降钙素原在急性胰腺炎中的研究进展

梁垚 孙维佳

·综述与讲座·

降钙素原在急性胰腺炎中的研究进展

梁垚 孙维佳

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)多数是一种自限性疾病，但仍有10%～20%的患者可出现全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)、多器官功能衰竭综合征(multiple organ distress syndrome, MODS)或局部并发症，进展成为重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP)[1]。SAP早期的预测对指导治疗、改善预后有着重要意义。目前常用于临床预测SAP的指标包括多因素预后评价系统，如APACHE Ⅱ、Ranson、Glasgow等评分系统以及某些实验室指标[2]，但均存在时效局限以及敏感性、特异性较低、操作繁琐等问题[3]， 因此寻找一种能够准确、及时地判定AP严重程度及预测感染发生的指标是诊治AP的主要问题之一。降钙素原(procalcitonin, PCT)被认为是一种全身性细菌感染的特异性指标[4]，近年来在AP严重程度的评估及并发感染的诊断等方面越来越受到人们的重视。

一、PCT概述

1．分子结构与生物来源：PCT是由116个氨基酸组成的相对分子质量约为13 000的糖蛋白，是无激素活性的降钙素前肽物质，其合成受降钙素基因-Ⅰ调控。该基因位于11号染色体(11p15.4)，全长约8 Kb，高度保守，且在不同种属动物间具有同源性，主要编码降钙素基因相关肽-Ⅰ和降钙素Ⅰ、Ⅱ的前体物质，通过选择性剪接(编码1～4外显子)后在甲状腺滤泡旁细胞粗面内质网翻译成降钙素原前体。该前体在激素原转换酶作用下进行特异性蛋白水解，生成信号序列(25个氨基酸)以及PCT裂解物，包括N端(57 个氨基酸)、成熟的降钙素(32个氨基酸)和钙抑肽(21个氨基酸)[5]。最终由两种不同的PCT mRNA翻译、合成两种蛋白质：PCTⅠ和 PCTⅡ，二者的区别在于C端区的 8个氨基酸。

在人体正常代谢情况下，PCT主要由甲状腺的C细胞产生。有研究表明，肺脏与胃肠的神经内分泌细胞也可分泌PCT[6]。在病理情况下PCT的具体细胞来源尚不清楚。脓毒症仓鼠全身多处组织 PCT mRNA和蛋白质水平都显著上调，肝脏最高，其次为肺、 肾、 胰腺等[7]。在脓毒症患者的全身多个器官也都发现了高表达的降钙素基因-I及PCT mRNA。

细菌内毒素(lipopolysaccharide,LPS)是诱导 PCT产生的最主要的刺激因子，在体外和动物模型的研究中，直接注射LPS可导致PCT和其他降钙素前体的合成增加，并且在几乎所有组织和器官中都能检测到[8]。Oberhoffer等[9]用LPS刺激外周血单核细胞及T、B淋巴细胞和粒细胞后PCT表达明显升高，提示细菌感染引起的PCT升高可能主要来源于各种器官的巨噬细胞、单核细胞。与C反应蛋白(CRP)及其他急性期反应物不同，在病毒感染时，PCT不会增加[10]。这可能是由于病毒能刺激巨噬细胞合成γ干扰素(Interferon-γ,IFN-γ)，从而抑制肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor,TNF-α)的合成[11]，而TNF-α是PCT合成所必须的细胞因子。除了TNF-α外，外毒素及一些其他细胞因子如IL-1β、IL-6等也可以诱导PCT产生。值得注意的是，在感染时PCT的大量产生，并不引起血清降钙素水平或活性的增加。

2．生物学功能：(1)促炎作用：PCT可以增加人类中性粒细胞和淋巴细胞表面标志物CD16和CD14的表达[12]，抑制中性粒细胞吞噬和杀伤白色念珠菌、大肠埃希菌的作用[13]。它还能够抑制活化T淋巴细胞的急变过程，反而增加未活化自体淋巴细胞的活性。有研究表明，重组人PCT可以引起人血促炎性因子升高，且与PCT呈剂量相关，其中升高最明显的是TNF-α，而TNF-α反过来又可诱导PCT的合成。这个实验也提示PCT可能参与了脓毒症时中性粒细胞的功能失调[14]。PCT也可以阻滞降钙素基因相关肽的受体[15]，而该相关肽已被证实在脓毒症中起到抗炎作用[16]。另外PCT还可扩大LPS及IFN-γ所介导的炎症反应，作为一种次级炎症因子参与炎症瀑布反应。但也有学者认为，PCT可以直接中和内毒素，并抑制人外周血单核细胞释放炎症因子，具有抗炎作用[17]。(2)体内毒性：有学者通过腹腔注射大肠杆菌制作脓毒症休克大鼠模型，然后向大鼠的腹腔中注射一定剂量的PCT，其死亡率可达100%，对照组仅为50%[18]。而注射特异性PCT中和抗体的实验组存活率高达85%，对照组没有存活[19]。这提示PCT在体内存在毒性作用，而免疫中和可能成为一种有效的辅助治疗手段。(3)能量代谢：在小鼠的侧脑室注入N-Pro 48 h后，小鼠出现进食减少和体重下降。同时小鼠的体温及自主活动明显增加。这可能与N-Pro干扰某些下丘脑-垂体能量平衡的激素信号的合成有关[20]。

