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        膿毒癥生物標(biāo)志物的臨床診斷價值

        2018-05-23 09:46:21王立朋伊茂禮徐繡宇
        中國老年學(xué)雜志 2018年9期
        關(guān)鍵詞:病患膿毒癥靈敏度

        王立朋 伊茂禮 徐繡宇 陳 磊

        (青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院檢驗科,山東 煙臺 264000)

        膿毒癥是由于免疫系統(tǒng)對于侵襲性感染的應(yīng)答而成為一種異質(zhì)性綜合征。當(dāng)伴隨器官系統(tǒng)性功能紊亂或心血管性休克,會出現(xiàn)嚴(yán)重的膿毒癥或膿毒癥性休克,這是嚴(yán)重病患發(fā)病率和死亡率的主要原因。報道顯示,膿毒癥是非冠脈ICU病患最主要的死因〔1〕。在過去的二十年里,膿毒癥的發(fā)病率在發(fā)展中國家及歐美發(fā)達國家呈上升趨勢。發(fā)達國家發(fā)病率為2%(所有住院病患)及6%~30%(ICU病患);發(fā)展中國家的情況更為嚴(yán)重〔2〕。膿毒癥是住院病患最常見的死因,北美及歐洲死亡率在28.3%~41.1%〔3〕。2012年國際嚴(yán)重膿毒癥及膿毒性休克診療指南推薦抗感染治療,比如抗生素治療及手術(shù)源控制應(yīng)當(dāng)盡快開始以取得最佳預(yù)后〔4〕。鑒于及時啟動合適的抗生素治療以優(yōu)化膿毒癥預(yù)后的重要性,臨床醫(yī)師必須取得感染的快速診斷,而標(biāo)準(zhǔn)微生物培養(yǎng)(血培養(yǎng))缺乏靈敏度,在取得微生物學(xué)培養(yǎng)和臨床可行動的結(jié)果之間存在固有延遲。此外,一旦診斷膿毒癥開啟標(biāo)準(zhǔn)治療,區(qū)分監(jiān)測病患的預(yù)后通常十分困難。生物標(biāo)志物能夠通過提供額外的信息指導(dǎo)臨床醫(yī)師快速診斷及標(biāo)準(zhǔn)治療以外的擴大治療。現(xiàn)在有上百種生物標(biāo)志物對于膿毒癥診斷及預(yù)后有潛在的價值。但僅有一小部分被應(yīng)用于常規(guī)臨床實踐,因為許多缺乏足夠靈敏度和特異性,而尚有一些處在研究階段。本文對于目前膿毒癥診斷具有較大潛在價值標(biāo)志物的發(fā)展現(xiàn)狀進行綜述。

        1 C反應(yīng)蛋白(CRP)

        健康者CRP濃度低于5 mg/L;其水平可診斷區(qū)分病毒或細菌感染。因為其急性炎癥時升高幅度較大,故這種標(biāo)志物已應(yīng)用于包括膿毒癥在內(nèi)的表征炎癥或感染性疾病的存在〔5〕。在急性炎癥中的作用機制并不明確,可能是結(jié)合到微生物的磷脂成分,促進巨噬細胞的清除。在感染過程中,有抗炎及促炎的雙重作用,介導(dǎo)病原體的清除,同時抑制內(nèi)皮細胞和白細胞之間的相互作用。釋放開始于刺激后的4~6 h,峰值在36 h;當(dāng)有效的抗生素治療開始后的48 h,開始下降〔6〕。Simon等〔7〕的Meta分析顯示,CRP區(qū)分細菌性感染及非感染性病因系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)靈敏度是0.75,特異度是0.67。ICU病患中,CRP區(qū)分(非)膿毒癥病患僅有中等程度的效能,不如降鈣素前體(PCT);CRP在診斷急診嚴(yán)重膿毒癥病患有一定能力,亦不如PCT或白細胞介素(IL)-6。CRP水平作為死亡率差的預(yù)后指標(biāo)監(jiān)測價值較小,Li等〔8〕的研究顯示,CRP預(yù)測膿毒癥病患28 d死亡率的靈敏度為0.81,特異度僅為0.48。CRP作為成人膿毒癥標(biāo)志物缺乏特異性,廣泛應(yīng)用于篩查新生兒膿毒癥的早發(fā)。CRP在某些系統(tǒng)性自身免疫病,一些腫瘤,手術(shù)或是組織受損后的重大創(chuàng)傷也會升高。

