早期预测急性胰腺炎严重程度的血清标志物概况及展望

颜学波,申鼎成

颜学波,申鼎成,中南大学湘雅医学院附属株洲医院肝胆胰脾外科 湖南省株洲市 412007

0 引言

急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是最常见的消化系统急症之一,其发病率有逐年上升的趋势[1].AP的临床病程经过和预后呈现出极大的异质性.根据2012年国际胰腺病协会发布的AP《亚特兰大分类标准(修订版)》[2],AP按病情严重程度分为轻型AP (mild acute pancreatitis,MAP)、中度重症AP (moderately severe acute pancreatitis,MSAP)和重症AP (severe acute pancreatitis,SAP).临床上绝大部分(＞90%)病例为MAP或MSAP,主要表现为自限性的病程、胰腺局部并发症或短暂性的器官功能衰竭,患者往往预后较好,病死率低于5%.而SAP患者往往伴有一个或多个持续性器官功能衰竭,病死率高达15%-20%[3].因此早期预测AP的严重程度,对预测进展为SAP的病人及时进行病情监测并进行有针对性的预防性治疗,对提高AP患者的总体生存率和减轻经济负担具有至关重要的作用.为了早期预测AP的严重程度,国内外已做了较多的临床和基础研究.近年来,血清标志物用于AP患者的早期风险评估和严重程度分层的相关研究取得了很大进展.本文通过总结近年来报道的关于早期预测AP严重程度有价值的血清标志物的研究成果,将各血清标志物按照急性期蛋白、细胞因子、胰蛋白酶原激活肽、抗蛋白酶、粘附分子、促血管生成素和潜在预测价值的标志物等进行分类做一综述,为进一步探索AP严重程度预警指标提供方向.

1 急性期蛋白

急性期蛋白是不同类型的细胞之间的炎症介质,临床上关于预测AP严重程度最常用的急性期蛋白是C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)和降钙素原(procalcitonin,PCT),脂多糖结合蛋白(lipopolysaccharide-binding protein,LBP)和血清穿透素-3 (pentraxin-3,PTX-3)以及其它急性期蛋白在临床实践中不太常用.然而,这些急性期蛋白均不是AP疾病特异性的标志物.

1.1 CRP 一项针对SAP患者的多中心临床试验中,Rau等[4]发现无论SAP患者是否伴有全身多器官功能障碍综合征(MODS),无菌性或感染性胰腺坏死组、存活或死亡组之间患者的血清CRP水平均无明显差异.当最佳截取值为430 mg/L时,CRP预测SAP患者发生感染性胰腺坏死或死亡的敏感度和特异度分别为40%和100%.另有研究显示[5],当AP患者入院时血清CRP值大于上限值90 mg/L以上或者起病48 h内绝对血清CRP值大于190 mg/L时,其预测SAP的敏感度为83.3%,特异性为69.5%.总而言之,CRP在预测感染性胰腺坏死、持续性器官功能衰竭以及死亡等方面无明显疾病特异性,因为大多数感染或炎症性疾病都伴随着CRP水平的升高.国内外现有的诊治指南中均未提及CRP在AP病程中的作用[1,6].然而,目前仍有许多教材将CRP视为评估AP严重程度的金标准.

1.2 PCT PCT是降钙素的前体,由甲状腺、肝细胞和外周单核细胞释放,其血清浓度与细菌、真菌感染以及脓毒血症密切相关[4,7].与CRP相比,PCT在区分细菌性炎症和非感染性炎症方面更为敏感(88%vs75%)且更具特异性(81%vs67%)[7].PCT在AP病程中的作用目前研究较多,一项纳入104例AP病例的欧洲多中心临床研究发现,感染性胰腺坏死、MODS和死亡患者血清PCT水平明显升高,AP患者起病96 h内血清PCT浓度大于3.8 ng/mL时预测后期继发感染性胰腺坏死的敏感度和特异度分别为93%和79%[4].PCT在早期预测AP严重程度中的价值已被诸多学者报道[4,8-10],但是它们的研究结论不尽相同.有研究发现起病36 h内SAP患者较MAP患者血清PCT水平明显升高,且血清PCT浓度大于0.5 ng/mL时预测SAP的灵敏度和特异度分别为81%和86%[8],近期Bezmarevic等[9]纳入起病24 h内的AP病例也同样证实了这一结论,即血清PCT对早期预测SAP具有一定的价值.然而,Modrau等[10]通过前瞻性连续收集75例起病48 h内的AP病例却得出了相反的结论,研究发现APACHEII评分、Ranson评分和血清CRP水平预测SAP的价值明显高于PCT.这些不同研究结果之间的差异性可能与纳入病例的时间点不同以及各研究样本中AP严重程度的分布比例差别较大有关.由于PCT可在30 min内通过全自动分析或半定量条带试验进行检测,因此PCT应在AP症状出现后早期使用,为早期预警AP严重程度提供参考.

