郭凱 殷少軍 李微

·講座與綜述·

老年肺炎相關生物標志物的研究進展

郭凱 殷少軍 李微

肺炎是老年患者重要的致死原因之一，包括社區(qū)獲得性肺炎（community?ac?quired pneumonia，CAP），醫(yī)院獲得性肺炎（hospital?acquired pneumonia，HAP），呼吸機相關性肺炎（ventilator?associated pneu?monia，VAP）及護理機構獲得性肺炎（nursing home?associated pneumonia，NHAP）。隨著社會人口老齡化的到來，老年肺炎患者日趨增多。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）的統(tǒng)計資料表明急性呼吸道感染在全球人口死因中排在第2位，肺炎病死率占呼吸道急性感染病死率的75.5%，≥65歲人群的CAP的發(fā)病率為55.6%［1］。我國在各種死亡病因中，肺炎占第5位，上海住院患者中肺炎的發(fā)病率是4.81%［2］。人類的呼吸系統(tǒng)一般在30歲以后即開始發(fā)生衰退性改變，隨著年齡增長，在＞60歲更趨顯著。與年輕人相比，老年肺炎的發(fā)病率和病死率明顯增加。老年肺炎患者臨床表現(xiàn)多樣且無明顯特異性，并且老年人全身和呼吸道局部的防御及免疫功能降低，對疾病的反應能力下降，容易被誤診和錯誤判斷預后。因此及時評估老年肺炎的嚴重程度及預后對治療決策的選擇尤為重要。隨著對肺炎，特別是老年肺炎研究的深入，越來越多的生物標志物被提出用來輔助肺炎的診斷、病情評估、推測預后和療效觀察，本文就此進行綜述。

1 老年肺炎相關生物標志物

我們所稱的“生物標志物”指的是一種生化分子，它存在于人體的血液、體液以及組織中，是反映體內正?；虍惓＿^程或者是疾病狀態(tài)的一種標志物。生物標志物可以用來反映機體對于疾病治療的應答情況［3］。因此，老年肺炎生物標志物應至少滿足以下一項或多項要求：可以對老年肺炎進行快速、準確的診斷并且較少受到其他疾病的影響；可以識別特定的病原微生物類型從而便于進一步抗生素治療；可以準確反映炎癥治療情況［4?5］。老年肺炎的相關生物標志物大多存在于病原體侵入宿主體內后所引起的特定的生物反應之中，其大致可分為4類：（1）微生物及其衍生物；（2）炎癥介質；（3）炎癥反應蛋白；（4）應激感知蛋白。

1.1 微生物及其衍生物 常規(guī)的實驗室檢查可以對宿主呼吸道中定植與生長的病原菌進行檢測和分類。盡管這些方法具有高度特異性，但往往由于抗菌藥物的使用而導致其敏感性較差。近年來，應用聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）技術檢測可以明顯減少細菌培養(yǎng)所需的時間從而達到早期診斷，即使痰培養(yǎng)陰性的老年肺炎患者仍然可以通過PCR法準確診斷。在丹麥的一項前瞻性研究中，應用PCR法測定支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluids，BALF）中的肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和嗜血桿菌腦膜炎奈瑟菌的含量，當基因組＞105拷貝／m l時，其對肺炎鏈球菌和流感嗜血桿菌的敏感性和特異性均達到了80%～90%；即使在取樣之前使用過抗生素，PCR法對兩者的檢出率也分別達到了36%和53%，而使用培養(yǎng)法相應的檢出率僅有6%和20%［6］。PCR檢測可以發(fā)現(xiàn)存在特定的有傳染性的病原體［6?7］，但這些病原體并不能全部是老年肺炎的致病菌。

1.2 炎癥介質 一旦感染性病原體侵入機體并開始成長，宿主體內便會快速釋放一系列炎性細胞因子，如白細胞介素（interleukin，IL）?1β、IL?6、腫瘤壞死因子?α（tumor necrosis factor，TNF?α）和IL?8。在一項24例CAP患者的研究中發(fā)現(xiàn)，其中大多數(shù)患者治療后IL?6和TNF?α同入院之前相比顯著下降，并且IL?6與患者的急性生理與慢性健康評分Ⅱ（a?cute physiology and chronic health evaluationⅡ，APACHEⅡ）評分具有相關性。研究發(fā)現(xiàn)VAP患者BALF中IL?1β，IL?8，粒細胞?巨噬細胞系集落刺激因子（granulocyte?macrophage colony stimulating factor，GM?CSF），巨噬細胞炎性蛋白?1α（macrophage inflammatory protein?1α，MIP?1α）均顯著升高。當病人BALF中的IL?1β＜10 pg／ml，進展為VAP的概率僅為2.8%，而IL?8水平＞2 ng／ml則相應的診斷VAP的概率可達61%［8?9］。然而，這些炎性細胞因子半衰期短、特異性低，并且血清中存在天然的抑制因子，因此目前臨床應用較為局限。