        2 PCT

        感染時PCT調(diào)節(jié)異常導(dǎo)致的大量PCT被釋放到血液中,且釋放程度與膿毒癥嚴(yán)重程度相關(guān)。細菌毒素反應(yīng)可在2~4 h內(nèi)導(dǎo)致血清水平升高(最高可達5 000倍),12~48 h濃度達到最高,生物半衰期是22~26 h,與CRP及其他急性時相反應(yīng)蛋白相比是優(yōu)勢〔9〕。與之相反,病毒感染病患PCT通常不增高或輕度增高,可用于鑒別診斷。

        最近的一項meta分析顯示PCT區(qū)分感染/非感染病因的膿毒癥靈敏度可達0.77,特異度則是0.79,靈敏度和特異度均高于CRP〔10〕。PCT水平在0.1~0.5 ng/ml提示存在類似下呼吸道感染,需要接受抗生素治療。對于病情危重者,膿毒癥診斷的臨界值有很大不同(四分位數(shù)差0.5~2.0)〔10〕,膿毒癥休克病患有最高的PCT水平,范圍在4~45 ng/ml〔11〕。

        高水平PCT與死亡率增高及嚴(yán)重性評分〔急性生理學(xué)和慢性健康狀況評分系統(tǒng)(APACHE)、序貫器官衰竭評分(SOFA)及簡化急性生理學(xué)評分(SAPS)〕存在相關(guān)性。PCT水平下降與生存率升高相關(guān),而持續(xù)升高的PCT水平則對不良預(yù)后有預(yù)測價值,Liu等〔12〕的meta分析顯示PCT用于膿毒癥預(yù)后監(jiān)測靈敏度為0.76,特異度為0.64,在ICU膿毒癥病患中靈敏度為0.76,特異度為0.69;PCT用于嚴(yán)重膿毒癥或膿毒癥休克預(yù)后監(jiān)測靈敏度為0.77,特異度為0.61。監(jiān)測PCT不僅能夠指導(dǎo)開始或停止抗生素治療的時機,還能在不影響發(fā)病率和死亡率的情況下幫助縮短抗生素治療的療程,降低治療費用〔13,14〕。PCT在非感染性疾病中亦可升高,比如嚴(yán)重創(chuàng)傷、外科手術(shù)或心搏驟停后。

        3 CD64

        CD64感染指數(shù)是高敏感、高特異的診斷感染性疾病的早期標(biāo)志物,有助于區(qū)分感染性炎癥和活動性自身免疫性疾病,監(jiān)測抗菌藥物療效并預(yù)測術(shù)后感染。對于細菌感染較為特異,對膿毒癥有診斷效用。

        Cid等〔15〕的Meta分析顯示,CD64作為膿毒癥診斷標(biāo)志物的總體靈敏度是0.79,而特異度則是0.91。Icardi等〔16〕研究顯示CD64用于臨床實驗室診斷的靈敏度及特異度分別為0.946,0.887。Livaditi等〔17〕針對成人ICU病患的回顧性研究發(fā)現(xiàn)24 h內(nèi)出現(xiàn)膿毒癥者的CD64表達水平明顯高于健康對照,且增高水平與膿毒癥嚴(yán)重程度相關(guān)(通過APACHE-Ⅱ量表衡量)。CD64并不是常規(guī)應(yīng)用標(biāo)志物(CRP)的替代者,而CD64可能反映出膿毒癥病理生理的不同方面,常規(guī)CRP加上CD64表達監(jiān)測能夠提高CRP識別膿毒癥的診斷準(zhǔn)確性。CD64對于膿毒癥病患預(yù)后監(jiān)測也有價值,Chen等〔18〕研究顯示,CD64在預(yù)測ICU膿毒癥病患死亡率的靈敏度為0.605 5,特異度為0.802 3。危重病患CD64表達每日監(jiān)測可用于ICU獲得性感染的診斷、評估抗生素應(yīng)用合理性及預(yù)后動態(tài)監(jiān)測。

