生物标志物对尿源性脓毒血症临床预警的研究进展

朱澄村,程 帆,宁金卓

(武汉大学人民医院泌尿外科,武汉 430060)

脓毒血症是世界范围内导致住院患者死亡的重要原因之一。人们对脓毒血症的流行病学特点、发病机制、病理生理等尚未完全认识。直到最近脓毒血症被确定为宿主对感染的免疫反应失调引起的危及生命的器官功能障碍，新修订的定义旨在强调器官功能障碍的作用[1]。尽管做了很多努力，但诊断脓毒血症的金标准仍难以确定。目前诊断主要依赖于非特异性生化标准和病原体检测，这会导致诊断不确定，治疗延迟以及抗生素使用不合理，不能准确识别可能受益于免疫调节疗法的患者[2]。通常，脓毒血症的改善结果取决于及时使用抗生素、液体复苏和感染源控制。感染的诊断通常是基于阳性培养物或炎性生物标志物。但微生物培养结果需要数天才能获得，而脓毒血症的死亡率会随着每小时有效治疗的延迟而增加。因此，临床上亟需一类标志物来帮助筛选、诊断、决策治疗方案以及评估风险、监测治疗反应。宿主反应涉及数百种介质和单分子，其中许多已被提议作为脓毒血症的生物标志物。理想的生物标志物需满足脓毒血症研究和管理的需求和期望。至今已有200多种生物标志物被提出作为脓毒血症早期辅助诊断的指标，但只有少数可能在临床实践中有用[3]。所以寻找更好的早期生物标志物以及时预测病情，提高临床医师的预见性和处理能力，对尿源性脓毒血症的临床和诊治有重要指导意义。目前，有不少研究在探寻，希望找出最佳的生物预警标志物。现就当下比较有效的几种生物标志物的预警效能进行阐述。

1 内毒素

革兰阴性菌的细胞壁上存在一种由脂多糖和蛋白质组成的复合物，即内毒素，许多感染性疾病的发生都与内毒素关系密切。细菌死亡或裂解后易释放出内毒素，机体中内毒素的含量直接影响病情的严重程度。有研究显示，内毒素在脓毒血症的发病过程中发挥着关键作用，是脓毒血症的主要触发剂，临床约50%的脓毒血症性休克是由内毒素引起的，可直接或间接导致多种严重并发症[4-5]。临床研究发现，革兰阴性菌能够引起75%以上的泌尿系感染，如果感染未得到有效控制，可以进一步发展为尿源性脓毒血症。因此，内毒素对于脓毒血症的诊断具有较高价值[6]。有研究发现，脓毒血症组内毒素的含量明显高于对照组，其有效节点含量与试剂盒提供的参考值基本相同，快速检测患者体内内毒素的含量对于脓毒血症的诊断和预后判断有重要价值[7]。综上，内毒素有助于指导尿源性脓毒血症的早期诊治。

2 降钙素原

降钙素原( procalcitonin，PCT) 是由116个氨基酸组成的无激素活性的降钙素前体肽物质，主要由甲状腺滤泡旁C细胞产生。PCT的水平在正常人群中是非常稳定的，其水平常低于100 ng/L。一般情况下，PCT可通过直接或间接的方式产生，包括受内毒素或脂多糖刺激直接产生，也可因多种信号分子反馈刺激组织间接产生。研究发现，患者发生脓毒血症时机体内PCT的水平变化是比较有规律的，2～4 h开始缓慢增加，6～8 h迅速升高，12～48 h达到高峰，此后持续数日[8-9]。PCT的动力学不受肾功能不全或肾脏替代疗法的影响[10]。当细菌感染时，外周血中PCT的水平显著升高，其他类型感染或非感染时变化甚微。如果PCT动态增高，表明合并有细菌感染，反之要考虑非细菌感染因素。PCT升高的程度与细菌感染的程度呈正相关[10]。PCT还可以指导抗生素的治疗周期。当PCT的水平降低并保持在较低的水平时，抗生素可以较早停止使用；从峰值开始，当PCT的水平降至<500 ng/L时或从峰值下降80%时，则可以安全地停止使用用于非局部感染的抗生素，表明细菌感染已经稳定并有效控制[11]。多中心随机研究发现，PCT的水平变化可以反映抗菌治疗效果，监测PCT的水平可以缩短抗生素的治疗周期，减少不良反应，且不影响患者的治疗效果[12]。PCT不但可用于细菌感染的早期诊断，还能对病情进展及治疗效果进行动态评估，是目前临床用于评估脓毒血症病情使用频率最高的指标之一。