1.3 炎癥反應蛋白

1.3.1 正五聚蛋白：固有免疫系統(tǒng)是宿主防御病原體入侵的第一道防線，它包括免疫細胞和可溶性屏障結構?？扇苄云琳辖Y構的主要成分為模式識別蛋白，如膠原凝集素、纖維膠凝蛋白和正五聚蛋白，它可以在免疫反應啟動時識別病原相關分子模式（pathogen?associated mo?lecular patterns，PAMP）。正五聚蛋白是一個急性時相蛋白質家族，根據(jù)其主要結構的不同，正五聚蛋白可分為2種：短正五聚蛋白和長正五聚蛋白。C反應蛋白（C?reactive protein，CRP）和人血清淀粉樣P蛋白（serum amyloid P component，SAP）是典型的短正五聚蛋白，而人五聚素3（pentraxin 3，PTX3）是典型的長正五聚蛋白［10?11］。在正常狀況下血漿中的正五聚蛋白幾乎很難檢測，只有當機體發(fā)生感染時才會快速升高，因此正五聚蛋白對于診斷老年肺炎是一項很有價值的指標。

1.3.1.1 CRP：1930年在肺炎患者血清中首次發(fā)現(xiàn)了CRP。當鈣存在時，CRP可以識別并結合多個PAMP從而參與清除微生物的作用。CRP主要在IL?6刺激介導下由肝細胞合成，此外TNF?α和IL?1β等細胞因子也可以刺激機體合成CRP。健康成人血漿CRP水平很低（＜53 mg／L），但在某些疾病狀態(tài)下，可以升高到原來的1000倍，一般在感染發(fā)生后的4～6 h開始升高，36～50 h達到峰值，而一旦刺激解除，CRP則以半衰期19 h的速度迅速下降［12］。

有報道稱CRP水平升高對于診斷老年肺炎具有較好的敏感性和特異性，其效果優(yōu)于白細胞計數(shù)或紅細胞沉降率。在絕大多數(shù)病毒感染的患者中，CRP的血清濃度變化不大甚至不變。而嚴重的細菌感染，尤其在肺炎鏈球菌或軍團菌所致的肺炎患者中，CRP水平往往會有較大幅度的升高?；颊逤RP水平持續(xù)降低通常提示抗生素治療有效［13］。在一項多中心前瞻性研究中，抗生素治療72～96 h后，重癥CAP患者中幸存者的CRP值與入院當天相比減少30%～50%。然而，CRP是一個非特異性炎癥指標，機體內其他慢性損傷和炎癥反應均可導致其不同程度的增高。此外病人的一般情況，如年齡、性別等，都會影響CRP水平。因此，當CRP異常時，我們不能簡單的認為機體存在著感染。

1.3.1.2 PTX3：作為可溶性固有免疫模式識別受體，PTX3在固有免疫系統(tǒng)的活化中起著關鍵的作用，并且PTX3可以增強巨噬細胞和樹突狀細胞對病原體的吞噬。然而，PTX3同短五聚蛋白相比，在基因結構、染色體定位、細胞來源、誘導因素和配體識別上均有所不同。PTX3同CRP和SAP的結構類似，但在羧基端五聚域結構上結合有一個不相關的長氨基末端結構域［10］。短五聚蛋白基因位于1號染色體上，而PTX3基因位于染色體3q25上。與CRP由肝細胞產生不同，Toll樣受體和初級細胞因子TNF?α和IL?1β等促炎細胞因子誘導單核吞噬細胞、樹突狀細胞、成纖維細胞及內皮細胞等表達PTX3，而IL?6不能誘導產生PTX3。因此血清PTX3受其他炎癥性疾病的影響較小，可以直接反映感染的嚴重程度。

正常條件下PTX3水平很低（在人體內＜2 ng／ml），隨著病情的進展其水平梯度升高。較高的PTX3水平往往提示預后較差。血漿中PTX3的濃度與老年肺炎的嚴重程度和住院天數(shù)具有相關性，并且在老年肺炎患者預后分層中比CRP具有更高的預測價值［14?15］。

1.3.2 降鈣素基因相關肽（calcitonin?gene related peptide，CGRP）家族：包括降鈣素原（procalcitonin，PCT）、CGRP、腎上腺髓質素（adrenomedullin，AM），是內分泌細胞產生的參與調節(jié)全身活動的激素。CGRP表達于各種實質細胞中，并在微生物毒素或促炎性細胞因子的刺激下釋放。血清CGRP的水平，可以用于提示機體是否存在著感染。

