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专家共识 ▍感染相关生物标志物临床意义解读

大多数感染性疾病只要诊断准确,治疗恰当,都可望在相对较短时间内彻底治愈。感染可发生在临床各科,人体任一部位,因此,与感染有关的诊断技术和治疗手段是所有临床医生均应掌握的基本功之一。


中国医药教育协会感染疾病专业委员会(IDSC)决定编写此共识,争取尽量系统、客观、全面地向临床医生介绍常用的和即将在临床推广的与感染相关的重要生物标志物,以供大家在临床实践中参考。


需要指出的是,没有任何一个生物标志物是绝对敏感又绝对特异的,不能单凭某个生物标志物的改变来诊断疾病,只有结合、参照患者的临床表现与其他实验室检查结果,才能做出正确的判断。


近年开始临床应用的细菌感染生物标志物

降钙素原(PCT)

PCT是无激素活性的降钙素的前体物质。生理情况下,PCT主要由甲状腺C细胞合成分泌。在细菌感染时,肝脏的巨噬细胞和单核细胞、肺及肠道组织的淋巴细胞及内分泌细胞,在内毒素、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及IL-6等作用下合成分泌大量的PCT,导致血清PCT水平显著升高。


常用的检测方法、动态变化及干扰药物:目前PCT可通过定量、半定量和定性的方法检测(表1)。定量检测的方法主要有电化学发光法(ECLIA)和酶联免疫荧光法。电化学发光法和酶联免疫荧光法的检测特异度、敏感度和精密度均较高。二者不同之处在于电化学发光法是全自动检测,检测通量高,检测时间短。而酶联免疫荧光法为半自动检测,检测通量较低,单次检测的时间相对较长。半定量的检测方法主要为胶体金比色法(BRAHMS PCT-Q-半定量快速实验),半定量PCT操作简单、报告结果快、不需特殊仪器,但易受操作者主观因素的影响,尤其是接近阳性临界值时结果较难判断。定性检测的方法主要为免疫层析法,常用于床旁检测(POCT),其特点是机器小型便捷,样本周转时间短,但该方法的精密度相对较低。

PCT在细菌感染引起的全身性炎症反应早期(2~3 h)即可升高,感染后12~24 h达到高峰,PCT浓度与感染严重程度呈正相关,感染消失后恢复正常,因此对严重细菌感染的早期诊断、判断病情严重程度、预后、评价抗感染疗效、指导抗菌药物应用等方面都具有较高的临床价值。在慢性非特异性炎症、自身免疫性疾病、肿瘤发热、移植物抗宿主排斥反应等疾病中,PCT浓度不增加或仅轻度增加,因此也可用于发热等疑似感染的鉴别诊断。PCT的检测结果可受到某些药物的干扰:如OKT3、单克隆抗体、多克隆抗体及白细胞介素(IL)等,这些药物可引起内源性细胞因子的急剧改变而导致PCT增高;其他一些药物如万古霉素、亚胺培南、头孢噻肟、去甲肾上腺素、多巴胺、多巴酚丁胺、肝素和呋塞米等,只有在大于常规治疗剂量时才有可能引起PCT的增高。常见可以影响CRP、末梢血白细胞等炎症指标的药物如肾上腺皮质激素和非甾体类药物,并不会引起PCT浓度的变化。


对全身与局部感染的诊断价值:PCT是目前临床常用的判断脓毒症的重要工具。2008年美国危重症医学会和感染疾病学会提出,可将PCT作为鉴别细菌感染和其他炎症反应状态的诊断标志物。2012年我国发表了由降钙素原急诊临床应用专家共识组制定的"降钙素原急诊临床应用的专家共识",文中提到可将PCT作为诊断脓毒症和识别严重细菌感染的生物标志物,当PCT浓度升至2~10 μg/L时,很可能为脓毒症、严重脓毒症或脓毒性休克,具有高度器官功能障碍的风险;当PCT浓度超过10 μg/L时,高度提示为严重细菌性脓毒症或脓毒性休克,并常伴有器官功能衰竭,具有高度死亡风险。脓毒性休克的患者PCT水平可高达4~45 μg/L。


