脓毒症相关生物标志物及作用机制研究进展

郭润静 郝东

滨州医学院附属医院重症医学科，滨州 256603

脓毒症是临床中常见的一种危重症感染导致的多器官功能障碍综合征，许多微生物例如：细菌、真菌、病毒、寄生虫等以及创伤等感染因素都会引起脓毒症，这也是临床重症医学科患者死亡的主要原因之一，尽管现在抗生素利用和生命支持方面有了很大的改善，但脓毒症患者的全球病死率仍高达30%～60%［1］。而免疫抑制是脓毒症发生、发展中重要的一个环节，因此，了解脓毒症中各项生物标志物的变化，对于治疗及判断预后有很大益处，有研究表明可以通过生物标志物变化预测脓毒症炎性反应程度及预后。本文将从以下几项生物标志物及其作用机制分别阐述它们在脓毒症发生、发展中的作用。

促炎反应标志物

1、白细胞介素（IL）-6

当人体发生感染或者受到损伤时，感染引起的病原体相关分子模式以及组织损伤产生的损伤相关分子模式，被巨噬细胞的Toll样受体识别，产生促炎因子和趋化因子，促炎细胞因子作为脓毒症高炎症期的标志物，如肿瘤坏死因子（TNF）、IL-1β、IL-6等是介导固有免疫系统对损伤或感染的最初反应的细胞因子。TNF和IL-1β均激活内皮细胞，吸引循环中的中性粒细胞到达该部位。它们还进入血液循环，引起发热及其他全身症状。而IL-6增强肝脏产生所谓的急性期反应物，包括C反应蛋白（CRP）等，刺激骨髓细胞活化，从而产生更多的中性粒细胞。IL-6对脓毒症没有特异性，所以其作为脓毒症生物标志物的主要作用似乎是预测性的，而不是诊断性的［2］。大量研究表明，脓毒症患者IL-6水平与病死率及预后密切相关［3-5］。吴智慧等［6］提出血清IL-6水平对于脓毒症的诊断与病情严重程度的评估有重要价值。胡婧等［7］提出外周血IL-6对新生儿脓毒症诊断的灵敏度和特异度较高，有助于早期诊断新生儿脓毒症。

2、趋化因子

趋化因子包括IL-8和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等，其中MCP-1由单个细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞分泌，是炎症级联反应细胞的起始细胞因子，通过吸引单核细胞到损伤或感染部位来促进炎症，同时促进IL-10的合成［2］。有文献提出IL-8是用于诊断败血症［8］的趋化因子和MCP-1是用于预测脓毒症病死率［9］的趋化因子，且MCP-1可能是脓毒症从促炎阶段发展到免疫抑制阶段的关键因素。瞿云等［10］提出MCP-1与脓毒症病情呈相关性且IL-10水平对预测脓毒症28 d死亡风险具有较好的应用价值。

3、降钙素原（PCT）

PCT是甲状腺滤泡旁细胞（甲状腺C细胞）产生的降钙素的前激素，来自于定位在第11号染色体上（11p15，4）的降钙素基因相关肽Ⅰ（CALC-1）基因。正常状态下甲状腺C细胞中CALC-1基因可由钙水平升高、糖皮质激素、降钙素基因相关肽、胰高血糖素、胃泌素或β-肾上腺素等因素刺激诱导，转录后在甲状腺滤泡旁细胞粗面内质网内翻译成PCT前体。PCT前体进一步修饰生成116氨基酸的PCT，然而，在甲状腺C细胞中形成的PCT全部转化为降钙素，没有PCT被释放到循环中，因此在健康人中PCT的水平很低［11］，当人体发生感染时，PCT被释放进入循环中。而PCT主要通过2种途径产生：由脂多糖或微生物的其他有毒代谢物诱导的直接途径和由各种炎症介质如IL-6、TNF-α等介导的间接途径［12］。现如今PCT已被证明与细菌感染的严重程度有关，可用于脓毒症早期检测及预后判断。周晓芬等［13］提出PCT作为诊断脓毒症的早期指标，诊断价值优于CRP、IL-6。王皓等［14］提出PCT＞4.35μg/L时ICU老年肺部感染患者的死亡风险明显增加。

4、CRP

CRP是机体感染或炎症过程中产生的一种反应性蛋白，是肝脏中由IL-6上调产生的蛋白质。CRP可以通过激活补体，结合微生物的磷脂成分，加强吞噬细胞的吞噬作用，从而清除入侵机体的病原微生物、损伤、坏死、凋亡的组织细胞。CRP不仅仅作为细菌感染的生物标志物，Benzaquen等［15］发现CRP也可以作为动脉粥样硬化及心血管疾病炎症的生物标志物，Allin和Nordestgaard［16］发现CRP在恶性肿瘤的诊断、预后、分类、分期中也有不可忽视的意义及作用，因而CRP作为脓毒症生物标志物的特异度较低，但是它的灵敏度较高，所以它通常被用于筛查早期发病的脓毒症［17］。梅婉雯等［18］提出IL-6、PCT、CRP、乳酸（Lac）及四者联合对脓毒症病情评估具有较好的应用价值。陆洋等［19］提出在急性生理和慢性健康状况评分的基础上加入CRP可以显著提升对脓毒症患者死亡风险和多器官衰竭风险的预测。