1.3.2.1 降鈣素原（PCT）：是一種由甲狀腺濾泡旁細胞產生的激素原（分子量13 kDa）。PCT在正常人血清中的濃度極低（＜0.1 ng／ml）。當機體發(fā)生感染時，脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）、IL?1β、IL?6和TNF?α可促進CALC?I基因表達，使肝臟和外周血單核細胞等實質組織釋放PCT入血增加。血液循環(huán)中PCT水平的變化可以反映感染的嚴重程度，便于對危重患者的死亡風險進行早期的識別評估。此外，血液循環(huán)中PCT升高可導致死亡率顯著增加。PCT＞10 ng／m l可作為老年肺炎預后不良指標。因此，測定循環(huán)中PCT水平變化已經廣泛用于監(jiān)測老年肺炎病情進展情況以及抗菌治療后的反應情況［16］，但支氣管肺泡灌洗液中的PCT和CRP水平不能區(qū)分及證實是否存在肺部感染［17］。在一項研究中，測定1671例肺炎患者入院時的PCT、CRP、白細胞計數(shù)（white cell count，WBC）、CAP CRB?65評分的得分，并隨訪28 d確定其死亡率。結果表明，PCT水平在準確預測肺炎方面同CRB?65得分相類似，并且PCT在預測肺炎的病情變化及預后方面比CRP或WBC具有更高的準確性，可以獨立識別那些低死亡風險的患者［18］。PCT的動態(tài)變化水平同樣可以指導抗生素的使用。Christ?Crain等［19］在一項隨機試驗調查顯示，連續(xù)監(jiān)測患者PCT變化縮短了CAP患者抗生素的治療時間，其抗生素治療持續(xù)時間的中位數(shù)從12 d下降到5 d。

1.3.2.2 AM：AM基因編碼的腎上腺髓質素前體含有185個氨基酸殘基，將信號肽移除后可以生成腎上腺髓質素原（pro?adrenomedullin，pro?AM），進一步處理后生成有活性的AM和腎上腺髓質素前體N端20肽（proadrenomedullin N terminal 20 peptide，PAMP）［20］。AM作用廣泛，除了具有強效的舒張血管作用之外，還可以調控補體的激活從而起到殺菌作用。AM主要受LPS、TNF、IL?1等刺激介導產生。血清AM的水平可反映感染的嚴重程度，然而，循環(huán)中的AM清除速度極快。因此臨床上多應用pro?AM代替［15］。

pro?AM水平對老年患者的個人風險評估和預測預后均有很大幫助。先前的研究表明，在健康人群中pro?AM水平的中位數(shù)為0.4 nmol／L（0.21～0.97 nmol／L），而在那些膿毒癥、嚴重膿毒癥和膿毒性休克的患者中分別為1.8 nmol／L（0.4～5.8 nmol／L），2.3 nmol／L（1.0～17.6 nmol／L）和4.5 nmol／L（0.9～21 nmol／L）。在一項前瞻性觀察研究中，pro?AM水平同老年肺炎的嚴重程度呈正相關，因此入院時測定pro?AM可以預測老年肺炎患者的死亡率。但pro?AM診斷值范圍較大，因此仍然需要進一步尋找其診斷的合適截點。

1.3.3 髓樣細胞觸發(fā)受體?1（sTREM?1）：sTREM?1是近年來發(fā)現(xiàn)的表達于髓樣細胞表面的免疫球蛋白超家族活化受體。當人體受到細菌感染時，其可以在組織浸潤的中性粒細胞和單核細胞高水平表達，并可進一步誘發(fā)如IL?8、單核細胞趨化蛋白?1和TNF?α等炎性細胞因子的分泌，從而提高中性粒細胞清除微生物的活性。因此BALF中的sTREM?1水平在老年肺炎中可能具有重要的診斷價值。然而最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，即使證實為VAP患者中BALF的sTREM?1濃度高于尚未證實為VAP患者，但兩者之間并無統(tǒng)計學意義［21?22］。在另一項前瞻性隊列研究中，老年VAP患者的sTREM?1平均濃度值很高，但同樣缺乏統(tǒng)計學意義。此外，當慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）和哮喘加重時，血清中的sTREM?1同樣也會顯著升高。sTREM?1水平升高可能與炎癥相關，但其單獨診斷老年肺炎似乎準確性較低。因此，sTREM?1必須與其他標記物相結合才能夠準確評價老年肺炎。

