黎霞,石玉玲
1.廣州醫(yī)科大學,廣東 廣州 510010;2.廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院 檢驗科,廣東 廣州 510010
膿毒癥是指因感染因素而引起的全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS),分為膿毒癥、嚴重膿毒癥和膿毒癥休克等3種類型,可引起患者的多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS),從而導致嚴重燒傷、手術(shù)后、孕產(chǎn)婦[1]、重癥監(jiān)護病房(ICU)和新生兒監(jiān)護病房(NICU)的患者死亡。膿毒癥位居世界致死因素前10 位[2]。美國疾病預防控制中心的統(tǒng)計資料顯示,每年約有75萬人患膿毒癥,約9%的膿毒癥患者發(fā)展為重癥膿毒癥,3%發(fā)展成膿毒性休克,超過21 萬患者因此而死亡,是ICU 中主要的死亡原因之一[3-4]。我國在過去的10 年中,重癥膿毒癥發(fā)生率增加了91.3%,并以每年1.5%~8.0%的速度上升,重癥膿毒癥和膿毒性休克的發(fā)生率和病死率均居高不下,特別是某些患者發(fā)生膿毒癥時并不出現(xiàn)發(fā)熱,如老年和尿毒癥患者。缺乏膿毒癥急性相反應的患者病死率更高[5]。
1991 年8月在芝加哥舉行的美國胸科醫(yī)師學會(American College of Chest Physicians,ACCP)和世界危重病醫(yī)學協(xié)會(Society of Critical Care Medicine,SC-CM)聯(lián)席會,將膿毒癥明確定義為感染所致的全身炎癥反應,而臨床上不一定出現(xiàn)血培養(yǎng)陽性和局部感染灶。此次會議首次提出了“全身炎癥反應”的概念:①SIRS:體溫>38℃或<36℃,心率>90/min;呼吸頻 率>20/min 或過度 通氣致PaCO2<32 mmHg,白細胞計數(shù)>12 000/μL 或<4000/μL;②膿毒癥:感染+SIRS(≥2項);③嚴重膿毒癥:膿毒癥+器官功能衰竭,如低灌注或低血壓、乳酸性酸中毒、少尿或急性意識改變;④膿毒癥性休克:膿毒癥+持續(xù)性低血壓;⑤MODS:急性患者出現(xiàn)多器官功能障礙,在無干預情況下,內(nèi)環(huán)境不穩(wěn)定[6]。
在2001 年的國際膿毒癥會議上,對膿毒癥增加了一些新的診斷標準,臨床上有神志變化、液體平衡情況,實驗室有血糖、血小板、血乳酸、凝血功能等,還有血流動力學的指標。在炎性標志物方面,增加了C 反應蛋白和降鈣素原這2 個標志物。同時會議主要推薦了膿毒癥PIRO 分級系統(tǒng)[易患因素(prdisposition,P)、感染(infection,I)、機體反應(response,R)及器官功能障礙(organ dysfunction,O)],指導選擇最佳個體化治療策略,在機體反應中也提及生化標志物的檢測[7]。
尋找快速、簡潔,敏感性、特異性高的膿毒癥的實驗室診斷指標,已成為臨床實驗室長期以來的研究課題。
C-反應蛋白(C-reactive protein,CRP)是由于其能與肺炎鏈球菌細胞壁上的C 多糖發(fā)生沉淀反應而得名的[8],屬于寡聚鈣結(jié)合蛋白,由5 個完全相同的非糖基化的亞基經(jīng)非共價鍵聯(lián)結(jié)而成,在電鏡下呈盤狀對稱的五聚體結(jié)構(gòu),被歸于五聚素家族。CRP主要由肝細胞合成與分泌,并受多種細胞因子如IL-6、IL-1、TNF-α等的調(diào)節(jié)與誘導。CRP 能通過結(jié)合病原菌細胞壁上的特殊配體激活經(jīng)典補體途徑來殺死病原菌,防御外來病原微生物入侵機體。
CRP 已在臨床應用多年,是急性炎癥重要的非特異性炎癥標志物。CRP是一個極其敏感的急性期的反應物,機體感染后能快速合成且血清濃度急劇升高,以促進機體的防御反應,是臨床上廣泛應用的炎癥標志物之一。感染刺激后CRP 在4~6 h即可開始分泌,此后其濃度每8 h 可成倍升高,在36~50 h達到高峰,能超出正常參考值上千倍。在感染刺激消除后其濃度急驟下降,1 周內(nèi)可恢復正常。正常成人血漿CRP濃度不超過10 mg/L。