3．PCT检测方法：目前检测PCT的方法主要是双抗夹心免疫化学发光法(immunoluminometric assay, ILMA)。ILMA的检测灵敏度(FAS)为0.3 ng/ml，通过半自动免疫分析仪检测需要1 h[5]。最近问世的全自动免疫检测技术可将检测时间缩短至20 min，且FAS提升至0.06 ng/ml，为PCT的临床应用提供了广阔的前景[8]。还有胶体金免疫层析检验法(colloidal-gold immunochromatography assay, GICA)，该法能快速简单地检测PCT，但由于是半定量，并且是用肉眼观察，有人为因素误差。

血中的 PCT含量极低，约0.1100 25 ng/ml，成熟PCT含量约为0.1100 63 ng/ml，普通方法检测不到[21]。目前国内外学者普遍认为，血浆中PCT质量浓度0.1～ 0.5 ng/ml为正常，0.5 ～ 2.0 ng/ml为轻度升高，2.0 ng/ml以上为明显升高，10.0 ng/ml以上为极度升高。健康人及慢性炎症、局部细菌感染、自身免疫性疾病和病毒感染患者血浆中PCT的质量浓度正常。PCT升高可见于甲状腺髓细胞癌以及其他一些神经内分泌肿瘤，如小细胞肺癌、类癌等；某些良性肿瘤，一些非感染性炎症(如严重烧伤、 重大手术、休克)以及非细菌性感染(如重症疟疾、寄生虫、真菌感染)[5]。在重度细菌感染、脓毒症、MODS、SIRS等全身系统性感染时，PCT的质量浓度可极度增高，甚至可达1000 ng/ml[22]。

二、PCT在急性胰腺炎中的研究

1．PCT对急性胰腺炎早期严重程度的评估：早在2001年就有学者发现入院时PCT浓度在轻症急性胰腺炎(mild acute pancreatitis, MAP)和SAP间即存在显著性差异，并可预测是否会发生MODS(敏感性94%、特异性73%)[23]。最近Woo等[24]研究发现，入院时SAP患者的血清PCT浓度明显高于MAP患者，以PCT>1.77 ng/ml为界诊断SAP的敏感性、特异性分别为78.9%、76%，ROC曲线下面积(AUC)为0.797。但也有学者认为PCT并不是早期评估AP严重性的可靠指标。Modrau等[25]的一项前瞻性研究表明，在刚入院时对AP病情的评估，APACHEⅡ比PCT具有更好的价值，AUC分别为0.78和0.61，入院后48 h，CRP比PCT具有更好的价值。这种差别可能与患者入选和排除标准、实验检测技术及方法、标本获取的时机、病情评估标准的不同有关。

2．PCT与AP合并感染：胰腺组织的坏死感染(infected pancreatic necrosis,IPN)一般发生在AP发病的第二周，发病率为10%～40%[26]，可增加器官衰竭的发生率及病死率。目前在诊断IPN的方法中，超声或CT引导下细针抽吸活检(FNA) 是诊断的“金标准”[27]。然而由于FNA存在出血、感染及重复性差等缺点使临床应用受限，简便的血液检测无疑是很有价值的方法。Makay等[27]对CT检查发现胰腺坏死和(或)有脓毒症症状者半定量检测PCT，对 PCT结果阳性者行FNA，发现PCT诊断IPN的敏感性和特异性分别为75%和83%，若PCT>2.0 ng/ml可以明确诊断IPN。也有学者认为PCT诊断IPN的界值为1.8 ng/ml[28]。而Mofidi等[29]在一项回顾性分析中发现，PCT诊断IPN的敏感性和特异性则为80%和91%，AUC为0.91。另外，Riché等[30]发现感染性坏死的AP组的平均PCT水平明显高于无菌性坏死组(P<0.003)，TNF-α及CRP在二组间未发现明显差异。最近也有研究证实，FNA穿刺液中的PCT浓度也可帮助诊断IPN[31]。

血清PCT不仅可以反映是否存在细菌感染，而且可以反映感染的严重程度。Rau等[32]将25例AP患者分为IPN合并MODS或病死组、IPN未合并MODS组，结果发现在合并MODS组中PCT显著升高，而在未合并MODS的患者PCT仅轻度升高。研究结果进一步显示，PCT预测IPN合并MODS的界值为3.5 ng/ml，若能保持两天以上，则敏感度和特异度分别为93%和88%。

