崔 萍，程寶莉，方向明

膿毒癥是指病原微生物侵入機(jī)體的無菌性組織或體腔后所引起的全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，是創(chuàng)傷、燒傷、外科大手術(shù)等臨床急危重患者的嚴(yán)重并發(fā)癥之一。

據(jù)報(bào)道，美國(guó)每年大約有75萬人患膿毒癥［1］，且其發(fā)病率仍在以13．7%/年的速度增加［2］。膿毒癥的死亡率高達(dá)35%～65%，是ICU的首要死因，且平均每位患者的醫(yī)療費(fèi)用約為$22 100［3］。我國(guó)的多中心臨床研究表明，外科ICU重癥膿毒癥的發(fā)生率為8．68%，死亡率為48．7%，相當(dāng)于心肌梗死的死亡率(30%～50%)［4］。盡管近年來新型抗生素應(yīng)用于臨床及監(jiān)測(cè)技術(shù)提高，但人口老齡化、免疫抑制劑使用、侵襲性手術(shù)或嚴(yán)重創(chuàng)傷等使膿毒癥的發(fā)病和死亡人數(shù)逐年上升。膿毒癥已成為全球臨床醫(yī)生和研究人員面臨的棘手難題。

生物標(biāo)記物是用于評(píng)價(jià)機(jī)體正常生物學(xué)過程、致病過程或?qū)χ委煾深A(yù)的藥物學(xué)反應(yīng)特征的指標(biāo)。然而，目前研究表明膿毒癥的病理生理過程是一個(gè)涉及機(jī)體免疫系統(tǒng)、促炎/抗炎系統(tǒng)、凝血/纖溶系統(tǒng)及神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)等多方面的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。因此，探尋膿毒癥的早期生物學(xué)預(yù)警指標(biāo)成為目前臨床醫(yī)生面臨的重大難題。

本文將關(guān)于膿毒癥生物標(biāo)記物的一些研究成果進(jìn)行總結(jié)，希望有助于臨床醫(yī)生或研究人員更好地了解不同種類的生物標(biāo)記物在膿毒癥的診斷預(yù)警、嚴(yán)重程度分級(jí)、預(yù)測(cè)預(yù)后、指導(dǎo)治療等方面的作用和研究現(xiàn)狀，以便進(jìn)一步深入探索防治膿毒癥的可行方法。

1 膿毒癥生物標(biāo)記物的作用及篩選方法

1.1 生物標(biāo)記物在膿毒癥中的作用

1.1.1 預(yù)警 識(shí)別可能發(fā)生膿毒癥的高風(fēng)險(xiǎn)患者。研究表明，白介素-10(IL-10)基因的啟動(dòng)子區(qū)域IL-10-1082基因多態(tài)性與膿毒癥的易感性密切相關(guān)，IL-10-1082G是膿毒癥發(fā)生的高危遺傳標(biāo)志［5］。

1.1.2 診斷 確定病人是否發(fā)生了膿毒癥，以便及時(shí)的實(shí)施合理治療。檢測(cè)presepsin(sCD14-ST)水平有助于SIRS、膿毒癥、重癥膿毒癥或膿毒癥性休克患者感染的早期鑒別診斷［6］。

1.1.3 危險(xiǎn)分級(jí) 評(píng)判病人是否可以從治療中獲益，繼而指導(dǎo)治療。臨床研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者血漿中pro-ADM濃度較無膿毒癥患者有明顯的升高，并且隨著疾病嚴(yán)重程度的加重而相應(yīng)增加。

1.1.4 療效評(píng)估 監(jiān)測(cè)患者對(duì)治療的反應(yīng)，從而對(duì)治療劑量或療程進(jìn)行調(diào)節(jié)。新近臨床研究發(fā)現(xiàn)血漿降印鈣素原(PCT)水平的監(jiān)測(cè)可用于指導(dǎo)抗生素的應(yīng)用［7］。

1.2 膿毒癥潛在生物標(biāo)記物的篩選方法

1.2.1 基于膿毒癥的病理生理機(jī)制，篩選出可能與疾病狀態(tài)和治療方案有生物學(xué)上的確定聯(lián)系的生物標(biāo)記物，如sTREM-1是炎癥反應(yīng)信號(hào)的增強(qiáng)因子，機(jī)體處于過度炎癥狀態(tài)時(shí)，其水平升高。新近臨床研究表明，膿毒癥患者體內(nèi)TREM-1水平與其單核細(xì)胞凋亡的程度呈負(fù)相關(guān)［8］。在膿毒癥早期，回輸高表達(dá)TREM-2的髓系細(xì)胞能明顯改善膿毒癥小鼠的預(yù)后，減輕重要臟器的損害，減少膿毒癥小鼠局部和全身的細(xì)菌負(fù)荷量［9］。

