脓毒症生物标志物的研究进展

赵春玲

(天津医院 重症加强护理病房，天津 300210)

全球每年脓毒症患者超过1 900万，其中600万患者死亡，病死率超过1/4，约有300万存活患者遗留认知障碍[1-3]。脓毒症是由于机体对感染反应失调引起的一种临床综合征。其临床症状不够典型，从而延误疾病的诊断与治疗，患者病死率增加。因此，早期诊断、准确评估病情、判断预后、及时个体化治疗对脓毒症患者预后十分重要。脓毒症生物标志物是机体对感染的应答反应过程中产生的，理想的脓毒症生物学标志物应该具有高灵敏度、高特异度、低成本、便于检测及可重复性好等特点，可用于脓毒症早期诊断、危险分层、预后判断及治疗疗效监测等。但是目前仍缺乏对脓毒症诊断具有高灵敏度及高特异性的生物学标志物，许多寻找理想生物标志物的研究仍在进行中。

根据脓毒症患者的病理生理学变化，可将脓毒症分为两个阶段：第一阶段，以全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)为特征的高炎症反应阶段，此阶段以促炎症反应的生物标志物为主；第二阶段，随后的免疫抑制阶段，通常以器官功能障碍为特征，被称为代偿性抗炎反应综合症(compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS)，此阶段以反映器官功能障碍的生物标志物为主。

1 促炎症反应生物标志物

1.1 白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)IL-6是由T/B淋巴细胞、内皮细胞等多种细胞合成的糖蛋白，当感染与炎症发生时，血清 IL-6水平可在较短时间内大量增多，2 h达到高峰，大量增多的IL-6促进了B细胞增殖，继而催化了机体炎症反应。有研究表明，血清IL-6对脓毒症早期诊断具有很高的敏感性和特异性[4-7]。血清IL-6水平越高，病情越严重，预后越差。董晓玉等[8]研究显示，脓毒症患者血清IL-6水平明显高于患病前，可达正常值的数百甚至数千倍。脓毒症休克患者血清IL-6水平明显高于脓毒症患者，脓毒症休克患者的ROC效能分析研究显示IL-6灵敏度、特异度、曲线下面积分别为85.00%、80.40%、0.882。因此，血清IL-6既可作为脓毒症早期诊断的“警示”标志物，又可反映脓毒症患者病情的严重程度，对预后评估起着重要的作用。

1.2 肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)TNF-α是脓毒症患者重要的炎症细胞因子之一，其主要由活化的单核-巨噬细胞产生，具有促进细胞增殖及分化的作用，并参与机体的炎症反应及免疫应答等病理生理过程。TNF-α是启动炎症反应的重要因素，是产生最快且达到高峰的时间最早的一种炎症因子，但其高峰持续时间较短，很快下降至正常。周济宏等[9]研究表明在感染初期(6 h)血浆TNF-α即开始升高，24 h达到高峰，48～72 h明显下降。TNF-α升高持续的时间不超过48 h，维持在 24 h左右。朱德胜等[10]在临床研究中分别检测健康体检儿童、普通感染患儿及脓毒症患儿的TNF-α水平，结果显示健康体检儿童TNF-α水平为(9.01±1.21)ng·L-1，普通感染患儿TNF-α水平为(17.18±4.12)ng·L-1，脓毒症患儿TNF-α水平为(54.97±6.47)ng·L-1，提示脓毒症患儿TNF-α水平明显高于普通感染患儿及健康体检儿童，脓毒症患儿接受治疗后12、24、48 h的TNF-α 水平分别为(52.27±5.34)、(32.08±1.99)、(23.92±2.03)ng·L-1，证实 TNF-α与体内炎症反应情况及病情的发展程度相关，可作为诊断脓毒症重要的辅助指标之一。

1.3 C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)CRP是一种由肝脏产生的非特异性急性期蛋白，其血浆水平在健康者中保持稳定，但在创伤、炎症等刺激后，血浆水平迅速升高。细菌感染是一种强效刺激，能在几个小时内迅速提高CRP水平。IL-6被认为是刺激CRP产生的主要介质，而其他细胞因子，如TNF-α也会刺激CRP的产生。CRP通常在感染后4～6 h开始升高，36～50 h达高峰，半衰期4～7 h，感染消除后迅速下降，1周内可恢复至正常。血浆CRP水平的变化对感染的诊断和预测具有指导性；且它的半衰期短，可及时监测炎症反应、感染和抗生素治疗的效果[11-13]。詹文丽等[14]通过对非脓毒症休克的对照组、重症脓毒症患者及脓毒症休克患者的研究发现，重症脓毒症、脓毒症休克患者的 CRP 水平远高于对照组，脓毒症休克患者 CRP 水平则高于重症脓毒症患者，而脓毒症休克死亡患者CRP水平明显高于存活患者，提示CRP水平越高，患者出现器官衰竭及死亡的概率越大。但CRP缺乏特异度，许多其他的疾病状态，如烧伤、创伤等也会引起 CRP升高[15-16]。因此，临床上经常应采用 PCT、CRP、TNF-α 等多种感染性炎症指标的联合诊断。