研究表明,作為膿毒癥診斷的免疫標志物之一,血漿CRP 水平為50~100 mg/L 是最合理的診斷值,敏感度為70%~98%,特異度為65%~75%,診斷ROC曲線下面積只有0.58~0.74[9]。有研究者認為,危重患者的病情越重,CRP 水平的升高就越明顯[10]。但也有文獻稱CRP水平對鑒別膿毒癥的嚴重程度無顯著的臨床意義[11]。因此,CRP 對膿毒癥的特異性還存在爭議。對于感染性休克或膿毒癥病人,建議動態(tài)監(jiān)測血液CRP 水平變化,可提高CRP 的診斷和預后價值[7]。
Assicot在1993年首次發(fā)現(xiàn)降鈣素原(procalcitonin,PCT)在嚴重細菌和真菌感染膿毒癥病人中顯著升高,而在非細菌和真菌感染時不升高或升高不明顯,而后逐漸引起研究者的重視。臨床上已將PCT作為全身嚴重感染或膿毒癥時的一個重要觀察指標,用于診斷和抗生素的指導應用。
PCT 是一種無激素活性的糖蛋白,是降鈣素(calcitonin,CT)的前肽物質(zhì),由含有141 個氨基酸殘基的PCT 前體轉(zhuǎn)變而來,成為具有116 個氨基酸殘基的糖蛋白。
在正常生理情況下,PCT 由甲狀腺的C 細胞分泌產(chǎn)生,不釋放入血循環(huán),因此健康人體內(nèi)血清PCT的含量極其微量(<0.1μg/L),且在體內(nèi)外的穩(wěn)定性很好。當全身嚴重感染(細菌或真菌)發(fā)生3~4 h,后血清PCT 開始升高,6~24 h 可達高峰,可持續(xù)升高48 h,然后逐漸回復,病毒感染一般不升高。與感染相關(guān)的PCT 的產(chǎn)生和釋放機制目前還不很清楚,可能是甲狀腺外的組織產(chǎn)生如單核白細胞。有研究提示內(nèi)毒素能誘發(fā)PCT 升高,或與TNF-α的誘導有關(guān)。因此,PCT 可能是炎癥因子級聯(lián)釋放的調(diào)節(jié)物,對感染性休克病人有潛在的有害后果。2001年國際膿毒癥會議把PCT推薦為膿毒癥診斷的標志物之一。
自Assicot 等首先發(fā)現(xiàn)細菌和真菌感染膿毒癥病人的PCT 濃度顯著增高后,不斷有大量研究證實PCT在嚴重感染中的意義和診斷價值[12]。
Uzzan 等[13]對25例外科或創(chuàng)傷危重病人的PCT研究Meta 分析顯示,PCT 對危重病人的嚴重感染/感染性休克的診斷靈敏度為42%~97%,甚至可達100%,特異度為48%~100%,診斷域值為0.6~5.0μg/L,總的診斷ROC 曲線下面積為0.78,優(yōu)于CRP,指出PCT 是一個精確性高的免疫標志物,建議作為危重病人嚴重感染的診斷指引。
但PCT對感染是非特異的,在其他情況如創(chuàng)傷、燒傷或心臟等大手術(shù)下也能檢測到較高濃度的PCT。有部分研究質(zhì)疑PCT 對膿毒癥的診斷和預后的準確性,指出了病人疾病和感染的嚴重程度不同與PCT 的不一致性。McLean 等也選取了18例PCT研究進行Meta 分析,總結(jié)出PCT 的診斷性能不高,平均靈敏度和特異度只有71%,ROC 曲線下面積也只有0.78,因此不建議廣泛使用PCT 作為危重病人的診斷測試[14]。目前還在不斷研究尋找優(yōu)于PCT 的感染免疫標志物。
B 型腦鈉肽(B type natriuretic peptide,BNP)是鈉脲肽家族的第二個成員,是Sudoh 等于20 世紀80年代首次從豬腦內(nèi)分離得到的。BNP能維持循環(huán)系統(tǒng)的容量、滲透壓、壓力調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài),并且能夠拮抗腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的體液潴留及縮血管作用。
嚴重感染、感染性休克繼發(fā)多器官功能障礙,最主要的是心血管系統(tǒng)功能不全或衰竭,主要表現(xiàn)為外周血管擴張阻力下降和心肌抑制。心肌抑制一般在嚴重感染/感染性休克的2~3 d 后發(fā)生,發(fā)病率可高達50%,特征性表現(xiàn)為心室容積急性增加和左室射血分數(shù)下降,會進一步加重組織低灌注缺氧,導致其他器官功能不全,是感染性休克預后不良甚至死亡的因素之一[15]。因此,在感染性休克的治療策略中,心血管系統(tǒng)功能支持及血流動力學監(jiān)測是至關(guān)重要的,肺動脈漂浮導管的有創(chuàng)性和心臟超聲多普勒檢查的高技術(shù)要求,促使許多學者研究有關(guān)心功能的生化標志物來評價感染性休克病人的病情嚴重度和預后。
