创伤后脓毒症早期预测诊断的研究进展

孙家莉 邓志红 杨传俊 甘乐彬 彭国璇 邓进

1贵州医科大学（贵阳550004）；2贵州医科大学临床学院（贵阳550004）；3贵州医科大学附属医院急诊科（贵阳550004）

创伤是世界范围中青壮年发病和死亡的主要原因，也是造成经济损失的主要原因之一［1-2］，创伤造成的死亡率呈现出三个高峰，53%发生在事故现场（伤后立即死亡），7.5%发生在急诊科（伤后数小时内），39.5%发生在医院（伤后几天或几周）。医院内死亡即创伤后迟发性死亡，80%是由于脓毒症或多器官衰竭引起［3］。降低脓毒症的发病率和病死率始于早期快速准确的预测诊断［4］。目前早期预测诊断创伤后脓毒症的方法主要是生物标志物、患者人口统计学特征（如年龄、性别、种族）和损伤特征（如损伤严重程度、损伤机制、损伤数量、入院时低血压）［5］。早期预测诊断脓毒症有助于患者的后续干预和治疗，有助于降低死亡率和改善预后［6］。但由于无菌性炎症引起的全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）和脓毒症患者的临床特征有很多重叠之处，导致了两者容易混淆，而且缺乏标准化的定义，进而影响临床实践中的早期诊断［7］。

2014年，脓毒症3.0 定义被提出，即机体对感染反应失调导致的危及生命的器官功能障碍［8］。其强调感染导致宿主产生内稳态失调、存在潜在致命性风险、需要紧急识别和干预。就目前创伤后脓毒症的研究较少，根据最新的Sepsis-3 定义，更加强调可靠的生物标志物的重要性，理想的创伤后脓毒症生物标志物需具有明确的诊断和预测价值（高敏感性和高特异性），可进行快速、经济有效的床旁检测，并经得起多中心试验的验证。脓毒症生物标志物是在宿主对感染的反应过程中产生的。目前已有近200 种脓毒症生物标志物的研究报道，但对创伤后脓毒症生物标志物的研究相对较少，且部分结果存在争议［7］。且脓毒症不仅仅是一个基于实验室的诊断，新的临床研究表明，脓毒症新的定义和创伤严重程度综合评分对脓毒症的早期识别和诊断具有重要意义［9］。因此，单一的生物标志物难以实现有效诊断及预测。现多种生物标志物联合检测是创伤后脓毒症研究的一个新方向，也是近年来研究的热点。笔者将对已经报道与创伤后脓毒症相关创伤顺序器官衰竭评分及多种生物标志物进行综述。

1 创伤严重程度评分

在创伤后24 h 内计算以下功能严重程度评分：损伤严重程度评分（ISS）、修订后的创伤评分（RTS）、急性生理和慢性健康评估Ⅱ（APACHEⅡ）、顺序器官衰竭评估（SOFA）和格拉斯哥昏迷量表（GCS），可评估患者的临床严重程度，并间接地评估创伤后脓毒症患者的死亡风险。JONES等［10］提出采用SOFA 评分作为预测伴有脓毒症低灌注或脓毒症休克症状的严重脓毒症患者预后的工具。SOFA 评分快速版本，即qSOFA，只评估3 个容易在“床边”获得的临床变量，即收缩压≤100 mmHg、呼吸频率≥22 次∕min 和精神状态的变化（GCS ≤13 或其他变化）。≥2 qSOFA 可快速检测脓毒症患者，并与10%的死亡率相关。然而，最近的科学研究对qSOFA 的作用提出了质疑，并将其与以前的SIRS 诊断标准进行了比较。qSOFA ≥2 似乎具有较高的特异性，但敏感性较低。创伤严重程度综合评分加上临床特征也可用于预测严重创伤患者脓毒症的发生，这将有待进一步验证。

2 与创伤后脓毒症相关生物标志物

2.1 细胞因子类标志物

2.1.1 原降钙素（procalcitonin，PCT）PCT 是降钙素激素的前体，由甲状腺C 细胞生理合成。在正常生理条件下，血清PCT 水平较低（0.1 ng∕mL）。PCT 分泌是炎症反应的一个组成部分。目前，PCT是研究最多、最有前途的脓毒症生物标志物。其是对C 反应蛋白和其他传统脓毒症标志物的一种改进，全身性感染似乎导致PCT 升高较明显，而在局部感染、病毒感染中升高较低或几乎可以忽略不计［11］；经研究发现，血清或血浆中PCT 被发现在创伤后脓毒症早期发生发展中明显升高。UZZAN等［12］通过25 项研究以及Meta 分析结果发现PCT的整体诊断准确率明显高于C 反应蛋白，得出结论PCT 是严重脓毒症和脓毒症休克的良好生物诊断标志物，应纳入脓毒症诊断指南和重症监护病房的临床实践中。然而，到目前为止，PCT 与严重创伤患者损伤的严重程度或损伤部位之间的关系尚未明确。在LEE 等［13］的研究中，PCT 在感染后6 ～12 h 内开始上升，当感染被宿主的免疫系统和抗生素控制时，PCT 每天下降一半。但是，PCT 作为创伤患者脓毒症的早期预测标志物其差异无统计学意义。就目前的相关研究结果，由于样本量较少，结果上存在争论，仍需进一步研究。