1.4 降钙素原(procalcitonin，PCT)在脓毒症领域PCT被广泛研究，是目前应用最为广泛的指标之一[17]。它是一种由116个氨基酸残基组成的糖蛋白，是降钙素的前体蛋白，由甲状腺C细胞生成，通常以极低的水平(<0.1 μg·L-1)存在于血液中；当机体发生细菌感染时，甲状腺C细胞被炎症细胞因子和细菌内毒素刺激产生并释放PCT，导致PCT水平在2～4 h迅速升高，24～48 h达到高峰，严重感染时可升高至正常值的1 000倍，且降钙素原的水平与感染严重程度呈正相关[18-19]。陈静波[20]对健康体检者、轻度脓毒症患者、重度脓毒症患者3组人群进行研究，显示重度脓毒症患者及轻度脓毒症患者血清PCT 水平均高于健康体检者，而重度脓毒症组的PCT水平高于轻度脓毒症组，提示PCT 可反映脓毒症患者体内炎症反应程度，因此通过动态检测PCT水平，可对脓毒症进行早期筛查并监测病情变化。与目前所有其他可用的脓毒症标志物相比，PCT不但可以区分感染性和非感染性全身炎症反应，还可以区分病毒感染和细菌感染[21-22]。

1.5 白细胞介素-10(interleukin-，IL-10)IL-10是一种参与机体免疫调节的抗炎因子，可防止机体过度的炎症反应导致组织细胞损伤，正常人体中IL-10处于较低水平， IL-10大量产生则可造成机体的持续免疫抑制，导致机体对病原体的清除能力下降，感染风险增加。陈琛等[23]对78例严重脓毒症患者进行研究，28 d随访期间死亡组患者的IL-10水平明显高于存活组患者，IL-10对严重脓毒症患者28 d病死率最佳预测临界值为22.8 μg·L-1，敏感性和特异性分别为66.7%和83.3%，IL-10高于22.8 μg·L-1的患者死亡风险高于IL-10低于22.8 μg·L-1的患者(P=0.006)，提示IL-10水平能够反映疾病严重程度，与患者的预后结局有关。

1.6 可溶性髓系细胞触发受体-1(soluble triggering receptor expressed on myeloid cell-1，sTREM-1)sTREM-1是免疫球蛋白超家族成员之一，主要表达于中性粒细胞、单核-巨噬细胞等髓系细胞的促炎因子，其表达与细菌或真菌感染、炎症反应密切相关。机体在感染时(特别是脓毒症)通过酶联免疫吸附法可检测出中性粒细胞或单核-巨噬细胞表面脱落并释放到人体液或血液中的sTREM-1，而其水平在非感染性疾病患者中并不高。Wu等[24]在2012年发表的一项荟萃分析发现，包括11项研究和1 795例患者，sTREM-1的综合敏感性为0.70(95% CI：0.65～0.89)，特异性为0.80(95% CI：0.69～0.88)。Chang等[25]在2020年发表的另一项荟萃分析纳入了19项研究，涉及2 418例患者，sTREM-1综合敏感性和特异性分别为0.82(95% CI：0.73～0.89)和0.81(95% CI：0.75～0.86)。以上得出的结论是sTREM-1在脓毒症患者诊断价值具有中等的准确性。

1.7 中性粒细胞表面CD64CD64同样属于免疫球蛋白超家族成员，具有较高的IgG亲和力。正常情况下，人体外周血中CD64处于低表达水平，而在机体发生感染时，数小时内中性粒细胞表面大量表达CD64，之后CD64与其配体结合，导致体内的免疫反应被激发并放大，从而促使大量细胞因子的释放[26]。一项针对重症监护室新生儿进行的大型前瞻性研究结果表明，新生儿脓毒症早期CD64的敏感性、特异性和阴性预测值可分别达100%、68%和100%，而迟发性脓毒症患儿CD64的敏感性、特异性和阴性预测值可分别达75%、77%和96%，表明CD64可作为诊断新生儿脓毒症的重要指标[27]。王勇等[28]根据脓毒症患者病情严重程度将患者分为轻度组、严重组及休克组，并根据不同转归分为存活组和死亡组，结果显示休克组血清 CD64水平均高于严重组及轻度组，且严重组血清水平均高于轻度组(P<0.05)，提示血清CD64水平与脓毒症患者病情严重程度呈正相关(P<0.05)，与预后呈负相关(P<0.05)，因此血清CD64可作为判断脓毒症患者病情严重程度及预测脓毒症患者预后的指标。

