脓毒症与相关生物分子关系的研究

陆 政

（广西壮族自治区人民医院重症医学科二病区，广西 南宁 530021）

脓毒症（sepsis）多由于肺炎、腹膜炎、胆管炎、泌尿系统感染、蜂窝织炎、脑膜炎、脓肿等引起，其病原微生物主要包括细菌、真菌、病毒及寄生虫等[1]。目前关于脓毒症的具体发生机制仍未完全阐明，其进展过程涉及到复杂的全身炎症网络效应、免疫功能障碍、凝血功能异常、组织损伤以及宿主对不同病原微生物及其毒素的异常反应等多个方面，最终可造成机体多系统、器官发生病理改变，如肾损伤、肺功能损伤、心肌细胞损伤等[2，3]。随着分子生物学和现代生物技术的不断发展人们发现多种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。因此深入了解脓毒症病理生理机制中不同生物标志物的意义及价值，对于脓毒症及其并发症的早期识别及干预，降低患者病死率及提高患者生活质量有积极意义。现就近几年来对脓毒症的诊断和预后有一定价值的主要标志物及其应用作一综述。

1 脓毒症与CRP

C 反应蛋白（CRP）由5 个完全相同的非糖基化的亚单位非共价联结，而每个亚单位由206 个氨基酸残基组成，属于炎症反应的标志物之一，一般急性感染时可检测其水平升高[4]。CRP 主要在肝脏中合成，目前研究认为，CRP 的生物学功能主要是通过与凋亡、坏死的细胞或人侵的细菌、真菌、寄生虫等的磷酯成分结合，进而激活补体和单核吞噬细胞系统，最终使机体清除病原体[5]。在脓毒症患者中，CRP水平最高可达350～400 mg/L，远远超过机体正常水平的几十倍，因而其可作为脓毒症的监测标志物[6，7]。陈巧霞等[8]研究显示，脓毒症患者的血清CRP 水平明显升高，同时，亚组分析显示，与重症组患者相比，轻症组患者血清CRP 水平低于重症组，而存活组患者的血清CRP 水平低于病死组，差异有统计学意义，该研究认为，血清CRP 在鉴定脓毒症患者疾病程度及预测患者生存状况方面具有一定的价值。霍俊明等[9]研究了超敏C 反应蛋白对脓毒症患儿预后的预测价值，该研究结果显示，hs-CRP 可以用于评估脓毒症患儿28 天死亡情况，且其为患儿死亡的独立影响因素。另外有研究显示[10]，对脓毒症患者连续48 h 内检测其血清CRP 水平可以较好地指导临床治疗方案的制定，主要因为48 h 血清CRP 水平可以鉴别患者感染类型，因而可以有效指导临床抗生素的应用，同时还可评估抗生素的使用效果。总之，作为急性感染的炎症标志物，血清CRP 检测方便且价格低廉，目前临床上使用该指标评估脓毒症患者的研究较多，且已取得了公认的价值，认为其有助于脓毒症的诊断、治疗效果的评估，以及预测患者的预后[11]。综上所述，血清CRP 具体测量简便及价格低廉等优势，可以有助于诊断脓毒症、评估抗生素的使用效果并预测患者的预后。但是对于脓毒症患者出ICU 当日的CRP 绝对浓度水平是否与院内死亡率有关的问题仍存在争议。

