脓毒症早期预警生物标志物的研究进展

许　程　综述，　徐元宏　审校

脓毒症早期预警生物标志物的研究进展

许程综述，徐元宏审校

(安徽医科大学第一附属医院检验科，安徽 合肥 230022)

摘要：脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征(SIRS)，临床上证实有细菌存在或有高度可疑感染灶。近期关于脓毒症早期诊断的研究备受关注。文章结合脓毒症的发病机制阐述细胞因子、降钙素原(PCT)、内毒素、高敏C反应蛋白(hs-CRP)、血清淀粉样蛋白A(SAA)、肝素结合蛋白(HBP)、(1,3)β-D葡聚糖(BG)及半乳甘露聚糖(GM)等标志物诊断早期脓毒症、评估疾病严重程度及判断预后的研究进展，为脓毒症早期诊断和治疗提供新的思路。

关键词：脓毒症；细胞因子；降钙素原；内毒素；高敏C反应蛋白；血清淀粉样蛋白A；肝素结合蛋白；(1,3)β-D葡聚糖；半乳甘露聚糖

The research progress of early warning biomarker for sepsisXUCheng，XUYuanhong

.(DepartmentofClinicalLaboratory,theFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,AnhuiHefei230022,China)

Abstract:Sepsis is a kind of systemic inflammatory response syndromes(SIRS) induced by infection, which has been clinically confirmed the presence of bacteria or highly suspicious infections. More and more researchers have paid attention to the early diagnosis of sepsis recently. This review has focused on the capabilities of cytokine, procalcitonin(PCT), endotoxin, high-sensitivity C reactive protein(hs-CRP), serum amyloid protein A(SAA), heparin-binding protein(HBP), (1,3)-beta-D-glucan(BG) and galactomannan(GM) to diagnose sepsis early and assess the severity and prognosis, in order to provide new thoughts for the early diagnosis and treatment of sepsis.

Key words:Sepsis; Cytokine; Procalcitonin; Endotoxin; High-sensitivity C reactive protein; Serum amyloid protein A; Heparin-binding protein; (1,3)-beta-D-glucan; Galactomannan

脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，临床上证实有细菌存在或有高度可疑感染灶。虽然脓毒症是由感染引起，但是一旦发生，其发生、发展遵循其自身的病理过程和规律，故从本质上讲脓毒症是机体对感染性因素的反应。按严重程度可分脓毒症、严重脓毒症和脓毒性休克。严重脓毒症是指脓毒症伴有器官功能障碍、组织灌注不良或低血压；脓毒性休克是指严重脓毒症给予足量的液体复苏后仍然伴有无法纠正的持续性低血压，也被认为是严重脓毒症的一种特殊类型。

脓毒症发生率高，在美国严重脓毒症发病率平均每年增长13.0%～13.3%[1]。近年来，尽管抗感染治疗和器官功能支持技术广泛被应用，但脓毒症的病死率仍很高，因以脓毒症的早期诊断和治疗对患者的预后至关重要。在此，我们结合脓毒症的发病机制，对近年来脓毒症早期预警生物标志物的最新研究进展进行阐述。

一、细胞因子

在脓毒症的病理生理过程中，大量中性粒细胞和巨噬细胞活化并释放一系列细胞因子，各细胞因子间相互作用形成网格系统，在调控炎症的发生、发展中具有重要作用[2]，其中促炎细胞因子——肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)、白细胞介素6(interleukin 6，IL-6)、白细胞介素1(interleukin 1，IL-1)和抗炎细胞因子——白细胞介素10(interleukin 10，IL-10)、白细胞介素4(interleukin 4， IL-4)、白细胞介素13(interleukin 13，IL-13)扮演着重要的角色,它们的表达水平影响着脓毒症的严重程度和预后。

TNF-α可引起血管内皮细胞和白细胞黏附，有助于在炎症部位聚集白细胞，同时激活中性粒细胞释放多种蛋白水解酶及氧自由基，扩大炎症反应。有研究发现，对于术后患者，血浆TNF-α水平可用于鉴别脓毒症和其它SIRS[3]。

IL-6是促炎介质核心成员，能激活T细胞，诱导B细胞分化，参与炎症反应过程。有文献报道，新生儿脓毒症组血IL-6水平明显高于非脓毒症组，确诊组IL-6水平高于非确诊组[4]。UUSITALO-SEPPL等[5]认为IL-6是严重脓毒症独立预警标志物，特异性优于C反应蛋白(C reactive protein,CRP)。SRISANGTHONG等[6]发现脓毒症患者血浆IL-6水平与严重程度评分及死亡率呈正相关。

