療療效監(jiān)測等。但是目前仍缺乏對膿毒癥診斷具有高靈敏度及高特異性的生物學(xué)標(biāo)志物，許多尋找理想生物標(biāo)志物的研究仍在進(jìn)行中。

根據(jù)膿毒癥患者的病理生理學(xué)變化，可將膿毒癥分為兩個階段：第一階段，以全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)為特征的高炎癥反應(yīng)階段，此階段以促炎癥反應(yīng)的生物標(biāo)志物為主；第二階段，隨后的免疫抑制階段，通常以器官功能障礙為特征，被稱為代償性抗炎反應(yīng)綜合癥(compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS)，此階段以反映器官功能障礙的生物標(biāo)志物為主。

1 促炎癥反應(yīng)生物標(biāo)志物

1.1 白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)IL-6是由T/B淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞合成的糖蛋白，當(dāng)感染與炎癥發(fā)生時，血清 IL-6水平可在較短時間內(nèi)大量增多，2 h達(dá)到高峰，大量增多的IL-6促進(jìn)了B細(xì)胞增殖，繼而催化了機(jī)體炎癥反應(yīng)。有研究表明，血清IL-6對膿毒癥早期診斷具有很高的敏感性和特異性[4-7]。血清IL-6水平越高，病情越嚴(yán)重，預(yù)后越差。董曉玉等[8]研究顯示，膿毒癥患者血清IL-6水平明顯高于患病前，可達(dá)正常值的數(shù)百甚至數(shù)千倍。膿毒癥休克患者血清IL-6水平明顯高于膿毒癥患者，膿毒癥休克患者的ROC效能分析研究顯示IL-6靈敏度、特異度、曲線下面積分別為85.00%、80.40%、0.882。因此，血清IL-6既可作為膿毒癥早期診斷的“警示”標(biāo)志物，又可反映膿毒癥患者病情的嚴(yán)重程度，對預(yù)后評估起著重要的作用。

1.2 腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)TNF-α是膿毒癥患者重要的炎癥細(xì)胞因子之一，其主要由活化的單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，具有促進(jìn)細(xì)胞增殖及分化的作用，并參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)及免疫應(yīng)答等病理生理過程。TNF-α是啟動炎癥反應(yīng)的重要因素，是產(chǎn)生最快且達(dá)到高峰的時間最早的一種炎癥因子，但其高峰持續(xù)時間較短，很快下降至正常。周濟(jì)宏等[9]研究表明在感染初期(6 h)血漿TNF-α即開始升高，24 h達(dá)到高峰，48～72 h明顯下降。TNF-α升高持續(xù)的時間不超過48 h，維持在 24 h左右。朱德勝等[10]在臨床研究中分別檢測健康體檢兒童、普通感染患兒及膿毒癥患兒的TNF-α水平，結(jié)果顯示健康體檢兒童TNF-α水平為(9.01±1.21)ng·L-1，普通感染患兒TNF-α水平為(17.18±4.12)ng·L-1，膿毒癥患兒TNF-α水平為(54.97±6.47)ng·L-1，提示膿毒癥患兒TNF-α水平明顯高于普通感染患兒及健康體檢兒童，膿毒癥患兒接受治療后12、24、48 h的TNF-α 水平分別為(52.27±5.34)、(32.08±1.99)、(23.92±2.03)ng·L-1，證實 TNF-α與體內(nèi)炎癥反應(yīng)情況及病情的發(fā)展程度相關(guān)，可作為診斷膿毒癥重要的輔助指標(biāo)之一。