PCT在局灶性细菌感染中往往正常或轻度升高。2011年的"欧洲成人下呼吸道感染管理指南"中推荐PCT可以用于评估CAP患者的病情,指导抗菌药物的应用。


我国2012年制定的"降钙素原急诊临床应用专家共识"中提到,当PCT浓度在0.05~0.50 μg/L时,患者无或仅有轻度全身炎症反应,可能为局部炎症或局部感染;当PCT浓度在0.5~2.0 μg/L时,提示中度全身炎症反应,可能存在感染,也可能为严重创伤、大型手术、心源性休克等所致。PCT在其他局部感染,如皮肤软组织感染中增高往往不明显,但对住院的糖尿病足患者的诊断有一定的意义。


对判定脓毒症预后及决定抗感染疗程的意义:动态监测PCT有助于判断脓毒症患者的预后,经过有效的抗感染治疗,脓毒症患者24 h后循环中PCT水平可降低50%。PCT降低的程度和存活率升高正相关,PCT水平持续增高或居高不下者提示预后不良。据统计分析,脓毒症患者PCT在72 h内下降>80%,其病死率的阴性预测值约为90%,经治疗后PCT仍继续增高或不下降时,对病死率的阳性预测值可达50%。但也有研究结果表明,PCT可能不适用判断围手术期腹腔感染脓毒性休克患者的预后。


除细菌感染的诊断和预后判断外,PCT也可用来指导抗生素的使用。2016年由美国胸科学会和美国感染病学会共同颁布的"医院获得性肺炎治疗指南"中建议,在治疗医院获得性肺炎或呼吸机相关性肺炎时,推荐仅依靠临床标准来决定是否使用抗生素;但推荐通过临床标准联合PCT测定来指导抗生素的停用。


其他:PCT对鉴别发热患者的病因及病原学有一定的临床意义。细菌感染时内毒素或IL(如IL-1β)等增高可引起PCT的增高。在病毒感染时,机体干扰素-γ增高,会降低IL-1β对PCT的上调作用,故可用PCT值来粗略区分病毒和细菌感染。对真菌感染,一项荟萃分析结果显示,危重侵袭性真菌感染时PCT可以轻中度增高,一般在1 μg/L左右,但纳入这项荟萃分析的研究病例数较少。也有研究提到不同病原体所致脓毒症中,革兰阴性杆菌感染时PCT增高比革兰阳性菌感染时更显著。在自身免疫性疾病时(如炎症性肠病、颞动脉炎、结节性动脉炎、Still病、系统性红斑狼疮及痛风等),虽然多种细胞因子的表达增多,但PCT一般不会增高。但韦格纳肉芽肿的患者,没有合并感染时PCT也可增高至1 μg/L,类风湿关节炎患者PCT也有轻度增高。在鉴别自身免疫性疾病是否合并感染时,PCT比CRP更有意义。在系统性红斑狼疮患者治疗过程中再次出现发热,PCT可作为一个非常好的标志物,用来鉴别是狼疮活动还是继发细菌感染,当PCT≥0.5 μg/L时强烈提示合并细菌感染,但PCT未增高并不能完全排除感染。


临床常见可引起PCT增高的非感染性疾病有胰腺炎、缺血性肠病、肺水肿、严重创伤、手术、热休克及甲状腺髓样癌等。终末期肾病患者PCT增高,可能与生物标志物的清除下降有关。


PCT是目前临床常用且参考意义较大的重要细菌感染生物标志物,但仅用PCT来鉴别感染与否并不可靠。目前主要用于全身重症细菌感染的诊断,也可根据其动态变化判断感染的严重程度、治疗效果、评估预后并指导抗菌药物治疗的启动及停用。PCT在局灶性感染中往往正常或仅有轻度增高,因此不能作为细菌感染的唯一判断标准。但PCT在一些非细菌感染引起的发热中往往不会增高,因此可以作为发热的病原学及病因学判断的辅助指标。与其他标志物同样,在应用中也要注意结合患者临床表现及联合其他生物标志物一起进行动态评价。