        4 IL-6

        IL-6是促炎細胞因子,產(chǎn)生于多種類型細胞,包括單核細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、角質(zhì)細胞、T細胞及腫瘤細胞;在接觸脂多糖(LPS)或活菌4~6 h后,IL-6迅速釋放入血,可作為膿毒血癥的早期警告指標(biāo)。隨后24~48 h濃度會逐漸下降,在血流中持續(xù)時間比腫瘤壞死因子(TNF)和IL-1更長〔1〕。趙永禎等〔19〕的研究顯示,IL-6用于診斷膿毒癥的靈敏度及特異度分別為0.81,0.61,用于診斷膿毒癥的靈敏度及特異度分別為0.658,0.706。Oberhoffer等〔20〕的研究中,IL-6的臨界值>500 pg/ml在區(qū)分ICU病患膿毒癥及非感染性SIRS上與PCT有相似的辨別力,而在急診病患中,與PCT/CRP相比,IL-6在診斷膿毒癥上的識別價值最低〔21〕。在類似的研究中,PCT及IL-6均是嚴(yán)重膿毒癥有意義的獨立預(yù)測指標(biāo)。

        血清IL-6水平與膿毒癥病患的嚴(yán)重程度與預(yù)后密切相關(guān)。術(shù)后病患的IL-6濃度能預(yù)示是否有手術(shù)并發(fā)癥的產(chǎn)生。連續(xù)監(jiān)測ICU病人血清或血漿中IL-6的水平能有效地評估SIRS的嚴(yán)重程度,膿毒血癥及膿毒血癥休克的預(yù)后情況。Li等〔8〕的研究結(jié)果表明IL-6預(yù)測膿毒癥病患28 d死亡率的靈敏度、特異度分別為0.881、0.467。盡管IL-6在膿毒癥病理生理中扮演重要角色,細胞因子作為膿毒癥標(biāo)記物仍需進一步研究的確證。在膿毒癥本身診斷這一點上,多數(shù)研究表明CRP及PCT比細胞因子更為靈敏和特異〔1〕,且細胞因子監(jiān)測炎癥反應(yīng)較為昂貴。

        5 Presepsin

        CD14是表達于單核和巨噬細胞上的糖蛋白,作為LPS及其結(jié)合蛋白(LBP)受體在固有免疫系統(tǒng)中通過激活促炎信號級聯(lián)發(fā)揮作用。在炎癥反應(yīng)時,血漿蛋白酶活性生成了可溶性的CD14片段(sCD14-ST,或是presepsin)通常在健康個體中血清的濃度很低,但當(dāng)出現(xiàn)細菌感染時,濃度會升高。Presepsin可通過化學(xué)發(fā)光酶免疫測定檢測,有成為診斷性和預(yù)后性標(biāo)志物的潛能。Presepsin在膿毒癥病患中升高,但在G+與G-感染之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義〔1〕。Ulla等〔22〕研究發(fā)現(xiàn)其增加的程度與膿毒癥的嚴(yán)重程度相關(guān),Presepsin在感染者最早時間點的水平最高,使之成為理想診斷標(biāo)志物候選。Endo等〔23〕在多中心進行的前瞻性研究結(jié)果顯示其在膿毒癥診斷的靈敏度特異度分別為0.79、0.62。Masson等〔24〕的回顧性研究發(fā)現(xiàn),嚴(yán)重膿毒癥和膿毒癥休克者的Presepsin水平在死亡者中明顯高于生存者。Presepsin與ICU 28 d死亡率獨立相關(guān)。Endo等〔25〕研究也表明了與常見的膿毒癥標(biāo)志物(IL-6,CRP,PCT)相比,Presepsin水平與膿毒癥嚴(yán)重程度相關(guān),在預(yù)后良好組,超過7 d后測試的標(biāo)志物均出現(xiàn)下降,而預(yù)后不良組只有Presepsin水平未下降,說明其作為預(yù)后標(biāo)志物的實用性。Ulla等〔22〕的研究表明,其用于膿毒癥死亡預(yù)測的靈敏度達到0.72,特異度則達到了0.70。

