臨床實驗室科學的重要評論
《敗血癥的生物標志物》
敗血癥是對有時候是一個其他的普通感染的不一般全身性反應，它可能代表了一個被免疫系統(tǒng)對傷害響應的模式。一個高炎癥響應被存在多個器官功能失調的免疫抑制相追隨，病人對醫(yī)院感染敏感。診斷敗血癥的生物標志物會可以早期介入，盡管主要支持，可減少死亡的風險。雖然乳酸是近期最常見使用的生物標志物去確認敗血癥，其他的生物標志物可協(xié)助增強乳酸的有效性；這些包括敗血癥的高炎癥相的標志物，如促-炎癥的細胞因子和趨化因子；蛋白如CRP和降鈣素原，是對感染和炎癥響應合成的；和中性粒細胞和單核細胞的激活。近期，敗血癥的免疫抑制相的標志物，如，已經(jīng)檢查了抗炎癥的細胞因子，和單核細胞和淋巴細胞細胞表面標志物的改變。在多個標志物組合的促-和抗-炎癥生物標志物的結合可協(xié)助證實病人在器官功能失調前，正發(fā)展為嚴重敗血癥，已經(jīng)太晚了。綜合創(chuàng)新方式去治療免疫抑制相的靶向，這些生物標志物可協(xié)助減少與嚴重敗血癥有關的的死亡率，盡管支持措施取得了進展，依然很高。
引言
敗血癥是對有時是普通感染的不尋常的全身反應。認識到自從古代作為一個死亡的威脅，敗血癥依然是一個潛在的致命并發(fā)癥。在過去的10年里，許多醫(yī)院已經(jīng)開始接受為管理敗血癥病人的存活敗血癥活動的建議，他們已經(jīng)看到死亡率從約37%下降為30%。但是，這還是依然是不可接受地高。醫(yī)院住院病人的敗血癥的發(fā)生率，幾乎是相同時間的兩倍，敗血癥現(xiàn)在也在急診部（ED）的門診病人予以關注，特別是上呼吸道抱怨。因為老人處于風險增加，看來敗血癥將成為人口老化更大的問題。我們沒有完全理解敗血癥的病原學，還沒有特定的治療。所以，很重要的是要識別它早期，這樣已經(jīng)顯示的支持成功的檢測，要盡可能盡早實施。
原先的敗血癥模式是對內毒素的免疫響應，是在格蘭陰性細菌的細胞膜上發(fā)現(xiàn)的脂多糖（lipopolysaccharide）。內毒素是與病原體有關的分子模式（PAMP，pathogen-associatedmolecular pattern）一個出色示例。先天固有的免疫細胞如macrophage巨噬細胞具有受體，可識別不同類型的PAMP。細胞表面的Toll-likereceptor Toll樣受體（TLR）和外源凝集素受體識別了各種細菌在細胞外空間的物質。事實上，LPS的受體是在動物中發(fā)現(xiàn)的第一個TLR。在細胞質內其他類型的受體，識別了肽聚糖和/或核酸。當被細菌配體占有時，這些受體刺激巨噬細胞，產(chǎn)生腫瘤壞死因子（TNF）、白介素-1β（IL-1β）和IL-6。這三個促-炎癥的細胞因子產(chǎn)生了一個全身性炎癥響應，是早期敗血癥的特征，在許多年里醫(yī)師相信，敗血癥基本上代表了一個不尋常的穩(wěn)健反應，是先天性免疫系統(tǒng)對細菌感染的的一部分。
1991年一個協(xié)同會議，確定了“敗血癥”作為一個感染與兩個或以上的特征的綜合，這些特征被稱為（SIRS）：體溫升高、脈搏加快、呼吸率加快、以及不正常的白細胞計數(shù)增加。對該原先定義的更新，發(fā)表于2003年，擴展了包括在急診疾病中通常看到的其他信號和癥狀的指標（表1）。另外，更新建議了，在強烈地疑似感染時，即使如果缺少證明文件下，醫(yī)師可做出敗血癥診斷。這個改變反映了事實，它經(jīng)常非常難以證實某病人的一個感染，依據(jù)特征的臨床指針和癥狀，使得使用較早的定義做出診斷有問題。它也突出了，事實是，無論感染的性質，大多敗血癥的臨床特征很相似。在敗血癥下的病人，他看來免疫響應，沒有刺激的微生物，是問題。
