脓毒症生物标志物的临床诊断价值

王立朋 伊茂礼 徐绣宇 陈 磊

(青岛大学医学院附属烟台毓璜顶医院检验科，山东 烟台 264000)

脓毒症是由于免疫系统对于侵袭性感染的应答而成为一种异质性综合征。当伴随器官系统性功能紊乱或心血管性休克，会出现严重的脓毒症或脓毒症性休克，这是严重病患发病率和死亡率的主要原因。报道显示，脓毒症是非冠脉ICU病患最主要的死因〔1〕。在过去的二十年里，脓毒症的发病率在发展中国家及欧美发达国家呈上升趋势。发达国家发病率为2%(所有住院病患)及6%～30%(ICU病患)；发展中国家的情况更为严重〔2〕。脓毒症是住院病患最常见的死因，北美及欧洲死亡率在28.3%～41.1%〔3〕。2012年国际严重脓毒症及脓毒性休克诊疗指南推荐抗感染治疗，比如抗生素治疗及手术源控制应当尽快开始以取得最佳预后〔4〕。鉴于及时启动合适的抗生素治疗以优化脓毒症预后的重要性，临床医师必须取得感染的快速诊断，而标准微生物培养(血培养)缺乏灵敏度，在取得微生物学培养和临床可行动的结果之间存在固有延迟。此外，一旦诊断脓毒症开启标准治疗，区分监测病患的预后通常十分困难。生物标志物能够通过提供额外的信息指导临床医师快速诊断及标准治疗以外的扩大治疗。现在有上百种生物标志物对于脓毒症诊断及预后有潜在的价值。但仅有一小部分被应用于常规临床实践，因为许多缺乏足够灵敏度和特异性，而尚有一些处在研究阶段。本文对于目前脓毒症诊断具有较大潜在价值标志物的发展现状进行综述。

1 C反应蛋白(CRP)

健康者CRP浓度低于5 mg/L；其水平可诊断区分病毒或细菌感染。因为其急性炎症时升高幅度较大，故这种标志物已应用于包括脓毒症在内的表征炎症或感染性疾病的存在〔5〕。在急性炎症中的作用机制并不明确，可能是结合到微生物的磷脂成分，促进巨噬细胞的清除。在感染过程中，有抗炎及促炎的双重作用，介导病原体的清除，同时抑制内皮细胞和白细胞之间的相互作用。释放开始于刺激后的4～6 h，峰值在36 h；当有效的抗生素治疗开始后的48 h，开始下降〔6〕。Simon等〔7〕的Meta分析显示，CRP区分细菌性感染及非感染性病因系统性炎症反应综合征(SIRS)灵敏度是0.75，特异度是0.67。ICU病患中，CRP区分(非)脓毒症病患仅有中等程度的效能，不如降钙素前体(PCT)；CRP在诊断急诊严重脓毒症病患有一定能力，亦不如PCT或白细胞介素(IL)-6。CRP水平作为死亡率差的预后指标监测价值较小，Li等〔8〕的研究显示，CRP预测脓毒症病患28 d死亡率的灵敏度为0.81，特异度仅为0.48。CRP作为成人脓毒症标志物缺乏特异性，广泛应用于筛查新生儿脓毒症的早发。CRP在某些系统性自身免疫病，一些肿瘤，手术或是组织受损后的重大创伤也会升高。

2 PCT

感染时PCT调节异常导致的大量PCT被释放到血液中，且释放程度与脓毒症严重程度相关。细菌毒素反应可在2～4 h内导致血清水平升高(最高可达5 000倍)，12～48 h浓度达到最高，生物半衰期是22～26 h，与CRP及其他急性时相反应蛋白相比是优势〔9〕。与之相反，病毒感染病患PCT通常不增高或轻度增高，可用于鉴别诊断。

