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一、生物學標志物的意義
如何早期甄別高危病人、合理分配資源、適時使用有針對性的治療手段是危重癥領域所面臨的問題。臨床實踐表明膿毒癥的許多特異性治療手段如抗炎治療、促炎治療、皮質(zhì)激素的使用等都是非常危險的“雙刃劍”,這些治療的選擇必須在對病人進行正確分級、分期的基礎上進行。僅僅根據(jù)臨床表現(xiàn)和非特異性的實驗室數(shù)據(jù)盲目使用很可能導致病情惡化和臟器功能衰竭。因此根據(jù)特異性的生物學指標判斷疾病的病理生理狀態(tài)以指導就顯得尤為重要[5]。
在過去十幾年中,有許多生物活性分子為作為判斷膿毒癥嚴重程度和預后的指標。其中包括病原微生物本身及產(chǎn)物(內(nèi)毒素,DNA)、細胞因子(TNF,IL-6,IL-8,IL-10)、急性期蛋白(C反應蛋白,降鈣素原,LPS結合蛋白)、凝血因子(纖維蛋白降解產(chǎn)物,抗凝血酶Ⅲ,D-二聚體)、細胞膜表面物質(zhì)(HLA-DR,CD64,E-選擇素)、細胞凋亡產(chǎn)物、可溶性受體(sCD-14,sTNFRⅠ,sTNF-RⅡ)以及激素水平(ACTH,皮質(zhì)醇)等等[6,7]。研究這些物質(zhì)的臨床意義在于:①區(qū)別膿毒癥和其他原因引起的SIRS;②判斷膿毒癥的嚴重程度和不良預后;③連續(xù)監(jiān)測以判斷病人對某種治療方法的反應。但遺憾的是這些指標中被臨床認可和廣泛使用的非常少,目前認為其中最有希望的是C反應蛋白(CRP)和降鈣素原(PCT)。
二、常見的生物學標志物
1.CRPCRP于1930年在肺炎病人血清中發(fā)現(xiàn),可以與肺炎球菌的多聚糖片斷C發(fā)生反應并沉淀。其由五個亞單位通過非共價結構組成穩(wěn)定的環(huán)形結構,能夠?qū)沟鞍姿庾饔谩Ｗ鳛榧毙云诘鞍椎囊环N,CRP不僅能夠與細菌、真菌等微生物的多聚糖結合,而且可以激活補體系統(tǒng),促進噬菌作用。
CRP由肝實質(zhì)細胞產(chǎn)生,IL-1、IL-6、TGFβ等細胞因子可誘發(fā)其mRNA的轉(zhuǎn)錄。正常人群CRP水平在10mg/l以下,感染后4~6小時開始升高,并在36~50小時左右達到峰值。在受到強烈的感染刺激時可高達500mg/l。其他炎癥性疾病如燒傷、創(chuàng)傷、大手術、惡性腫瘤等也可導致CRP明顯升高,而病毒感染性疾病CRP并不明顯增加[8]。
2.PCTPCT最早發(fā)現(xiàn)于1986年,分子量14.5KDa,其編碼基因啟動子
區(qū)域有轉(zhuǎn)錄因子NF-κB、AP-1的結合位點。在細胞因子如TNF-α、IL-6或LPS刺激下,PCT可以由多種組織和細胞如神經(jīng)原細胞、白細胞、肝細胞等分泌。正常條件下血中PCT<0.5ng/ml或檢測不到,感染后則迅速上升,2小時左右可在血中檢測到,12~24小時達到峰值。嚴重感染時可上升到正常的2000倍以上。但是,同CRP一樣,病毒感染并不引起PCT增高[9]。
臨床已經(jīng)有多項研究對CRP和ACT在膿毒癥病人的診斷和預后的意義進行了探討。2004年的一項Meta分析綜合了其中12項研究結果,認為對住院病人的細菌性感染的診斷上,PCT較ACT更加敏感(88%:75%),且在區(qū)分細菌感染和非感染性炎癥方面更具有特異性(81%:67%)[10]。因此可以認為雖然CRP、PCT是炎癥反應的產(chǎn)物,但其在區(qū)分細菌感染與非細菌或病毒感染方面具有重要意義,其中PCT是判斷膿毒癥和非膿毒癥的敏感指標[11]。有關兩者在病人預后方面的意義尚缺乏研究,但目前認為PCT可以作為膿毒癥嚴重程度以及對治療是否敏感的指標。
3.活化蛋白C(APC)生理狀態(tài)下蛋白C存在于血漿中,當凝血酶與內(nèi)皮
