脓毒症诊断与预后的血清学标志物研究进展

黎霞，石玉玲

1.广州医科大学，广东 广州 510010；2.广州军区广州总医院 检验科，广东 广州 510010

脓毒症是指因感染因素而引起的全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS），分为脓毒症、严重脓毒症和脓毒症休克等3种类型，可引起患者的多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS），从而导致严重烧伤、手术后、孕产妇[1]、重症监护病房（ICU）和新生儿监护病房（NICU）的患者死亡。脓毒症位居世界致死因素前10 位[2]。美国疾病预防控制中心的统计资料显示，每年约有75万人患脓毒症，约9%的脓毒症患者发展为重症脓毒症，3%发展成脓毒性休克，超过21 万患者因此而死亡，是ICU 中主要的死亡原因之一[3-4]。我国在过去的10 年中，重症脓毒症发生率增加了91.3%，并以每年1.5%～8.0%的速度上升，重症脓毒症和脓毒性休克的发生率和病死率均居高不下，特别是某些患者发生脓毒症时并不出现发热，如老年和尿毒症患者。缺乏脓毒症急性相反应的患者病死率更高[5]。

1991 年8月在芝加哥举行的美国胸科医师学会（American College of Chest Physicians，ACCP）和世界危重病医学协会（Society of Critical Care Medicine，SC-CM）联席会，将脓毒症明确定义为感染所致的全身炎症反应，而临床上不一定出现血培养阳性和局部感染灶。此次会议首次提出了“全身炎症反应”的概念：①SIRS：体温＞38℃或＜36℃，心率＞90/min；呼吸频 率＞20/min 或过度 通气致PaCO2＜32 mmHg，白细胞计数＞12 000/μL 或＜4000/μL；②脓毒症：感染+SIRS（≥2项）；③严重脓毒症：脓毒症+器官功能衰竭，如低灌注或低血压、乳酸性酸中毒、少尿或急性意识改变；④脓毒症性休克：脓毒症+持续性低血压；⑤MODS：急性患者出现多器官功能障碍，在无干预情况下，内环境不稳定[6]。

在2001 年的国际脓毒症会议上，对脓毒症增加了一些新的诊断标准，临床上有神志变化、液体平衡情况，实验室有血糖、血小板、血乳酸、凝血功能等，还有血流动力学的指标。在炎性标志物方面，增加了C 反应蛋白和降钙素原这2 个标志物。同时会议主要推荐了脓毒症PIRO 分级系统［易患因素（prdisposition，P）、感染（infection，I）、机体反应（response，R）及器官功能障碍（organ dysfunction，O）］，指导选择最佳个体化治疗策略，在机体反应中也提及生化标志物的检测[7]。

寻找快速、简洁，敏感性、特异性高的脓毒症的实验室诊断指标，已成为临床实验室长期以来的研究课题。

1 C-反应蛋白

C-反应蛋白（C-reactive protein，CRP）是由于其能与肺炎链球菌细胞壁上的C 多糖发生沉淀反应而得名的[8]，属于寡聚钙结合蛋白，由5 个完全相同的非糖基化的亚基经非共价键联结而成，在电镜下呈盘状对称的五聚体结构，被归于五聚素家族。CRP主要由肝细胞合成与分泌，并受多种细胞因子如IL-6、IL-1、TNF-α等的调节与诱导。CRP 能通过结合病原菌细胞壁上的特殊配体激活经典补体途径来杀死病原菌，防御外来病原微生物入侵机体。

CRP 已在临床应用多年，是急性炎症重要的非特异性炎症标志物。CRP是一个极其敏感的急性期的反应物，机体感染后能快速合成且血清浓度急剧升高，以促进机体的防御反应，是临床上广泛应用的炎症标志物之一。感染刺激后CRP 在4～6 h即可开始分泌，此后其浓度每8 h 可成倍升高，在36～50 h达到高峰，能超出正常参考值上千倍。在感染刺激消除后其浓度急骤下降，1 周内可恢复正常。正常成人血浆CRP浓度不超过10 mg/L。