表1 敗血癥的定義
SIRS的指標
要求有下列的兩個或更多的：
體溫＞38℃或＜36℃
心律＞90 跳/min
呼吸率＞20次/min（或動脈PCO2＜32 mmHg，指示較高的ventilation流通）
白細胞計數(shù)＞12.0×109/L或＜4.0×109/L（或＞10%的immature不成熟形式）
敗血癥 = 感染 SIRS
嚴重敗血癥 = 敗血癥 器官衰竭的證據(jù)。
附：2001年更新了定義，強調了不要求對敗血癥診斷感染的文件記錄，如果存在強烈的疑似。外加的指標，如精神狀態(tài)的變化、水腫、不是糖尿病的高血糖癥、和升高的CRP或升高的PCT等，也包括在內。參見Wang等[3]和Ulevitch和Tobias[4]。
大多研究者信任Dr Roger C.Bone的認識，旺盛的較高炎癥SIRS（全身性炎癥反應綜合征）有更多的敗血癥。Bone協(xié)助強調“補償性抗炎癥反應綜合征”的重要，這些被稱為CARS（Compensatory Anti-Inflammatory ResponseSyndrome），經(jīng)常跟隨了高炎癥相，特別在發(fā)展為被稱為的“嚴重”敗血癥的病人（圖1）。在嚴重敗血癥，廣泛性的器官功能失調的證據(jù)也存在。這可包括：肺部、肝臟和/或腎損害，以及認知障礙。所以被稱為敗血癥休克，這樣的病人傷害到心血管衰竭，并經(jīng)常對液體補充和血管加壓藥物治療沒有反應，經(jīng)常為嚴重敗血癥的終極事件。
圖1 敗血癥可分為兩個階段，隨著感染，由SIRS（全身性炎癥響應綜合征）確定的一個較高炎癥階段。這可決定或病人會進展到被稱為的嚴重敗血癥。在這個階段，有CARS（補償性抗炎癥響應綜合征）的證據(jù)，伴隨免疫抑制和多器官的衰竭。這也會決定，特別伴隨相應的支持，但它經(jīng)常導致死亡。
嚴重敗血癥的器官衰竭原因尚不清楚，但是，它類似于多器官功能障礙綜合征（MODS，multipleorgan dysfunction syndrome），可在存活的系列外傷性傷害的病人中看到。許多研究者現(xiàn)在考慮，敗血癥和外傷性后MODS二者，代表了對嚴重損害有相同的一成不變的免疫響應。在這個范例中，對PAMP響應的先天性免疫系統(tǒng)初始產(chǎn)生了促-炎癥狀態(tài)，或在組織傷害的情況下，對于類似分子的響應，被稱為與傷害有關的分子模式（DAMP，damage-associatedmolecular patterns），來自傷害的宿主細胞導出的。大多病人，這個促-炎癥得響應是自我限制的，即使在缺乏有效治療下。但是，在發(fā)展為敗血癥的病人中，響應被夸大（或“較高炎癥”），和導致免疫系統(tǒng)的補償性向下調節(jié)。不清楚的是，為什么在一些病人中會遭遇，而有些病人卻沒有。一個重大的風險因子看來是一些程度的已有的免疫功能失調。例如，老年人（通常具有一定程度的免疫缺陷）和免疫抑制的病人二者具有較高的敗血癥的發(fā)生率，以及較高的死亡率。一些其他潛在的因子或遺傳傾向也會涉及。這個主題近期由Chung和Waterer做了綜述。
由于敗血癥的發(fā)病原已經(jīng)隨時間演變了，對敗血癥已經(jīng)試了不同治療方式，不同的生物標志物已經(jīng)被用于敗血癥的診斷和監(jiān)視治療。1980年代的最初關注是早期較高炎癥階段，和大劑量皮質類固醇是敗血癥治療的重要組分。TNF、IL-1β和IL-6，這三個促-炎癥的細胞因子，產(chǎn)生SIRS，以及CRP，該蛋白組固定下來的成員，被IL-6上調在肝臟合成，所有被研究的為潛在的生物標志物。