2.1.2 巨噬细胞迁移抑制因子（migration inhibitory factor，MIF）MIF 是新近发现的预测创伤后脓毒症患者炎症反应的另一因素。它作为一种类似化学因子的细胞因子，招募白细胞并将其迁移到受感染的区域［12］。MIF 在免疫和非免疫系统中均有表达，储存在脑垂体、T 细胞和巨噬细胞中，MIF 的主要功能包括巨噬细胞功能调节、淋巴细胞免疫、内分泌功能，还可拮抗糖皮质激素的免疫抑制和抗炎活性。在感染性休克、类风湿、炎症性肺病、肾小球肾炎、炎症性肠病等急性炎症性疾病的发病机制中，MIF 均起着至关重要的作用［13］。近年来，在BERNHAGEN 等［14］的临床试验研究中，ISS ≥15 中发现脓毒症组MIF 平均水平高于非脓毒症组，两组初始C 反应蛋白、乳酸、PCT 水平无显著差异。在没有感染的严重创伤的早期阶段，MIF可反映这种免疫抑制状态，被认为是严重创伤患者脓毒症的预测标志物之一。同时，CHO 等［15］的研究展示了MIF 对预测早期创伤后脓毒症是有意义的，MIF 水平在创伤患者中的应用有可能为急诊医师诊断创伤后脓毒症的发生提供帮助。这支持了MIF 表达水平可能是创伤患者发生脓毒症风险预测的有效指标。

2.1.3 白细胞介素-17（interleukin-17，IL-17）IL-17（也叫IL-17A），是一种重要的细胞因子，与组织炎症的严重程度有关。IL-17通过激活NF-κB MAPKs和C∕EBP 瀑布通道诱导炎性细胞因子、趋化因子、抗菌肽、基质蛋白酶的生产［16］。ABDELKADER等［17］的研究中，纳入100 例成年严重创伤患者，在重症监护病房（ICU）入院时测定血清IL-17 水平，脓毒症组血清IL-17 水平明显高于非脓毒症组。严重创伤患者血清IL-17 预测脓毒症的最佳截止值≥53.8 pg∕mL；该截止值敏感性为60.7%，特异性为76.4%，同时，血清IL-17 水平升高与ICU 28 d 死亡率升高相关。因此，IL-17 可作为预测创伤后脓毒症一种潜在因子。ALI 等［18］也将IL-17 作为预测创伤后脓毒症前瞻性队列研究，结果显示，在IL-17、IL-6、TNF-α这3 种炎症血清学研究对比中，只有IL-17 与严重创伤患者脓毒症易感性有独特且独立的相关性，IL-17 的产生可能与创伤后脓毒症的发生风险增加有关。

2.2 蛋白及蛋白相关类生物标志物

2.2.1 硫氧还蛋白（thioredoxin，TRX）TRX 是一种在炎症条件下诱导产生的的内源性抗氧化蛋白，是细胞内还原状态的主要促进因子。虽然TRX 在正常情况下作为细胞内蛋白发挥作用，但在氧化应激和炎症状态下，TRX 被诱导并释放到血浆中［19］。在细胞外，TRX 是一种有效的抗氧化剂，可调节炎症、细胞生长和凋亡。TRX 调节多种炎症过程，包括趋化、炎症细胞活化和凋亡［20］。在SHOZUSHIMA 等［21］的动物研究中显示，TRX 能促进血管内皮细胞生长因子信号传导和再生上皮化，并激活缺血损伤小鼠的伤口闭合。ERIKSSON等［22-23］在一级创伤中心中通过采集创伤患者第1 天和第3 天及健康志愿者血浆样本进行检测研究后发现，与健康志愿者相比，创伤患者的初始TRX 增加了3 倍。在包括TRX、C 反应蛋白、损伤严重程度、大量输血和入院血压在内的Logistic 回归分析中，TRX 是唯一与创伤后脓毒症独立相关的变量；TRX 水平与受伤严重程度、到达时休克和大量输血有关。TRX 与创伤后脓毒症的发展独立相关。因此，TRX 有望成为预测创伤后脓毒症的早期生物标志物。

