血清补体作为脓毒症疾病评估生物标志物的研究进展

宋维，潘萌萌，韩铭欣，陈云秋，柳文娟，焦光宇

(中国医科大学附属盛京医院呼吸与危重症医学科，沈阳 110004)

脓毒症是感染后宿主反应失调引起的器官功能障碍，是临床常见的危重症，病死率高达25%～30%[1]，且发病率和病死率逐年增加[2]。脓毒性休克是脓毒症更为危重的形式，常合并严重的循环、细胞和代谢紊乱[3]，病死率更高，可达40%～50%[1]。因此，早期诊断和及时治疗对于改善脓毒症预后十分重要，但临床上缺乏敏感的生物标志物指导脓毒症的诊治。近年来研究发现，补体系统激活是脓毒症重要的发病机制之一，补体系统是机体固有免疫的核心部分，由多种体液蛋白、受体和调节蛋白组成，可诱导炎症反应，抵抗病原体感染，并可作为免疫效应物和调节剂[4-5]。脓毒症可导致血清补体的过度激活，补体的激活产物(如血清补体C3a和C5a)可通过募集和活化白细胞、内皮细胞及血小板而产生促炎作用，引起炎症反应失调，从而加重炎症损伤，最终导致多器官衰竭甚至死亡[4,6]。因此，血清补体与脓毒症发病密切相关，是脓毒症疾病评估的潜在生物标志物。现就血清补体作为脓毒症疾病评估生物标志物的研究进展予以综述。

1 脓毒症血清补体激活途径概述

脓毒症血清补体可以通过3种途径激活，即经典途径(包括血清补体C1q、C2和C4)、替代途径[包括补体因子B(complement factor B，CFB)、C3自发水解形成C3b]和凝集素途径[包括甘露糖结合凝集素(mannose binding lectin，MBL)和纤维胶凝蛋白]。经典途径和凝集素途径通过蛋白酶的相继激活最终形成C3转化酶(C4bC2a)，而替代途径激活后形成另一种C3转化酶(C3bBb)，两种C3转化酶可将血清补体C3分解为血清补体C3a和C3b，分解形成的血清补体C3b参与形成C5转化酶(C3bBbC3b)，而C5转化酶在共同补体途径中将血清补体C5分解，形成血清补体C5a和C5b，血清补体C5b最终与血清补体C6、C7、C8和C9聚合形成膜攻击复合物(membrane attack complex，MAC)，又称血清补体C5b-9[4-5，7-8]。

2 参与经典途径的血清补体在脓毒症疾病评估中的作用

血清补体C1q、C2和C4共同参与补体经典途径的激活，最终形成C3转化酶(C4bC2a)。血清补体C1q是经典补体途径的起始部分[9]，具有降低促炎细胞因子释放，促进巨噬细胞、树突状细胞和小胶质细胞产生抗炎介质的作用[10]，但目前尚无相关研究证实血清补体C1q在脓毒症疾病评估中的价值。血清补体C4也是参与补体经典途径激活的重要成分，Andaluz-Ojeda等[11]对50例脓毒症患者的研究发现，与存活组相比，死亡组脓毒症患者在入住重症监护病房后的最初24 h内显示出较低的血清补体C4水平，原因可能与严重脓毒症时C4的大量消耗有关；Nakae等[12]也发现，脓毒症死亡组患者的血清补体C4水平显著低于存活组，而死亡组活化的血清补体C4(C4a)水平显著高于存活组；Lendak等[13]对137例脓毒症患者的研究也同样发现，脓毒症死亡组患者的血清补体C4水平显著低于存活组；而Huson等[14]对76例脓毒症患者的研究则表明了脓毒症患者血清补体C4的活化和消耗的增加。

综上可见，脓毒症时血清补体C4的活化与消耗增加导致血清补体C4水平降低，而且脓毒症死亡组血清补体C4水平显著低于存活组。因此，血清补体C4可能是反映脓毒症严重程度和预后评估的生物标志物，低水平的血清补体C4往往提示脓毒症病情更严重，预后更差。目前尚缺乏相关研究证实血清补体C1q和C2在脓毒症疾病评估中的相关价值，可以作为脓毒症研究的新方向。

3 参与替代途径的血清补体在脓毒症疾病评估中的作用

CFB是补体替代途径激活的关键成分，与C3b结合后在补体因子D的调节下形成C3转化酶(C3bBb)。早期研究发现，脓毒性休克患者CFB及其活化形式Bb水平均显著高于对照组[15-16]。一项针对20例严重脓毒症患者的研究发现，脓毒症组CFB水平较健康对照组增加6.1倍[17]。Zou等[18]对严重脓毒症小鼠模型的研究表明，脓毒症时血清及各脏器中的CFB水平升高，而CFB缺乏则具有保护作用，可改善心脏功能，减轻急性肾损伤，提高生存率。据报道，脓毒性休克患者外周血单个核细胞中CFB信使RNA的表达较对照组增加[19]。以上临床研究和动物实验结果均表明脓毒症CFB水平升高，原因可能与CFB参与脓毒症补体替代途径激活有关，CFB水平升高提示病情更重，因此CFB可能是反映脓毒症严重程度的生物标志物。但相关研究较少，仍需更多的研究证明CFB在反映脓毒症严重程度方面的价值。

