新型生物标志物在脓毒症诊断、治疗和预后中的潜在价值*

孙珊，宋爱琴

（青岛大学附属医院 儿童重症医学科，山东 青岛 266555）

2011年，美国国立卫生研究院（NIH）将生物标志物定义为能客观地测量和评估生理、病理过程或药物毒作用的指标[1]。大量生物标志物被广泛应用于临床[2]。2016年Sepsis 3.0 将脓毒症定义为由于机体对感染的免疫反应失调而引起的危及生命的器官功能障碍[3]。脓毒症诊疗的严峻形势，提示开发更多特异性生物标志物的重要性。本文对近年新型生物标志物的研究结果进行归纳总结，寻找其在脓毒症诊治中应用价值和意义。

1 单一的生物标志物

1.1 可溶性髓样细胞触发受体-1

髓样细胞触发受体-1（triggering receptor expressed on myeloid cells-1,TREM-1）是在中性粒细胞、单核-吞噬细胞表面特异表达的炎症性免疫球蛋白超家族成员。TREM-1 与信号转导分子DAP12 相结合，触发炎症细胞因子（IL-1β 等）和趋化因子的持续释放。在细菌和真菌感染引起的炎症反应情况下TREM-1 表达升高。可溶性髓样细胞触发受体-1（soluble myeloid cell trigger receptor-1,sTREM-1）是TREM-1 的可溶形式，在外周血及组织液中易测得。随着TREM-1 上调，sTREM-1 的释放增加。GIBOT 等[4]通过对76 例脓毒症患者的研究发现，sTREM-1 对脓毒症诊断意义大于C 反应蛋白（C-reactive protein,CRP）及降钙素原（Procalcitonin,PCT），其受试者工作特征曲线下面积（AUC）高于后两者，且与脓毒症预后有关，提示sTREM-1 在区分脓毒症和非感染的炎症反应综合征（SIRS）方面有意义。但sTREM-1能否作为独立的脓毒症相关生物标志物，仍然需要大量临床研究数据的支持。

1.2 Presepsin

CD14 是一种主要在单核-巨噬细胞、中性粒细胞、B 淋巴细胞、人肠上皮细胞等细胞膜表面表达的多功能糖蛋白，是革兰阴性（G-）细菌细胞壁脂多糖-脂多糖结合蛋白（LPS-LBP）的高亲和力受体，可以在Toll 样受体4（TLR4）和髓样分化蛋白2（MD-2）的辅助下将内毒素信号传递下去，逐渐激活一系列蛋白酪氨酸激酶（PTK）和丝裂素活化蛋白激酶（MAPK），诱导多种细胞因子释放，激活炎症级联反应，从而引起全身性炎症反应。sCD14 被视为次要的急性期蛋白，但其不是特定疾病所有的。当血清中的sCD14 遇到病原体后被蛋白酶分解，就形成sCD14-T，即Presepsin。ULLA 等[5]以166 例疑似脓毒症或脓毒症休克的患者作为实验组，83 例非感染的SIRS 患者为对照组，分别 测得发病24 和72 h 内其外周血中Presepsin 水平，发现在非感染患者的外周血中Presepsin 浓度处于低水平，在感染患者外周血中高表达，并且随着脓毒症病情加重，Presepsin 浓度升高，但两组差异无统计学意义；在确诊脓毒症早期，受试者外周血中Presepsin浓度升高，后逐渐下降，且在60 d 内死亡者外周血中Presepsin 平均浓度明显高于幸存者；Presepsin 成为诊断脓毒症生物标志物的理想候选者。ISHIKURA 等[6]的研究结果表明，在该实验所测试的11 项生物标志物中，2 种最佳的生物标志物为Presepsin 和蛋白C（PC），预测诊断脓毒症合并弥漫性血管内凝血的AUC分别为0.913 和0.880，并且与其他炎症分子标志物[包括PCT（AUC=0.904），IL-6（AUC=0.893）和CRP（AUC=0.852）]比较，Presepsin 是预测脓毒症合并DIC 的最佳指标。