1.2.2 利用高通量的基因組學(xué)和蛋白組學(xué)等方法篩選膿毒癥生物標(biāo)記物，如Ramilo等［10］利用基因表達(dá)譜來區(qū)分住院發(fā)熱患兒是細(xì)菌性感染還是病毒性感染。

1.2.3 一些生物標(biāo)記物可能在膿毒癥患者體內(nèi)檢出有異常表達(dá)，但與膿毒癥的病理生理過程關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，如降鈣素原(PCT)水平在感染患者中明顯增高，在感染消除后或使用足量抗生素后PCT水平下降。

目前，被人們提出或應(yīng)用于膿毒癥防治學(xué)的生物標(biāo)記分子已超過100種，但這些分子是否真正在膿毒癥的診療過程中有效以及如何驗(yàn)證其有效性還需要進(jìn)一步的探索研究。

2 現(xiàn)有的膿毒癥生物標(biāo)記物

膿毒癥的病理生理過程是一個(gè)涉及機(jī)體免疫系統(tǒng)、促炎/抗炎系統(tǒng)、凝血/纖溶系統(tǒng)及神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)等多個(gè)方面的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。目前，膿毒癥的生物標(biāo)記物是基于其病理生理過程發(fā)現(xiàn)的，主要包括以下7類。

2.1 急性期蛋白生物標(biāo)記物

2.1.1 C反應(yīng)蛋白(CRP)主要由肝臟合成，生理狀態(tài)下，體內(nèi)合成CRP速率及血清含量低。膿毒癥時(shí)，受IL-6等細(xì)胞因子刺激，CRP合成速率迅速增加并大量釋放入血，其血漿濃度可達(dá)正常值的20～50倍。目前認(rèn)為CRP可用于評(píng)估感染或膿毒癥的發(fā)生發(fā)展，也可作為診斷性試驗(yàn)的參數(shù)之一［11］。大量研究顯示，重癥患者血漿CRP濃度與其器官衰竭和(或)死亡風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)［12-13］。然而，血漿CRP水平并不能區(qū)分伴有或如心肌梗死、外科手術(shù)等不伴有感染的全身炎癥反應(yīng)［14］。因此，盡管目前CRP廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐，但它作為膿毒癥的一個(gè)生物標(biāo)記物缺乏特異性。

2.1.2 降鈣素原(PCT)是降鈣素的前體物質(zhì)，機(jī)體在受到內(nèi)毒素或由細(xì)菌感染誘導(dǎo)產(chǎn)生的介質(zhì)如IL-1、TNF-α等刺激時(shí)釋放大量PCT，嚴(yán)重全身感染者PCT水平可在24h內(nèi)升高1000倍。PCT于1993年作為膿毒癥和感染的潛在生物標(biāo)記物首次被提出，但其生物學(xué)作用尚未闡明。與其他膿毒癥生物標(biāo)記物相比，PCT可以區(qū)分感染或非感染因素引起的全身炎癥反應(yīng)綜合征，以及細(xì)菌或病毒感染［15］。目前PCT已成為診斷膿毒癥和監(jiān)測(cè)危重病人的常用生物指標(biāo)。新近研究表明，PCT或許可用于指導(dǎo)抗生素治療，以避免抗生素濫用，防止多重耐藥菌產(chǎn)生，降低醫(yī)療費(fèi)用等［7，16］。此外，2012年P(guān)CT作為診斷膿毒癥的輔助生物標(biāo)記物被納入了國(guó)際嚴(yán)重膿毒癥和膿毒性休克治療指南［17］。

2.2 細(xì)胞因子/趨化因子類生物標(biāo)記物

白介素-6(IL-6):是一種多效細(xì)胞因子，主要參與機(jī)體炎癥反應(yīng)、細(xì)胞免疫、造血調(diào)控等過程。TNF-α等可誘導(dǎo)單核細(xì)胞、B/T細(xì)胞等多種有核細(xì)胞合成IL-6。IL-6信號(hào)通路調(diào)節(jié)異常可導(dǎo)致包括膿毒癥在內(nèi)的一些炎癥相關(guān)性疾病。研究顯示，血漿IL-6水平在膿毒癥患者中顯著增高，增高幅度與膿毒癥的嚴(yán)重程度和不良預(yù)后呈正相關(guān)［18-19］，且可作為診斷新生兒膿毒癥的生物標(biāo)記物［20］。IL-6基因啟動(dòng)子區(qū)域存在多個(gè)SNPs，包括-174G/C、-1753C/G、-2954G/C等。研究表明，具有-174C/1753C/2954G(C/C/G)、G/G/G或G/C/C單倍型的SIRS重癥患者發(fā)生死亡率和多器官衰竭的風(fēng)險(xiǎn)增加。針對(duì)我國(guó)漢族人群的研究表明，IL-6基因啟動(dòng)子-572位點(diǎn)C-G的突變可降低IL-6基因的轉(zhuǎn)錄活性，其多態(tài)性或許可作為一個(gè)評(píng)估嚴(yán)重創(chuàng)傷演變?yōu)槟摱景Y相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)性的生物標(biāo)記物［21］。因此，IL-6的基因多態(tài)性有望成為膿毒癥的高危遺傳標(biāo)記物。