IL-10由Tp细胞产生，是目前所发现的重要强效抗炎因子，可广谱抑制单核细胞和巨噬细胞分泌的炎性介质TNF-α、IL-1、白细胞介素8(interleukin 8，IL-8)等。早期有报道称IL-10在确诊新生儿脓毒症时特异性达99%，敏感性达17%[7]。但成人IL-10水平与脓毒症相关性的研究发现却比较少。

SONG等[8]用内毒素构建脓毒症动物模型，动态检测血清细胞因子水平，发现TNF-α在内毒素注射后1 h达高峰，IL-6则在3 h，推测早期联合检测TNF-α和IL-6可辅助诊断早期脓毒症。PACHOT等[9]发现，IL-1和IL-10的血清浓度与脓毒症患者的病情程度呈正相关，且IL-1或IL-10水平持续升高预示患者病情加重，预后较差。

SCICLUNA等[10]通过全基因组表达分析确定白细胞介素27(interleukin 27，IL-27)是预测危重感染的新型候选诊断生物标志物，血清IL-27浓度≥5.0 ng/mL[11]，对于危重患者感染诊断的特异性和阳性预测值均>90%。作为新兴脓毒症生物标志物，IL-27对脓毒症的诊断性能有待进一步研究。

二、 降钙素原(procalcitonin， PCT)

PCT是降钙素的激素原，由很多器官的不同类型细胞在受到促炎症反应刺激后分泌，特别是受到细菌引起的刺激。临床资料显示，当PCT浓度>0.5 ng/mL时，要考虑患者可能有发展成严重脓毒症或脓毒性休克的危险。LIU等[12]发现PCT浓度达1.000 μg/L，其诊断脓毒症的敏感性为80.3%，特异性为72.2%。早期有报道，脓毒症患者4 h即可检测到PCT，6 h急剧上升并在24 h达到最高水平[13]。RAJKUMARI等[14]认为PCT是早期诊断脓毒症及治疗监测的有效指标。TIAN等[15]则指出，PCT水平可用于鉴别诊断脓毒症与其它SIRS，评估脓毒症的严重程度。

三、内毒素

脓毒症病原体主要是革兰阴性杆菌[16]，最常见为大肠埃希菌，创伤、烧伤和应激等原因均可导致肠黏膜的通透性增加，肠道内细菌和内毒素进入血液，导致脓毒症。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是存在于革兰阴性菌细胞壁上的脂类和多糖复合物，是细菌内毒素致病效应的主要因素。LPS具有广泛的生物学活性，是全身炎症反应的重要触发剂，可以激活体内单核巨噬细胞、内皮细胞、粒细胞等释放多种炎性介质。

有文献报道，内毒素活性分析可用于脓毒症检测，高内毒素活性水平与患脓毒症风险增高有关[17]。最新研究发现，与浊度法测定内毒素相比，散射光度法对鉴别脓毒症和脓毒性休克有较高的敏感性及特异性，是脓毒症的有效诊断指标[18]。对此，我们还需要更多试验去论证。

四、高敏CRP(high-sensitivity CRP， hs-CRP)

CRP是由肝脏合成的一种全身性炎症反应急性期的非特异性标志物，具有激活补体、活化单核/吞噬细胞、参与炎症反应等生物活性，近期还发现CRP能上调血管内皮细胞黏附分子[19]。目前，CRP被广泛应用于脓毒症的诊断，敏感性高，但缺乏特异性。

hs-CRP是临床实验室采用超敏感技术能准确检测的低浓度CRP，是区分低水平炎症状态的敏感指标。临床资料显示，心肌缺血损伤患者hs-CRP水平常<10 mg/L，hs-CRP>15 mg/L提示炎症反应。目前，hs-CRP主要应用于新生儿脓毒症的检测，在成人中应用极少。ABDOLLAHI等[4]认为hs-CRP对早期诊断新生儿脓毒症具有重要作用，联合检测hs-CRP、IL-6、PCT可有效预测新生儿早期脓毒症的发生。有文献报道，hs-CRP≥23.0 mg/L时诊断新生儿脓毒症的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值分别为85.6%、75.0%、93.9%、53.6%[20]。对此，还需要进一步研究探索其临床应用价值，寻求合理的联合检测指标，提高对诊断脓毒症的特异性。

五、血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A protein， SAA)

SAA是一种急性时相反应蛋白，属于载脂蛋白家族中的异质类蛋白质。在急性时相反应中，经IL-1、IL-6和TNF刺激，SAA在肝脏中由被激活的巨噬细胞和纤维母细胞合成，可升高到最初浓度的100～1 000倍。与CRP类似，SAA是反映早期炎症的敏感指标，有助于诊断炎症、评估其活性、监控其活动。

