疑似膿毒癥診斷生物標(biāo)志物研究進(jìn)展

王志翊 翁杰 周培森 李科瑩

作者單位：325027 溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院

膿毒癥（sepsis）是一種機(jī)體對感染反應(yīng)失調(diào)導(dǎo)致的器官功能障礙綜合征［1］，其發(fā)病機(jī)制極為復(fù)雜，涉及炎癥、免疫、凝血等系統(tǒng)。當(dāng)病情進(jìn)展至嚴(yán)重膿毒癥或膿毒癥性休克時，危重癥患者的死亡風(fēng)險明顯升高［2］。因此，在膿毒癥患者發(fā)病早期出現(xiàn)感染跡象或癥狀，但尚未表現(xiàn)出明顯的全身性感染反應(yīng)或多器官功能障礙時（即疑似膿毒癥階段），快速診斷預(yù)測膿毒癥，并盡早給予有效干預(yù)，阻止膿毒癥發(fā)生進(jìn)展，是提高其生存率的關(guān)鍵［3］。由于膿毒癥早期癥狀、體征無特異性，且缺乏有效診斷措施，疑似膿毒癥階段的評估難度較大［4］。生物標(biāo)志物是機(jī)體病理狀態(tài)下出現(xiàn)的一些異常分子結(jié)構(gòu)和功能變化，可為各種臟器功能損害提供早期預(yù)警［5］。近年來，越來越多生物標(biāo)志物已經(jīng)被用于膿毒癥的早期診斷，在預(yù)測膿毒癥發(fā)病情況及改善其預(yù)后生存率方面發(fā)揮了重要作用［6］。本文對疑似膿毒癥的生物標(biāo)志物進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期為臨床膿毒癥的早期診斷提供思路。

1 疑似膿毒癥患者急性期蛋白生物標(biāo)志物變化

血清C 反應(yīng)蛋白（c-reactive protein，CRP）是膿毒癥急性期診斷最經(jīng)典的生物標(biāo)志物之一，通常在感染發(fā)生后4～6 h 內(nèi)升高，并在36～50 h 內(nèi)達(dá)到峰值［7］。由于CRP 也存在于無菌性炎癥反應(yīng)疾病，如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、潰瘍性結(jié)腸炎等［8］，其作為膿毒癥診斷生物分子標(biāo)志物的臨床價值曾受到質(zhì)疑。研究表明［9］，當(dāng)CRP 濃度＞200 mg/L 時，可有效預(yù)測細(xì)菌感染引起的膿毒癥，而心血管疾病或病毒感染的CRP 濃度常＜10 mg/L。非感染患者的血清CRP 水平明顯低于感染患者，非細(xì)菌感染患者的血清CRP 水平也明顯低于細(xì)菌感染患者。同時研究表明，當(dāng)血清CRP 濃度＞8.7 mg/dL 時，對感染的敏感性為93.4%，特異性為86.1%［10］。由此可見，炎癥感染早期CRP 值明顯升高有助于篩選疑似膿毒癥患者。然而，慢性炎癥患者中，CRP 的基礎(chǔ)水平通常較高，因此在這種情況下，單純使用CRP 的數(shù)值可能會產(chǎn)生較大的誤差。因此，使用血清CRP 的動態(tài)變化可能更為準(zhǔn)確。此外，也有薈萃分析表明，CRP對膿毒癥診斷的敏感性和特異性并不高，且降鈣素原（procalcitonin，PCT）的診斷價值稍優(yōu)于CRP。綜上，CRP 雖為膿毒癥非特異性生物標(biāo)志物，在其疑似膿毒癥階段具有一定診斷價值，有助于醫(yī)師更早識別潛在的膿毒癥，但其臨床應(yīng)用價值仍存在較大爭議［11］。

PCT 主要由甲狀腺C 細(xì)胞產(chǎn)生，部分來源于肺組織少數(shù)神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，感染患者的PCT 主要由后者產(chǎn)生［12］。PCT 在感染后幾個小時內(nèi)即可升高，24 h 內(nèi)達(dá)高峰，也是早期診斷疑似膿毒癥的生物標(biāo)志物［13］。