2.3 細(xì)胞標(biāo)記類生物標(biāo)記物

可溶性單核細(xì)胞人白血病抗原-DR(mHLA-DR):屬于主要組織相容性復(fù)合物(MHC)II類抗原，是表達(dá)在抗原呈遞細(xì)胞上的糖基化細(xì)胞表面膜蛋白。研究表明，mHLA-DR可作為判斷膿毒癥患者疾病狀態(tài)的生物標(biāo)記物，繼而指導(dǎo)臨床免疫治療的應(yīng)用。而且，監(jiān)測(cè)mHLA-DR水平的變化有助于識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)的繼發(fā)感染。臨床研究顯示，以mHLA-DR為指導(dǎo)，對(duì)重癥膿毒癥患者進(jìn)行GMCSF免疫增強(qiáng)治療是安全有效的，且可縮短機(jī)械通氣和醫(yī)院/ICU住院時(shí)間［22］。因此，mHLA-DR或許可成為判定膿毒癥病理狀態(tài)和指導(dǎo)膿毒癥病人免疫治療的生物學(xué)指標(biāo)。

2.4 受體類生物標(biāo)記物

2.4.1 Toll樣受體-4(TLR-4)是TLR家族中的重要成員，表達(dá)在巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞表面的跨膜蛋白，主要識(shí)別革蘭氏陰性細(xì)菌的脂多糖成分。資料顯示，TLR-4基因+896 A/G(即Asp299Gly)和1196 C/T(即Thr399Ile)的多態(tài)性與對(duì)入侵LPS的低反應(yīng)性及燒傷后演變?yōu)橹匕Y膿毒癥的風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)，即TLR-4基因的遺傳變異增加了個(gè)體膿毒癥的易感性，且TLR4基因896A/G是重癥膿毒癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。因此，TLR-4基因多態(tài)性有可能成為預(yù)測(cè)膿毒癥患者預(yù)后的有效生物標(biāo)記物。

2.4.2 髓系細(xì)胞表達(dá)的觸發(fā)受體(TREM-1)是表達(dá)在中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞等細(xì)胞表面的TREM蛋白家族成員，可協(xié)同增強(qiáng)TLRs和NLRs識(shí)別PAMPs和DAMPs后活化的炎癥信號(hào)通路［23］。研究表明，在肺炎、胰腺炎和腹膜炎等局部疑似感染的部位進(jìn)行sTREM-1表達(dá)水平的評(píng)估顯示出了較好的診斷效果［24］。檢測(cè)尿液中sTREM-1水平在早期診斷、動(dòng)態(tài)評(píng)估膿毒癥嚴(yán)重程度以及預(yù)測(cè)預(yù)后等方面，是一種具有比WBC、CRP和PCT更高敏感性和特異性的非侵入性檢查。然而，由于檢測(cè)方法敏感性的不同或研究對(duì)象的差異等原因，針對(duì)sTREM-1的研究出現(xiàn)了不一致的研究結(jié)果［25］。因此，sTREM-1在膿毒癥診斷中的應(yīng)用價(jià)值仍有待更多更大樣本的臨床試驗(yàn)證實(shí)。

2.5 凝血類生物標(biāo)記物

蛋白C:蛋白C通路是機(jī)體的天然抗凝系統(tǒng)之一，而蛋白C是其中的重要分子。活化的蛋白(APC)具有使凝血因子Va和VIIIa失活、抑制纖溶酶原活化抑制劑、減輕粒細(xì)胞的黏附和凋亡以及減少細(xì)胞因子產(chǎn)生的作用，故在重癥膿毒癥的發(fā)病機(jī)制中也起著重要作用。新近研究表明，APC受體EPCR(endothelial protein C receptor)的基因多態(tài)性可能與膿毒癥的嚴(yán)重程度相關(guān)，即攜帶EPCR基因T6333C和A6936G單倍型的重癥患者演變?yōu)橹匕Y膿毒癥或膿毒癥休克的風(fēng)險(xiǎn)較低［26］。研究表明，蛋白C水平與重癥膿毒癥患者器官功能衰竭及死亡風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)［27］，且應(yīng)用重組人活化蛋白C治療可顯著降低重癥膿毒癥的死亡率。因此，蛋白C或許可作為指導(dǎo)臨床應(yīng)用rhAPC治療膿毒癥和改善膿毒癥預(yù)后的生物標(biāo)記物，其基因多態(tài)性或許有望成為評(píng)估膿毒癥嚴(yán)重程度的遺傳生物標(biāo)記物。