髓樣細胞觸發(fā)受體1(triggering receptor expressed onmyeloid cells 1,TREM1)是免疫球蛋白超家族的受體成員,是一種跨膜糖蛋白,與多種炎癥性疾病相關(guān),有可能成為反映炎癥的重要指標。TREM1 是感染性疾病炎癥激發(fā)及級聯(lián)放大的關(guān)鍵介質(zhì),可以增強炎癥反應對機體的影響。
Bouchon 于2001 年首次報道了TREM1 作為介導膿毒性休克的關(guān)鍵介質(zhì)觸發(fā)并擴大了炎性反應,顯示機體若細菌(如銅綠假單胞菌和金黃葡萄球菌)感染或真菌(如煙曲霉菌)感染時,單核/巨噬細胞和中性粒細胞表達TREM1 顯著增加;而在非微生物感染性炎癥(如潰瘍性結(jié)腸炎或免疫相關(guān)的血管炎)和胞內(nèi)細菌(如分枝桿菌)感染時,TREM1 的表達沒有增加。
TREM1 在激活的中性粒細胞或巨噬細胞表面高度表達并能脫落,因而能在體液中檢測到其可溶性形式sTREM1。有研究檢測血漿sTREM1 水平,評價對ICU 內(nèi)疑似感染病人的診斷價值,發(fā)現(xiàn)對嚴重感染/感染性休克的診斷有很高的準確度,感染時sTREM1 水平顯著增高(149 vs 0μg/L),診斷ROC曲線下面積達0.97,診斷域值為60μg/L 時,靈敏度為96%,特異度為89%[16-17],明顯高于PCT、IL-6 及CRP,而且血漿TREM1 水平與預后明顯相關(guān),描繪TREM1 的時間曲線顯示存活組早期1 周內(nèi)血漿sTREM1 能迅速下降,而非存活組血漿sTREM1 不降甚或逐漸上升[18]。
白細胞介素8(interleukin 8,IL-8)是繼IL-6 后研究較多的促炎因子,是在TNF-α等因素的刺激作用下由單核/巨噬細胞、內(nèi)皮細胞等產(chǎn)生釋放,具有中性粒細胞趨化作用,是中性粒細胞趨化因子,使中性粒細胞向炎癥區(qū)移動,介導炎性反應,在機體感染性休克的炎癥過程中起很重要的作用[19]。有研究證實IL-8 可作為感染性休克的早期診斷、嚴重程度及病死率的標志物。
Livaditi[20]等報道,感染性休克病人血清IL-8 可顯著增高,而且不同程度的膿毒癥病人的IL-8 水平有統(tǒng)計學差異,并在不同SOFA 評分和APACHEII 評分中IL-8 也有統(tǒng)計學差異,診斷感染性休克的ROC曲線下面積為0.93,界值為693 ng/L 時,靈敏度為81.8%,特異性為96.7%,陽性預測值為90%,陰性預測值為93.5%;同時還顯示IL-8 對28 d 病死率的預測價值較高,其ROC曲線下面積為0.73,相關(guān)危險度為1.26,即血清IL-8 水平每增加100 U 則死亡的概率增高1.26倍[7]。
IL-10是抗炎癥介質(zhì),是公認的介導免疫抑制的細胞因子,反映了抗炎反應的強弱程度。其主要作用是抑制Th1 細胞,減少IL-2 等重要促炎因子的釋放,抑制單核/巨噬細胞的抗原提呈功能。IL-10 能夠抑制局部組織及全身過度釋放致炎因子及趨化因子,抑制抗原特異性T 細胞反應,同時還能上調(diào)部分抗炎細胞因子的表達。
IL-10通過抑制NF-κB抑制蛋白IκB-a的降解,阻斷單核巨噬細胞中NF-κB 的活化,抑制炎癥細胞因子及趨化因子的表達,限制急性炎癥反應[21]。
IL-10能促進中性粒細胞的凋亡。研究表明,與健康人相比,嚴重膿毒癥病人中性粒細胞的自發(fā)性凋亡能力明顯降低,體內(nèi)大量衰老的中性粒細胞堆積,引起毒性代謝產(chǎn)物的過度釋放。IL-10可與酪氨酸激酶作用,減少酪氨酸磷酸化,從而加速中性粒細胞的凋亡[22]。
許多研究已表明,感染時過度表達的炎癥細胞因子在機體炎癥反應的發(fā)生和發(fā)展中起著決定性作用。IL-10能夠抑制炎癥細胞因子的特性,使其在膿毒癥、急性呼吸窘迫綜合征、風濕性關(guān)節(jié)炎及炎癥性腸病等炎性疾病中的應用成為可能,并在抑制炎癥反應、促進疾病轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮了重要作用[23]。