有研究表明，以PCT 濃度1.1 ng/mL 為界，PCT 用于區(qū)分全身性炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）和膿毒癥的敏感性為97%，特異性為78%。如將PCT 與其他臨床指標(biāo)結(jié)合使用，則可以更加顯著提高早期膿毒癥診斷能力［14］。另外，Meta 分析結(jié)果表明，PCT 在膿毒癥診斷中存在不同觀點(diǎn)。一些學(xué)者的分析結(jié)果支持PCT 用于膿毒癥、膿毒癥休克和危重癥患者的診斷生物標(biāo)志物［15］。也有其他研究認(rèn)為，PCT 難以有效區(qū)分膿毒癥與其他非感染性原因引起的SIRS，不適合用于重癥監(jiān)護(hù)室危重患者的病情監(jiān)測［16］。最近一項(xiàng)研究表明，術(shù)后患者的CRP和PCT 一般先升高后降低，在感染情況下，兩者會持續(xù)上升，其中PCT 被認(rèn)為在識別感染和膿毒癥方面更可靠［17］。由此可見，PCT 在膿毒癥早期診斷方面的應(yīng)用仍存在較大不確定性和爭議。

肝素結(jié)合蛋白（heparin-binding protein，HBP）是中性粒細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)，在炎癥反應(yīng)早期即可被釋放，其在膿毒癥和普通炎癥反應(yīng)早期均會升高。研究發(fā)現(xiàn)，在急性炎癥反應(yīng)中，HBP 可以正反饋招募更多白細(xì)胞到感染部位，激活單核細(xì)胞，并提高巨噬細(xì)胞的吞噬功能，從而增強(qiáng)機(jī)體對病原菌的清除效率［18］。同時，HBP/WBC 比值在疑似膿毒癥診斷中也備受關(guān)注。由于膿毒癥患者中常見白細(xì)胞短暫減少，這可能導(dǎo)致血中HBP 水平不升高。因此，有學(xué)者提出使用HBP/WBC 比值來診斷疑似膿毒癥，該比值若＞2 被認(rèn)為是膿毒癥的預(yù)測因子［19］。另外，HBP 作為潛在的疑似膿毒癥診斷標(biāo)志物，其水平升高與膿毒性休克也有一定關(guān)聯(lián)性［20］。盡管HBP 在疑似膿毒癥診斷中具有一定潛在作用，但應(yīng)注意到影響患者血清HBP 水平因素較多，包括眾多炎癥因子和疾病狀態(tài)。因此，HBP 作為疑似膿毒癥診斷的生物標(biāo)志物仍需要更多臨床和基礎(chǔ)研究來進(jìn)一步驗(yàn)證其可靠性和準(zhǔn)確性。

2 疑似膿毒癥患者免疫系統(tǒng)生物標(biāo)志物變化

膿毒癥被認(rèn)為是一種免疫雙相疾病，即膿毒癥發(fā)展過程中存在兩個不同的階段。初期疑似膿毒癥階段是免疫激活，免疫系統(tǒng)釋放大量炎癥分子，導(dǎo)致組織細(xì)胞破壞［21］。后期是慢性免疫抑制階段，免疫系統(tǒng)受到抑制，炎癥被抑制，免疫細(xì)胞大量消耗和死亡，導(dǎo)致膿毒癥患者免疫功能受損［22］。膿毒癥導(dǎo)致的免疫抑制機(jī)制包括免疫細(xì)胞凋亡、負(fù)性共刺激分子的表達(dá)增加、調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞表達(dá)增加、程序性死亡受體-1（PD-1）的表達(dá)以及細(xì)胞衰竭［23］。其中，免疫細(xì)胞凋亡被認(rèn)為是膿毒癥并發(fā)癥病理生理進(jìn)展的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)，在早期疑似膿毒癥階段，中性粒細(xì)胞凋亡延遲，可能會導(dǎo)致中性粒細(xì)胞計數(shù)升高，而淋巴細(xì)胞數(shù)量則減少，后者在疑似膿毒癥進(jìn)展為膿毒癥過程中可能起重要作用［24-25］。有研究報道，淋巴細(xì)胞減少與膿毒癥風(fēng)險增加明顯相關(guān)［26］。與此同時，膿毒癥患者的血淋巴細(xì)胞數(shù)量在不同時間點(diǎn)表現(xiàn)出與非膿毒癥患者不同的模式，膿毒癥患者在血淋巴細(xì)胞絕對值升高要明顯滯后非膿毒癥患者，這可能與膿毒癥的免疫雙相性有關(guān)［27］。