1.3 C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)CRP是一種由肝臟產(chǎn)生的非特異性急性期蛋白，其血漿水平在健康者中保持穩(wěn)定，但在創(chuàng)傷、炎癥等刺激后，血漿水平迅速升高。細(xì)菌感染是一種強(qiáng)效刺激，能在幾個小時內(nèi)迅速提高CRP水平。IL-6被認(rèn)為是刺激CRP產(chǎn)生的主要介質(zhì)，而其他細(xì)胞因子，如TNF-α也會刺激CRP的產(chǎn)生。CRP通常在感染后4～6 h開始升高，36～50 h達(dá)高峰，半衰期4～7 h，感染消除后迅速下降，1周內(nèi)可恢復(fù)至正常。血漿CRP水平的變化對感染的診斷和預(yù)測具有指導(dǎo)性；且它的半衰期短，可及時監(jiān)測炎癥反應(yīng)、感染和抗生素治療的效果[11-13]。詹文麗等[14]通過對非膿毒癥休克的對照組、重癥膿毒癥患者及膿毒癥休克患者的研究發(fā)現(xiàn)，重癥膿毒癥、膿毒癥休克患者的 CRP 水平遠(yuǎn)高于對照組，膿毒癥休克患者 CRP 水平則高于重癥膿毒癥患者，而膿毒癥休克死亡患者CRP水平明顯高于存活患者，提示CRP水平越高，患者出現(xiàn)器官衰竭及死亡的概率越大。但CRP缺乏特異度，許多其他的疾病狀態(tài)，如燒傷、創(chuàng)傷等也會引起 CRP升高[15-16]。因此，臨床上經(jīng)常應(yīng)采用 PCT、CRP、TNF-α 等多種感染性炎癥指標(biāo)的聯(lián)合診斷。

1.4 降鈣素原(procalcitonin，PCT)在膿毒癥領(lǐng)域PCT被廣泛研究，是目前應(yīng)用最為廣泛的指標(biāo)之一[17]。它是一種由116個氨基酸殘基組成的糖蛋白，是降鈣素的前體蛋白，由甲狀腺C細(xì)胞生成，通常以極低的水平(<0.1 μg·L-1)存在于血液中；當(dāng)機(jī)體發(fā)生細(xì)菌感染時，甲狀腺C細(xì)胞被炎癥細(xì)胞因子和細(xì)菌內(nèi)毒素刺激產(chǎn)生并釋放PCT，導(dǎo)致PCT水平在2～4 h迅速升高，24～48 h達(dá)到高峰，嚴(yán)重感染時可升高至正常值的1 000倍，且降鈣素原的水平與感染嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[18-19]。陳靜波[20]對健康體檢者、輕度膿毒癥患者、重度膿毒癥患者3組人群進(jìn)行研究，顯示重度膿毒癥患者及輕度膿毒癥患者血清PCT 水平均高于健康體檢者，而重度膿毒癥組的PCT水平高于輕度膿毒癥組，提示PCT 可反映膿毒癥患者體內(nèi)炎癥反應(yīng)程度，因此通過動態(tài)檢測PCT水平，可對膿毒癥進(jìn)行早期篩查并監(jiān)測病情變化。與目前所有其他可用的膿毒癥標(biāo)志物相比，PCT不但可以區(qū)分感染性和非感染性全身炎癥反應(yīng)，還可以區(qū)分病毒感染和細(xì)菌感染[21-22]。

1.5 白細(xì)胞介素-10(interleukin-，IL-10)IL-10是一種參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)的抗炎因子，可防止機(jī)體過度的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致組織細(xì)胞損傷，正常人體中IL-10處于較低水平， IL-10大量產(chǎn)生則可造成機(jī)體的持續(xù)免疫抑制，導(dǎo)致機(jī)體對病原體的清除能力下降，感染風(fēng)險增加。陳琛等[23]對78例嚴(yán)重膿毒癥患者進(jìn)行研究，28 d隨訪期間死亡組患者的IL-10水平明顯高于存活組患者，IL-10對嚴(yán)重膿毒癥患者28 d病死率最佳預(yù)測臨界值為22.8 μg·L-1，敏感性和特異性分別為66.7%和83.3%，IL-10高于22.8 μg·L-1的患者死亡風(fēng)險高于IL-10低于22.8 μg·L-1的患者(P=0.006)，提示IL-10水平能夠反映疾病嚴(yán)重程度，與患者的預(yù)后結(jié)局有關(guān)。