1.3 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 receptor,uPAR）是淋巴细胞抗原6 超家族成员，是有糖基磷酸酯肌醇蛋白锚定在细胞膜上的一种糖蛋白。uPAR 通过与玻连蛋白等细胞外基质及整合素的相互作用成为促使细胞到达炎症部位粘附的重要介质。在炎症过程中，几乎所有参与炎症反应的细胞(中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、单核-巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞、T 淋巴细胞、B 淋巴细胞、NK 细胞)都参与uPA-uPAR 依赖的趋化反应[7]。可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体（soluble urokinase-type plasminogen activator receptor,suPAR）并非在脓毒症中特异性增加，并不能作为诊断脓毒症的特异性生物标志物，但是suPAR 可作为预测脓毒症预后的有效标志物。SIAHANIDOU 等[8]以47 例感染足月新生儿（19 例细菌感染，28 例病毒感染，其中12 例为脓毒症患儿）与18 例健康新生儿作对照，收集入院24 h、48 h、3～5 d 及7～10 d 外周血suPAR 水平，发现入院时感染组suPAR 水平高于健康对照组，感染组脓毒症患儿suPAR 水平高于非脓毒症患儿，表明suPAR 在感染时浓度增加，有助于新生儿败血症的早期诊断，但是无法区分感染病原是细菌还是病毒。HUTTUNEN 等[9]通过测量132 例细菌培养阳性（包括肺炎克雷伯杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、β-溶血性链球菌）脓毒症患者外周血中suPAR 水平，发现与幸存者比较，非幸存者在1～4 d内的suPAR 值升高，且预测病死率AUC 为0.84；在11.0 ng/ml 的临界值水平下，suPAR 对致命性疾病的敏感性和特异性分别为83%和76%。高suPAR 水平可以是一个有效评估菌血症患者预后的独立指标，以帮助临床医生诊断菌血症患者的预后水平进行分层，尽早治疗及干预。

1.4 巨噬细胞迁移抑制因子

巨噬细胞迁移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor,MIF）是一种多向免疫调节细胞因子，在缺氧、内毒素等因素刺激下，由除免疫细胞外多种细胞，如内分泌细胞、内皮细胞、上皮细胞等产生。MIF 启动子区含有能够与多种转录因子结合的DNA结合位点，同时含有与其表达水平相关的多态性位点。MIF 发挥其生物学功能，一方面可以通过非受体介导的内吞作用，实现MIF 与c-Jun 激活结构域结合蛋白-1（JAB1）的相互作用；另一方面，受体依赖型的MIF 能够激活包括PI3K/Akt、MAPK 和G 蛋白偶联受体相关的信号传导途径。此外，MIF 还能够通过直接或间接方式调节肿瘤抑制基因P53的功能[10]。MIF 作为炎症反应的一种生物标志物，具有促炎症反应，促进炎症细胞定向迁移，拮抗糖皮质激素作用、抑制细胞凋亡，促进其余炎症因子释放的作用，因此广泛应用于各种疾病，包括脓毒症、肿瘤、自身免疫性疾病及内分泌疾病等。MIF 能促进白细胞定向迁移和聚集到感染及炎症部位[11]。GANDO 等[12]为确定全身炎症反应综合征和脓毒症患者中MIF 与弥散性血管内凝血（DIC）的关系，以及与多器官功能障碍综合征（MODS）和预后的关系，进行一项前瞻性队列研究。该实验48 例脓毒症患者分为20 例DIC 患者和28 例非DIC 患者，MIF、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、可溶性纤维蛋白、活性蛋白C、纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）均在患者符合脓毒症诊断标准（第0天）后24 h 及1～4 d 进行检测。与非DIC 患者比较，DIC 患者的MIF、TNF-α、可溶性纤维蛋白、PAI-1水平明显升高，活性蛋白C 水平明显下降。DIC 患者MIF 峰值与可溶性纤维蛋白之间存在显著相关性。MIF 和DIC 的评分水平与患者的死亡率显著相关。因此MIF 可作为评估脓毒症合并DIC 患者预后水平的有效指标。但是与其他脓毒症生物标志物比较，MIF作为单一标志物的在诊断脓毒症中的能力与CRP 或PCT 相比不足。因此，相较于作为单一的生物标志物，MIF 与其他生物标志物结合使用似乎具有更大的诊断价值。

1.5 富组氨酸糖蛋白

富组氨酸糖蛋白（histidine-rich glycoprotein,HRG）为一种多结构域血浆糖蛋白，可与多种配体结合而行使多种功能。HRG 配体包括Zn+、肝素及硫酸肝素、纤溶酶原、纤溶酶、纤维蛋白原、原肌球蛋白、IgG、FcγR 及补体。在Zn+存在或在低pH 的内环境中（如组织损伤或肿瘤浸润），HRG 的富含组氨酸结构域与配体的结合能力加强。HRG 的多结构域特点及其与多种配体结合的性质表明，其可以作为细胞外衔接蛋白与细胞表面的不同配体相结合。除细胞表面分子，HRG 还可以结合IgG，从而阻止可溶性免疫复合物的产生。KURODA 等[13]所选取的70 例全身炎症反应综合征患者中，脓毒症20 例，脓毒症患者血中的HRG 水平低于非感染性全身炎症反应综合征患者血中HRG 水平[8.71 μg/ml（6.72～15.74 μg/ml）VS 33.27 μg/ml（26.57～44.99 μg/ml）]；HRG 对脓毒症的诊断具有较高的敏感性和特异性；脓毒症患者血液中富含组氨酸糖蛋白、降钙素原和Presepsin 的AUC分别为0.97、0.82 和0.77。因此作为脓毒症生物标志物，HRG 存在一定优势，但是该实验样本含量较小，该结论需要更多临床研究数据的支持。