最近的一项meta分析显示PCT区分感染/非感染病因的脓毒症灵敏度可达0.77，特异度则是0.79，灵敏度和特异度均高于CRP〔10〕。PCT水平在0.1～0.5 ng/ml提示存在类似下呼吸道感染，需要接受抗生素治疗。对于病情危重者，脓毒症诊断的临界值有很大不同(四分位数差0.5～2.0)〔10〕，脓毒症休克病患有最高的PCT水平，范围在4～45 ng/ml〔11〕。

高水平PCT与死亡率增高及严重性评分〔急性生理学和慢性健康状况评分系统(APACHE)、序贯器官衰竭评分(SOFA)及简化急性生理学评分(SAPS)〕存在相关性。PCT水平下降与生存率升高相关，而持续升高的PCT水平则对不良预后有预测价值，Liu等〔12〕的meta分析显示PCT用于脓毒症预后监测灵敏度为0.76，特异度为0.64，在ICU脓毒症病患中灵敏度为0.76，特异度为0.69；PCT用于严重脓毒症或脓毒症休克预后监测灵敏度为0.77，特异度为0.61。监测PCT不仅能够指导开始或停止抗生素治疗的时机，还能在不影响发病率和死亡率的情况下帮助缩短抗生素治疗的疗程，降低治疗费用〔13，14〕。PCT在非感染性疾病中亦可升高，比如严重创伤、外科手术或心搏骤停后。

3 CD64

CD64感染指数是高敏感、高特异的诊断感染性疾病的早期标志物，有助于区分感染性炎症和活动性自身免疫性疾病，监测抗菌药物疗效并预测术后感染。对于细菌感染较为特异，对脓毒症有诊断效用。

Cid等〔15〕的Meta分析显示，CD64作为脓毒症诊断标志物的总体灵敏度是0.79，而特异度则是0.91。Icardi等〔16〕研究显示CD64用于临床实验室诊断的灵敏度及特异度分别为0.946，0.887。Livaditi等〔17〕针对成人ICU病患的回顾性研究发现24 h内出现脓毒症者的CD64表达水平明显高于健康对照，且增高水平与脓毒症严重程度相关(通过APACHE-Ⅱ量表衡量)。CD64并不是常规应用标志物(CRP)的替代者，而CD64可能反映出脓毒症病理生理的不同方面，常规CRP加上CD64表达监测能够提高CRP识别脓毒症的诊断准确性。CD64对于脓毒症病患预后监测也有价值，Chen等〔18〕研究显示，CD64在预测ICU脓毒症病患死亡率的灵敏度为0.605 5，特异度为0.802 3。危重病患CD64表达每日监测可用于ICU获得性感染的诊断、评估抗生素应用合理性及预后动态监测。

4 IL-6

IL-6是促炎细胞因子，产生于多种类型细胞，包括单核细胞、成纤维细胞、内皮细胞、角质细胞、T细胞及肿瘤细胞；在接触脂多糖(LPS)或活菌4～6 h后，IL-6迅速释放入血，可作为脓毒血症的早期警告指标。随后24～48 h浓度会逐渐下降，在血流中持续时间比肿瘤坏死因子(TNF)和IL-1更长〔1〕。赵永祯等〔19〕的研究显示，IL-6用于诊断脓毒症的灵敏度及特异度分别为0.81，0.61，用于诊断脓毒症的灵敏度及特异度分别为0.658，0.706。Oberhoffer等〔20〕的研究中，IL-6的临界值>500 pg/ml在区分ICU病患脓毒症及非感染性SIRS上与PCT有相似的辨别力，而在急诊病患中，与PCT/CRP相比，IL-6在诊断脓毒症上的识别价值最低〔21〕。在类似的研究中，PCT及IL-6均是严重脓毒症有意义的独立预测指标。

血清IL-6水平与脓毒症病患的严重程度与预后密切相关。术后病患的IL-6浓度能预示是否有手术并发症的产生。连续监测ICU病人血清或血浆中IL-6的水平能有效地评估SIRS的严重程度，脓毒血症及脓毒血症休克的预后情况。Li等〔8〕的研究结果表明IL-6预测脓毒症病患28 d死亡率的灵敏度、特异度分别为0.881、0.467。尽管IL-6在脓毒症病理生理中扮演重要角色，细胞因子作为脓毒症标记物仍需进一步研究的确证。在脓毒症本身诊断这一点上，多数研究表明CRP及PCT比细胞因子更为灵敏和特异〔1〕，且细胞因子监测炎症反应较为昂贵。