1.3 LBP 脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是革兰氏阴性细菌外膜的一部分,它能激活免疫活性细胞,尤其是单核巨噬细胞产生促炎性细胞因子,如肿瘤坏死因子α (tumor necrosis factors-α,TNF-α)、白介素-1β(interleukins-1β,IL-1β)和IL-6.由于人体血浆中多种物质的干扰,临床上无法直接进行LPS浓度测定,但LPS与血清蛋白的结合体LBP可被准确检测[11].尽管AP急性期主要表现为非感染性炎症反应,但是实验室检查却发现血清LBP水平明显升高,非感染性胰腺炎的内毒素血症被认为是肠道细菌易位的结果.LBP在肝脏中产生,它能增强LPS的毒性,并通过结合高密度脂蛋白来中和LPS.Rau等[12]通过分析71例AP患者起病早期血清LBP和CRP水平,发现两者在胰腺坏死、单个或多个器官功能衰竭患者中均明显升高,血清LBP(截取值23 μg/mL)预测坏死性胰腺炎的敏感度和特异度分别为78%和60%.进一步多因素分析发现血清LBP升高是呼吸功能衰竭和多器官功能衰竭(multiple organ failure,MOF)的独立危险因素.然而,总体来说,LBP预测AP严重程度的敏感度和特异度均不高,有待后期大样本研究进一步明确其预测价值.

1.4 PTX-3 PTX-3是一种急性期蛋白,PTX-3可由中性粒细胞在炎症刺激下直接释放,也可由其他细胞从头合成[13].研究表明[14]高血清PTX-3水平与全身炎症反应综合征、脓毒症及恶性肿瘤疾病的进展和高病死率有关.2017年Deng等[15]报道重症AP患者PTX-3水平明显高于MAP患者,PTX-3预测重症AP的曲线下面积(area under curve,AUC)值为0.897可作为AP严重程度的独立预测因子.2018年Simsek等[16]将PTX-3水平与44名AP患者的其它生物标志物比较,发现AP积极治疗后PTX-3水平显著降低,并预测其可作为AP炎症严重程度的诊断指标.尽管结果令人振奋,但PTX-3检测并没有在临床实践中常规使用,因其检测过程繁琐且昂贵.如果能实现自动化测量,PTX-3可能会在临床常规中发挥更重要的作用.

2 细胞因子

细胞因子是诱导细胞生长和分化的蛋白质,细胞因子家族有五个亚类：干扰素(interferons,IFNs)、ILs、集落刺激因子、TNFs和趋化因子.大量不同类型的细胞因子被报道可用于AP严重程度的分层,但是大多数主要是在病理生理学机制方面效能较大,而在临床实践中应用较少.

2.1 IL-6 IL-6是机体应对对组织损伤时由巨噬细胞释放的一类具有促炎作用的细胞因子,它能诱导急性期蛋白如CRP、血清淀粉样蛋白A和LBP等合成,因此,它的血清浓度峰值比CRP早24-36 h.当无感染性胰腺坏死或器官功能衰竭时,IL-6血清水平在48 h内会迅速下降[17],这一现象使IL-6不仅能被用于早期危险度分层,而且还能早期预测感染等相关并发症的发生.在一些单位血清IL-6水平被用于早期筛选SAP病人,许多研究报道SAP患者血清IL-6水平明显增高,但是它们预测的准确性差异较大[18].最近发表[19]的一项前瞻性研究显示AP患者起病1 d内的血清IL-6临界值为211 pg/mL时预测SAP的敏感度和特异度为57%和82%,而Aoun等[20]发表的荟萃分析报告的结果显示起病1 d内的预测敏感性和特异性分别为83.6%和75.6%.尽管许多学者均对IL-6很感兴趣,但荟萃分析也提出了一些疑问,即它是否能成为早期预测SAP理想的单一血清标志物并在临床实践中应用.