1.6 可溶性髓系細(xì)胞觸發(fā)受體-1(soluble triggering receptor expressed on myeloid cell-1，sTREM-1)sTREM-1是免疫球蛋白超家族成員之一，主要表達(dá)于中性粒細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞等髓系細(xì)胞的促炎因子，其表達(dá)與細(xì)菌或真菌感染、炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。機(jī)體在感染時(特別是膿毒癥)通過酶聯(lián)免疫吸附法可檢測出中性粒細(xì)胞或單核-巨噬細(xì)胞表面脫落并釋放到人體液或血液中的sTREM-1，而其水平在非感染性疾病患者中并不高。Wu等[24]在2012年發(fā)表的一項薈萃分析發(fā)現(xiàn)，包括11項研究和1 795例患者，sTREM-1的綜合敏感性為0.70(95% CI：0.65～0.89)，特異性為0.80(95% CI：0.69～0.88)。Chang等[25]在2020年發(fā)表的另一項薈萃分析納入了19項研究，涉及2 418例患者，sTREM-1綜合敏感性和特異性分別為0.82(95% CI：0.73～0.89)和0.81(95% CI：0.75～0.86)。以上得出的結(jié)論是sTREM-1在膿毒癥患者診斷價值具有中等的準(zhǔn)確性。

1.7 中性粒細(xì)胞表面CD64CD64同樣屬于免疫球蛋白超家族成員，具有較高的IgG親和力。正常情況下，人體外周血中CD64處于低表達(dá)水平，而在機(jī)體發(fā)生感染時，數(shù)小時內(nèi)中性粒細(xì)胞表面大量表達(dá)CD64，之后CD64與其配體結(jié)合，導(dǎo)致體內(nèi)的免疫反應(yīng)被激發(fā)并放大，從而促使大量細(xì)胞因子的釋放[26]。一項針對重癥監(jiān)護(hù)室新生兒進(jìn)行的大型前瞻性研究結(jié)果表明，新生兒膿毒癥早期CD64的敏感性、特異性和陰性預(yù)測值可分別達(dá)100%、68%和100%，而遲發(fā)性膿毒癥患兒CD64的敏感性、特異性和陰性預(yù)測值可分別達(dá)75%、77%和96%，表明CD64可作為診斷新生兒膿毒癥的重要指標(biāo)[27]。王勇等[28]根據(jù)膿毒癥患者病情嚴(yán)重程度將患者分為輕度組、嚴(yán)重組及休克組，并根據(jù)不同轉(zhuǎn)歸分為存活組和死亡組，結(jié)果顯示休克組血清 CD64水平均高于嚴(yán)重組及輕度組，且嚴(yán)重組血清水平均高于輕度組(P<0.05)，提示血清CD64水平與膿毒癥患者病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)(P<0.05)，與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)，因此血清CD64可作為判斷膿毒癥患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)測膿毒癥患者預(yù)后的指標(biāo)。

1.8 腎上腺髓質(zhì)素前體中段肽(midregional fragment of pro-adrenomedullin，MR-proADM)腎上腺髓質(zhì)素是由52個氨基酸組成的肽，與PCT屬于同一家族。腎上腺髓質(zhì)素有強(qiáng)大的擴(kuò)張血管作用，且其在膿毒癥患者體內(nèi)表達(dá)明顯增加，有利于膿毒癥患者的診斷，但其半衰期短(通過腎臟和肺清除)，不易被檢測。MR-proADM 是腎上腺髓質(zhì)前體上分離出的48個氨基酸組成的片段，可等量反映活性腎上腺髓質(zhì)素的水平。有研究表明MR-proADM水平對膿毒癥患者預(yù)后的預(yù)測價值優(yōu)于其他生物標(biāo)志物，如CRP和PCT[29]。雷艷梅等[30]對健康對照組、輕度膿毒癥組、嚴(yán)重膿毒癥組及膿毒癥休克組間的MR-proADM水平進(jìn)行比較，結(jié)果顯示MR-proADM水平隨著病情的加重明顯升高(P<0.05)，且3組膿毒癥患者M(jìn)R-proADM的曲線下面積分別為0.917、0.946、0.975，敏感度分別為89.0%、93.5%、94.7%，特異度分別為80.0%、87.9%、100%，表明MR-proADM在膿毒癥的診斷中具有較高的敏感性及特異性，并對預(yù)后判斷具有重要意義。