PCT在脓毒血症中的作用也存在一定的局限性。有研究认为，PCT的水平与脓毒血症的严重程度或死亡率无关，其特异性仅略微优于C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)，并且血清PCT鉴别诊断全身炎症反应综合征、脓毒血症以及败血症的价值仍有待进一步研究[13]。

3 可溶性CD14亚型

CD14是一种脂多糖-结合蛋白复合体受体，其通过激活多种信号转导通路而活化炎症级联反应，引起全身炎症。脓毒血症是一种复杂的综合征，初始阶段是炎症期，此时必须建立适当的病因治疗和足够的支持治疗；第二阶段是可能发生多器官衰竭的时期。可溶性CD14亚型(soluble CD14subtype，sCD14-ST)在这两个阶段均具有独特特征。sCD14-ST的水平变化常发生在IL-6和PCT水平升高以及脓毒血症发生之前，与其他标志物相比，在灵敏度和特异度方面具有优势[14]。研究发现，脓毒血症组sCD14-ST的水平与严重脓毒血症组比较差异有统计学意义(P<0.05)，而PCT的水平比较差异无统计学意义[14]。Masson等[15]研究发现，sCD14-ST是一种强有力的循环生物标志物，可用于早期判断脓毒血症的严重程度及患者预后。在脓毒血症患者中，幸存者sCD14-ST的水平与死亡者比较差异有统计学意义，sCD14-ST是死亡风险的早期标志物，与临床危险因素无关，且具有较PCT更好的预测效能[15]。虽然sCD14-ST在全身炎症反应综合征、脓毒血症及败血症中有重要价值，但其应用于临床还需要更进一步的研究[16]。未来应着重研究sCD14-ST的水平与急性生理学和慢性健康状况Ⅲ评分及死亡率的相关性。

4 CRP

CRP在人体非特异性免疫系统中扮演着重要角色，通过与细胞膜上的多种物质结合，从而诱发机体经典补体途径，调节单核/巨噬系统效能，提高白细胞的吞噬功能。CRP由白细胞介素诱导，在肝脏合成，可在6～8 h内升高。当病原体入侵时，CRP在36～50 h后达到峰值，当病情趋向好转，机体组织及器官逐渐恢复，CRP会下降到正常值[17]。在脓毒血症早期，CRP在判断脓毒血症严重程度及评估预后方面有着较高的价值，可作为脓毒血症危险程度的判断指标[18]。CRP检测机体炎症反应的灵敏度较高，但其并不是感染性疾病的特异性指标，非感染性炎症时(如组织损伤、手术创伤、心肌梗死)CRP也会升高。因此，CRP并不能作为脓毒血症的独立危险因素，且其时效性也较差[19-20]。虽然目前CRP诊断脓毒血症的价值已基本被PCT所取代，但其联合PCT等生物标志物可早期预警脓毒血症。

5 血清淀粉样蛋白P成分

血清淀粉样蛋白P成分(serum amyloid P component，SAP) 属于pentraxin超家族糖蛋白成员，是由10个分子量为23 000～25 000的亚单位通过非共价键结合而成的α1糖蛋白，其作为先天免疫系统的组成部分，以钙依赖性方式与染色质、凋亡和坏死的细胞以及微生物结合，是一种正常血清蛋白。SAP主要是在肝脏合成，在人体血液中的含量为40 mg/L。婴幼儿时期SAP含量很低，随着年龄的增长而逐渐升高，成年后达正常的最高值，一般情况下女性的含量较男性低[21]。Kelly等[22]研究发现，脓毒血症患者中，死亡患者与存活患者的SAP曲线变化分离明显。这是SAP用于预测脓毒血症相关死亡的首次报道。SAP具有较好的预测脓毒血症及败血症患者死亡率的能力，其还可以与脓毒血症死亡风险临床分级和其他生物标志物结合。未来应进一步验证SAP诊断脓毒血症的价值及预后效能，评估SAP的实际变化值与理论预测变化相结合的临床表现。