研究表明，作为脓毒症诊断的免疫标志物之一，血浆CRP 水平为50～100 mg/L 是最合理的诊断值，敏感度为70%～98%，特异度为65%～75%，诊断ROC曲线下面积只有0.58～0.74[9]。有研究者认为，危重患者的病情越重，CRP 水平的升高就越明显[10]。但也有文献称CRP水平对鉴别脓毒症的严重程度无显著的临床意义[11]。因此，CRP 对脓毒症的特异性还存在争议。对于感染性休克或脓毒症病人，建议动态监测血液CRP 水平变化，可提高CRP 的诊断和预后价值[7]。

2 降钙素原

Assicot在1993年首次发现降钙素原（procalcitonin，PCT）在严重细菌和真菌感染脓毒症病人中显著升高，而在非细菌和真菌感染时不升高或升高不明显，而后逐渐引起研究者的重视。临床上已将PCT作为全身严重感染或脓毒症时的一个重要观察指标，用于诊断和抗生素的指导应用。

PCT 是一种无激素活性的糖蛋白，是降钙素（calcitonin，CT）的前肽物质，由含有141 个氨基酸残基的PCT 前体转变而来，成为具有116 个氨基酸残基的糖蛋白。

在正常生理情况下，PCT 由甲状腺的C 细胞分泌产生，不释放入血循环，因此健康人体内血清PCT的含量极其微量（＜0.1μg/L），且在体内外的稳定性很好。当全身严重感染（细菌或真菌）发生3～4 h，后血清PCT 开始升高，6～24 h 可达高峰，可持续升高48 h，然后逐渐回复，病毒感染一般不升高。与感染相关的PCT 的产生和释放机制目前还不很清楚，可能是甲状腺外的组织产生如单核白细胞。有研究提示内毒素能诱发PCT 升高，或与TNF-α的诱导有关。因此，PCT 可能是炎症因子级联释放的调节物，对感染性休克病人有潜在的有害后果。2001年国际脓毒症会议把PCT推荐为脓毒症诊断的标志物之一。

自Assicot 等首先发现细菌和真菌感染脓毒症病人的PCT 浓度显著增高后，不断有大量研究证实PCT在严重感染中的意义和诊断价值[12]。

Uzzan 等[13]对25例外科或创伤危重病人的PCT研究Meta 分析显示，PCT 对危重病人的严重感染/感染性休克的诊断灵敏度为42%～97%，甚至可达100%，特异度为48%～100%，诊断域值为0.6～5.0μg/L，总的诊断ROC 曲线下面积为0.78，优于CRP，指出PCT 是一个精确性高的免疫标志物，建议作为危重病人严重感染的诊断指引。

但PCT对感染是非特异的，在其他情况如创伤、烧伤或心脏等大手术下也能检测到较高浓度的PCT。有部分研究质疑PCT 对脓毒症的诊断和预后的准确性，指出了病人疾病和感染的严重程度不同与PCT 的不一致性。McLean 等也选取了18例PCT研究进行Meta 分析，总结出PCT 的诊断性能不高，平均灵敏度和特异度只有71%，ROC 曲线下面积也只有0.78，因此不建议广泛使用PCT 作为危重病人的诊断测试[14]。目前还在不断研究寻找优于PCT 的感染免疫标志物。

3 脑钠肽

B 型脑钠肽（B type natriuretic peptide，BNP）是钠脲肽家族的第二个成员，是Sudoh 等于20 世纪80年代首次从猪脑内分离得到的。BNP能维持循环系统的容量、渗透压、压力调节的稳态，并且能够拮抗肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）的体液潴留及缩血管作用。

严重感染、感染性休克继发多器官功能障碍，最主要的是心血管系统功能不全或衰竭，主要表现为外周血管扩张阻力下降和心肌抑制。心肌抑制一般在严重感染/感染性休克的2～3 d 后发生，发病率可高达50%，特征性表现为心室容积急性增加和左室射血分数下降，会进一步加重组织低灌注缺氧，导致其他器官功能不全，是感染性休克预后不良甚至死亡的因素之一[15]。因此，在感染性休克的治疗策略中，心血管系统功能支持及血流动力学监测是至关重要的，肺动脉漂浮导管的有创性和心脏超声多普勒检查的高技术要求，促使许多学者研究有关心功能的生化标志物来评价感染性休克病人的病情严重度和预后。