2.2.2 可溶性CD14 亚型（presepsin）Presepsin是sCD14 亚型（sCD14- st）的另一个名称，presepsin是机体对细菌感染的反应而产生的。尽管目前还不清楚presepsin 是如何在体内产生的。但目前研究结果认为，presepsin 可能是一种具有较高敏感性和特异性的脓毒症诊断生物标志物［24］。近年来，许多研究探讨了presepsin 在脓毒症诊断中的潜力，对于presepsin 是否能提供足够的鉴别能力，得出了相互矛盾的结论。SPANUTH 等［25］研究了急诊患者入院时的presepsin 浓度，发现脓毒症患者的presepsin 浓度明显高于健康人，重度脓毒症患者的presepsin 浓度明显高于脓毒症患者。此外，presepsin 浓度与APACHEⅡ评分和SOFA 评分呈正相关。最近的一项研究表明，在ICU 治疗的第1 周内，对严重脓毒症和脓毒性休克患者的presepsin 水平的测量显示出诊断和预后价值。与PCT、IL-6、CRP、白细胞比较，presepsin 对ICU 入院后第1、3、8 天脓毒症、严重脓毒症及脓毒症休克具有诊断价值。它还揭示了预测短期和长期死亡率的预后能力［26］。而且，presepsin 既不受创伤后早期感染的影响，也不受创伤后7 d 内免疫反应延迟的影响，因此，presepsin 是诊断严重脓毒症和脓毒症休克的一种很有前途的生物标志物［27］。但presepsin 的研究结果需考虑到其他标记物和个别患者的临床背景，还需要进一步的研究来验证目前的发现。

2.3 RNA 及RNA 相关类生物标志物

2.3.1 微小核糖核酸（microRNA）microRNA是一类由19 ～24 个核苷酸组成的短的非编码RNA［28］。在严重创伤后，生化和生理失衡，miRNAs 在血液或其他体液中的表达发生显著变化。SUN 等［29］研究了microRNA 在NF-kB 通路中的作用，显示了microRNA-181b 在炎症和脓毒症中调节NF-kB 通路。PUSKARICH 等［30］进行的另一项重要研究显示，在脓毒症患者中，microRNA-150 和microRNA-342-5p 活性降低；而microRNA-486 和microRNA-182 表达增加。FEJES 等［31］进行的一项类似研究发现，脓毒症患者与microRNA-233 的降低相关。BLASS 等［32］研究中指出10 种可作为脓毒症生物标志物的miRNA：let-7b、miRNA-15b、miRNA-16、miRNA-210、miRNA-324-3p、miRNA-484、miRNA-486-5p、miRNA-340 和miRNA-324-3p。近年来，大量研究证实了miRNA 的表达可能对脓毒症的诊断具有重要意义。且由于microRNA 具有疾病特异性、相对稳定性、易获得性等特点，被认为是未来诊断和预测创伤后脓毒症及监测临床治疗反应的生物标志物。但由于缺乏一种操作简便、分析快速和安全可靠的检测技术，它尚未被纳入临床实践检测中［33］。

2.3.2 细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）细胞外囊泡是活化和凋亡细胞释放的，大小约30 nm 至数微米的小膜泡［34-35］，可分为三大类：凋亡体、外泌体和微囊泡（MVs）。其功能包括：细胞的自动调节、遗传信息传递、促凝集作用、免疫调节等。目前，关于EVs 在脓毒症中研究才刚刚开始。研究表明，在脓毒症期间，游离的EVs 水平升高，表现出促炎和促凝特性［36］。多项研究显示，EVs 水平在炎症性疾病中增强，特别是补体激活以失调的方式发生时，包括严重创伤、脓毒症、出血和感染性休克中，补体C5a 受体C5aR1 在脓毒症休克患者MVs 上的表达增强，提示其在脓毒症预后中发挥重要作用。此外，C5aR1 受到抑制后，EVs 与脓毒症患者的生存率呈负相关。进一步的研究发现，与健康志愿者相比，26 例严重脓毒症患者的血液白细胞中C5aR1 的基因表达增加了20 倍，因此，在脓毒症的分子诊断中，具有特异性的EVs 可考虑作为一种新型生物标志物。特别是其中的微囊泡相关诱导型一氧化氮合酶（MV-A iNOS），在将其作为脓毒症发病的新型血浆生物标志物的研究中，包括人类临床研究和动物研究，等离子体iNOS 作为一种独立的检测手段和一种新型的脓毒症生物标志物的组成部分，支持了循环微泡中的细胞外血浆MV-A iNOS 与脓毒症的发生密切相关的观点，可以作为脓毒症发生的早期症状前预警信号［37-39］。在脓毒症中，活化或受损的细胞向细胞外空间释放各种细胞成分，如损伤相关分子模式（DAMPs）、EVs 等，这些成分在先天免疫系统和组织修复中发挥着关键作用［40］。鉴于脓毒症和EVs 都是两个非常复杂的领域，现有关于EVs 在创伤脓毒症中预测作用的证据有限，需要进一步深入研究并进行佐证。

3 展望

目前创伤后脓毒症的早期预测及诊断是一个持续性的挑战，而现有研究结果一致认为创伤后脓毒症是远期死亡的主要原因，因此，需要一类早期、准确、可靠的生物标志物预测脓毒症的发生和指导针对脓毒症的治疗，这些生物标志物的研究对于早期预测、诊断及脓毒症的预后具有重要意义。虽然目前已经发现多种创伤后脓毒症早期预测相关生物标志物，但这些都不是“理想”的生物标志物，可能需要结合其他的生物标志物、人口统计学特征及损伤评分等。因此，多生物标志物联合检测成为目前一个研究的趋势和热点。未来的工作需要以全新的视角来关注临床多中心多生物标志物联合预测创伤后脓毒症风险。这种模式可能有助于克服单一生物标志物常见的低敏感性和特异性的限制。