IL-6

IL-6是固有免疫系统对损伤和感染最初反应所表达的重要细胞因子,可促进肝脏产生急性阶段反应物如CRP,同时也可刺激和改变骨髓细胞,产生更多的多形核白细胞。在炎症反应中,IL-6的升高早于其他细胞因子,也早于CRP和PCT,而且持续时间长,因此可用来辅助急性感染的早期诊断。细菌感染后IL-6水平迅速升高,可在2 h达高峰,其升高水平与感染的严重程度相一致,但IL-6用来鉴别感染与非感染的特异性不如PCT和CRP。某些非感染状态下也可以出现IL-6升高,如手术、创伤、无菌性急性胰腺炎及自身免疫性疾病等。IL-6也可用来评价感染严重程度和判断预后,当IL-6>1 000 μg/L时提示预后不良。动态观察IL-6水平也有助于了解感染性疾病的进展和对治疗的反应,但其确切的临床应用价值还有待更多的研究结果支持。


IL-6的检测方法主要有生物学检测方法和免疫学检测方法。前者因操作复杂、周期长且需细胞培养等,目前已较少用。后者是临床常用的检测方法。健康人血清中IL-6含量极低,各地报道的正常参考值因所采用的方法和实验条件不同而差异较大,因此各实验室自己正常参考值的确定十分重要。IL-6检测的相对优势在于急性感染的早期发现。

肺炎链球菌尿抗原

肺炎链球菌是CAP的最重要致病细菌,属难培养的"苛养菌"之一。传统的细菌培养方法阳性率低、周期长,再加上使用抗生素后阳性率更低等因素限制了其诊断价值。用体外快速免疫层析检测方法测定患者尿液肺炎链球菌抗原,可作为肺炎链球菌肺炎的辅助诊断。


尿抗原检测法操作简单、快速,且特异性较高,不受初始抗菌药物使用的影响。此外,当肺炎患者合并其他器官肺炎链球菌感染时,也可针对相应感染部位的体液,如胸腔积液、脑脊液等进行抗原检测,以提高检出率。该方法的缺陷是感染肺炎链球菌后该抗原持续存在,3个月后浓缩尿检测仍为阳性,最长可维持1年以上,既往发生过肺炎链球菌感染者可能出现假阳性,因此不适用于复发病例的检测,也较难区分现症与既往感染。

嗜肺军团菌尿抗原

军团菌属种类繁多,目前已确认的有52种,70多个血清型,我国军团菌肺炎以LP1和LP6为主。军团菌感染患者的尿液中可排出一种具有热稳定性及抗胰蛋白酶活性的抗原,其在尿液中的浓度是血清中的30~100倍。尿抗原可在发病1 d内即被检测到,大约可在体内持续存在至有效抗菌治疗的数日或数周后。因此,可通过测定尿抗原来实现军团菌感染的快速、早期诊断。


军团菌体外培养困难,阳性率极低,目前尿抗原检测法是国外诊断军团菌肺炎的一线方法,2012年的荷兰成人CAP指南中甚至建议所有的重症CAP患者,在入院后均应检测军团菌尿抗原。该方法准确性较好,其诊断LP1型军团菌感染的敏感度为80%~90%,特异度>99.5%。其敏感度还可能与患者感染类型有关,如旅游相关性、社区获得性及医院获得性军团菌感染患者的检测敏感度分别为94%、76%~87%和44%~46%。军团菌尿抗原阳性与否也可能与疾病严重程度相关,轻症患者尿抗原敏感度为40%~53%,而重症患者的敏感度可达88%~100%。用浓缩的尿标本可提高检测的敏感度。