2.2 TNF-α TNF-α作为上游炎症调控介质,它能直接从受损的胰腺细胞和许多类型的免疫细胞中释放出来[21].诸多研究报道血清TNF-α能在起病24 h内区分轻型和重症AP,但是与IL-6相比它的预测效能较弱[22].但是Surbatovic等[23]发表了截然相反的结果,他们的研究显示SAP患者发生MODS的比未发生MODS的血清TNF-α水平低、死亡患者比存活患者的血清TNF-α水平低,认为TNF-α水平越低,患者的预后往往越差.而在1995年Paajanen等[24]研究认为血清TNF-α对预测AP严重程度无临床价值,当然这或许与当年的免疫分析不如当今准确有关.因此,由于各研究数据的相互矛盾、预测效能低于IL-6或IL-8和它会迅速被肝细胞清除等原因,使得TNF-α不太可能成为目前常规临床应用的候选细胞因子.

2.3 巨噬细胞移动抑制因子 当机体应对感染和炎症时,单核巨噬细胞大量释放巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF),一旦释放,MIF会诱导巨噬细胞表达促炎性介质(TNF-α、IL-6、IL-8和IFN-γ等),并激活T淋巴细胞,从而强烈促进炎症和免疫反应[25].Sakai等[26]于2003年报道在重症胰腺炎病人中血清MIF水平明显高于轻型胰腺炎和健康人群,来自Dambrauskas等[27]的数据证明AP病人起病数小时或数天内循环MIF水平的明显增高是区分重症胰腺炎和坏死性胰腺炎病人的强有力证据,且该部分病人预后往往更差.当血清MIF浓度大于1185 pg/mL时预测SAP的敏感度为47%、特异度达93%.而另一研究[28]报道血清MIF浓度大于420 mg/L时预测SAP的敏感度和特异度分别为79%和75%,该研究认为MIF不仅能早期预测AP的严重程度,同时能早期预测胰腺坏死的发生.近期一项研究[29]表明MIF水平与AP病情严重程度呈正相关.MIF在AP预后的预测方面似乎比较有前景,但是仍需要后期大样本临床研究进一步证实.

3 胰蛋白酶原和胰蛋白酶原激活肽

胰蛋白酶原通过肠激酶被胰蛋白酶原激活肽(trypsinogen activation peptide,TAP)分解激活,产生胰蛋白酶,而胰蛋白酶反过来通过切断TAP来激活十二指肠中不活跃的消化性胰蛋白酶原[30].由于胰腺的炎症伴随着胰腺内酶原的激活和随后胰腺组织的自身消化,胰蛋白酶进入血液循环.1999年有研究首次报道AP患者血清中可检测到TAP水平的升高[31],此后Tenner等[32]和Neoptolemos等[33]的多中心临床研究进一步证实TAP是早期预测AP严重程度有价值的标志物.由于胰蛋白酶原在AP的发病机制中起着关键作用,并先于系统免疫反应起作用,因此TAP在发病过程的早期即会升高.最近一项研究发现TAP区分MAP和SAP的阳性预测值、阴性预测值、敏感度和特异度分别为91.9%、54.3%、68%和86.4%,然而该研究的最主要的目的是用来诊断AP而不是用来给疾病严重程度进行分层.

4 α1/2抗胰蛋白酶

胰蛋白酶原的胰腺内激活在AP的发病机制中起着至关重要的作用,然后激活的胰蛋白酶与α1抗胰蛋白酶(antitrypsin,AAT)和α2巨球蛋白结合,形成胰蛋白酶2-AAT复合物,这一血清复合物会在AP起病数小时内迅速升高并维持数天[34].Hedstrom等[35]研究发现该复合物的水平可用于鉴别MAP、胰外并发症和SAP,胰蛋白酶 2-AAT复合物受试者工作特征AUC较胰蛋白酶原-2和CRP均大(AUC 0.819vs0.756、0.726).Lempinen等[36]研究内镜逆行胰胆管造影(endoscopic retrograde cholangiopancreatography,ERCP)术后AP血清标志物的早期变化时发现AAT复合物往往在ERCP术后24-48 h达到峰值浓度,而胰蛋白酶原-2在2 h后即达到峰值并迅速,因此作者认为AAT复合物用来早期诊断AP可能时效性不足.但是,临床实践发现这一不足往往影响甚微,因为大部分病人一般不会起病后马上到医院就诊.AAT复合物临床检测较为简便,采用双抗体夹心法检测,两小时内可得到结果,通过自动化的分析,结果可以在几分钟内得到.因此,AAT值得进一步研究并应用于临床AP严重程度的预测.