4 髓样细胞触发受体1

髓样细胞触发受体1（triggering receptor expressed onmyeloid cells 1，TREM1）是免疫球蛋白超家族的受体成员，是一种跨膜糖蛋白，与多种炎症性疾病相关，有可能成为反映炎症的重要指标。TREM1 是感染性疾病炎症激发及级联放大的关键介质，可以增强炎症反应对机体的影响。

Bouchon 于2001 年首次报道了TREM1 作为介导脓毒性休克的关键介质触发并扩大了炎性反应，显示机体若细菌（如铜绿假单胞菌和金黄葡萄球菌）感染或真菌（如烟曲霉菌）感染时，单核/巨噬细胞和中性粒细胞表达TREM1 显著增加；而在非微生物感染性炎症（如溃疡性结肠炎或免疫相关的血管炎）和胞内细菌（如分枝杆菌）感染时，TREM1 的表达没有增加。

TREM1 在激活的中性粒细胞或巨噬细胞表面高度表达并能脱落，因而能在体液中检测到其可溶性形式sTREM1。有研究检测血浆sTREM1 水平，评价对ICU 内疑似感染病人的诊断价值，发现对严重感染/感染性休克的诊断有很高的准确度，感染时sTREM1 水平显著增高（149 vs 0μg/L），诊断ROC曲线下面积达0.97，诊断域值为60μg/L 时，灵敏度为96%，特异度为89%[16-17]，明显高于PCT、IL-6 及CRP，而且血浆TREM1 水平与预后明显相关，描绘TREM1 的时间曲线显示存活组早期1 周内血浆sTREM1 能迅速下降，而非存活组血浆sTREM1 不降甚或逐渐上升[18]。

5 白细胞介素8

白细胞介素8（interleukin 8，IL-8）是继IL-6 后研究较多的促炎因子，是在TNF-α等因素的刺激作用下由单核/巨噬细胞、内皮细胞等产生释放，具有中性粒细胞趋化作用，是中性粒细胞趋化因子，使中性粒细胞向炎症区移动，介导炎性反应，在机体感染性休克的炎症过程中起很重要的作用[19]。有研究证实IL-8 可作为感染性休克的早期诊断、严重程度及病死率的标志物。

Livaditi[20]等报道，感染性休克病人血清IL-8 可显著增高，而且不同程度的脓毒症病人的IL-8 水平有统计学差异，并在不同SOFA 评分和APACHEII 评分中IL-8 也有统计学差异，诊断感染性休克的ROC曲线下面积为0.93，界值为693 ng/L 时，灵敏度为81.8%，特异性为96.7%，阳性预测值为90%，阴性预测值为93.5%；同时还显示IL-8 对28 d 病死率的预测价值较高，其ROC曲线下面积为0.73，相关危险度为1.26，即血清IL-8 水平每增加100 U 则死亡的概率增高1.26倍[7]。

6 白细胞介素10

IL-10是抗炎症介质，是公认的介导免疫抑制的细胞因子，反映了抗炎反应的强弱程度。其主要作用是抑制Th1 细胞，减少IL-2 等重要促炎因子的释放，抑制单核/巨噬细胞的抗原提呈功能。IL-10 能够抑制局部组织及全身过度释放致炎因子及趋化因子，抑制抗原特异性T 细胞反应，同时还能上调部分抗炎细胞因子的表达。

IL-10通过抑制NF-κB抑制蛋白IκB-a的降解，阻断单核巨噬细胞中NF-κB 的活化，抑制炎症细胞因子及趋化因子的表达，限制急性炎症反应[21]。

IL-10能促进中性粒细胞的凋亡。研究表明，与健康人相比，严重脓毒症病人中性粒细胞的自发性凋亡能力明显降低，体内大量衰老的中性粒细胞堆积，引起毒性代谢产物的过度释放。IL-10可与酪氨酸激酶作用，减少酪氨酸磷酸化，从而加速中性粒细胞的凋亡[22]。

许多研究已表明，感染时过度表达的炎症细胞因子在机体炎症反应的发生和发展中起着决定性作用。IL-10能够抑制炎症细胞因子的特性，使其在脓毒症、急性呼吸窘迫综合征、风湿性关节炎及炎症性肠病等炎性疾病中的应用成为可能，并在抑制炎症反应、促进疾病转归中发挥了重要作用[23]。