宋振舉等[24]為探討膿毒癥患者血清中促炎和抗炎細胞因子的濃度與程度間的關(guān)系,選取膿毒癥和重癥膿毒癥患者為試驗組、健康成年人為對照組進行研究,發(fā)現(xiàn)膿毒癥和重癥膿毒癥患者血清中的IL-10 濃度明顯高于對照組,重癥膿毒癥患者血清中的IL-10濃度高于膿毒癥組,差異均有統(tǒng)計學意義。因此認為細胞因子的表達在不同病情程度膿毒癥患者中有明顯差異,膿毒癥時表現(xiàn)為炎癥反應持續(xù)激活,重癥膿毒癥時表現(xiàn)為抗炎癥因子表達顯著增加。
脂多糖結(jié)合蛋白(lipopolysaccharide binding protein,LBP)是1986 年Tobias 等首先描述的一個新的急性期反應蛋白,相對分子質(zhì)量為58×103,在肝臟中合成,通過結(jié)合革蘭陰性桿菌產(chǎn)生的脂多糖(LPS)形成LBP-LPS 復合物,再與能表達CD14 分子的單核細胞和巨噬細胞膜結(jié)合,導致吞噬作用,清除病原微生物,或激活單核/巨噬細胞系統(tǒng)的TLR-4,啟動信號轉(zhuǎn)導,激活MAPK(細胞分裂素活化蛋白激酶)和NF-κB 途徑,產(chǎn)生大量的促炎因子如IL-1和TNF-α等。血清LBP的正常濃度為5~10 mg/L,急性反應期高峰濃度可達200 mg/L。
血清LBP 濃度在SIRS、膿毒癥和感染性休克中都有升高,但在未感染的SIRS 患者與膿毒癥患者中的不存在統(tǒng)計學差異;感染性休克患者血清中的LBP 濃度則明顯高于SIRS 患者,差異具有統(tǒng)計學意義。當診斷域值為29.8 mg/L時,診斷膿毒癥或感染性休克的特異度為50%,敏感度為74.2%。鑒別SIRS和膿毒癥的ROC 曲線下面積為0.66,而診斷嚴重感染/感染性休克的ROC 曲線下面積為0.71,稍有提高[25]。另外,血清LBP 濃度與APCHEII 評分不存在相關(guān)性,在存活組和非存活組之間比較無差異,但感染性休克的非存活病人血清中的LBP濃度明顯高于感染性休克存活病人。因此,LBP 是一個非特異的急性期反應蛋白,不能有效鑒別膿毒癥與非感染的炎癥情況,與疾病嚴重程度、預后的相關(guān)性不強,不是合適的標志物,但在感染性休克中血清LBP 仍有一定的指示作用。
生長相關(guān)癌基因α(growth-regulated oncogene-alpha,GRO-α)編碼的蛋白又稱CXCL1,屬于CXC 趨化因子家族,分子較小,相對分子質(zhì)量約為8×103,其氨基酸序列上有4個保守的半胱氨酸殘基,前2 個半胱氨酸殘基通過一個非保守氨基酸殘基相隔。由于第一個半胱氨酸殘基前具有谷氨酸-亮氨酸-精氨酸(Glu-Leu-Arg,ELR)結(jié)構(gòu)域,因此屬于趨化因子家族中的ELR 趨化因子[26-27]。趨化因子通過與相應的受體結(jié)合而發(fā)揮作用,GRO-α的受體為CXCR2。GRO-α對于嗜中性粒細胞具有強烈的趨化作用,但不能趨化單核細胞,可刺激正常上皮細胞、內(nèi)皮細胞的生長[28-29]。
研究表明,新生鼠缺氧缺血性腦損傷1 h 后腦組織中GRO-α的mRNA 水平增高,12 h 達到高峰,以后逐漸下降。發(fā)生損傷前期僅有少量中性粒細胞侵入,且GRO-α mRNA 表達增高,先于梗塞區(qū)中性粒細胞的聚集,二者達到高峰的時間一致,提示GRO-α在中性粒細胞的誘導、激活過程中起重要作用。Tani 等的動物試驗表明,GRO-α過度表達的轉(zhuǎn)基因小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)有大量白細胞浸潤[30]。
總而言之,膿毒癥是一個復雜的免疫網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)生大量的炎癥介質(zhì),從中選擇適當?shù)难鍢酥疚锶ピ缙诿鞔_感染性休克的存在、評估炎癥反應強度或免疫抑制、指示疾病的嚴重程度和預后,仍是臨床醫(yī)生面對的巨大挑戰(zhàn)。好的標志物要有高的靈敏度和特異性,易快速檢測,且檢測成本合理。理想的膿毒癥診斷與預后的血清學標志物目前仍未確定,建議綜合檢測多個標志物來提高準確度,進行更多的多中心研究證實各免疫標志物的臨床意義。
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