5 黏附分子

细胞粘附分子如细胞间粘附分子-1 (intercellular adhesion molecule 1,ICAM-1)和选择素家族等,位于内皮细胞和白细胞表面,它们可促进白细胞粘附在内皮细胞上,从而促进中性粒细胞的跨内皮迁移.由于白细胞在胰腺炎的发病机制中起着关键作用,内皮细胞作为其血管内的目标靶点已成为人们关注的焦点,从而阐明其在疾病中的作用及其潜在的诊断价值.在生理条件下,ICAM-1在内皮细胞和上皮细胞中表达较低,而在AP病人中其被发现明显高表达.在AP的病程中,ICAM-1在肺内表达上调,这解释了AP患者出现急性肺损伤的分子机制.循环ICAM-1水平被研究发现能在AP患者起病48 h内将坏死性胰腺炎和水肿性胰腺炎区分开来,其敏感度和特异度高达75%和85%[37].有研究[38]发现起病24 h内AP患者血清ICAM-1水平(AUC 0.712)诊断SAP的效能与APACHE-Ⅱ评分(0.770)相近并明显优于IL-6 (0.508).综合上述研究发现,尽管ICAM-1可能不会成为早期AP严重程度分层的首选标志物,但是其在预测AP患者发生呼吸功能衰竭这一方面有特殊的价值,后期需要更多的研究来验证这一猜想.

6 促血管生成素

促血管生成素2 (Angiopoietin-2,Ang-2)由内皮细胞产生,可调节血管通透性,在毛细血管渗漏的发病机制中起关键作用[39].它在凝血酶、组胺或氧化应激下爆发性分泌,可诱导血管生成、血栓形成和炎症.Huang等[40]的一项包含170例AP患者的前瞻性研究中发现,AP患者的血浆Ang-2水平高于健康对照组,且与MAP患者相比SAP患者血浆Ang-2水平偏高(P＜0.05).研究表明[41],Ang-2比PCT或LBP更准确地预测SAP、MOF、感染并发症和肠缺血.它对SAP的诊断准确率为85% (相比之下,PCT为72%,LBP为65%,CRP为66%).但该研究的存在缺陷,即研究患者的血液标本是在患者入院后5 d内的随机时段抽取,因此后续研究有必要在AP早期集中采集血清学标本.

7 潜在预测价值的标志物

在此部分,我们以褪黑素为例提出一些目前临床研究较少,但有潜在预测价值的血清标志物,包括硫氧化还原蛋白-1[42]、和肽素[43]、雌二醇[44]以及褪黑素等[45],为进一步探索AP严重程度预警指标提供方向.褪黑素因其在昼夜节律调节中具有重要作用而闻名,同时它还能作为氧自由基和氮清除剂,在激活抗氧化酶方面具有一定的价值.此外,它还被证明能够减少促炎细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-8等的合成和释放[45].据推测,褪黑素可能在AP疾病的发生和发展过程中起到一定的保护作用.Jin等[45]通过单中心前瞻性纳入55例起病早期的AP病例,研究发现MAP患者较SAP患者入院第一天血清褪黑素水平明显升高,当取血清褪黑素浓度临界值为28.74 ng/L时,预测SAP的灵敏度和特异度分别为73.8%和76.9%,总体预测的准确率达75.8%.然而,值得注意的是,尽管这些研究具有一定的新颖性,但是目前关于褪黑素在早期预测AP严重程度的报道甚少,需要后期大样本前瞻性临床研究进一步证实其预测价值.

8 结论

截至目前,关于早期预测AP严重程度的血清标志物的研究不胜枚举,但是仍然没有一个单一的标志物能够集高度可靠性、早期预测(起病24 h内)、检测方法简便且成本低廉和能在各级医院广泛推广使用等优点于一体.而且目前较多的研究关于AP严重程度分级都是参照1992版亚特兰大分型,随着2012年修订版的亚特兰大分型标准的提出,SAP的定义更加明确且对预后的判断更为准确.因此,既往研究发现有预测价值的血清标志物需要在新的分型标准下进一步验证其有效性,将来需要更多基于修订版的AP严重程度分型下的前瞻性、大样本临床研究来发现新的具有早期预测价值的血清标志物,从而最大限度的提高AP的诊治水平,最终改善AP患者的预后.