1.4 應激感知蛋白 在老年肺炎中，固有免疫系統(tǒng)釋放多種炎癥介質及相關蛋白對病原體進行應答。在此期間，炎癥介質分泌的失控、病原體的生長和內毒素的釋放都可以導致如組織水腫、臟器功能衰竭、休克等不良后果。下丘腦?垂體?腎上腺（hypothalamo?pituitary?adrenal，HPA）軸通過釋放促腎上腺皮質激素釋放激素（corticotropin?releasing hormones，CRHs）調控機體的許多生理進程從而適當?shù)貞獙し磻?。在CRHs和精氨酸加壓素（arginine vasopressin，AVP）的協(xié)同刺激下，可促進促腎上腺皮質激素（adre?nocorticotropic hormone，ACTH）分泌增加從而進一步刺激腎上腺皮質產生皮質醇。在此級聯(lián)過程中，血液中AVP和皮質醇水平可以作為評價老年肺炎嚴重程度的指標［23?24］。

1.4.1 和肽素：血液中的AVP以脈沖的方式釋放，在血漿中不穩(wěn)定，并且同血小板相結合，所以其難以測量［23］。具有生物活性的AVP來自于一個較大的前體肽，稱為加壓素原。它由164個氨基酸組成，包括一個信號肽、AVP、神經垂體激素運載蛋白Ⅱ（neurophysinⅡ）、以及和肽素［25］。和肽素是一段糖基化的肽鏈，其核心段富含亮氨酸。由于其在前體加工過程中隨AVP同時釋放，因此可以視為是一種替代AVP濃度的指標。此外，和肽素在數(shù)天后的血液中仍然穩(wěn)定，并且可以快速、方便地測量［26］。

一項有關下呼吸道感染患者的研究表明，患者和肽素的水平顯著增加，并且CAP患者的和肽素水平最高［27］。和肽素水平同樣也與老年肺炎的嚴重程度相關，死亡者入院時的和肽素水平明顯高于幸存者。血液循環(huán)中和肽素水平作為一個準確的標記物可用來對老年肺炎患者進行早期危險分層以及管理。

1.4.2 皮質醇：HPA軸激活的特征在于皮質醇水平的增加，因此同和肽素一樣，皮質醇對于機體在應激狀態(tài)下生存必不可少。人體血清中的皮質醇多數(shù)同蛋白質相結合，然而，在調節(jié)生理功能方面，游離皮質醇比結合皮質醇的作用更大。因此盡管總皮質醇水平可以更準確地反映HPA軸激活的強度，但是游離皮質醇的濃度更適合作為病人危重的指標［28］。目前已有報道表明隨著CAP病情的日益加重，總皮質醇和游離皮質醇濃度顯著增高［29?30］。皮質醇在預測老年肺炎患者死亡率和疾病危重性方面，獨立于臨床評分和其他炎癥標志物，具有潛在的預測價值。

2 確定新的標志物的方法

除了之前討論過的生物標志物，像心房鈉尿肽、B型鈉尿肽、紅細胞分布寬度等其他的生物標志物也都已證明其可以提高老年肺炎診斷和預后的能力。隨著蛋白組學在2D凝膠電泳，質譜分析和生物信息學分析方面明顯進展，其成本的降低、具有較高的分辨率和快速的性能，目前已較多的應用于大型的臨床干預試驗階段。此外，代謝組學領域也有了迅猛的發(fā)展。代謝物通過抗氧化、抗炎、抗菌以及能量代謝途徑與宿主的免疫應答相關。通過對生物的血液、唾液、尿液等流體代謝物進行定性和定量的研究，對老年肺炎的診斷和病因研究提供新的信息。

3 結論

肺部感染是老年人最常見的臨床問題之一。據(jù)統(tǒng)計，我國每年肺炎患病數(shù)達250萬，死亡12.5萬，其中老年人占70%。如何準備診斷老年人肺部感染并有效治療一直是研究的重點。這些生物標志物根據(jù)其原有的生物學特性在預測老年肺炎方面可以表現(xiàn)出不同的臨床價值。首先，明確微生物及其衍生物可以幫助確定老年肺炎的病因。其次，評估炎癥介質和炎癥反應蛋白可以反映機體對病原體免疫反應的程度，便于對老年肺炎的管理。最后，血液循環(huán)中的應激感知蛋白能夠反應疾病的一般情況，從而有助于對疾病進行風險分層和預測預后?？傊@些生物標志物應當作為對常規(guī)臨床及實驗室檢查的補充從而提高老年肺炎相關決策的制定。

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R 563.1

A

10.3969／j.issn.1003?9198.2014.01.019

2013?06?04）

上海市干部保健局科研基金資助項目（2011GB24）；上海市衛(wèi)生局科研基金項目（2010082）

200072上海市，同濟大學附屬第十人民醫(yī)院老年科（郭凱，李微）；201306上海市，上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院東院呼吸內科（殷少軍）

殷少軍，Email：yinshaojun2010＠163.com