        6 血漿可溶性髓樣細胞觸發(fā)受體(sTREM)-1

        sTRME-1為免疫球蛋白超家族成員,在暴露于細菌和真菌后,能夠發(fā)出誘導(dǎo)細胞因子、趨化因子、活性氧產(chǎn)生的信號,促進炎癥反應(yīng)。此外,還能發(fā)出信號,導(dǎo)致中性粒細胞脫顆粒,對吞噬細胞起上調(diào)作用。膿毒癥時,活化的吞噬細胞釋放了可溶形式的sTREM-1,在體液中可被檢測,作為潛在的膿毒癥診斷性標(biāo)志物。最近的一項meta分析顯示其靈敏度及特異度分別為0.79及0.80〔26〕;研究者認(rèn)為sTREM-1區(qū)分膿毒癥及SIRS有中等程度的診斷準(zhǔn)確性。Jiyong等〔27〕的meta分析顯示:感染部位取樣和檢測TREM-1的升高,高度提示細菌感染,然而其對于尿路感染并不敏感,建議sTREM-1的低水平可支持臨床醫(yī)師在等待培養(yǎng)結(jié)果期間保留抗生素應(yīng)用。有報道顯示,膿毒癥死亡者比生存者有更高水平的sTREM-1〔28〕。多變量回歸分析表明,sTREM-1水平是28 d死亡率的獨立預(yù)測因素,其用于28 d死亡率預(yù)測的靈敏度可達0.857,特異度可達0.757〔8〕。盡管是一個實用的輔助指標(biāo),但其在診斷膿毒癥中的角色尚未明確,在臨床應(yīng)用前仍需要大量研究數(shù)據(jù)佐證。

        7 可溶性尿激酶型纖維蛋白原激活劑受體(suPAR)

        suPAR是最近被提出作為免疫激活的潛在標(biāo)志物。本質(zhì)是一種基膜蛋白,表達于包括單核,巨噬在內(nèi)的多種類型細胞,且與炎癥細胞從血流到組織的遷移有關(guān)。它的游離形式suPAR可在血液,尿液及腦脊液(CSF)中可被檢測出來。繼發(fā)于免疫系統(tǒng)的激活增加的炎癥會引起體液中suPAR濃度的提升。水平增高見于腫瘤,感染性及免疫性疾病。suPAR水平的增加存在于急性病人,但這種增加并不特異于膿毒癥。然而,其被多項最近的研究證明有預(yù)后的價值,是這個領(lǐng)域有前途的標(biāo)志物。Suberviola等〔29〕的研究表明,suPAR對于ICU病患死亡率預(yù)測的靈敏度為0.805,特異度為0.458;Donadello等〔30〕的研究表明,ICU病患高水平的suPAR是28 d死亡率的獨立預(yù)測因子,其對于ICU病患死亡率預(yù)測的靈敏度為0.66,特異度為0.64。該研究還指出,在伴有終末器官成年ICU病人中發(fā)現(xiàn)連續(xù)偏高血清suPAR濃度,與生存者相比,死亡比例中的suPAR明顯更高,高水平的suPAR與死亡率呈正相關(guān),進一步表明了suPAR的預(yù)后實用性。