白細(xì)胞介素（interleukin，IL）在膿毒癥的炎癥反應(yīng)調(diào)控中發(fā)揮重要作用，其中IL-10 是抗炎因子，IL-12則是促炎因子。兩者在感染患者體內(nèi)通過調(diào)控促炎與抗炎平衡達(dá)到炎癥控制［28］。在疑似膿毒癥患者中，中性粒細(xì)胞亞群可能分泌大量IL-10，從而抑制T 淋巴細(xì)胞增殖［29］，阻斷膿毒癥進(jìn)一步發(fā)展。而IL-12 的高表達(dá)可能有助于預(yù)測膿毒癥，且特異性相對較高［30］。另外，白細(xì)胞介素-1 受體拮抗劑（IL-1ra）和IL-6 被認(rèn)為有助于膿毒癥早期診斷。研究發(fā)現(xiàn)，在膿毒癥臨床診斷前幾天疑似膿毒癥階段，IL-1ra 和IL-6 表達(dá)明顯增加，且具有較高的膿毒癥診斷敏感性［31］。上述IL 促炎與抗炎因子不僅可以反映早期炎癥程度，也是疑似膿毒癥進(jìn)展為膿毒癥的早期臨床診斷標(biāo)志物，對臨床管理具有重要價值。值得注意的是，這些IL 在感染患者中通常升高，但也可能在一些非感染性疾病（如心肌梗死）中出現(xiàn)升高［16］。因此，單獨(dú)使用這些IL 無法區(qū)分感染性疾病和非感染性疾病，僅可能有助于評估炎癥水平和對疾病預(yù)后評估。

3 疑似膿毒癥患者凝血系統(tǒng)生物標(biāo)志物變化

膿毒癥患者中出現(xiàn)的凝血和纖溶失衡是膿毒癥中一個重要的病理生理特征，常導(dǎo)致彌散性血管內(nèi)凝血（DIC）。膿毒癥通過促炎癥細(xì)胞因子、白細(xì)胞和其他蛋白質(zhì)對血管內(nèi)皮的激活，以及纖維蛋白溶解受到抑制等機(jī)制，導(dǎo)致微血管內(nèi)血栓的形成［32］。在正常情況下，血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放一氧化氮和前列環(huán)素，起到生理性抗血栓作用。但在膿毒癥中，血管內(nèi)皮細(xì)胞可能通過表達(dá)組織因子和釋放血管性血友病因子（vWF）等途徑促進(jìn)血栓形成，從而導(dǎo)致凝血功能障礙。DIC 的主要特征包括血小板減少、纖維蛋白原/纖維蛋白降解產(chǎn)物的增加以及凝血酶原時間（PT）延長。這些變化反映了微循環(huán)障礙，并可以用來評估膿毒癥的嚴(yán)重程度。目前，膿毒癥DIC 的診斷生物標(biāo)志物包括凝血酶生成標(biāo)記、纖維蛋白溶解標(biāo)志物、粘彈性測試等。但這些指標(biāo)仍然存在一些局限性，通常需要多個凝血標(biāo)志物的聯(lián)合使用，且特異性較低，有時難以有效區(qū)分DIC 與其他血小板減少性疾?。?3］。此外，凝血和纖溶失衡常出現(xiàn)在膿毒癥中晚期階段，早期疑似膿毒癥階段的凝血系統(tǒng)生物標(biāo)志物研究報道相對較少。