1.6 睾丸蛋白聚糖-1

睾丸蛋白聚糖-1（Testican-1）是一种高度保守的多结构域蛋白聚糖，在丘脑中高表达，并在大脑活化的星形胶质细胞中上调。LEE 等[14]对脓毒症、严重脓毒症、脓毒症休克及健康志愿者进行前瞻性研究，发现脓毒症患者Testican-1 循环水平升高[脓毒症（20.44～63.37 ng/ml）；严重脓毒症（41.30～ 98.69 ng/ml），脓毒症休克（98.10～151.85 ng/ml），与健康志愿者（6.97～8.77 ng/ml）]比较，差异有统计学意义。提示血清中Testican-1 水平可作为判断脓毒症及评估脓毒症严重程度的生物标志物。

1.7 microRNA

microRNAs（miRNA）是非编码单链RNA，平均由15～23 个核苷酸组成。脂多糖（LPS）参与特异性受体的激活，加强炎症反应，其主要途径为核转录因子κB（NF-JB）的激活，并由其进一步激活生物合成和促炎症分子的核系统。在积极的生物合成周期中，一系列的miRNAs 也被亲炎症分子所牵连。除此之外，还有一系列特定的miRNAs 参与NF-JB 的激活过程和促炎症细胞因子的生物合成。在这一机制上，评价和监测脓毒症是建立在识别特定的miRNAs 的基础上的。武宇辉等[15]对40 例脓毒症患儿的血浆进行miR-125b、miR-132、miR-146a、miR-155、miR-223 检测，发现miR-146a 的AUC 大于CRP 和PCT，且特异性及敏感性较高；miR-146a 及miR-223 的可反应机体感染水平，同时对脓毒症与非感染性全身炎症反应综合征的鉴别诊断及评估病情的严重程度有一定价值。

2 生物标志物组合

生物标志物主要分为两大类：一类独立于临床，主要应用于明确疾病诊断及评估预后；一类辅助于临床，主要用于评估疗效及治疗中药物毒作用[16]。生物标志物在脓毒症的早期诊断、病情及预后判断、疗效评估中发挥重要作用，目前单独使用一种标志物在临床上已经得不到满意效果，几种生物标志物联合诊断脓毒症的能力有所提高，生物标志物组合越来越多[17]。 GIBOT 等[18]提出“生物核心（bioscore）”即生物标志组合。该实验通过测量300 例患者（脓毒症79 例，非脓毒症221 例）外周血中PCT、sTREM-1 和CD64 水平，发现脓毒症患者中以上三种生物标志物水平均高表达；三者都可以作为诊断脓毒症的独立预测因子；但在炎症队列中，“生物核心”的表现均高于以上三者。DWIVEDI 等[19]将cfDNA 与SOFA 评分和CRP 相结合，与单独使用单个标志物比较，提高对感染性休克患者死亡率的预测能力。ISHIKURA 等[6]研究中Presepsin及蛋白C 的组合在脓毒症合并DIC 的诊断中存在明显优势。这些实验研究为其他研究者考虑检查更广泛的生物标志物组合提供理论基础，生物标志物组合可以提高临床医生的实时诊断和预后能力。

Sepsis 3.0 涵盖了脓毒症的定义、诊断标准、疑似脓毒症的筛查及脓毒症休克的定义、诊断标准等5 个 方面[20]。《拯救脓毒症运动指南》建议应在脓毒症休克发生后1 h 内使用抗生素[21]。每延迟1 h 给予抗生素治疗，脓毒症休克的死亡率增加7.6%[22]。鉴定高效的脓毒症的生物标志物存在着极大的挑战。最重要的是脓毒症的病因复杂、发病机制多样、临床表现及治疗个体差异大，因此其作为一种异质性的疾病，不仅没有明确的诊断金标准，而且没有精准的治疗方案。由于病原微生物血液培养的低敏性，诊疗环境的复杂性，宿主因素的差异性，导致脓毒症生物标志物的研究缺乏同质性。因此，有越来越多的分子生物诊断领域依赖于检测血液中的细菌DNA 来识别脓毒症。这种新技术通过错误识别无临床意义及生物学特性的短暂菌血症，造成脓毒症的过度诊断。同样地，基于脓毒症的复杂性及异质性，脓毒症生物标志物和生物标志物组合的验证研究需要跨异质群体（例如儿童与成人，医学与手术患者，肿瘤患者等）。重要的是要认识到在一个群体中高效的生物标志物可能在另一个群体中不具有相同的敏感性。

新型生物标志物有可能单独或相互结合形成“生物核心”，提高识别脓毒症的准确性，其意义及临床应用价值尚需要进一步研究和验证，生物标志物组合将成为改善脓毒症临床管理敏感性及特异性的主要手段。脓毒症是免疫调节功能失控后一种可导致多器官、多系统受累的复杂而非特异的临床综合征。生物标志物组合比单一生物标志物可以更好地解释这种复杂性及异质性。

综上所述，对未来脓毒症相关生物标志物的研究，在于广泛的临床验证和生物标志物组合的进一步探索，这将提高临床医生的脓毒症诊断和管理能力。