尿抗原检测法的缺点在于目前仅限于诊断LP1型军团菌,有文献报道在用来检测其他菌种及血清型时其敏感度可下降至29%~31%,可能会导致漏诊。此外,部分患者抗原转阴时间过长,不能确定是新近感染还是既往感染。


可能有临床应用价值的细菌感染生物标志物


近年来,国内外关于一些新的特异性标志物对细菌感染或脓毒症早期诊断价值的研究日益增多,如可溶性髓系细胞表达触发受体-1(TREM-1)、肾上腺髓质素(ADM)、可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(suPAR)、sCD14亚型(Presepsin)和脂多糖结合蛋白(LBP)等被认为是较有价值的脓毒症早期诊断和预后判断的标志物,将来有可能应用到临床。

TREM-1

TREM-1是与感染相关的免疫球蛋白超家族受体成员之一,sTREM-1是其可溶性形式。sTREM-1在急性炎症反应时在中性粒细胞及单核/巨噬细胞表面表达,释放于血液或体液,出现早,半衰期较短。其增高可见于细菌性脑膜炎、细菌性胸腔积液、慢阻肺合并感染和脓毒血症等患者;而在非感染性炎症疾病中很少或者不表达,提示其可作为诊断细菌感染的较特异的指标。


Gibot等发现,通过测定支气管肺泡灌洗液(BALF)中sTERM-1水平鉴别诊断细菌或真菌性肺炎的敏感度达98%,特异度为90%,是最强的独立预测因子之一;另一项研究结果表明,血浆中sTREM-1诊断ICU患者细菌感染的敏感度达96%,特异度为89%,阳性似然比为8.6,阴性似然比为0.21。Jiyong等对1966—2008年中73项研究的荟萃分析结果表明,sTREM-1诊断细菌感染总体的敏感度为82%,特异度为86%,阳性似然比为5.66,阴性似然比为0.21,诊断优势比达26.35。但sTREM-1对细菌性泌尿系统感染诊断的敏感度仅为18%,可能在于尿液形成过程中被稀释并清除导致浓度减低,因此不适于泌尿系统感染的筛查性诊断。此外,感染患者sTREM-1升高与疾病严重程度和预后相关,Dimopoulou等发现感染性休克患者血清sTREM-1水平显著高于无休克的脓毒症患者,若以>750 ng/L作为临界浓度,感染性休克的风险比值比达4.53。最近的荟萃分析结果提示,感染患者中sTREM-1水平升高者的病死率是未增高者的2.54倍。另有研究结果显示,sTREM-1在脓胸、肺炎性胸腔积液患者胸腔积液中的表达水平显著高于结核性胸腔积液、恶性胸腔积液及漏出性胸腔积液。


虽然许多研究结果证实sTREM-1与感染特异相关,但也有研究认为它作为感染严重程度的特异性标志物仍存在争议。近年来又有研究结果显示,在非感染性炎症如急性胰腺炎、慢阻肺、心脏骤停心肺复苏术后、心脏及腹部的外科手术、早期烧伤、类风湿性关节炎及炎症性肠病等患者中sTREM-1水平也会增高。


总之,sTREM-1在感染的诊断、预后判断及治疗指导方面可能具有潜在的重要价值,但仍待更进一步的研究来验证。

肾上腺髓质素前体(pro-ADM)

肾上腺髓质素(ADM)是一种新的舒血管活性多肽,主要来源于血管内皮细胞和平滑肌细胞,具有抗感染和炎症调节的作用。但ADM本身生成后迅速从循环中清除,因此检测困难。ADM起源于一个较大的前体肽,该前体肽经剪切后形成多个具有不同生物活性的片段,称为ADM前体中段(pro-ADM),其在血液循环中较ADM稳定,可直接反映迅速减弱的ADM活性肽水平。