4 疑似膿毒癥患者基因標(biāo)志物變化

非編碼RNA（ncRNA）是一類在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)性RNA 分子［34］，在膿毒癥的病理生理過程中，幾種ncRNA，包括長非編碼RNA（lncRNAs）、環(huán)狀RNA（circRNA）和微RNA（miRNAs）等，均參與了調(diào)控和影響多器官功能衰竭的發(fā)病過程。lncRNAs 是一類核苷酸的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，其可通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)基因表達(dá)，包括調(diào)節(jié)染色質(zhì)構(gòu)型，誘導(dǎo)RNA 衰老等，且參與免疫反應(yīng)的調(diào)控［35］。例如，MALAT1 是一種保守的lncRNA，在膿毒癥中具有促炎作用。研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制NF-kB 信號通路可以下調(diào)MALAT1 的表達(dá)水平，因此MALAT1 的表達(dá)水平上調(diào)被認(rèn)為是潛在的膿毒癥診斷生物標(biāo)志物［36-37］。

circRNAs 是一類特殊的ncRNA 分子，其具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者血清外泌體中的某些circRNAs， 如has-circRNA-104484 和hascircRNA-104670，表達(dá)水平明顯升高，被認(rèn)為是膿毒癥的新型診斷生物標(biāo)志物［38］。miRNAs 是一種小分子RNA，可以后轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因表達(dá)。一項(xiàng)Meta 分析顯示循環(huán)miRNA 水平是診斷膿毒癥的潛在生物標(biāo)志物［39］。近年來，miR-486-5p 被認(rèn)為是潛在的膿毒癥診斷生物標(biāo)志物，其血清表達(dá)水平升高與疾病嚴(yán)重程度和炎癥反應(yīng)程度顯著相關(guān)，不僅可有效區(qū)分膿毒癥與健康患者，還可用于膿毒癥患者28 d 生存率預(yù)測［40］。上述ncRNA分子在膿毒癥的病理生理過程中扮演了重要角色，其表達(dá)水平和功能變化可直接或間接影響疑似膿毒癥患者是否向膿毒癥進(jìn)展的趨勢，有助于膿毒癥臨床早期診斷和預(yù)后評估。然而，受研究條件及樣本量等因素影響，ncRNA 在膿毒癥早期診斷中的臨床價值仍需進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。

5 小結(jié)

目前已有較多文獻(xiàn)報道了各種生物標(biāo)志物應(yīng)用于膿毒癥早期階段診斷和預(yù)后評估，但暫未發(fā)現(xiàn)某種單一生物標(biāo)志物有足夠高的敏感性和特異性被應(yīng)用于膿毒癥臨床診斷。尤其是膿毒癥早期的疑似膿毒癥階段，其診斷難度極大，通常需要綜合考慮多個生物分子標(biāo)志物以提高其診斷敏感性和特異性，或者將分子生物標(biāo)志物與臨床癥狀相結(jié)合，以提高診斷價值［41］。單個生物分子標(biāo)志物在疑似膿毒癥的診斷中存在一定局限性，通過組合多個標(biāo)志物或與臨床評估相結(jié)合，可更精準(zhǔn)評估疑似膿毒癥患者是否會進(jìn)展為膿毒癥［41］。例如，在快速序貫器官功能衰竭（qSOFA）評分中加入血清PCT 水平這一指標(biāo)，可明顯改善qSOFA 的敏感性問題，且可以作為早期識別膿毒癥的工具［40］。而將PCT、sTREM-1 和PMN CD64 指數(shù)結(jié)合同樣能提高疑似膿毒癥早期診斷價值，這一組合也被認(rèn)為是目前評估感染的最優(yōu)指標(biāo)之一［42］。今后通過多種生物標(biāo)志物與臨床指標(biāo)組合，應(yīng)用于疑似的膿毒癥的快速、精準(zhǔn)診斷，為膿毒癥早期診斷提供了新思路。