5、中性粒细胞CD64

CD64是一种高亲和力Fc受体，与免疫球蛋白G结合。除了固有免疫反应刺激吞噬作用外，CD64还参与适应性免疫反应刺激抗体介导的细胞毒作用。当人体受到病原体入侵时，CD64就会被微生物壁成分、补体分裂产物以及感染产生的促炎细胞因子，如干扰素-γ、IL-6、TNF-α和粒细胞集落刺激因子等激活，在4～6 h内，其表达就会强烈上调，当没有这些刺激因素时，它将在48h内大幅减少，并将在7d后恢复到正常的基线值［20-22］。有研究表明，中性粒细胞CD64是诊断细菌性脓毒症和区分脓毒症与非脓毒症高度灵敏度和特异度的标志物［23］，并且可以预测脓毒症病死率［24］。邹晖等［25］提出CD64指数是诊断脓毒症有价值的生物标志物。

6、可溶性髓样细胞触发受体-1（soluble triggering receptor expressed on myeloid cell-1，sTREM-1）

sTREM-1是一个表达于中性粒细胞、成熟的单核细胞、巨噬细胞表面受体分子，当人体受到感染时，细胞表面的sTREM-1表达，激发炎症因子的产生。sTREM-1的激活导致衔接蛋白DAP12磷酸化［26-27］，促进酪氨酸激酶的激活［28］，从而产生细胞因子和趋化因子［27-28］。促炎因子例如TNF-α、粒细胞因子、巨噬细胞因子分泌，产生生理效应，释放大量的氧自由基，引发病理损伤，并且TNF-α会促进sTREM-1表达，从而进一步扩大炎性反应。目前sTREM-1的配体尚不清楚，只鉴定出高迁移率组框1［29］、细胞外肌动蛋白［30］和肽聚糖识别蛋白1［31］，而sTREM-1配体的性质和sTREM-1信号转导的机制尚未深入研究。有研究表明sTREM-1对脓毒症的诊断及预后具有良好的灵敏性 和 特 异 性［32］。张 洪 齐 等［33］的meta分 析 中 提 出 血 浆sTREM-1对诊断成人脓毒症患者具有中度诊断价值。

7、肝素结合蛋白（heparin binding protein，HBP）

HBP是从中性粒细胞中释放一种炎症标志物，当入侵病原体的成分与模式识别受体结合时，感染部位释放出趋化因子。这些趋化因子如IL-8激活中性粒细胞，导致HBP释放［34］。它能改变内皮细胞骨架结构，诱导细胞间连接的解体，增强中性粒细胞通过内皮细胞屏障的能力，从而导致血管内皮细胞通透性增加［35］和组织水肿，并且使血管屏障功能失调和加重细胞炎性反应，从而导致器官功能紊乱。HBP在严重细菌感染的病理生理学中起着重要作用，因此是一种潜在的诊断标志物和治疗脓毒症的靶点。Bentzer等［36］表明HBP可作为预测脓毒症器官功能障碍的潜在生物标志物。刘艺等［37］提出HBP联合序贯器官衰竭评分对老年脓毒症患者发生脓毒性休克及死亡风险有较好的早期预测价值。

器官功能障碍标志物

1、血管生成素（Ang）-1、Ang-2和酪氨酸激酶2（Tie-2）

Ang-1可以促进血管稳定、维持细胞静止状态，Ang-1与Tie-2的结合介导快速受体自身磷酸化，促进内皮细胞迁移和存活。Ang-1介导的Tie-2磷酸化信号主要通过蛋白激酶B（PKB）-Akt途径转导生存信号。Akt信号导致叉头转录因子FKHR-1失活，而叉头转录因子FKHR-1又是Ang-2表达的有效诱导剂，并阻止Ang-2分泌。因此，Ang-1介导的PKB-Akt信号直接抑制内皮细胞凋亡，并通过抑制Ang-2的表达和分泌阻止内皮细胞的激活。Ang-2可抑制Ang-1-Tie-2信号传导，从而拮抗Ang-1的功能。它们共同抗凋亡并维持静息内皮的静态状态［38］。在脓毒症中Ang-2表达增强和Ang-1表达抑制阻断Tie-2受体，并使毛细血管完整性受损、增加血管通透性，从而引起血管渗漏［39］，从而引起器官功能障碍和衰竭，因此三者在脓毒症中亦发挥重要作用。王凯旋等［40］研究显示动态监测血清Ang-2水平，对于早期评估脓毒症患儿严重程度及其预后具有重要价值。

2、血Lac

Lac是葡萄糖糖酵解的产物，葡萄糖无氧酵解生成丙酮酸，然后转化为Lac，当机体处于缺氧状态时，线粒体中发生的三羧酸循环无法进行，从而导致Lac堆积。脓毒症患者的红细胞（缺乏线粒体）和一些糖酵解率高的组织不断产生Lac，而Lac的代谢主要依赖于肝脏及肾脏，当脓毒症患者出现肝、肾器官功能障碍时，Lac清除率将会降低，从而加剧组织灌注减少导致的器官缺氧。李育梅等［41］研究提出重症脓毒症患儿Lac对脓毒症病情的预后有积极的反映价值（r=0.793，P＜0.05）。王义等［42］的关于脓毒症患儿预后的回顾性研究中提出Lac是影响脓毒症患儿预后的独立危险因素。伊孙邦等［43］的研究提出24～48 h Lac水平对脓毒症患者院内死亡可能具有更好的预测价值。

以上是对脓毒症中的生物标志物及其在临床发展中的地位进行了简要回顾，我们不难发现脓毒症疾病本身具有复杂性，而感染的患者又有多样性，这对我们为临床工作中治疗脓毒症增加了难度，因此将上述生物标志物用于脓毒症诊断、治疗及预后判断，早期识别脓毒症生物标志物的变化，及时发现、诊断脓毒症，更有助于我们“攻克”脓毒症，但是由于现在技术限制，我们还未发现单一的诊断脓毒症的生物标志物，因此未来，我们需要更多的研究来完善脓毒症的诊断和治疗。