在1990年代，研究者發(fā)現(xiàn)了降鈣素原（PCT）的水平，這是降鈣素激素的前提，在細菌感染病人中升高，它成為另一個潛在的生物標志物。CRP和PCT二者的升高被加到2003年對敗血癥定義的更新。然后，在過去的10年早期，深入研究嚴重敗血癥和敗血癥休克的“目標導向”的治療，使用了升高的乳酸水平以指導治療[14]，得到了在監(jiān)視處于形成敗血癥的病人的乳酸水平，成為標準做法。近期，作為治療靶向，敗血癥的抗炎癥階段已經(jīng)開始進入臨床試驗，試圖檢出與免疫系統(tǒng)下調關聯(lián)的變化的新生物標志物也在研究中。
沒有一個簡單的敗血癥生物標志物會是理想的，但是許多是有幫助的，至少證實危急疾病病人上，他們需要更仔細地監(jiān)視，這樣以便盡快地診斷和治療。本綜述討論了所有類型被提議的敗血癥的生物標志物，將試圖將它們放在敗血癥的不同階段和靶向治療方式上進行討論。
促-炎癥細胞因子作為敗血癥較高炎癥階段的標志物
TNF、IL-1β、和IL-6細胞因子，解調了先天性免疫系統(tǒng)對傷害或感染的初始反應。TNF和IL-1β二者激活了內皮細胞，吸引循環(huán)的多形核白細胞（PMN）到炎癥點現(xiàn)場。它們也進入循環(huán)，造成發(fā)熱和其他全身性的癥狀。IL-6增強了肝臟產(chǎn)生急性相的反應素，包括CRP，也刺激了骨髓內細胞產(chǎn)生的變化，所以產(chǎn)生了更多的多形核白細胞（PMN）。所以，這三個細胞因子基本上負責了SIRS的特征，與可能是潛在地用作敗血癥的生物標志物（圖2）。
圖2 敗血癥開始于或是感染或是組織傷害。來自入侵的有機物的PAMP（與病原體有關的分子模式）、或來自傷害的組織細胞的DAMP（與傷害有關的分子模式）（或二者），被巨噬細胞受體如TLR的識別。這造成產(chǎn)生促-炎癥的細胞因子，如TNF、IL-1β、與IL-6以及趨化因子，如IL-8和MCP-1（單核細胞趨化因子）。IL-6刺激了肝臟產(chǎn)生CRP和補體蛋白。在干擾和傷害二者的刺激下，體內許多細胞也產(chǎn)生了PCT。
TNF和IL-1β水平二者在與內毒素有關的格蘭-陰性敗血癥中升高。實際上，將TNF（或IL-1β）注射給實驗動物，是與內毒素一樣有效，去誘導敗血癥休克。但是，預先處理的TNF水平?jīng)]有出現(xiàn)在使用抗-TNF抗體治療的臨床試驗中影響的結果。給予IL-1β的水平相當于TNF的沒有升高，在形成敗血癥中IL-1β的角色，與關聯(lián)的IL-1α，和天然發(fā)生的IL-1受體拮抗劑，依然有些l爭議。因某些原因，無論TNF還是IL-1β，均沒有成為敗血癥的重要生物標志物。
三個重要的促-炎癥的細胞因子中，IL-6已經(jīng)得到了最多的關注。它較其他兩個細胞因子有較可靠的度量，它還具有其他潛在的臨床用途，如診斷自身免疫類風險疾病的診斷和管理。不像TNF和IL-1β，免疫檢測，包括一些被指定在病人床邊進行的檢測，已經(jīng)有商品可用。但是，像TNF和IL-1β，IL-6對敗血癥不特異，它作為敗血癥的生物標志物的主要角色，看來是預后，不是診斷。許多研究已經(jīng)顯示了，在敗血癥病人中IL-6水平的升高與增加死亡率有關。在急性敗血癥腹膜炎（盲腸結扎穿刺或CLP）的小鼠模式中，IL-6水平不僅預示了存活，但也能夠針對那些從治療中獲益最多的老鼠。而且也已經(jīng)展現(xiàn)了它甚至更有價值。這樣，IL-6符合了一個敗血癥理想的生物標志物要求之一，因為它可證實那些正處于形成嚴重敗血癥增加風險中的敗血癥病人，因此需要支持的治療。