2.6 器官功能障礙類生物標(biāo)記物

利尿鈉肽(Natriuretic peptides):包括心房利尿鈉肽(ANP)、腦利尿鈉肽(BNP)和C型利尿鈉肽(CNP)3種，是一類具有強(qiáng)烈利尿、利鈉、擴(kuò)血管及降低血壓等作用的多肽類激素。研究表明，血漿心房鈉尿肽前體中肽段(MR-proANP)的水平與膿毒癥的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，也是呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎死亡率的獨(dú)立影響因子。N-端腦鈉肽前體(NT-proBNP)可作為一個(gè)預(yù)測(cè)重癥膿毒癥死亡率的獨(dú)立生物標(biāo)記物。若患者BNP水平超過49 pg/ml，則具有高死亡及向重癥膿毒癥或膿毒癥休克進(jìn)展的高風(fēng)險(xiǎn)［14］。有資料顯示，膿毒癥患者體內(nèi)CNP水平升高，是預(yù)測(cè)創(chuàng)傷病人發(fā)生膿毒癥的生物標(biāo)記物［28］。近期研究表明，N-末端C型利鈉肽原(NT-proCNP)水平在危重癥病人中顯著升高，膿毒癥病人中最高，且機(jī)體的炎癥反應(yīng)和器官衰竭程度與血漿NT-proCNP水平密切相關(guān)［29］。然而，利尿鈉肽對(duì)于膿毒癥在臨床上的應(yīng)用價(jià)值及其敏感性和特異性需進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。

2.7 其他生物標(biāo)記物

游離DNA(cfDNA):是一種存在于體液中的細(xì)胞外游離狀態(tài)的核苷酸，主要由肝臟代謝。血漿內(nèi)cfDNA過量積聚可能是由于大量細(xì)胞死亡或(和)死細(xì)胞清除效率低下導(dǎo)致，但其在膿毒癥患者中的精確機(jī)制尚未知。臨床研究表明，cfDNA和核小體水平在預(yù)后較差的膿毒癥患者體內(nèi)顯著升高，是預(yù)測(cè)重癥患者感染和ICU住院死亡率的獨(dú)立生物標(biāo)記物［30-31］。近期研究表明，與MODS評(píng)分、APACHEII評(píng)分或其他生物標(biāo)記物的檢測(cè)相比，血漿cfDNA具有更高的預(yù)測(cè)精確度。數(shù)據(jù)顯示，將cfDNA與蛋白C及MODS評(píng)分聯(lián)合應(yīng)用或許會(huì)有更好的預(yù)測(cè)效能，或者將cfDNA納入膿毒癥危險(xiǎn)分級(jí)系統(tǒng)(如PIRO分級(jí)系統(tǒng))中或許有助于臨床決策的制定［32］。

3 展望

盡管研究者們已針對(duì)上述如此多的生物標(biāo)記物開展了大量的研究，但目前還沒有一種敏感性和特異性良好的生物標(biāo)記能夠常規(guī)用于臨床。以往多認(rèn)為膿毒癥的發(fā)生發(fā)展是由過度的炎癥反應(yīng)所致。然而，隨著對(duì)膿毒癥病理生理研究的逐步深入，新近觀點(diǎn)認(rèn)為，膿毒癥的病理生理過程包括早期機(jī)體的過度炎癥反應(yīng)和隨后的免疫抑制狀態(tài)。臨床研究觀察到膿毒癥死亡者主要臟器淋巴細(xì)胞數(shù)目明顯減少，免疫抑制性細(xì)胞MDSC等的數(shù)目明顯增多［33-34］。因此，單純基于促炎反應(yīng)的生物標(biāo)記物研究的科學(xué)性似乎有待商榷，探尋識(shí)別免疫抑制與否的細(xì)胞或相應(yīng)分子標(biāo)記對(duì)膿毒癥的預(yù)警診治則更為重要。此外，膿毒癥作為一種環(huán)境因素和遺傳因素交互作用的復(fù)雜性疾病，PIRO分級(jí)系統(tǒng)中表觀遺傳標(biāo)記、單核苷酸變異和基因拷貝等也將是膿毒癥生物標(biāo)記物研究的重要領(lǐng)域。

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