        8 LBP

        該復(fù)合物結(jié)合到CD14及Toll樣受體4/MD2復(fù)合物,導(dǎo)致細胞因子及其他促炎介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄。作為急性時相反應(yīng)的一部分產(chǎn)生于肝臟。生理狀態(tài)下,在血清中LBP的濃度為5~10 μg/ml。在急性時相反應(yīng)時會增高若干次;膿毒癥時,LBP水平在24 h內(nèi)增長到峰值中位數(shù)為30~40 μg/ml,這些特點使其成為診斷膿毒癥有希望的標(biāo)志物〔31〕。Ratzinger等〔32〕研究表明其靈敏度為0.575,特異度為0.671〔32〕。后續(xù)的研究確認(rèn),LBP并不是一個十分特異的炎癥反應(yīng)標(biāo)志物。

        9 腎上腺髓質(zhì)素原(pro-ADM)

        由52個氨基酸組成的多肽,有免疫調(diào)節(jié)、代謝、血管擴張活性,維持器官血液供應(yīng)。此外,ADM有殺菌活性,有助于評估監(jiān)測膿毒癥診斷和預(yù)后。激素原片段(pro-ADM)比完整多肽更加穩(wěn)定,在生物體液中可以通過自動化的方法進行檢測。pro-ADM是具有預(yù)后價值的生物標(biāo)志物,可用于識別需要ICU監(jiān)護危重病患。Suberviola等〔29〕的研究結(jié)果顯示pro-ADM在預(yù)測ICU病患死亡率的靈敏度及特異度分別為0.61、0.68,優(yōu)于CRP及PCT在該研究中的表現(xiàn)。

        10 細胞游離(cell free)DNA

        細胞凋亡或壞死所釋放的DNA片段,在血液中可被量化。膿毒癥時,細胞死亡十分常見,釋放的DNA片段可作為膿毒癥標(biāo)志物。Rhodes等〔33,34〕的研究表明ICU病患相比于健康對照組有較高濃度的細胞游離DNA,此外,膿毒癥者比其他疾病有更高水平的游離DNA,后期死亡病患的游離DNA明顯高于幸存者。Dwivedi等〔35〕研究表明,與中等預(yù)測能力的臨床積分系統(tǒng)(多器官衰竭及APACHE-Ⅱ)相比,細胞游離DNA對ICU死亡率有最強的預(yù)測能力。此外,死亡病例有持續(xù)升高的游離DNA水平,相比而言生存者持續(xù)低水平的細胞游離DNA。Huttunen等〔36〕的研究顯示游離DNA預(yù)測死亡率的靈敏度達到0.83,而特異度則為0.79,血漿cfDNA是一個菌血癥特異獨立死亡預(yù)測標(biāo)志物。見表1。

        表1 生物標(biāo)志物文獻評價

        —:價值較小,不宜作為診斷或預(yù)后監(jiān)測使用

        綜上,膿毒癥是缺乏可靠診斷金標(biāo)準(zhǔn)的異質(zhì)性疾病。由于血培養(yǎng)的陽性率較低,許多病例的診斷依賴于相對主觀的臨床環(huán)境,導(dǎo)致診斷出現(xiàn)變異性。診斷和啟動治療仍需要通過評估病史,感染癥狀及進展為急性器官衰竭可能性。然而,生物標(biāo)志物能幫助縮短這一過程,有提高膿毒癥診斷和治療的潛在價值。膿毒癥標(biāo)志物的未來在于這些新型標(biāo)志物在異質(zhì)群體中的大量確證性的研究,未來探究標(biāo)志物結(jié)合使用可能增加醫(yī)師診斷和預(yù)后監(jiān)測能力。一個成功標(biāo)志物的主要特質(zhì)是高靈敏度特異度,床旁檢測的可能性及經(jīng)濟可及性。鑒于判定膿毒癥的標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)志物調(diào)查研究、確認(rèn)及臨床整合對于提升膿毒癥病患的關(guān)懷十分重要。高通量技術(shù),包括轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及代謝組學(xué)在發(fā)現(xiàn)和發(fā)展新型標(biāo)志物中提供了堅實的框架支持〔37~39〕。膿毒癥的實驗室診斷是不同技術(shù)方法的一個嵌合體,其對于后續(xù)膿毒癥病患臨床癥狀和預(yù)后十分關(guān)鍵。

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