Christ-Crain等报道pro-ADM可作为脓毒症的预测标志物,危重患者从无感染发展到脓毒症、严重脓毒症和脓毒性休克,体内pro-AMD会逐渐升高;以3.9 μg/L作为临界值,其诊断脓毒症的敏感度为83.3%,特异度为87.8%,诊断准确性优于CRP和PCT。最近一项关于恶性血液病发热患者的研究报道,与PCT相比,pro-ADM在局部细菌感染患者中也明显增高,通过测定pro-ADM水平可预测局部细菌感染和区分全身炎症反应综合征(SIRS)中的脓毒症患者。此外,pro-ADM也可作为重症感染患者风险评估和预后的有效标志物之一,脓毒症死亡组患者的pro-ADM水平显著高于生存组,其用来预测脓毒症不良预后的受试者工作曲线(ROC曲线)下面积为0.81,与急性生理与慢性健康评分(APACH)Ⅱ和简化急性生理学评分(SAPS)Ⅱ结果类似。Bello等发现,CAP患者体内pro-ADM水平与PSI评分和CURB-65评分呈正相关,是预测CAP患者预后的有效指标。

suPAR

suPAR是尿激酶型纤溶酶原激活物受体(uPAR)的可溶形式。生理条件下,uPAR主要在中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞及平滑肌细胞等中表达,在细胞活化、迁移、黏附及渗出中起重要作用。当炎症刺激时,suPAR可从细胞表面裂解释放到体液中,血浆、尿液、脑脊液、BALF、腹水及胸腔积液中均可检测到。近年来大量的研究结果显示,suPAR作为一种新型标志物,其水平高低与多种疾病的病理过程及预后评估密切相关,如某些肿瘤、感染性疾病、亚临床器官损害及某些慢性疾病等。


目前已有多项研究结果提示,suPAR作为一种新型的炎症标志物,对脓毒症的早期诊断、预后评估、严重程度分级以及指导治疗等方面具有一定的价值。在预测脓毒症患者预后时,血浆中suPAR浓度越高,脓毒症患者出现不良预后的风险越大。Backes等对suPAR在全身感染或炎症患者中的应用价值进行系统评价后发现,suPAR水平对于危重脓毒症、SIRS以及菌血症患者的诊断价值并不高,但其预测病情严重程度、器官功能障碍及病死率等的价值确实优于传统生物标志物(包括CRP及PCT等)。


总之,suPAR作为单一生物标志物,在感染性疾病的诊断,尤其是脓毒症诊断中的价值并不优于其他传统的指标,但其对疾病预后的预测价值是明确的。随着越来越多相关研究的深入开展,suPAR作为一个可以用来辅助诊断,特别是预测脓毒症患者预后的新型标志物,可能拥有广阔的临床应用价值。

sCD14亚型

CD14是脂多糖-脂多糖结合蛋白复合体的受体,可将内毒素信号下传,逐渐激活下游一系列酪氨酸蛋白激酶和丝裂原活化蛋白激酶,最后诱导多种细胞因子,如TNF-α、γ-干扰素、IL-1β、IL-8和IL-6等的释放。CD14分为膜结合性(mCD14)和可溶性(sCD14)两种形式,前者主要表达在单核和巨噬细胞表面,对脂多糖有高亲和力;后者分布于血浆中,由mCD14脱落或细胞分泌产生,最近因发现sCD14亚型与脓毒症相关,故命名为Presepsin。


研究结果表明,感染患者血中Presepsin的浓度显著高于非感染患者,重度脓毒症患者显著高于普通脓毒症患者。最近的荟萃分析结果表明,Presepsin诊断脓毒症的总体敏感度为86%,特异度为78%,显著高于PCT、CRP和IL-6等临床常用的脓毒症标志物。PCT一般在感染后4 h开始升高,峰值多出现在1 d后,Presepsin在脓毒症时升高可能更早、速度更快。动物脓毒症模型结果提示,感染2 h后Presepsin开始升高,3 h达峰值,4~8 h下降,提示其在脓毒症早期快速诊断方面有一定的优势。


