脓毒症诊断和预后的生物标志物研究进展

许娜娜 李守霞

河北省邯郸市中心医院检验科，河北邯郸 056001

在全球脓毒症领域，生物标志物的发展已经成为一个非常重要和有前景的研究领域。 在此，本文将对已被临床应用的和新出现的生物标志物进行讨论，并总结展望这一领域在未来的发展前景。

1 脓毒症生物标志物的病理生理学分类

随着脓毒症的病理生理开始被揭示，170 多种化合物被提出作为脓毒症的标志物，其中C 反应蛋白（CRP）和降钙素原（PCT）等已经有了非常深入的研究，其他后来被提出的标志物相对研究得不够深入。在这里本文将只探讨一些目前看起来与脓毒症关系最为密切的几种标志物。见表1。

1.1 急性时相蛋白

1.1.1 CRP CRP 作为一种炎症非特异性指标在临床被广泛应用。 但是作为一种急性时相蛋白，在患者出现可疑脓毒症症状时CRP 水平升高，可为诊断提供有用的支持。 由于在合并有慢性炎症时CRP 的基线水平往往会升高，因此监测其随时间的浓度变化比单一测定值更有意义[1]。 脓毒症恢复时，CRP 的水平会降低，因此CRP 的水平可以指导抗生素治疗。 但是应用CRP 的水平来指导成人脓毒症患者的治疗并未经过前期实验。

1.1.2 PCT 研究发现脓毒症患者的PCT 水平会升高，可能在鉴别细菌性和其他病原感染时特别有用。 在社区获得性肺炎的患者中其PCT 值大于0.25 μg/L 时，推测为菌血症的灵敏度和特异度分别为96%和40%[2]。同样，急诊科患有尿路感染的发热患者，其PCT 值大于0.25 μg/L 时诊断菌血症的灵敏度和特异度分别为95%和50%[3]。 在有全身感染症状急诊入院的患者中，当PCT 大于0.15 ng/mL 时诊断为血流感染的灵敏度为75%，特异度为79%，阴性预测值为98%[4]。 一些研究说明PCT 是比CRP 更可靠的诊断脓毒症的标志物。 PCT 值越高说明患者病死率越高[5]。 和CRP 一样，在患有其他炎症时PCT 水平也会升高。 因此多次监测的临床意义要大于单一测定值。Karlsson 等[6]研究发现虽然医院存活者与死亡者之间的PCT 浓度没有什么不同，但是72 h 后PCT 浓度降低超过50%的患者要比PCT 浓度降低低于50%的患者的病死率要低。 尽管如此，由于关于PCT作用的Meta 分析结论间相互矛盾，因此PCT 的确切作用还不清楚。利用PCT 水平指导抗生素治疗已在不同组的感染患者中进行了临床试验研究，但是尽管许多研究支持PCT 指导抗生素利用，并且对患者的预后没有不良影响的研究结论，但是不是所有研究都支持这些结论[7]。 Schuetz等[8]最近在一项包括14 项急性呼吸道感染研究的Meta 分析中报道利用PCT 可以指导是否使用抗生素以及抗生素的使用时间长短可以有效避免抗生素的滥用，当然，这必须保证不会增大患者治疗失败或死亡的风险。 另一项Meta分析发现， 尽管利用PCT 指导抗生素治疗可以避免抗生素的滥用和降低治疗费用，但不能排除会增加7%的住院病死率[9]。