2 脓毒症与血浆游离DNA

血浆游离DNA（cfDNA）指存在于血液、脑脊液中具有较低分子量的、片段化的，由凋亡细胞、坏死细胞释放的DNA。机体健康的状态下，cfDNA 在细胞坏死或凋亡后数小时内便会被清除，其水平在机体中处于较低水平。当发生感染并且最终进展为脓毒症时，机体抗炎与促炎反应失衡，各类炎症介质的相互作用可导致机体多器官损伤，进而导致细胞被动裂解增加，cfDNA 释放增加；同时，器官损伤导致的功能下降使其清除cfDNA 能力减弱，最终可造成cfDNA 含量急剧升高[12]。有研究发现[13]，cfDNA 水平与患者机体损伤程度呈正相关。因而有研究将cfDNA 作为评估脓毒症的生物标志物。孟强等[14]研究发现，与非感染全身炎性反应综合征患者相比，脓毒症患者血浆游离DNA 水平明显升高，而在脓毒症患者中，存活组患者的血浆游离DNA 水平高于死亡组患者，ROC 曲线显示，cf-DNA 诊断脓毒症的曲线下面积分别为0.884，其敏感性和特异性分别为81.2%、82.4%。说明cf-DNA 在脓毒症的诊断上有一定的优势，并且可用于评估脓毒症的严重程度。黄天宝等[15]研究显示，脓毒症组和严重脓毒症组患者cf-DNA 水平均高于健康对照组，同时，严重脓毒症组患者cf-DNA 水平高于脓毒症组。进一步进行相关性分析显示，cf-DNA 水平与脓毒症患者病情严重程度呈正相关，该研究还指出，与PCT、APACHEⅡ评分相比，cf-DNA 单独预测脓毒症的价值最高。目前有认为，cf-DNA＞8939 GE/ml 时可用于诊断脓毒症，其敏感性与特异性均超过75%[16]。总体来说，cf-DNA 可用于评估脓毒症，但其临床实用性与便捷性还存在一定的不足，如与PCT、CRP 等指标相比，cf-DNA 的检测相对复杂，且较为耗时，期待随着科学技术的发展，cf-DNA 的检测将更加便捷。

3 脓毒症与长链非编码RNA

大部分长链非编码RNA（lncRNA）是由RNA 聚合酶Ⅱ催化转录而来的，但其序列保守性不高且表达丰度较低，在组织和细胞中表现出较强的特异性。lncRNA 长度在200～100000 个核苷酸之间，其可通过间接调节IL-1β、TNF-α 等的表达来调控心肌细胞的损伤。最新研究显示[17]，多器官功能障碍是该病的主要特点之一，其中心功能障碍属于脓毒症患者最严重的并发症，多数情况下可造成患者死亡。因此，有学者提出利用lncRNA 来监测脓毒症患者心肌损伤情况，进而评估患者的疾病状态。隋欣烔等[18]关于的动物试验发现，脓毒症急性肺损伤小鼠肺组织中lncRNA PACER 的相对表达量高于正常小鼠。过表达PACER 慢病毒感染后，人单核细胞THP-1和小鼠巨噬细胞RAW 264.7 炎症因子IL-6 和TNF-α 的水平均明显升高，其靶基因环氧合酶2（COX-2）相对表达量亦明显上调。转染PACERsiRNA 后，炎症因子IL-6 和TNF-α 的表达水平明显下降，COX-2 的相对表达量平亦明显下调。脂多糖诱导小鼠急性肺损伤后，经尾静脉注射PACERsiRNA 慢病毒敲低PACER 表达后，小鼠血清中炎症因子IL-6 和TNF-α 的水平明显下降，肺组织损伤程度明显减轻。该项研究发现，lncRNA PACER 在脓毒症急性肺损伤人体和小鼠肺组织中高表达，lncRNA PACER 可诱导脓毒症急性肺损伤炎症反应的发生，而通过敲低PACER 的表达可明显减轻脓毒症小鼠肺组织损伤程度，提示lncRNA PACER 有望成为临床防治脓毒症急性肺损伤的潜在靶点。徐巍等[19]的研究发现，脓毒症患者血清lnc RNAHOTAIR的相对表达量明显高于健康体检者；同时，lnc RNA-HOTAIR 诊断脓毒症的敏感度、特异度及准确率均高于PCT，提示通过实时定量PCR 检测脓毒症患者血清lnc RNA-HOTAIR 水平可用于临床指导治疗及评估脓毒症患者的病情严重程度。总之，关于脓毒症与长链非编码RNA，目前研究大多主要从lncRNA 间接调控心肌细胞损伤的途径展开，但其具体的机制目前尚无统一结论，后续仍需大量研究进一步证实[20]。总体来看，基于目前的研究成果，脓毒症与长链非编码RNA 的关系并未完全明确，因此临床上还需要加强对lncRNA 的研究，进一步揭示lncRNA 在脓毒症当中的机理，从而寻找具体特异性的lncRNA，并将其作为辅助诊断、治疗及评估脓毒症的生物标志物；另外一方面，还应该开发以相关lncRNA 为治疗靶点的特效药，从而改善脓毒症患者的临床结局，提高其治愈率。