3．PCT与Ranson 评分、APACHEⅡ评分：20世纪70年代初，Ranson等[33]在研究了430名AP患者入院48 h的情况后，提出了Ranson评分系统，被认为是AP严重程度估计指标的里程碑。但由于其评分是根据患者入院至48 h的病情的变化，不能动态观察并评估严重度，并且对比CT等影像学检查发现其特异性，敏感性均较差，故已逐渐被放弃。APACHEⅡ评分是Knaus等[34]于1985年在APACHE的基础上改良后形成的，是目前国际通用的对SAP病情观察预后判断的指标之一。但是，Lankisch等[35]通过多中心前瞻性研究发现，APACHEⅡ评分判断AP轻重的敏感性和特异性分别为36%和72%，其诊断坏死性胰腺炎的准确性并不可靠。Bulbuller等[36]将65名AP患者按亚特兰大标准分为MAP(46例)和SAP(19例)组。入院当天测定血浆PCT并进行APACHEⅡ及Ranson评分，结果发现三者在两组间均有显著性差异(P<0.001)，PCT≥0.5 ng/ml对SAP评估的敏感性、特异性达到100%和84%，而APACHEⅡ评分≥8及Ranson评分≥3对SAP评估的敏感性、特异性则分别是89%、89%、和84%、63%，因而认为血浆PCT早期预测AP的严重程度比APACHEⅡ及Ranson评分更准确。最近也有研究表明[24]，PCT>1.77 ng/ml与APACHEⅡ评分≥7诊断SAP的准确性均为77.3%，低于Ranson评分≥3(准确性为93.2%)，认为PCT可以取代APACHEⅡ在早期对SAP进行诊断。

4．PCT与CRP：CRP是一种由肝细胞合成的急性时相反应蛋白，是常用的全身炎性反应的早期指标之一，也是胰腺炎严重程度早期评估的一项常用指标[1]。但它的高峰时间一般在胰腺炎发病后48～72 h，这限制了CRP的早期临床应用[37]。Gurda-Duda等[38]将40位AP患者分为SAP和MAP两组，分别检测入院时和入院后24 h的血清PCT及CRP浓度。结果显示与MAP组相比，PCT在SAP组明显升高，而CRP在两组间没有明显差异。因此认为，PCT比CRP能更早反映病情,更准确地预测AP的发病。

5．PCT与炎症因子(inflammatory cytokines)：急性胰腺炎时胰腺蛋白酶的异常激活、胰腺微循环障碍及感染均可刺激巨噬细胞、中性粒细胞及血管内皮细胞的过度激活，产生多种细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10等)。同PCT一样，许多炎症因子在早期诊断SAP中也发挥重要作用，但由于在血浆中维持时间短，因而无法动态监测[39]。Dandona等[40]对健康受试者注射LPS，血浆PCT在4 h开始升高，6 h达到高峰，8～24 h维持在4 mg/L，而TNF-α和IL-6在2～3 h达到峰值，24 h已测不出。有研究表明[30]，PCT<2 ng/ml且IL-6<400 pg/L是AP患者不发生感染性坏死的最有力证据，其敏感性、特异性分别为75%和84%。Rau等[41]研究发现，PCT和IL-8在感染坏死伴器官衰竭组均明显升高(P<0.001和P<0.05)，PCT≥1.8 ng/ml和IL-8≥112 pg/ml时可区分何者将发生坏死性感染。如这个阈值持续两天，PCT和IL-8诊断胰腺坏死感染的敏感性、特异性和正确率分别为94%、91%、92%和72%、75%、74%，因此认为IL-8对胰腺炎严重程度的评估作用不及PCT。

6．PCT与抗生素治疗及预后评估：PCT不仅可以作为AP发生感染坏死的标记物，还可以指导AP预防性抗生素的应用[29]。有研究表明，在许多疾病中[42-43]，用PCT指导抗生素治疗可以减少抗生素滥用、副作用及细菌的多重耐药，并减少患者病死率。Qu等[44]将71位SAP患者分为预防性抗生素应用组(对照组)与PCT指导应用组(研究组)，对照组使用抗生素至少两周，而研究组则在出现感染的症状体征且PCT>0.5 ng/ml时才使用抗生素，结果显示研究组的抗生素治疗时间及住院时间较对照组明显下降。还有研究表明[6]，PCT水平与AP的严重程度和患病时间相关，且血浆PCT的浓度明显下降或恢复正常提示治疗有效，病情好转。

三、展望

综上所述，PCT在早期预测AP的严重程度和预后评估、MODS和IPN的发生、指导抗生素的使用等方面都有非常重要的价值,是一个简单易行且敏感性和特异性相对较高的指标，联合临床常用的APACHEⅡ评分、Ranson评分、CRP及其他细胞因子能更好地评估SAP。但是相对而言，PCT在AP中作用的研究尚处于初级阶段，作为炎症介质，其与AP的病因是否有直接关系，PCT抗体是否可以作为潜在的治疗手段为AP治疗开辟一个新的途径，都有待我们进一步研究和探讨。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.06.021

410008 湖南长沙，中南大学湘雅医院普外科

孙维佳，Email:sunwj786@sina.com

2012-06-12)

(本文编辑：吕芳萍)