表1 临床可以检测的生物标志物病理生理学分类

1.2 细胞因子

作为脓毒症反应关键介质的各种细胞因子是脓毒症的生物标志物。 仅有几篇文献研究报道脓毒症患者血清白细胞介素-6（IL-6）、IL-8 和肿瘤坏死因子（TNF）会升高[10]。升高的血清水平被证明与器官功能发展和病死率相关。 这些细胞因子都参与感染的炎性反应，但是他们在其他炎症过程中也会升高。 最近的几项研究采用复杂的方法即时检测多种细胞因子水平，细胞因子水平与疾病的严重程度和器官衰竭的发展相关。IL-1β、IL-4、IL-6、IL-8、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和粒细胞集落刺激因子（G-CSF）可以很好地预测早期病死率， 而IL-8 和MCP-1 对预测28 d 病死率有最好的预测价值。 在多变量分析中，只有MCP-1 与预后独立相关。 Mera 等[11]也检测了30 例脓毒症患者的17种细胞因子并发现IL-8 的初始水平能最好地预测患者的死亡结局。 IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、γ 干扰素、G-CSF 和TNF-α 的水平在死亡组仍然很高。在对126 例急诊科患有全身炎症反应综合征或脓毒症的患者的研究中，分析了22种细胞因子的水平，只有可溶性IL-2 受体（sIL-2R）水平与严重脓毒症的诊断独立相关。 IL-1β、 可溶性白细胞介素-2R 和IL-8 的水平与感染性休克的诊断独立相关[12]。

1.3 受体

1.3.1 髓系细胞表达的可溶性触发受体-1（sTREM-1）sTREM-1 是免疫球蛋白超家族中的一员，当细菌或真菌感染时它的表达上调。 脓毒症患者的血清sTREM-1 水平升高，几项研究表明对感染的诊断比包括CRP 和PCT 在内的其他标志物具有更高的敏感度和特异度[13-15]。 但是，对急诊科患者来说，sTREM-1 诊断脓毒症的特异度和敏感度分别为59%和60%[13]。 此外，sTREM-1 水平进行性下降与良好的预后相关，因此表明根据它的水平可以判断治疗效果。学者对sTREM-1 在其他体液中的水平也进行了研究，肺炎患者的支气管肺泡灌洗液中的sTREM-1 水平升高，尿中水平与脓毒症的早期诊断， 疾病的严重程度和预后相关[16]。Logistic 回归分析显示，尿中的sTREM-1 水平是脓毒症患者急性肾损伤的一个危险因素[17]。 在最近的一项关于急诊科脓毒症患者的研究中发现，入院时经历过复苏抢救的死亡组sTREM-1 显著高于存活组；而CRP 和PCT 在这两组间没有统计学差异，在多变量回归分析中，入院时的sTREM-1水平与预后不良独立相关[18]。

1.3.2 可溶性尿激酶型纤溶酶原受体（suPAR） 中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞和血管内皮细胞等多种细胞均可表达尿激酶型纤溶酶原受体（uPAR）。 uPAR 可发挥多种免疫功能，如迁移、黏附、血管生成、纤维蛋白溶解和细胞增殖等[19-20]。 脓毒症时，蛋白酶将uPAR 从细胞表面裂解并以suPAR 的形式释放出来。研究发现脓毒症患者的suPAR 水平高于非脓毒症患者[19]。 但是suPAR 诊断脓毒症的能力要低于其他生物标志物。 在一项正在进行的危重患者研究中，以5.5 ng/mL 作为suPAR 截点值，其诊断脓毒症的灵敏度为75%，特异度为72%[21]。 多项研究表明，suPAR可能作为脓毒症的预后标志物比诊断标志物更有价值[19，20，22，23]。 在最近的一项Meta 分析中，对6 项相关研究进行了评估，发现suPAR 具有较好的预测能力，在预测病死率上比CRP、PCT 和sTREM-1 等标志物有更好的优越性[22]。在另一项研究中，Giamarellos-Bourboulis 等[24]联合急性生理学及慢性健康状况评分系统（APACHEⅡ评分） 和血清suPAR 水平发现并证实了包含有4 个风险层面的死亡危险预测规则。该评分诊断脓毒症的阴性预测值达到94.5%。