4 脓毒症与程序性死亡受体

程序性死亡受体（PD-1）是一种重要的免疫抑制分子，其可通过向下调节免疫系统对人体细胞的反应，以及通过抑制T 细胞炎症活动来调节免疫系统并促进自身耐受。这有助于预防自身免疫性疾病，但也可以防止免疫系统灭杀肿瘤细胞。在脓毒症的相关研究中，有学者发现脓毒症小鼠早期阶段其免疫系统受到一定程度的抑制，而免疫系统的抑制可防止机体“炎性风暴”的发生[21]。随着相关研究的不断深入，人们发现可以通过人为干预部分参与免疫调节的蛋白质来调节脓毒症患者的炎症反应[22]。研究发现[23]，脓毒症患者血清中存在一类PD-L1+抑制表型中性粒细胞亚型，其可通过细胞-细胞直接接触的方式抑制T 细胞的功能。同时，在脓毒症的基础研究中，阻断抑制性免疫检查点与免疫细胞接触已被证明可改善先天性和适应性免疫细胞功能，进而增强宿主对感染的抵抗能力。研究发现[24]，与健康人相比，脓毒症患者入住ICU 第1 天、第3～4 天及第7～8 天的单核细胞PD-L1 表达和CD8+T 淋巴细胞均明显升高；而当患者病情改善后，其树突细胞PD-L1 表达有升高趋势，但尚未发现其与健康人群存在差异。该研究认为，脓毒症患者PD-L1/PD-1 的上调表达可能是引起免疫抑制的主要因素。基于上述大量研究，有学者提出[25]，临床上也许可以通过调节PD-L1/PD-1 的表达水平来改善脓毒症患者的免疫抑制状态，从而有效改善患者预后，最终降低患者的死亡率。因此，基因表达的完整性取决于转录、翻译、蛋白质空间构象的改变等一系列过程，而蛋白质是mRNA 翻译后的加工产物，对蛋白质进行人为的干预修饰会直接影响基因的表达。作为CD28 超家族成员，通过调节PD-1 与其受体的结合则可调节脓毒症患者炎症反应的严重程度。未来，相关研究可以从该思路出发，探索开发可以调节或影响PD-1 与其受体的结合的相关药物，进而改善脓毒症患者的炎症反应，最终达到治疗脓毒症的目的。

5 总结

在脓毒症发生发展过程中，全身炎症反应、免疫功能障碍、组织损伤等多个路径均参与其中，其病理机制复杂，临床治疗难度较大。目前人们已经发现PCT、CRP 等常规生物标志物在脓毒症诊断及治疗过程中的重要作用；同时，血浆游离DNA、长链非编码RNA 及程序性死亡受体等免疫分子也被发现在脓毒症中发挥着重大作用，可通过多种途径参与疾病的发生发展。而随着生物分子技术的发展，这些生物标志物在脓毒症的早期诊断、病情及预后判断，疗效评估中可起到关键性的作用，如辅助疾病的诊疗，指导临床应用抗生素，调节机体免疫功能，改善器官损伤等。未来，相信将会有更多的生物分子被发现，而脓毒症患者的病死率将进一步降低。