5 Presepsin

CD14是表达于单核和巨噬细胞上的糖蛋白，作为LPS及其结合蛋白(LBP)受体在固有免疫系统中通过激活促炎信号级联发挥作用。在炎症反应时，血浆蛋白酶活性生成了可溶性的CD14片段(sCD14-ST，或是presepsin)通常在健康个体中血清的浓度很低，但当出现细菌感染时，浓度会升高。Presepsin可通过化学发光酶免疫测定检测，有成为诊断性和预后性标志物的潜能。Presepsin在脓毒症病患中升高，但在G+与G-感染之间差异无统计学意义〔1〕。Ulla等〔22〕研究发现其增加的程度与脓毒症的严重程度相关，Presepsin在感染者最早时间点的水平最高，使之成为理想诊断标志物候选。Endo等〔23〕在多中心进行的前瞻性研究结果显示其在脓毒症诊断的灵敏度特异度分别为0.79、0.62。Masson等〔24〕的回顾性研究发现，严重脓毒症和脓毒症休克者的Presepsin水平在死亡者中明显高于生存者。Presepsin与ICU 28 d死亡率独立相关。Endo等〔25〕研究也表明了与常见的脓毒症标志物(IL-6，CRP，PCT)相比，Presepsin水平与脓毒症严重程度相关，在预后良好组，超过7 d后测试的标志物均出现下降，而预后不良组只有Presepsin水平未下降，说明其作为预后标志物的实用性。Ulla等〔22〕的研究表明，其用于脓毒症死亡预测的灵敏度达到0.72，特异度则达到了0.70。

6 血浆可溶性髓样细胞触发受体(sTREM)-1

sTRME-1为免疫球蛋白超家族成员，在暴露于细菌和真菌后，能够发出诱导细胞因子、趋化因子、活性氧产生的信号，促进炎症反应。此外，还能发出信号，导致中性粒细胞脱颗粒，对吞噬细胞起上调作用。脓毒症时，活化的吞噬细胞释放了可溶形式的sTREM-1，在体液中可被检测，作为潜在的脓毒症诊断性标志物。最近的一项meta分析显示其灵敏度及特异度分别为0.79及0.80〔26〕；研究者认为sTREM-1区分脓毒症及SIRS有中等程度的诊断准确性。Jiyong等〔27〕的meta分析显示：感染部位取样和检测TREM-1的升高，高度提示细菌感染，然而其对于尿路感染并不敏感，建议sTREM-1的低水平可支持临床医师在等待培养结果期间保留抗生素应用。有报道显示，脓毒症死亡者比生存者有更高水平的sTREM-1〔28〕。多变量回归分析表明，sTREM-1水平是28 d死亡率的独立预测因素，其用于28 d死亡率预测的灵敏度可达0.857，特异度可达0.757〔8〕。尽管是一个实用的辅助指标，但其在诊断脓毒症中的角色尚未明确，在临床应用前仍需要大量研究数据佐证。

7 可溶性尿激酶型纤维蛋白原激活剂受体(suPAR)

suPAR是最近被提出作为免疫激活的潜在标志物。本质是一种基膜蛋白，表达于包括单核，巨噬在内的多种类型细胞，且与炎症细胞从血流到组织的迁移有关。它的游离形式suPAR可在血液，尿液及脑脊液(CSF)中可被检测出来。继发于免疫系统的激活增加的炎症会引起体液中suPAR浓度的提升。水平增高见于肿瘤，感染性及免疫性疾病。suPAR水平的增加存在于急性病人，但这种增加并不特异于脓毒症。然而，其被多项最近的研究证明有预后的价值，是这个领域有前途的标志物。Suberviola等〔29〕的研究表明，suPAR对于ICU病患死亡率预测的灵敏度为0.805，特异度为0.458；Donadello等〔30〕的研究表明，ICU病患高水平的suPAR是28 d死亡率的独立预测因子，其对于ICU病患死亡率预测的灵敏度为0.66，特异度为0.64。该研究还指出，在伴有终末器官成年ICU病人中发现连续偏高血清suPAR浓度，与生存者相比，死亡比例中的suPAR明显更高，高水平的suPAR与死亡率呈正相关，进一步表明了suPAR的预后实用性。