另一組促-炎癥細胞因子，已經(jīng)被研究作為敗血癥的生物標志物的，是趨化細胞因子，稱為趨化因子。盡管對趨化因子的分類是依據(jù)它們的氨基端的半胱氨酸殘基的安排，它們依據(jù)功能有兩個主要的類型。歸巢趨化因子協(xié)助組織適合的免疫體系，特別在次級淋巴組織，在炎癥的趨化因子在炎癥點攻擊PMN（多形核白細胞）和單核細胞，增強它們通過血管壁的移動。所以，許多炎癥趨化因子是敗血癥潛在的生物標志物，有些已經(jīng)被顯示了優(yōu)于IL-6。這些包括趨化因子IL-8用于敗血癥的診斷，和單核細胞趨化蛋白1（MCP-1）為預示敗血癥的死亡率。盡管它促進了炎癥，通過吸引單核細胞到損害的或感染的點，MCP-1也會促進合成IL-10，這是一個抗炎癥的細胞因子，在后面討論。正因如此，MCP-1可代表涉及敗血癥從促-炎癥階段到免疫抑制階段下的關鍵元素。
PCT和CRP二者蛋白是感染和/或炎癥反應下產(chǎn)生的蛋白。它們可能出了乳酸外。為診斷和管理敗血癥病人中，使用的臨床檢測中最廣泛使用的標志物。
CRP是感染和炎癥明確的生物標志物。它是一組急性相反應素以往提及的蛋白之一，在肝臟被IL-6上調合成。一些這樣的蛋白起著一個支持的角色，并增強炎癥（如，補體），而其他看來是預防宿主來自炎癥組織的傷害（如，蛋白水解酶的抑制劑）。在急性炎癥中CRP的角色還不完全清楚。它可結合微生物（和被損害的宿主細胞）的磷脂成分，促進它們被巨噬細胞除去。因為CRP的水平在急性炎癥時，較其他急性相反應素的上升要更加顯著，該檢測已經(jīng)被用了許多年，去指示是否存在顯著炎癥或干擾疾病，特別在兒科和，最近，作為炎癥的生物標志物，伴隨著動脈粥樣硬化和心血管疾病。盡管它很低的特異性會是它作為成年人的敗血癥的生物標志物主要的缺點；通常被用于過篩早期敗血癥的癥狀（發(fā)生在生命的第一個24小時），因為它的靈敏度被考慮在這個情況下是非常高的。CRP也經(jīng)常被用于監(jiān)視手術后的病人；與手術前相比水平典型地升高，但若沒有手術后感染，CRP下降很快。
正五聚蛋白3（Pentraxin 3）是另一個在結構上相似于CRP的蛋白，主要由炎癥細胞產(chǎn)生，而不是肝臟。像CRP那樣，PTX3升高的水平已經(jīng)被顯示與敗血癥的嚴重性相關。但是，它在非感染的炎癥問題時也升高，所以它沒有超過CRP。
在過去的幾年里，PCT的廣泛可用，也有些減少了CRP作為敗血癥生物標志物的重要性。PCT是成熟降鈣素的前體，降鈣素是一個在人類中沒有顯著生理作用的激素，但是能降低血漿該的水平，當作為藥物使用時。在1990年代早期，研究者發(fā)現(xiàn)在侵入的細菌感染的病人中有升高的PCT水平。以后研究展現(xiàn)了整個人體的的許多組織，不就是感染的局部處的細胞產(chǎn)生PCT，PCT是全身性反應的一部分，導致嚴重敗血癥。像CRP那樣，PCT也具有促-炎癥的作用。PCT已經(jīng)被一個專家組推薦，為形成了新感染的危急疾病病人中有用的檢測項目，大多市售可用的PCT檢測已經(jīng)被美國FDA批準，特別作為在入住ICU的第一天的危急疾病病人進展為嚴重敗血癥的，有助于評估風險。
在過去的10年里，許多研究已經(jīng)探索PCT的診斷有用性，通常將它與CRP比較。開始時，發(fā)現(xiàn)PCT，不驚訝地，在細菌感染上較CRP敏感和特異得多，許多近期研究已經(jīng)展現(xiàn)了，有助于預示危急疾病病人的血液培養(yǎng)結果。是否PCT在診斷敗血癥上較CRP更靈敏和特異，依然在爭論。盡管比較兩個標志物報告的評價、在病人群體和使用的判斷限的差異、以及其他因素，已經(jīng)阻礙了得到任何明確的協(xié)同。
