新型感染性标志物在血流感染中的应用及研究进展

张双霞，印 璞，金玉芬，于 庭*

(1.吉林大学第二医院，吉林 长春130041;2.吉林省临床检验中心)

感染性疾病是临床疾病谱中重要的组成部分。由于疾病的异质性、机体自身免疫状态、致病菌种的差异等原因，部分患者的临床表现不典型，如不发热，体温不升高等，早期诊断难度随之增加。血流感染是住院患者发病率和死亡率最主要的原因。脓毒症被定义为符合全身炎症反应综合征的评定标准，并在72小时内有典型微生物生长。脓毒症是一种复杂的动态综合征，其过程是通过中性粒细胞表面各种黏附分子的过度表达，促进促炎和抗炎细胞因子的过度释放。诊断血流感染的金标准是血培养,但是血培养的影响因素较多，调查显示约30%的脓毒症患者的血培养呈假阴性结果[1]。且需要3-5天时间进行菌种的鉴定。因此，需要特异性和敏感性的生物指标来实时监测疾病的严重程度、预测治疗效果。本文就降钙素原(PCT)、可溶性髓系细胞触发受体1(sTREM-1)、血清淀粉样蛋白A(SAA)、瓜氨酸化组蛋白H3(Cit H3)新型感染性标志物在血流感染中的应用及研究进展作一综述。

1 PCT

PCT是降钙素的前肽蛋白，是一种无激素活性的糖蛋白，由116个氨基酸组成，通常由肺、肠的神经内分泌细胞或甲状腺C细胞分泌。正常情况下，PCT在循环系统中量极少，在健康人中，PCT和其他降钙素前体通常检测不到。一项对78名健康供者的研究表明，男性和女性的PCT浓度均小于0.04 ng/ml[2]。当机体受到感染时，在炎症的刺激下PCT在组织中的表达量会上调，导致在血清中的含量迅速增加。有研究表明[3]，注射革兰阴性细菌内毒素的健康志愿者，血清PCT水平在4小时内升高，6小时内达到峰值，在24小时内保持稳定。PCT是近年来出现的较为敏感的炎症标志物，能够快速、灵敏的反映机体炎症变化，成为细菌感染的重要标志物之一。

引起血流感染的病原体主要有细菌和真菌。革兰氏阳性菌(GP)和革兰氏阴性菌(GN)引起的降钙素原释放机制不同。GN和GP膜主要成分不同，GN主要膜成分是脂多糖(LPS)，是内毒素的主要成分，GP主要膜成分是肽聚糖(PGN)，LPS和PGN作为病原体相关的分子模式(PAMPs)，在先天免疫应答中被模式识别受体(PRRs)识别，PRRs包括toll样受体(TLRs)和c型凝集素受体(CLRs)等多个家族。大多数TLRs在细菌识别方面有至关重要的作用，可以将PAMPs连接到TLRs，启动信号通路并诱导促炎细胞因子的释放[4]。LPS与TLR4结合，刺激经典的依靠MyD88信号通路，从而诱导细胞因子的生成,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)[5]。Oberhoffer[6]等人也证实LPS和脓毒症相关细胞因子均增加了人外周血单核细胞(PBMCs)的PCT表达，在PBMCs中分别加入LPS、TNF-α和IL-6，并检测PCT mRNA的水平，发现PCT mRNA水平分别为4-230倍、2-90倍和2-35倍，均高于对照组。GN菌血症相对于GP菌血症，能引起更大的炎症级联反应，所释放的促炎因子会不断刺激降钙素的mRNA转录，最终使得身体多个组织释放PCT。此外微生物毒素也可以刺激PCT水平的增加。以上因素可能介导血清PCT浓度在GN感染反应中的高表达。

在一定程度上，PCT有助于区分不同类型的感染。Tang JH[7]等人通过荟萃分析表明，GN感染组PCT浓度远远高于GP感染组和真菌感染组,GP感染和真菌感染中PCT浓度差异不显著。并将区分GN感染和GP感染或真菌感染的PCT临界值设为10 ng/mL。DO ThomasRüddel[8]研究发现GN菌血症PCT 26 ng/ml明显高于GP菌血症7.1 ng/ml或念珠菌血症4.7 ng/ml。对于GN菌血症与GP菌血症或念珠菌血症鉴别，PCT最佳临界值同样为10 ng/ml(灵敏度69%，特异度35%)。Miglietta F[9]等人发现，在区分细菌败血症和全身念珠菌病时，PCT的最佳临界值为0.99 ng/ml,PCT诊断灵敏度和特异性分别为84.3%和81.8%。提示当怀疑血流感染时，可以根据PCT的数值大致判断病原菌的类型，缩小抗生素的使用范围，避免使用广谱抗生素，以减少耐药菌株的形成。