Presepsin不仅在脓毒症早期诊断方面有潜在应用价值,还可用来评估脓毒症的严重程度以及预后。Caironi等发现在严重脓毒症及脓毒症休克患者中,死亡组入院第1天Presepsin水平显著高于生存组,并且Presepsin水平和SOFA评分及血流动力学稳定性均有相关性,其对预后的评估价值高于PCT。另一项研究也得出相似的结论,其评估发病30 d内患者死亡风险的价值显著优于IL-6、CRP和PCT,并且与APACHEⅡ和SOFA评分有显著相关。


因此,Presepsin作为一种新的脓毒症生物学标志物,在脓毒症的早期诊断和预后判断中有较高的临床应用前景。目前,已有相关厂家研制出了专门用于定量检测全血或血浆中Presepsin浓度的测定仪,采用了化学发光酶联免疫的检测方法,测定时间只需21 min,准确性和ELISA法相当。

LBP

LBP是一种存在于人和动物血清中的糖蛋白,可与细菌脂多糖的类脂A成分结合,催化脂多糖结合CD14,刺激单核细胞、内皮细胞等释放IL-1、IL-6及肿瘤坏死因子等炎性介质,导致炎症反应失控及免疫防御功能下降,引起SIRS、脓毒性休克甚至多器官功能障碍综合征。LBP在健康人血中水平较低,当有微生物感染及炎症发生时,血清LBP浓度会迅速升高。


国内对80例ICU患者的前瞻性研究发现,LBP在脓毒症的诊断和预测方面具有一定价值。目前关于LBP在脓毒症诊断和预后预测方面的意义各研究报道结果不一,尚需进一步研究明确其价值。


上述各种生物标志物鉴别感染与非感染的应用价值见表2,在脓毒症等疾病中的应用价值见表3。如表所示并没有任何一个新的单一的指标具备很高的特异度和敏感度,尚需与白细胞总数及分类、CRP和PCT等相结合。多个指标的联合检测,可提高对感染性疾病的早期诊断率和预后判断价值。如法国Robriquet等发现CRP和PCT与患者体温结合提高了ICU感染的诊断率。Gibot等将CD64、PCT、sTREM-1联合起来建立脓毒症诊断评分,提高了对脓毒症的诊断效率。



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    专家共识 ▍感染相关生物标志物临床意义解读

    大多数感染性疾病只要诊断准确,治疗恰当,都可望在相对较短时间内彻底治愈。感染可发生在临床各科,人体任一部位,因此,与感染有关的诊断技术和治疗手段是所有临床医生均应掌握的基本功之一。


    中国医药教育协会感染疾病专业委员会(IDSC)决定编写此共识,争取尽量系统、客观、全面地向临床医生介绍常用的和即将在临床推广的与感染相关的重要生物标志物,以供大家在临床实践中参考。


    需要指出的是,没有任何一个生物标志物是绝对敏感又绝对特异的,不能单凭某个生物标志物的改变来诊断疾病,只有结合、参照患者的临床表现与其他实验室检查结果,才能做出正确的判断。


    近年开始临床应用的细菌感染生物标志物

    降钙素原(PCT)

    PCT是无激素活性的降钙素的前体物质。生理情况下,PCT主要由甲状腺C细胞合成分泌。在细菌感染时,肝脏的巨噬细胞和单核细胞、肺及肠道组织的淋巴细胞及内分泌细胞,在内毒素、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及IL-6等作用下合成分泌大量的PCT,导致血清PCT水平显著升高。


    常用的检测方法、动态变化及干扰药物:目前PCT可通过定量、半定量和定性的方法检测(表1)。定量检测的方法主要有电化学发光法(ECLIA)和酶联免疫荧光法。电化学发光法和酶联免疫荧光法的检测特异度、敏感度和精密度均较高。二者不同之处在于电化学发光法是全自动检测,检测通量高,检测时间短。而酶联免疫荧光法为半自动检测,检测通量较低,单次检测的时间相对较长。半定量的检测方法主要为胶体金比色法(BRAHMS PCT-Q-半定量快速实验),半定量PCT操作简单、报告结果快、不需特殊仪器,但易受操作者主观因素的影响,尤其是接近阳性临界值时结果较难判断。定性检测的方法主要为免疫层析法,常用于床旁检测(POCT),其特点是机器小型便捷,样本周转时间短,但该方法的精密度相对较低。