4 参与凝集素途径的血清补体在脓毒症疾病评估中的作用

参与血清补体凝集素途径激活的因子包括MBL和纤维胶凝蛋白，其中MBL是主要起始因子。MBL与甘露糖结合丝氨酸蛋白酶结合并将其活化，活化后的甘露糖结合丝氨酸蛋白酶裂解血清补体C2和C4，形成C3转化酶(C4bC2a)[4,20]。既往研究对于MBL和纤维胶凝蛋白在脓毒症疾病评估中的价值存在争议，例如，Zhao等[21]对267例脓毒症患者的研究发现，合并弥散性血管内凝血(disseminated intravascular coagulation，DIC)的脓毒症患者MBL水平显著高于非DIC的脓毒症患者；Sprong等[22]报道了2例MBL缺陷型脓毒性休克患者，2例患者合并轻度DIC且病情严重程度相对较低，而另16例非MBL缺陷型的脓毒性休克患者的MBL水平较高，因此认为MBL缺乏可能会使脓毒性休克严重程度降低。然而，Dean等[23]对128例脓毒症和脓毒性休克患者的研究发现，大多数患者在诊断后第1、3、5、7天的MBL水平未发生变化；Charchaflieh等[5]对16例脓毒性休克患者的研究表明，在确诊脓毒性休克后5 d内MBL水平未发生显著变化，且存活组与死亡组MBL水平无显著差异。

纤维胶凝蛋白分为 L、H和M三种类型，激活凝集素途径的方式与MBL类似。Schlapbach等[24]发现，新生儿脐带血中高M-纤维胶凝蛋白水平与早发性脓毒症相关。而Ameye等[25]对接受化疗的血液系统恶性肿瘤患者的研究发现，发生严重感染的患者M-纤维胶凝蛋白水平较未感染者显著降低，而H-纤维胶凝蛋白和L-纤维胶凝蛋白与感染无显著相关性。Kessler等[26]对30例脓毒症患者的一项前瞻性研究发现，脓毒症患者除L-纤维胶凝蛋白外，血清MBL与H-纤维胶凝蛋白水平均在正常范围内，并保持相对稳定，与健康对照组相比，血清L-纤维胶凝蛋白水平显著降低，且与病情严重程度相关。综上所述，MBL和纤维胶凝蛋白在脓毒症及脓毒性休克病情判断中有一定价值，但尚存在争议，有待进一步研究证实。

5 参与共同补体途径的血清补体在脓毒症疾病评估中的作用

5.1血清补体C3和C3a 血清补体C3是补体系统的核心因子，可在C3转化酶的作用下分解为血清补体C3a和C3b，其中血清补体C3b参与C5转化酶的形成，而血清补体C3a是一种过敏毒素，可通过募集和活化白细胞、内皮细胞及血小板而产生有效的促炎作用[4,6]，也可诱导嗜碱粒细胞和肥大细胞产生组胺，导致血管扩张[8]。有研究发现，血清补体C3a在炎症的急性期具有抗炎作用[27]。

血清补体C3和C3a在脓毒症预测、病情判断和预后评估中有一定价值。Daha[28]研究发现，血清补体C3缺乏可导致机体对感染的易感性增加。Lin等[15]研究表明，与对照组相比，脓毒性休克组患者的血清补体C3水平显著降低。Unnewehr等[29]对60例脓毒性休克患者的研究则发现，脓毒性休克患者血清补体C3a水平较健康对照组显著增加约3.4倍。另一项针对20例严重脓毒症患者的研究表明，脓毒症组的血清补体C3a水平较健康对照组增加11.6倍[17]。Ren等[30]对45例脓毒症患者的研究发现，64.4%的患者血清补体C3水平降低，血清补体C3水平对病死率预测的受试者工作特征曲线下面积为0.926，均大于急性生理及慢性健康状况评分Ⅱ、脓毒症相关序贯器官衰竭评分和简明急性生理功能评分Ⅱ的受试者工作特征曲线下面积；此外，血清补体C3的最佳切点为0.578 mg/mL，灵敏度为78.4%，特异度为99.8%，表明血清补体C3水平降低可能提示脓毒症预后不良。Lendak等[13]对137例脓毒症患者的研究同样发现，脓毒症死亡组患者血清补体C3水平显著低于存活组。据报道，与健康对照组相比，脓毒症患者入院时的血清补体C3a水平和血清补体C3a/C3比值均显著升高，血清补体C3水平则显著降低，脓毒性休克患者血清补体C3a水平高于脓毒症患者，脓毒症死亡组患者入院时的血清补体C3a水平显著高于存活组[31]。

