降钙素原检测在外科手术后应用的研究进展

2022-01-01薛海玲陈明慧曾昭伟孙兰菊常艳敏张爱民

中国中西医结合外科杂志 2021年6期

薛海玲，房杰，陈明慧，曾昭伟，孙兰菊，常艳敏，张爱民

降钙素原(procalcitonin，PCT)是降钙素的前肽物质，无激素活性。1993年，Assicot等[1]首次发现血清中的PCT水平与全身感染性疾病密切相关，提出PCT可作为人体细菌性感染的血清标志物。2001年，国际脓毒症会议将PCT作为脓毒症诊断的指标之一[2]。此后，PCT作为一种新型炎症指标广泛应用于感染性疾病的诊断和鉴别，成为系统性炎性反应综合征和脓毒症等疾病的预警指标。PCT在外科术后应用中也受到越来越多的重视和关注，现就PCT的生物学特性、检测方法和在外科术后应用的研究进展进行综述。

1 PCT的生物学特性

PCT含有116个氨基酸的糖蛋白，分子量为13 kDa，它是降钙素前肽物质，无激素活性，在体内蛋白酶的作用下可分解出游离的降钙素。生理情况下，PCT由定位于人11号染色体（11P，4）上的单拷贝基因calc-1编码，转录后在甲状腺滤泡旁细胞粗面内质网翻译成前体降钙素原。正常生理条件下，PCT由神经内分泌细胞(包括甲状腺、肺和胰腺组织的细胞)分泌，仅有少量进入外周血，因此其在健康成年人外周血中的含量很低，一般＜0.05 μg/L，以常用的检测手段无法有效地检出。细菌性感染时，在细菌内毒素肿瘤坏死因子--α（TNF-α）和白细胞介素-6(IL-6)等炎症刺激因子的作用下，肝脏的巨噬细胞和单核细胞、肺及肠道组织的淋巴细胞和内分泌细胞也可合成并分泌PCT，进而导致血清PCT水平显著升高[3]。Lee等[4]研究发现，发生细菌性感染3 h后，可在外周血中检出PCT，在4～6 h内其含量升高比较明显，6～12 h后达到峰值（可高达1000 μg/L），且几乎不受肾功能状态的影响[4]。Meisner等[5]研究发现，PCT半衰期为25～30 h，在活体外血浆PCT比较稳定，收集标本放置24 h，在4 ℃时PCT浓度仅下降6%，在室温时PCT浓度下降12%。与C反应蛋白（CRP）和IL-6等急性期炎性因子相比，PCT升高早，且半衰期长，成为感染早期快速诊断标志物。

2 PCT的检测方法

PCT检测过程几乎不受外界干扰，检测方法多种多样，包括定性检测、半定量检测和定量检测三大类。具体的检测方法有免疫层析法、胶体金法、放射免疫法、酶联免疫荧光法和电化学发光法等。

免疫层析法是一种定性检测方法，可以确定是否发生了感染，但是无法评估感染程度；胶体金法是一种半定量检测方法，整个检测过程不超过30 min，但结果易受检测操作者主观因素的影响。这两种方法均不依赖仪器，操作简便，比较适合床旁检测[6]。酶免法、放射免疫法、酶联免疫荧光法和电化学发光法等均是定量检测方法。酶免法特异性高，无交叉反应，但敏感性略低，不适用于健康人血清降钙素原检测[7]。放射免疫法敏感性比酶免法提高，可以检测健康人的PCT水平，但其耗时长，标记的放射性元素存在污染，且无法区分游离型和结合型降钙素原，临床应用受到限制[8]。酶联免疫荧光法特异性、精密度和敏感性都有很大提高，同时可实现半自动化检测，检测时间缩短，约为15～60 min，但检测的通量相对较小。近年来发展较快是电化学发光法，其特异性、精密度和敏感性均较高，最低检出限为0.02 μg/L，可实现全自动检测，检测时间大为缩短，约为18 min，与以上其他方法相比，检测通量明显提高，适合检验科大规模检测。目前，酶联免疫荧光法和电化学发光法凭借其较高的特异性、精密度和敏感性以及检测时间短等优势成为检测PCT最主要的两种检测方法，应用最为广泛[9]。

3 PCT在临床外科手术后的应用

3.1 鉴别外科术后细菌性感染和非细菌性感染国内外研究表明，机体发生细菌引起的全身性炎症反应时，血清PCT水平会明显升高[10-11]。发生细菌性炎症反应时，PCT水平的升高可能与大量的炎症刺激因子如细菌内毒素和IL-6等诱导机体分泌大量PCT这种机制相关。但在病毒感染时，血清PCT仅维持较低水平浓度。有学者认为[12]，病毒性炎症反应时，机体对病毒感染产生应答并释放出γ-干扰素等特定的细胞因子，可以减少PCT的生成，但这方面的结论还有待进一步研究。在真菌性感染时，PCT含量一般不升高或仅轻微升高，峰值明显低于细菌性感染[13]。此外，出现自身免疫性疾病和器官移植排斥反应等炎症反应时，PCT浓度仅维持在较低水平或者不升高，提示血清PCT浓度可以鉴别细菌性感染和非细菌性感染。与传统的炎症标志物如CRP和IL-6等相比，PCT值升高较早，3 h后即可在外周血中检出，一般在4～6 h内其含量升高比较明显，6～12 h后达到峰值（可高达1000 μg/L），而CRP一般在8～12 h后才缓慢升高。PCT检测可对外科术前术后是否发生严重细菌感染进行鉴别。胰腺炎是外科常见的疾病之一，当胰腺炎并发严重细菌感染甚至坏死时，快速准确判断病情显得尤为重要。胰腺炎感染的主要原因是细菌性感染和内毒素的移位，内毒素的产生能有效地刺激PCT的生成和释放，因此PCT数值可有效、准确并及时地反映胰腺炎是否并发细菌性感染以及细菌性感染的严重程度。Mofidi等[14]研究团队发现，以0.5 μg/L作为PCT检测的临界值，对于胰腺炎的敏感度、特异度分别为73%、87%。此外，Muller等[15]报道，在传染性心膜炎的早期诊断上，PCT比传统的炎症标志物CRP和IL-6等有更高特异性和灵敏度，有助于外科手术的及时选择。