為診斷敗血癥發(fā)表的研究比較了PCT和CRP的僅有大型的薈萃分析，Uzzan等反對診斷細菌感染的報告。這些作者收集了49個研究，其中15個同時評估了PCT和CRP二者。他們的結論是，兩個檢測項目很有效，盡管PCT的金odd 比率（14.69），顯著高于CRP（5.43）。Q值也是PCT高于CRP（0.78對0.71）。2010年，作為較小的薈萃分析的一部分，Yu等證實了九個試驗，比較了PCT和CRP，全部用于晚發(fā)性新生兒敗血癥的診斷。研究的四個要求感染的文件記錄，在這些中，混合的靈敏度PCT高于CRP（72%對55%，p＜0.05）；作者評論為，在新生兒感染中，因PCT水平可能上升較CRP早一些所致?；旌咸禺愋?、odd比率和Q值等也是PCT較高，但是沒有統(tǒng)計意義。在五個試驗中評價了兩個生物標志物，沒有要求有感染的證據(jù)，PCT的總準確度較高，但是再次沒有統(tǒng)計顯著性。在2011年，少量報告比較了燒傷病人的兩個生物標志物的薈萃分析，沒有顯示任何一個更好。
2007年Tang等發(fā)表一個研究的薈萃分析，觀察PCT對診斷敗血癥的能力，沒有與CRP比較。這些研究這收集了672個報告，其中18個被考慮適合做分析。很高拒絕率主要因他們淘汰了沒有提供敗血癥病人的感染的證據(jù)。因為現(xiàn)在一般接受的是，檢出菌血癥不是做出敗血癥臨床診斷的前提，拒絕這樣的研究，已經(jīng)提出了作為他們的結論的重大批評，即PCT不能準確地將危急疾病病人，從SIRS中區(qū)分出敗血癥。盡管如此，除了許多有利的臨床研究和被EDA批準的特定指示外，多個關于處于形成嚴重敗血癥風險下的病人分層中使用PCT的問題，依然要去解決。
盡管不太可能比CRP在全身性炎癥但不是敗血癥的病人中那樣升高，PCT的升高并不像曾經(jīng)認為的那樣具有感染特異性。這個生物標志物在許多沒有感染下的下升高，特別在創(chuàng)傷后。所以，為診斷敗血癥（或敗血癥風險）的一個通用的判斷限可能是不合理的。例如，用于確定敗血癥風險的PCT判斷限，危急疾病病人入住在ICU病房來自外科服務的，要高于那些來自醫(yī)學服務的病人。這樣的觀察支持了意見，我們稱為敗血癥的情況，會代表了一個免疫系統(tǒng)對于任何種類傷害部分的一個老一套的反應，無論是否為感染。
另一個大多臨床研究PCT對診斷敗血癥的準確度的問題是，對入住ICU大多關聯(lián)PCT水平與或是以后敗血癥診斷的，或與整個死亡率關聯(lián)。PCT水平可能在敗血癥發(fā)展期間早期發(fā)生變化，并且測試的預測能力可能僅在患者病程的后期顯著。結果，盡管低水平會在排除敗血癥風險上有幫助，因為它的高陰性預期值，在危急疾病病人的初始升高水平會是誤導。多個研究試圖強調這個問題，通過在整個時間內監(jiān)視PCT，觀察趨勢，會較住院時的初始在水平更有預期性。大多相應的這些是一個大型的隨機化試驗，被稱為降鈣素原和生存研究（PASS）。
這個試驗檢查了，是否可了解在危急護理中被監(jiān)視的病人PCT水平，導致早期檢出敗血癥，以及更有效的治療。不幸的是，結果沒有支持這個方式使用PCT結果，而且諷刺地，PCT組的病人住院時間更長。這個研究的作者開始推斷，對升高的PCT水平的病人觀察到暴露在廣泛使用廣譜抗生素具有危害，他們近期報告了，腎功能實際上已經(jīng)危害到較大的程度。單一PCT的升高應可能沒有導致危急疾病病人的加重治療，特別在治療主要在添加廣譜抗生素上。這個觀察很有趣，因為近期正在研究降低PCT水平，作為一個工具去確定，對在住院病人因特定感染治療的，停止使用抗生素。薈萃分析審核了大量臨床試驗，已經(jīng)導入抗生素的管理計劃中確認PCT的角色，這是近期Scheutz等發(fā)表的。未來，這個會轉而讓PCT作為實驗室檢測主要利用。
文章來源：馮仁豐