6 可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体

尿激酶型纤溶酶原激活物受体(urokinase-type plasminogen activator system，uPAR)常表达于成纤维细胞、内皮细胞等多种细胞的表面，在炎症刺激下，经多种活化酶的作用，从细胞表面脱落形成可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(soluble urokinase-type plasminogen activator receptor，suPAR)。suPAR广泛存在于人类的血液、唾液及尿液中，suPAR与uPAR结合可能参与调节细胞的黏附和迁移[23]。suPAR的水平在脓毒血症患者中变化明显，其含量的高低可间接反映脓毒血症的严重程度[23]。研究发现，在存活的脓毒血症患者中，suPAR的水平持续下降，而在死亡的患者中其长期维持在一个较高的水平，这说明高水平的suPAR提示脓毒血症患者病情严重，若suPAR持续不降，表明治疗效果欠佳，患者预后差；反之则预后好[24]。因而可通过检测suPAR的动态变化预测患者的病情转归，评估患者预后。

一项多中心研究发现，suPAR的水平与脓毒血症的严重程度相关，且suPAR是30 d病死率唯一的独立预测因子[25]。有学者认为，对住院患者病死率的预测上，suPAR优于PCT和CRP；但在评估患者预后方面，准确度弱于急性生理学和慢性健康状况评分和序贯器官衰竭评分；在判断治疗效果方面，suPAR的变化对早期脓毒血症患者有一定的参考意义，但该结果需要更多临床研究去佐证[26]。也有学者认为suPAR不能有效指导脓毒血症患者用药[27]。虽然suPAR不能像序贯器官衰竭评分和急性生理学和慢性健康状况评分Ⅱ两大经典评分系统一样广泛用于评估疾病的严重程度，但是其能够为临床医师对脓毒血症治疗效果的预判性提供重要的现实依据，提高医师对疾病的预见性。suPAR有助于泌尿外科医师早期识别高危尿源性脓毒血症患者，以早期有效治疗，提高患者的生存率。

7 可溶性髓系细胞触发受体1

髓系细胞触发受体1(triggering receptor expressed on myeloid cells-1，TREM-1)是一种促炎症因子，主要在中性粒细胞、单核细胞/巨噬细胞等多种髓系细胞表达，当患者发生脓毒性休克时，其作为一种关键媒介，诱发瀑布式炎症反应。可溶性髓系细胞触发受体1(soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1，sTREM-1) 是TREM-1的可溶性亚型，一旦机体发生感染，其会从髓系细胞释放，进入体液或血液中。TREM-1的含量在细菌或真菌感染时增加。当Toll样受体2或4与配体结合时，sTREM-1上调，引发细胞内级联反应，导致白细胞介素1、白细胞介素8、肿瘤坏死因子α表达，中性粒细胞脱粒和氧化爆发式的增加使得TREM-1的敏感度上调，其与配体的结合增强了对病原体的炎症反应[28]。sTREM-1通过金属蛋白酶的介导释放到血清中。sTREM-1与TREM-1配体结合，减弱TREM-1介导的炎症反应[29]。脂多糖可以刺激中性粒细胞分泌金属蛋白酶。研究发现，sTREM-1在鉴别诊断全身炎症反应综合征与败血症方面具有适度的诊断性能，总灵敏度为79%，特异度为80%[30]。此外，脓毒血症时血浆中sTREM-1的表达水平与感染的严重程度密切相关[31]。在感染的情况下，sTREM-1在肺泡、腹膜液、脑脊液及尿液中的水平升高，其可作为细菌感染的可靠指标[31]。但除感染外，在其他病症如炎症性肠病、动脉粥样硬化、癌症等中sTREM-1的水平也升高[32]。所以，sTREM-1作为脓毒血症理想标志物还有待商榷。

8 结 语

理想的脓毒血症生物标志物不仅可以区分感染的类型(如细菌感染、非细菌感染)，还能够准确及时评估疾病的严重程度，预测患者的预后。上述所阐述的内毒素、PCT、sCD14-ST、CRP等生物标志物是目前研究并用于诊断和预测尿源性脓毒血症的最佳生物标志物。虽然有些已经在临床普及，有些正处在试验阶段，但这并不影响其在尿源性脓毒血症中发挥作用。虽然各指标均存一定的缺陷与争议，但在临床工作中可以利用已经明确的功能，取长补短，综合分析掌握尿源性脓毒血症患者的病情。探寻一个通用而又精准的生物标志物，为脓毒血症患者的治疗提供指导，达到最佳的预警效果是学者们需要努力的方向。