2 器官功能障礙的生物標(biāo)志物

2.1 血乳酸(blood lactic acid，Lac)Lac是一種由葡萄糖有氧代謝產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，在正常機(jī)體內(nèi)少量存在。膿毒血癥患者機(jī)體內(nèi)有效循環(huán)血量急劇減少，組織器官低灌注，組織細(xì)胞發(fā)生氧合障礙，葡萄糖開始進(jìn)行無氧酵解，導(dǎo)致Lac的堆積及水平升高。因此，高Lac血癥被認(rèn)為是嚴(yán)重膿毒癥的標(biāo)志物，因為它反映了組織灌注不良。Lac水平反映了低灌注的嚴(yán)重程度，并與病死率直接相關(guān)，成為膿毒癥患者危險分層的一個無可爭辯的標(biāo)準(zhǔn)，并為血管活性藥物的使用提供指導(dǎo)。嚴(yán)重膿毒癥伴低灌注(乳酸>4 mmol·L-1)的患者即使沒有達(dá)到低血壓標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)被認(rèn)為休克。因此，有足夠的證據(jù)表明，患有嚴(yán)重膿毒癥和明顯Lac酸中毒的正常血壓患者均應(yīng)接受早期抗生素、血流動力學(xué)監(jiān)測和適當(dāng)?shù)膹?fù)蘇治療[31-32]。由于Lac的代謝主要依賴于肝臟(60%)及腎臟(30%)，當(dāng)膿毒癥患者出現(xiàn)器官功能障礙時，乳酸清除率(lactic clearance rate，LCR)將會降低，因此LCR是膿毒癥患者死亡的獨立預(yù)測因素。李興華等[33]研究提示Lac與膿毒血癥患者病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)(r=0.817，P<0.05)，而 LCR與膿毒血癥患者病情嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.851，P<0.05)，提示Lac及LCR可作為評估膿毒血癥治療效果的可靠指標(biāo)。

2.2 靜脈動脈二氧化碳壓差[venous-to-arterial CO2difference/arterial-central venous O2difference ratio，P(cv-a)CO2]P(cv-a)CO2在膿毒性休克的病理生理學(xué)中起著至關(guān)重要的作用，P(cv-a)CO2是監(jiān)測膿毒癥患者無氧代謝的重要指標(biāo)。在有氧和無氧代謝過程中，組織均會產(chǎn)生CO2。在有氧代謝過程中，組織產(chǎn)生的CO2量由基礎(chǔ)代謝和呼吸商決定。在無氧代謝過程中，CO2由緩沖酸性代謝產(chǎn)物的碳酸氫鹽產(chǎn)生。CO2的溶解度約是氧氣的20倍，可以存在于缺血組織以外的靜脈血中，是低灌注的一個非常敏感的標(biāo)志。多項膿毒癥相關(guān)研究顯示，P(cv-a)CO2與微循環(huán)障礙呈顯著正相關(guān)，與心輸出量相關(guān)性并非十分顯著，膿毒癥危重患者前24 h內(nèi)P(cv-a)CO2高于6 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)的水平與不良預(yù)后相關(guān)[34-35]。 研究顯示，對復(fù)蘇治療后中心靜脈血氧飽和度>70%的膿毒癥患者進(jìn)行亞組分析，P(cv-a)CO2>6 mmHg組患者病死率更高，因此認(rèn)為P(cv-a)CO2可以作為指導(dǎo)膿毒癥復(fù)蘇治療的指標(biāo)[34,36]。

3 其他的生物標(biāo)志物

目前尚有許多其他生物標(biāo)志物處于研究階段如無細(xì)胞DNA。無細(xì)胞DNA是壞死或凋亡細(xì)胞釋放入血的DNA短片段。目前一些研究人員將無細(xì)胞DNA作為膿毒癥患者的生物標(biāo)志物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者的無細(xì)胞DNA水平高于健康對照組。但由于細(xì)胞死亡對膿毒癥患者是非特異性的，因此更多研究將無細(xì)胞DNA作為一種預(yù)測膿毒癥患者預(yù)后的生物標(biāo)志物進(jìn)行研究。

由于膿毒癥具有復(fù)雜的病理生理學(xué)過程，目前尚未發(fā)現(xiàn)理想的單一膿毒癥生物標(biāo)志物。目前更多研究重點在于多種生物標(biāo)志物的組合，以獲得更可靠的結(jié)果。