不恰当的经验性使用抗生素是增加败血症死亡的危险因素之一，导致抗生素耐药，增加二重感染的机会，并会促使多重耐药菌株的出现。研究表明，临床工作中不适当抗菌治疗是导致金黄色葡萄球菌感染或GN血流感染患者不良结局的独立危险因素[10,11]。

Hochreiter M[12]等人认为PCT可用作决定抗生素治疗持续时间及抗生素停用时间的指标，可减少不必要及长时间使用抗生素，避免耐药菌群的发展。Wirz Y[13]等人研究发现如果PCT低于0.5 μg/L或下降到80%的峰值水平，可以早期停用抗生素。在PCT指导下，抗生素治疗时间适度减少，死亡率也随之降低。同样Schuetz P[14]等人已证明PCT有助于评估抗菌治疗反应和协助抗生素管理。基于多项随机试验荟萃分析[15]，美国食品和药物管理局(FDA)批准了PCT试验，以指导脓毒症下的抗生素治疗。PCT指导治疗可降低死亡率、缩短抗生素疗程。有研究表明，PCT水平与疾病预后有着密切联系。Lavrentieva A[16]等人证明了PCT水平与抗菌治疗效果成反比关系，即 PCT水平越高，治疗效果越差，预后不良。PCT对脓毒症的诊断有较高的准确性，其动力学与脓毒症的严重程度有很好的相关性。除了区分感染，PCT水平在急救科发热和呼吸困难患者中显示出预后价值[17]。Koivula[18]等人报道称，PCT水平升高预示伴有发热性中性粒细胞减少的血液病患者出现GN败血症。Zhou H[19]等人报道PCT和序贯器官衰竭评分(Sequential Organ Failure Assessment，SOFA)联合检测可预测急诊科社区获得性肺炎患者28天死亡率等等。

2 sTREM-1

髓细胞上表达的触发受体1 (TREM-1)是Bouchon[20]等在2000年发现的髓细胞表面表达的一种免疫球蛋白。在正常机体中，sTREM-1水平是检测不到的。在髓细胞上表达的可溶性触发受体是TREM-1的可溶性形式，是由金属蛋白酶裂解产生的17-kDa片段。当细菌感染发生时，sTREM-1会分泌到血液和其他体液中。TREM-1是一种触发炎症级联反应的受体，在中性粒细胞和单核细胞中高度表达[21]。Tessarz AS[22]等人研究认为，TREM-1在细菌和真菌感染中表达上调，可通过激活DNA活化蛋白12(DAP12)信号通路，促进多种促炎细胞因子的释放。Radsak MP[23]等人研究发现，TREM-1的激活可诱导中性粒细胞迅速脱粒，并驱动巨噬细胞炎症蛋白-1(MIP-1)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、白细胞介素-8(IL-8)等促炎因子的释放，从而在炎症过程中起调节作用。

对于血流感染临床症状和体征不明显，或者难以与其他相关疾病区分时，检测sTREM-1水平，可以辅助临床医生做出判断。在El-Madbouly[24]等人的研究中发现，新生儿脓毒症组sTREM-1平均水平明显高于对照组，sTREM-1区分两组的最佳截点为69.8 ng/L，敏感度为96.7%，特异度为86.7%，阳性预测价值和阴性预测价值分别为83.9%和92.9%。Saldir[25]等人发现迟发性败血症(late onset sepsis，LOS)患儿血清中sTREM-1水平显著升高，提示sTREM-1在LOS诊断和监测治疗后反应方面具有相当大的诊断价值。Arzanian MT[26]等人发现sTREM-1水平与恶性发热的中性粒细胞减少症的儿童是否存在血流感染具有相关性，当sTREM-1为525 pg/ml时，灵敏度和特异度分别为84.62%、100%，并建议当sTREM-1≥525 pg/ml，应经验性应用抗生素。

血清sTREM-1有助于判断检测出的病原菌是否为定植感染。Chengping H[27]等人使小鼠吸入不同剂量的细菌，诱导鲍曼不动杆菌定植和感染模型，在感染组中，血清sTREM-1浓度显著升高，与对照组或定植组相比大约增加了2倍，相关性分析显示感染过程中血清sTREM-1水平升高与PCT、CRP呈正相关，当血清sTREM-1浓度显著升高时，提示非定植感染的可能性大。

血清sTREM-1与感染的严重程度相关，并在疾病的治疗、预后转归方面有重要价值。Li Z[28]等人证实脓毒症和严重脓毒症/脓毒症休克组患者血清sTREM-1水平存在显著差异，提示sTREM-1可能是区分脓毒症严重程度的生物标志物。黄丹[29]等人发现脓毒症生存组患者血浆 sTREM-1和 PCT 水平随着时间的推移逐渐降低，而死亡组患者并不随时间发生变化，进一步支持sTREM-1在预测患者预后方面的重要价值。El-khier N[30]等人同样证实sTREM-1预测患者生存率方面具有较高的准确性，他们发现随着病情的有效控制，血清sTREM-1浓度逐渐下降，提示动态监测血清sTREM-1浓度可为后续监测抗生素治疗情况提供有用的信息。Li Z等人研究中认为血清sTREM-1升高比其他生物标志物具有更好的预后准确性，并进一步得出结论，sTREM-1水平是28天死亡率的独立预测因子。