1.8 肾上腺髓质素前体中段肽(midregional fragment of pro-adrenomedullin，MR-proADM)肾上腺髓质素是由52个氨基酸组成的肽，与PCT属于同一家族。肾上腺髓质素有强大的扩张血管作用，且其在脓毒症患者体内表达明显增加，有利于脓毒症患者的诊断，但其半衰期短(通过肾脏和肺清除)，不易被检测。MR-proADM 是肾上腺髓质前体上分离出的48个氨基酸组成的片段，可等量反映活性肾上腺髓质素的水平。有研究表明MR-proADM水平对脓毒症患者预后的预测价值优于其他生物标志物，如CRP和PCT[29]。雷艳梅等[30]对健康对照组、轻度脓毒症组、严重脓毒症组及脓毒症休克组间的MR-proADM水平进行比较，结果显示MR-proADM水平随着病情的加重明显升高(P<0.05)，且3组脓毒症患者MR-proADM的曲线下面积分别为0.917、0.946、0.975，敏感度分别为89.0%、93.5%、94.7%，特异度分别为80.0%、87.9%、100%，表明MR-proADM在脓毒症的诊断中具有较高的敏感性及特异性，并对预后判断具有重要意义。

2 器官功能障碍的生物标志物

2.1 血乳酸(blood lactic acid，Lac)Lac是一种由葡萄糖有氧代谢产生的中间产物，在正常机体内少量存在。脓毒血症患者机体内有效循环血量急剧减少，组织器官低灌注，组织细胞发生氧合障碍，葡萄糖开始进行无氧酵解，导致Lac的堆积及水平升高。因此，高Lac血症被认为是严重脓毒症的标志物，因为它反映了组织灌注不良。Lac水平反映了低灌注的严重程度，并与病死率直接相关，成为脓毒症患者危险分层的一个无可争辩的标准，并为血管活性药物的使用提供指导。严重脓毒症伴低灌注(乳酸>4 mmol·L-1)的患者即使没有达到低血压标准也应被认为休克。因此，有足够的证据表明，患有严重脓毒症和明显Lac酸中毒的正常血压患者均应接受早期抗生素、血流动力学监测和适当的复苏治疗[31-32]。由于Lac的代谢主要依赖于肝脏(60%)及肾脏(30%)，当脓毒症患者出现器官功能障碍时，乳酸清除率(lactic clearance rate，LCR)将会降低，因此LCR是脓毒症患者死亡的独立预测因素。李兴华等[33]研究提示Lac与脓毒血症患者病情严重程度呈正相关(r=0.817，P<0.05)，而 LCR与脓毒血症患者病情严重程度呈负相关(r=-0.851，P<0.05)，提示Lac及LCR可作为评估脓毒血症治疗效果的可靠指标。

2.2 静脉动脉二氧化碳压差[venous-to-arterial CO2difference/arterial-central venous O2difference ratio，P(cv-a)CO2]P(cv-a)CO2在脓毒性休克的病理生理学中起着至关重要的作用，P(cv-a)CO2是监测脓毒症患者无氧代谢的重要指标。在有氧和无氧代谢过程中，组织均会产生CO2。在有氧代谢过程中，组织产生的CO2量由基础代谢和呼吸商决定。在无氧代谢过程中，CO2由缓冲酸性代谢产物的碳酸氢盐产生。CO2的溶解度约是氧气的20倍，可以存在于缺血组织以外的静脉血中，是低灌注的一个非常敏感的标志。多项脓毒症相关研究显示，P(cv-a)CO2与微循环障碍呈显著正相关，与心输出量相关性并非十分显著，脓毒症危重患者前24 h内P(cv-a)CO2高于6 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)的水平与不良预后相关[34-35]。 研究显示，对复苏治疗后中心静脉血氧饱和度>70%的脓毒症患者进行亚组分析，P(cv-a)CO2>6 mmHg组患者病死率更高，因此认为P(cv-a)CO2可以作为指导脓毒症复苏治疗的指标[34,36]。

3 其他的生物标志物

目前尚有许多其他生物标志物处于研究阶段如无细胞DNA。无细胞DNA是坏死或凋亡细胞释放入血的DNA短片段。目前一些研究人员将无细胞DNA作为脓毒症患者的生物标志物进行研究，发现脓毒症患者的无细胞DNA水平高于健康对照组。但由于细胞死亡对脓毒症患者是非特异性的，因此更多研究将无细胞DNA作为一种预测脓毒症患者预后的生物标志物进行研究。

由于脓毒症具有复杂的病理生理学过程，目前尚未发现理想的单一脓毒症生物标志物。目前更多研究重点在于多种生物标志物的组合，以获得更可靠的结果。