ARNON等[21]发现SAA在脓毒症发生时即升高，8 h后达峰值，阴性预测值达100%。有文献报道称，SAA是一个新的具有诊断及鉴别诊断意义的炎症和脓毒症指标[22]。Meta分析揭示SAA用于诊断新生儿脓毒症的准确度适中，可以作为新生儿脓毒症的诊断指标[23]。

六、肝素结合蛋白(heparin-binding protein，HBP)

HBP是唯一存在于中性粒细胞颗粒中的可分泌蛋白质，因具有较强的结合肝素能力被命名为HBP。HBP可调节血管内皮细胞功能，影响其通透性，促进中性粒细胞渗出并脱颗粒，大量HBP释放，激活单核/巨噬细胞，导致TNF-α和干扰素γ(interferon gamma，IFN-γ)释放增加，加重炎症反应。

CHEW等[24]发现脓毒症患者血浆HBP水平高于非脓毒症组，HBP水平与疾病严重程度有关。更有意义的是，通过对血浆HBP浓度动态监测，可以对严重感染者即将发生的休克进行预测[25]。LINDER等[26]认为血浆HBP浓度>15 ng/mL是诊断严重脓毒症的最佳指标，发热患者高水平血浆HBP浓度预示快速进展的脓毒症。

七、(1,3)β-D葡聚糖(1,3-beta-D-glucan，BG)和半乳甘露聚糖(galactomannan，GM)

随着广谱抗菌药物的大量使用，近几十年来，深部真菌感染导致的脓毒症不断增加[27]，POSTERARO等[28]对377例脓毒症患者的调查研究发现，16.8%的脓毒症由真菌感染引起，14%的病原菌为念珠菌，13%的患者血清BG阳性。GM是曲霉菌特有的细胞壁多糖成分，释放量与菌量呈正相关，可以反映感染程度。目前，关于BG、GM用于诊断脓毒症的报道很少，如何将其用于脓毒症的诊断仍需要进一步研究。

八、总结

综上所述，早期确诊脓毒症并评估疾病严重程度是目前临床面临的重大问题。脓毒症致病机制复杂多样，以此为背景的脓毒症早期标志物的研究为脓毒症的早期诊断和治疗提供了新的思路。尽管目前高敏感性和特异性的单一生物标志物仍未被发现，但我们相信随着人们对脓毒症生物标志物的研究逐步深入，新的发现将不断被报道，然后应用于临床，为脓毒症早期诊断和治疗带来新的希望。

参考文献

[1]GAIESKI DF, EDWARDS JM, KALLAN MJ, et al. Benchmarking the incidence and mortality of severe sepsis in the United States[J]. Crit Care Med, 2013, 41(5):1167-1174.

[2]GUSTOT T. Multiple organ failure in sepsis: prognosis and role of systemic inflammatory response[J]. Curr Opin Crit Care, 2011, 17(2):153-159.

[3]LI L, ZHU Z, CHEN J, et al. Diagnostic value of soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1 in critically-ill, postoperative patients with suspected sepsis[J]. Am J Med Sci, 2013, 345(3):178-184.

[4]ABDOLLAHI A, SHOAR S, NAYYERI F, et al. Diagnostic value of simultaneous measurement of procalcitonin, interleukin-6 and hs-CRP in prediction of early-onset neonatal sepsis[J]. Mediterr J Hematol Infect Dis, 2012, 4(1):e2012028.

[5]UUSITALO-SEPPLR, KOSKINEN P, LEINO A, et al. Early detection of severe sepsis in the emergency room: diagnostic value of plasma C-reactive protein, procalcitonin, and interleukin-6[J]. Scand J Infect Dis, 2011, 43(11-12):883-890.

[6]SRISANGTHONG P, WONGSA A, KITTIWORAWITKUL P, et al. Early IL-6 response in sepsis is correlated with mortality and severity score[J]. Crit Care, 2013, 17(Suppl 2):334-339.

[7]SHERWIN C, BROADBENT R, YOUNG S, et al. Utility of interleukin-12 and interleukin-10 in comparison with other cytokines and acute-phase reactants in the diagnosis of neonatal sepsis[J]. Am J Perinatol, 2008, 25(10):629-636.

[8]SONG R, KIM J, YU D, et al. Kinetics of IL-6 and TNF-α changes in a canine model of sepsis induced by endotoxin[J]. Vet Immunol Immunopathol, 2012, 146(2):143-149.

[9]PACHOT A, MONNERET G, VOIRIN N, et al. Longitudinal study of cytokine and immune transcription factor mRNA expression in septic shock[J]. Clin Immunol, 2005, 114(1):61-99.