3 SAA

SAA是一组由肝脏合成的载脂蛋白家族成员。正常情况下，血清中含量极低，约1-5 mg/L。SAA是一种急性时相反应蛋白，半衰期较短，仅有50分钟左右。当机体受到炎症刺激时，在各种炎症因子的作用下，肝脏的巨噬细胞和纤维母细胞短时间内分泌大量的SAA，血清中SAA表达量会迅速升高，升高的程度与病情严重程度呈正比。SAA在感染后4-6小时达峰值，最高可达正常值的1000倍，经过有效治疗病情控制后，其含量会逐渐下降。

SAA水平在细菌、真菌、病毒感染时都有不同程度的增高。胡冠中[31]等人研究中发现SAA诊断恶性血液病合并细菌感染的灵敏度为94.6%，特异度为36%。他们还发现SAA水平在革兰阴性菌组和革兰阳性菌组差异无明显差异，表明SAA水平升高只能提示感染，而不能区分感染病因。所以，研究者建议将SAA和PCT联合检测，二者同时升高，提示细菌感染的可能性大。

SAA介导的急性炎症的具体分子机制尚不清楚。探究的过程中，研究者们也有一定收获。Shixun W[32]等人证实SAA可通过诱导免疫细胞产生炎症介质(如TNF-α、NO、IL-6)参与重要的免疫相关性活动。Ye RD[33]等人研究发现SAA可增加中性粒细胞和单核细胞的趋化性，有潜在的促炎能力。具体促炎的分子机制还有待进一步探究及验证。

SAA与病情的严重程度密切相关。Mei-Hong Y[34]等人研究发现SAA在脓毒症早期即可迅速升高，SAA水平反映了脓毒症患者病情的严重程度，SAA水平升高意味着病情加重。同时他们还证实SAA也是脓毒症相关死亡的独立预测因子，当SAA>164.75 mg/L时，预测患者预后的敏感度为94.4%,特异度高达100%。

4 Cit H3

在感染和炎症反应早期，活化的中性粒细胞会释放一种细胞外纤维结构去捕获病原体，这种细胞外纤维又称为中性粒细胞胞外诱捕网(NET)，主要由染色质和颗粒蛋白质组成。Brinkmann[35]于2004年首次报道了这种独特的现象。NET介导的杀灭途径，参与细菌感染的先天免疫应答反应，在NET结构中，抗菌物质的局部浓度相对较高，可以有效杀灭细菌。Leshner M[36]等人研究中证实细菌脂多糖(LPS)可活化中性粒细胞，继而通过肽基精氨酸脱亚胺酶4 (PAD4)催化细胞内组蛋白精氨酸瓜氨酸化，瓜氨酸化组蛋白，特别是组蛋白H3，在中性粒细胞胞外诱捕网染色质去致密化过程中发挥重要作用。Neeli I[37]等人也证实Cit H3为中性粒细胞脱粒产生的中性粒细胞外陷(NETs)的组成部分，作为中性粒细胞对感染反应的一部分，Cit H3在细胞外释放。

Cit H3早期检测在预测脓毒症方面有重要意义。Nomura K[38]等人在注射内毒素6小时后小鼠的肝脏中发现Cit H3阳性细胞开始增加，12小时达峰值，24小时维持稳定状态，提示在脓毒症早期检测Cit H3，对病程的预测和预后是非常重要的。同样在Gavillet M[39]等人做的研究中也证实脓毒症患者外周血中NETs含量高于对照组。Li Y[40]等人认为Cit H3可能成为脓毒症中网状结构的生物标志物，并可能成为一种新的治疗靶点。

5 小结

感染性疾病是临床疾病谱中重要的组成部分。近年来尽管抗生素治疗和现代生命支持方面取得了很大进展，脓毒症患者的死亡率仍居高不下，已成为全球公共卫生的一大难题。寻找针对疾病灵敏度、特异度好的生物标志物辅助诊断、鉴别诊断、监测疾病的严重程度、评估预后尤为重要。PCT、sTREM-1、SAA、Cit H3是近年来出现新型的感染指标，具有检测迅速、灵敏度高、特异度好的优点。它们在鉴别感染类型、致病菌类型、判断预后方面有重要意义。微生物学检查仍然是目前鉴别病原体的黄金标准，上述感染指标并不能单独作为细菌感染的指标，需与其他指标联合，结合临床实际情况进行疾病的有效诊断和治疗。