总之，由于脓毒症时补体系统激活，而血清补体C3是核心因子，因此大量血清补体C3被酶分解形成血清补体C3a而发挥促炎作用，导致血清补体C3水平降低，血清补体C3a水平升高。血清补体C3可预测脓毒症的病死率，且敏感性较高，而脓毒症血清补体C3a升高既可提示预后不良，也可提示出现脓毒性休克的风险增高，病情更严重。因此，血清补体C3和C3a都是反映脓毒症疾病严重程度和预后评估的敏感生物标志物，而且血清补体C3a可能是早期预测脓毒症的潜在生物标志物，但仍需更大样本的研究加以证实。

5.2血清补体C5和C5a 血清补体C5在共同补体途径中被C5转化酶(C3bBbC3b)切割，形成血清补体C5a和C5b。血清补体C5a是一种过敏毒素，与补体C3a类似。补体C5a可导致免疫麻痹、胸腺细胞凋亡及凝血系统失衡[32]。血清补体C5a还可通过介导中性粒细胞功能障碍而参与脓毒症的发病机制，其水平还与脓毒症的不良预后有关[33]。此外，血清补体C5a在脓毒症心脏功能障碍的发病中起关键作用[34]。

Keshari等[35]对脓毒症狒狒模型的研究发现，使用血清补体C5抑制剂治疗，可抑制血清补体C5活化，减少血清补体C5a及MAC形成，从而减少白细胞活化，减轻炎症反应，改善凝血功能障碍及内皮功能，最终显著提高脓毒性狒狒的存活率。Rittirsch等[36]对盲肠结扎穿孔小鼠脓毒症模型的研究发现，阻断血清补体C5a受体可显著改善生存率并减少促炎介质的积累。Skjeflo等[37]对小猪脓毒症模型的研究表明，血清补体C5和CD14联合抑制可显著提高小猪的生存率。孙萍等[38]对脓毒症大鼠模型的研究发现，与正常对照组相比，脓毒症组在制模后24 h血清补体C5、C5a水平均显著升高。Unnewehr等[29]对60例脓毒性休克患的研究发现，脓毒性休克患者血清补体C5a水平较健康对照组显著增加近5倍。与之相似，一项针对20例严重脓毒症患者的研究发现，脓毒症组血清补体C5a水平较健康对照组增加1.8倍[17]。

以上研究表明，血清补体C5a在脓毒症发生、发展中起关键作用，可反映脓毒症的严重程度，是脓毒症预测的潜在生物标志物。另外，抑制血清补体C5转化为补体C5a可减轻炎症反应，提高动物存活率，因此，血清补体C5a抑制治疗可能成为脓毒症治疗的新方向。但目前仍缺乏相关研究证实血清补体C5在脓毒症疾病评估中的价值，还有待进一步研究证实。

5.3MAC MAC(C5b-9)是由血清补体C5b、C6、C7、C8和C9聚合形成，具有结合并介导靶细胞坏死或凋亡的作用。有研究发现，MAC可以破坏具有多种脂质成分的细胞膜，会裂解革兰阴性细菌和宿主细胞[39]。Furebring等[40]对12例严重脓毒症患者进行前瞻性研究，结果发现，所有患者的MAC水平在脓毒症诊断后的第一天均升高。Unnewehr等[29]对60例脓毒性休克患者的研究发现，脓毒性休克患者血清MAC水平较健康对照组显著增加。Zhao等[41]研究发现，血清MAC水平在脓毒症组、严重脓毒症组和脓毒性休克组中均显著升高，且死亡组患者的血清MAC水平显著高于存活组，表明MAC可评估脓毒症患者病情的严重程度，还可独立预测脓毒症患者的病死率。另外，有研究还表明，MAC是脓毒症诱发DIC的独立预测因子，受试者工作特征曲线下面积为0.793[21]。总之，目前关于MAC对脓毒症疾病评估价值的研究较少，但以上研究结果表明脓毒症及脓毒性休克时可出现血清MAC水平显著升高，且死亡组的MAC水平显著高于存活组，因此MAC可能是评估脓毒症严重程度和预后评估的潜在生物标志物。另外，MAC在预测脓毒症诱发DIC中也有一定价值。

6 小 结

血清补体C3a是反映脓毒症疾病严重程度和早期预测脓毒症的生物标志物，在脓毒症预后评估中有较高的价值；而血清补体C3和C4是反映脓毒症严重程度和预后评估的潜在生物标志物；血清补体C5a可反映脓毒症的严重程度，也是预测脓毒症发生的潜在生物标志物；CFB可反映脓毒症的严重程度；血清MAC可能是评估脓毒症严重程度和预后评估的潜在生物标志物，而且在预测脓毒症诱发DIC中有一定价值。血清补体C1q、C2和C5在脓毒症疾病评估中的作用目前研究尚少，可作为脓毒症研究的新方向。MBL和纤维胶凝蛋白在脓毒症及脓毒性休克疾病评估中的价值尚存在争议，还有待进一步研究证实。另外，血清补体C5a抑制治疗可能成为脓毒症治疗的新方向。