3.2 在外科术后并发脓毒症中的应用外科手术后常容易出现严重的细菌感染甚至是脓毒症等并发症，情况危急生命。脓毒症是指由病原微生物侵入血液，释放各种毒性因子，并随血液播散至全身而引起的全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS）。全世界每年至少有1800万例脓毒症，死亡率为30%～50%[16]。脓毒症可并发多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)或低血压时称为脓毒性休克，可影响所有的器官，危及生命，病死率较高。因此寻找早期且特异性高的感染性标志物对于早期辅助诊断和及时治疗脓毒症至关重要。血培养是脓毒症诊断的金标准，但该方法存在的不足之处有周期长、时间延迟、阳性率低、易污染和易受标本采集时机及抗生素应用影响等[17]。相比于CRP、IL-1、IL-6和TNF-α等诊断脓毒症的传统炎症标志物，PCT有更高的特异性和敏感性，而且升高较早，容易检测，因此，PCT成为诊断脓毒症较好的生物标志物[18]。2001年国际脓毒症会议已将PCT作为脓毒症重要的诊断标准之一。Yu等[19]研究证实PCT可作为辅助检查手段，提高早期诊断脓毒症的灵敏度，提示PCT在脓毒症的早期诊断中起重要作用。中国《降钙素原（PCT）急诊临床应用的专家共识》指出，全身炎症反应综合征、脓毒症、严重脓毒症和脓毒症休克患者的PCT水平依次升高，与病情严重程度呈正相关，并且能够提示预后[20]。Godinez-Vidal等[21]认为，血清PCT浓度与腹腔感染患者多器官功能障碍程度有一定的相关性，提示PCT与腹腔感染严重程度相关。

3.3 在外科术后抗生素应用方面的指导抗生素治疗是目前外科术后抗感染治疗的主要手段，但是在治疗的初始阶段，经常存在抗生素滥用的情况。由于临床中抗生素的不合理使用，检测出的耐药菌株不断增多，且耐药性不断增强，出现了多重耐药菌株[22]，甚至出现广泛耐药菌等超级细菌，这给临床治疗带来严峻考验。除了导致耐药风险增加外，还会出现肠道菌群紊乱以及二重感染等不良后果[23]。鉴于此，谨慎合理使用抗生素成为保持其疗效的关键，也决定抗感染治疗的效果，同时减少了不必要的不良反应。PCT作为感染早期的生物标志物，以期较高的特异性和敏感性，可以较早地诊断是否发生了细菌性感染，同时指导抗生素的减量和停用，规范了抗生素的合理使用，避免抗生素的滥用，提高临床治疗效果[8]。

目前，国内外研究学者提出PCT指导抗生素使用的各种建议，国际上已经确立了具体流程[24]：当0.05 μg/L＜PCT≤0.5 μg/L时，多提示机体局部的细菌感染，可根据PCT浓度水平指导治疗。当PCT＜0.1 μg/L，强烈建议停止抗生素治疗；当0.1 μg/L＜PCT≤0.25 μg/L，建议停用抗生素；当0.25 μg/L＜PCT≤0.5 μg/L或者或者PCT浓度下降最大值的80%以上时，可以考停止使用抗生素；当PCT≥0.5 μg/L时，且下降幅度小于最大值的80%时，建议持继使用抗生素，可以采取降阶梯治疗，即由原来的多种抗生素联合应用减为一种抗生素。当PCT浓度≥0.5 μg/L，并且持继升高时，提示原方案无效或者效果不明显，可能与细菌产生耐药性，强烈建议更换抗生素种类或治疗方案。同时，黄新文等[25]研究发现，当PCT浓度≥10.0 μg/L时，革兰阴性杆菌感染的可能性显著高于革兰阴性杆菌，提示PCT水平在区分革兰阴性杆菌和革兰阴性杆菌感染方面上有一定的价值，能为临床早期经验性使用抗生素的使用提供依据，避免盲目的经验性用药。目前，针对PCT水平提示细菌性感染的病原体种类相关性的研究越来越多，可能为临床早期经验性使用抗生素提供更多有力的依据。

总之，依据PCT水平及PCT的动态变化指导外科术后合理使用抗生素，在同等其他治疗基础上，可以减少患者抗生素的暴露，降低细菌耐药性发生的概率，减少抗生素的使用周期，避免没有针对性的盲目性经验用药，降低了应用抗生素发生不良反应的概率，同时也为患者节约了治病成本，促进抗生素的有效管理[26]。