[10]SCICLUNA BP, VAN DER POLL T. Interleukin-27: a potential new sepsis biomarker exposed through genome-wide transcriptional profiling[J]. Crit Care, 2012, 16(6):188.

[11]WONG HR, CVIJANOVICH NZ, HALL M, et al. Interleukin-27 is a novel candidate diagnostic biomarker for bacterial infection in critically ill children[J]. Crit Care, 2012, 16(5):R213.

[12]LIU HL, LIU GH, MA QB. Value of procalcitonin in the early diagnosis of sepsis in department of emergency[J]. Zhongguo Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue, 2012, 24(5):298-301.

[13]赵玉玲.降钙素原对脓毒症早期诊断的临床意义[J]. 检验医学, 2006,21(4):431.

[14]RAJKUMARI N, MATHUR P, SHARMA S, et al. Procalcitonin as a predictor of sepsis and outcome in severe trauma patients: a prospective study[J]. J Lab Physicians, 2013, 5(2):100-108.

[15]TIAN G, PAN SY, MA G, et al. Serum levels of procalcitonin as a biomarker for differentiating between sepsis and systemic inflammatory response syndrome in the neurological intensive care unit[J]. J Clin Neurosci, 2014, 21(7):1153-1158.

[16]ZAHAR JR, TIMSIT JF, GARROUSTE-ORGEAS M, et al. Outcomes in severe sepsis and patients with septic shock: pathogen species and infection sites are not associated with mortality[J]. Crit Care Med, 2011, 39(8):1886-1895.

[17]KATAGIRI D, DOI K, MATSUBARA T, et al. New biomarker panel of plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin and endotoxin activity assay for detecting sepsis in acute kidney injury[J]. J Crit Care, 2013, 28(5):564-570.

[18]SHIMIZU T, OBATA T, SONODA H, et al. Diagnostic potential of endotoxin scattering photometry for sepsis and septic shock[J]. Shock, 2013, 40(6):504-511.

[19]WANG HE, SHAPIRO NI, GRIFFIN R, et al. Inflammatory and endothelial activation biomarkers and risk of sepsis: a nested case-control study[J]. J Crit Care, 2013, 28(5):549-555.

[20]刘德贝, 曹艳林, 邹飞扬, 等. 超敏CRP、IL-6及PCT对新生儿脓毒症早期诊断的意义[J]. 国际检验医学杂志, 2010,31(3):212-213.

[21]ARNON S, LITMANOVITZ I, REGEV R, et al. Serum amyloid A protein is a useful inflammatory marker during late-onset sepsis in preterm infants[J]. Biol Neonate, 2005, 87(2):105-110.

[22]FENDLER WM, PIOTROWSKI AJ. Procalcitonin in the early diagnosis of nosocomial sepsis in preterm neonates[J]. J Paediatr Child Health, 2008, 44(3):114-118.

[23]YUAN H, HUANG J, LV B, et al. Diagnosis value of the serum amyloid A test in neonatal sepsis: a meta-analysis[J]. Biomed Res Int, 2013, 2013:520294.

[24]CHEW MS, LINDER A, SANTEN S, et al. Increased plasma levels of heparin-binding protein in patients with shock: a prospective, cohort study[J]. Inflamm Res, 2012, 61(4):375-379.

[25]LINDER A, AKESSON P, INGHAMMAR M, et al. Elevated plasma levels of heparin-binding protein in intensive care unit patients with severe sepsis and septic shock[J]. Crit Care, 2012, 16(3):R90.

[26]LINDER A, CHRISTENSSON B, HERWALD H, et al. Heparin-binding protein: an early marker of circulatory failure in sepsis[J]. Clin Infect Dis, 2009, 49(7):1044-1050.

[27]SHANE AL, STOLL BJ. Recent developments and current issues in the epidemiology, diagnosis, and management of bacterial and fungal neonatal sepsis[J]. Am J Perinatol, 2013, 30(2):131-141.

[28]POSTERARO B, DE PASCALE G, TUMBARELLO M, et al. Early diagnosis of candidemia in intensive care unit patients with sepsis: a prospective comparison of(1→ 3)-β-D-glucan assay,Candidascore, and colonization index[J]. Crit Care, 2011, 15(5):R224.

(本文编辑：姜敏)

收稿日期：(2014-06-28)

中图分类号：

文章编号：1673-8640(2015)05-0533-04R446.5

文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8640.2015.05.029

通讯作者：徐元宏，联系电话：0556-62922125。

作者简介：许程，女，1990年生，学士，技师，主要从事临床检验诊断学研究。