1.4 细胞膜标志物-CD64

CD64 是一种膜糖蛋白，与IgG 的Fcγ 段结合。CD64 在中性粒细胞膜上的表达对健康没有影响，但是在促炎细胞因子的影响下表达上调，比如脓毒症和关节炎等其他炎症状况。有研究发现，中性粒细胞膜上表达的CD64 对脓毒症的诊断和预后的敏感度和特异度不能确定[16,25-26]。在对293 例ICU 患者的研究中，判断患者全身性炎症反应综合征至少有两个标准，以2.2 作为截点值，则CD64 指数预测的细菌感染的敏感度和特异度为63%和89%，阳性和阴性预测值分别是85%和70%[26]。

1.5 凝血系统

在脓毒症患者中，测定活化部分凝血活酶时间时所得到的光传输波形被改变，给人一种双相模式。 这种异常波形已被用于败血症的诊断。 但波形分析诊断脓毒症的灵敏度差，而灵敏度主要取决于波形的截点值。 但它的特异度非常好。 双相波形诊断严重脓毒症和脓毒性休克优于PCT或CRP。

1.6 凋亡标志物——生长抑制特异性蛋白6（Gas6）

Gas6 是机体受伤后白细胞和内皮细胞释放的依赖细胞内维生素K 的蛋白。 Gas6 具有抗凋亡、增殖、迁移和黏附的作用。 在232 例发热和可疑感染的患者中，脓毒症患者的Gas6 水平显著高于对照组（P ＜0.001），严重脓毒症患者的Gas6 水平也高于非脓毒症患者（P ＜0.001）[27]。

1.7 血管生成素（Ang）

Ang-1 和Ang-2 是脓毒症时在内皮细胞活化中起相反作用的内皮源性血管生长因子：Ang-1 促进内皮细胞的生存、减少血管的萎缩和退化、稳定血管、防止渗漏；而Ang-2 竞争性抑制Ang-1 形成不稳定的血管[28]。 在脓毒症患者中，Ang-2 水平与疾病的严重程度相关，且死亡组的Ang-2水平高于存活组[29]。 在一项70 例严重脓毒症患者入选的研究中，存活组较死亡组有较高的Ang-1 水平和较低的Ang-2水平。 入院时较低的Ang-1 水平（＜5.5 ng/mL）与28 d死亡风险的增加独立相关[28]。 还有研究报道在创伤和心肺搭桥手术后的患者的Ang-2 水平会升高。

1.8 人类白细胞抗原

上述生物标志物大多与脓毒症的促炎阶段相关，但是脓毒症还具有抗炎过程，如果该过程延长的话会导致免疫抑制或所谓的免疫瘫痪。 单核细胞人类白细胞DR 抗原（HLA-DR）是主要组织相容性Ⅱ抗原复合物的一部分。HLA-DR 在感染中的主要作用是将抗原递呈给T 辅助细胞，导致促炎症细胞因子的释放，但在脓毒症患者中，这个途径可以被削弱从而导致免疫抑制。 一些研究表明，HLADR的表达可以评价预后。 单核细胞持续（至少5 d）表达HLA-DR 下调（＜30%）时患者的存活率显著下降。 Trimmel 等[30]发现不能确定与病死率相关的HLA-DR 表达的一个特定的截点值，从而对它的风险预测的绝对价值提出质疑。然而，另一项研究发现当严重脓毒症患者在入住ICU 前3 d 中，单核细胞表达HLA-DR 发生4.8%及以上变化时区分存活组和死亡组灵敏度为89.0%，特异度为93.7%[31]。

2 展望

许多脓毒症生物标志物已被临床采用多年，但是究竟哪种标志物是最好的，他们的确切作用是什么至今没有达成共识。 且由于脓毒症反应的复杂性，不同的标志物在诊断、预后和指导治疗方面各自发挥不同的作用。 新的标志物被发现后急需改进其检测的标准方法，确定标志物的截点值或阈值从而可以使用不同的标志物进行更有效的比较。 所以联合多种脓毒症的生物标志物来指导脓毒症的诊断、治疗或帮助判断预后成为必然。 但是，哪些组合的灵敏度和特异度最好以及不同的标志物如何能够更好地结合成为以后的主要研究方向。

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