細胞表面血栓調(diào)節(jié)素結合后,即可激活APC。APC在輔因子S并存條件下可抑制凝血因子Ⅴa和Ⅷa功能,具有明顯的抗凝作用。同時,APC還具有有效的抗炎作用,抑制單核細胞促炎因子TNF、IL-1等的分泌,減少中性粒細胞與內(nèi)皮細胞的黏附。還有研究認為APC具有一定的細胞信號傳導和保護性基因轉(zhuǎn)錄作用。膿毒癥病人蛋白C及蛋白S大量消耗,其血漿含量顯著降低,內(nèi)皮細胞血栓調(diào)節(jié)素表達下調(diào)也致使APC生成減少。AOC減少的程度與病人的不良預后密切相關。鑒于APC的重要意義,美國FDA已批準重組APC用于重型膿毒癥的臨床治療。目前用于早期膿毒癥(如僅有一個器官功能障礙)治療正在進行多中心隨機臨床研究試驗。
4.高遷移率族蛋白B(HMGB1)HMGB1是一種核結合蛋白,在DNA的重組、修復、復制和基因轉(zhuǎn)錄中起作用。同時也是巨噬細胞分泌的一種介質(zhì),在炎癥刺激下生成量顯著增高。它可促使轉(zhuǎn)錄因子NF-κB及有絲分裂素活化蛋白激酶(MAPK)激活,刺激單核細胞產(chǎn)生炎性因子如IL-1、IL-6等以及巨噬細胞分泌炎癥蛋白,激活吞噬細胞,誘導多種黏附分子(VCAM-1、IVAM-1)、MCP-1和組織纖溶酶原激活劑的表達,故也參與凝血的調(diào)節(jié)。另外,HMGB1可增高腸道細胞的通透性,導致腸道細菌易位。HMGB1可視為一種作用廣泛的晚期促炎因子。抑制HMGB1的生成可明顯提高膿毒癥大鼠存活率并可能成為重要的膿毒癥治療靶向[12]。
5.細胞因子循環(huán)和組織中細胞因子水平增高是機體炎癥反應的表現(xiàn),細胞因子反應迅速,測定簡單,是理想的生物學標志物。但到目前為止尚沒有一種細胞因子可單獨作為膿毒癥病人的預后指標。目前研究嘗試使用最先進的流式細胞技術同時測定一份標本中的多種細胞因子,結果顯示在所測定的17種細胞因子中,有9種(IL-1,IL-2,IL-4,IL-6,IL-8,IL-10,IFN-γ,G-CSF,MCP-1)在存活病人和死亡病人間存在明顯差異,而其余8種(TNF,IL-5,IL-7,IL-12,IL-13,IL-17,MIP-1,GM-CSF)沒有差異。其中IL-8和IL-1對病人的預后意義高于公認的APACHEII評分系統(tǒng)。
IL-6以其在血中代謝較慢,容易檢測而被作為膿毒癥的重要標志物。許多研究顯示膿毒癥病人血IL-6水平明顯增高,且增高幅度與膿毒癥的嚴重程度、膿毒性休克和不良預后相關。IL-6水平持續(xù)增高病人多臟器功能不全(MODS)和死亡率明顯增加。
6.巨嗜細胞移動抑制因子(MIF)MIF可由T淋巴細胞、巨噬細胞、垂體腺細胞、嗜酸性粒細胞、腎及肺上皮細胞等產(chǎn)生,LPS可刺激MIF的合成和釋放入血。皮質(zhì)激素為MIF的強誘導劑[13]。MIF能誘導巨噬細胞等產(chǎn)生多種促炎因子并抑制皮質(zhì)激素的抗炎作用。膿毒癥及急性呼吸窘迫綜合征病人血漿和肺泡內(nèi)MIF增高,其增高程度與不良預后顯著相關。同時給予MIF可明顯增加LPS感染大鼠死亡率。MIF水平與心臟手術后發(fā)生膿毒癥的幾率和病人的不良預后明顯相關。最近的研究發(fā)現(xiàn)MIF對細胞表面Toll樣受體表達及其與LPS復合物在細胞內(nèi)的信號傳遞過程具有重要的調(diào)節(jié)作用,MIF基因敲除大鼠巨噬細胞受LPS刺激分泌TNF能力明顯下降[14]。研究認為MIF可作為在發(fā)病早期反應膿毒癥嚴
重程度的重要指標。對膿毒癥和膿毒性休克病人的觀察均顯示高水平的MIF與不良預后明顯相關,存活病人發(fā)病早期MIF水平明顯低于死亡病人。而內(nèi)源性MIF也成為膿毒癥治療的焦點之一,阻滯MIF或敲除其基因可顯著改善小鼠膿毒性休克模型的存活率。不論是革蘭陰性菌或陽性菌內(nèi)毒素誘導的膿毒癥,MIF單克隆抗體對動物生存率均具有保護作用。