宋振举等[24]为探讨脓毒症患者血清中促炎和抗炎细胞因子的浓度与程度间的关系，选取脓毒症和重症脓毒症患者为试验组、健康成年人为对照组进行研究，发现脓毒症和重症脓毒症患者血清中的IL-10 浓度明显高于对照组，重症脓毒症患者血清中的IL-10浓度高于脓毒症组，差异均有统计学意义。因此认为细胞因子的表达在不同病情程度脓毒症患者中有明显差异，脓毒症时表现为炎症反应持续激活，重症脓毒症时表现为抗炎症因子表达显著增加。

7 脂多糖结合蛋白

脂多糖结合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）是1986 年Tobias 等首先描述的一个新的急性期反应蛋白，相对分子质量为58×103，在肝脏中合成，通过结合革兰阴性杆菌产生的脂多糖（LPS）形成LBP-LPS 复合物，再与能表达CD14 分子的单核细胞和巨噬细胞膜结合，导致吞噬作用，清除病原微生物，或激活单核/巨噬细胞系统的TLR-4，启动信号转导，激活MAPK（细胞分裂素活化蛋白激酶）和NF-κB 途径，产生大量的促炎因子如IL-1和TNF-α等。血清LBP的正常浓度为5～10 mg/L，急性反应期高峰浓度可达200 mg/L。

血清LBP 浓度在SIRS、脓毒症和感染性休克中都有升高，但在未感染的SIRS 患者与脓毒症患者中的不存在统计学差异；感染性休克患者血清中的LBP 浓度则明显高于SIRS 患者，差异具有统计学意义。当诊断域值为29.8 mg/L时，诊断脓毒症或感染性休克的特异度为50%，敏感度为74.2%。鉴别SIRS和脓毒症的ROC 曲线下面积为0.66，而诊断严重感染/感染性休克的ROC 曲线下面积为0.71，稍有提高[25]。另外，血清LBP 浓度与APCHEII 评分不存在相关性，在存活组和非存活组之间比较无差异，但感染性休克的非存活病人血清中的LBP浓度明显高于感染性休克存活病人。因此，LBP 是一个非特异的急性期反应蛋白，不能有效鉴别脓毒症与非感染的炎症情况，与疾病严重程度、预后的相关性不强，不是合适的标志物，但在感染性休克中血清LBP 仍有一定的指示作用。

8 生长相关癌基因α

生长相关癌基因α（growth-regulated oncogene-alpha，GRO-α）编码的蛋白又称CXCL1，属于CXC 趋化因子家族，分子较小，相对分子质量约为8×103，其氨基酸序列上有4个保守的半胱氨酸残基，前2 个半胱氨酸残基通过一个非保守氨基酸残基相隔。由于第一个半胱氨酸残基前具有谷氨酸-亮氨酸-精氨酸（Glu-Leu-Arg，ELR）结构域，因此属于趋化因子家族中的ELR 趋化因子[26-27]。趋化因子通过与相应的受体结合而发挥作用，GRO-α的受体为CXCR2。GRO-α对于嗜中性粒细胞具有强烈的趋化作用，但不能趋化单核细胞，可刺激正常上皮细胞、内皮细胞的生长[28-29]。

研究表明，新生鼠缺氧缺血性脑损伤1 h 后脑组织中GRO-α的mRNA 水平增高，12 h 达到高峰，以后逐渐下降。发生损伤前期仅有少量中性粒细胞侵入，且GRO-α mRNA 表达增高，先于梗塞区中性粒细胞的聚集，二者达到高峰的时间一致，提示GRO-α在中性粒细胞的诱导、激活过程中起重要作用。Tani 等的动物试验表明，GRO-α过度表达的转基因小鼠中枢神经系统有大量白细胞浸润[30]。

总而言之，脓毒症是一个复杂的免疫网络，产生大量的炎症介质，从中选择适当的血清标志物去早期明确感染性休克的存在、评估炎症反应强度或免疫抑制、指示疾病的严重程度和预后，仍是临床医生面对的巨大挑战。好的标志物要有高的灵敏度和特异性，易快速检测，且检测成本合理。理想的脓毒症诊断与预后的血清学标志物目前仍未确定，建议综合检测多个标志物来提高准确度，进行更多的多中心研究证实各免疫标志物的临床意义。

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