8 LBP

该复合物结合到CD14及Toll样受体4/MD2复合物，导致细胞因子及其他促炎介质的转录。作为急性时相反应的一部分产生于肝脏。生理状态下，在血清中LBP的浓度为5～10 μg/ml。在急性时相反应时会增高若干次；脓毒症时，LBP水平在24 h内增长到峰值中位数为30～40 μg/ml，这些特点使其成为诊断脓毒症有希望的标志物〔31〕。Ratzinger等〔32〕研究表明其灵敏度为0.575，特异度为0.671〔32〕。后续的研究确认，LBP并不是一个十分特异的炎症反应标志物。

9 肾上腺髓质素原(pro-ADM)

由52个氨基酸组成的多肽，有免疫调节、代谢、血管扩张活性，维持器官血液供应。此外，ADM有杀菌活性，有助于评估监测脓毒症诊断和预后。激素原片段(pro-ADM)比完整多肽更加稳定，在生物体液中可以通过自动化的方法进行检测。pro-ADM是具有预后价值的生物标志物，可用于识别需要ICU监护危重病患。Suberviola等〔29〕的研究结果显示pro-ADM在预测ICU病患死亡率的灵敏度及特异度分别为0.61、0.68，优于CRP及PCT在该研究中的表现。

10 细胞游离(cell free)DNA

细胞凋亡或坏死所释放的DNA片段，在血液中可被量化。脓毒症时，细胞死亡十分常见，释放的DNA片段可作为脓毒症标志物。Rhodes等〔33，34〕的研究表明ICU病患相比于健康对照组有较高浓度的细胞游离DNA，此外，脓毒症者比其他疾病有更高水平的游离DNA，后期死亡病患的游离DNA明显高于幸存者。Dwivedi等〔35〕研究表明，与中等预测能力的临床积分系统(多器官衰竭及APACHE-Ⅱ)相比，细胞游离DNA对ICU死亡率有最强的预测能力。此外，死亡病例有持续升高的游离DNA水平，相比而言生存者持续低水平的细胞游离DNA。Huttunen等〔36〕的研究显示游离DNA预测死亡率的灵敏度达到0.83，而特异度则为0.79，血浆cfDNA是一个菌血症特异独立死亡预测标志物。见表1。

表1 生物标志物文献评价

—：价值较小，不宜作为诊断或预后监测使用

综上，脓毒症是缺乏可靠诊断金标准的异质性疾病。由于血培养的阳性率较低，许多病例的诊断依赖于相对主观的临床环境，导致诊断出现变异性。诊断和启动治疗仍需要通过评估病史，感染症状及进展为急性器官衰竭可能性。然而，生物标志物能帮助缩短这一过程，有提高脓毒症诊断和治疗的潜在价值。脓毒症标志物的未来在于这些新型标志物在异质群体中的大量确证性的研究，未来探究标志物结合使用可能增加医师诊断和预后监测能力。一个成功标志物的主要特质是高灵敏度特异度，床旁检测的可能性及经济可及性。鉴于判定脓毒症的标准，标志物调查研究、确认及临床整合对于提升脓毒症病患的关怀十分重要。高通量技术，包括转录组学、蛋白质组学及代谢组学在发现和发展新型标志物中提供了坚实的框架支持〔37～39〕。脓毒症的实验室诊断是不同技术方法的一个嵌合体，其对于后续脓毒症病患临床症状和预后十分关键。

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