    PCT在细菌感染引起的全身性炎症反应早期(2~3 h)即可升高,感染后12~24 h达到高峰,PCT浓度与感染严重程度呈正相关,感染消失后恢复正常,因此对严重细菌感染的早期诊断、判断病情严重程度、预后、评价抗感染疗效、指导抗菌药物应用等方面都具有较高的临床价值。在慢性非特异性炎症、自身免疫性疾病、肿瘤发热、移植物抗宿主排斥反应等疾病中,PCT浓度不增加或仅轻度增加,因此也可用于发热等疑似感染的鉴别诊断。PCT的检测结果可受到某些药物的干扰:如OKT3、单克隆抗体、多克隆抗体及白细胞介素(IL)等,这些药物可引起内源性细胞因子的急剧改变而导致PCT增高;其他一些药物如万古霉素、亚胺培南、头孢噻肟、去甲肾上腺素、多巴胺、多巴酚丁胺、肝素和呋塞米等,只有在大于常规治疗剂量时才有可能引起PCT的增高。常见可以影响CRP、末梢血白细胞等炎症指标的药物如肾上腺皮质激素和非甾体类药物,并不会引起PCT浓度的变化。


    对全身与局部感染的诊断价值:PCT是目前临床常用的判断脓毒症的重要工具。2008年美国危重症医学会和感染疾病学会提出,可将PCT作为鉴别细菌感染和其他炎症反应状态的诊断标志物。2012年我国发表了由降钙素原急诊临床应用专家共识组制定的"降钙素原急诊临床应用的专家共识",文中提到可将PCT作为诊断脓毒症和识别严重细菌感染的生物标志物,当PCT浓度升至2~10 μg/L时,很可能为脓毒症、严重脓毒症或脓毒性休克,具有高度器官功能障碍的风险;当PCT浓度超过10 μg/L时,高度提示为严重细菌性脓毒症或脓毒性休克,并常伴有器官功能衰竭,具有高度死亡风险。脓毒性休克的患者PCT水平可高达4~45 μg/L。


    PCT在局灶性细菌感染中往往正常或轻度升高。2011年的"欧洲成人下呼吸道感染管理指南"中推荐PCT可以用于评估CAP患者的病情,指导抗菌药物的应用。


    我国2012年制定的"降钙素原急诊临床应用专家共识"中提到,当PCT浓度在0.05~0.50 μg/L时,患者无或仅有轻度全身炎症反应,可能为局部炎症或局部感染;当PCT浓度在0.5~2.0 μg/L时,提示中度全身炎症反应,可能存在感染,也可能为严重创伤、大型手术、心源性休克等所致。PCT在其他局部感染,如皮肤软组织感染中增高往往不明显,但对住院的糖尿病足患者的诊断有一定的意义。


    对判定脓毒症预后及决定抗感染疗程的意义:动态监测PCT有助于判断脓毒症患者的预后,经过有效的抗感染治疗,脓毒症患者24 h后循环中PCT水平可降低50%。PCT降低的程度和存活率升高正相关,PCT水平持续增高或居高不下者提示预后不良。据统计分析,脓毒症患者PCT在72 h内下降>80%,其病死率的阴性预测值约为90%,经治疗后PCT仍继续增高或不下降时,对病死率的阳性预测值可达50%。但也有研究结果表明,PCT可能不适用判断围手术期腹腔感染脓毒性休克患者的预后。


    除细菌感染的诊断和预后判断外,PCT也可用来指导抗生素的使用。2016年由美国胸科学会和美国感染病学会共同颁布的"医院获得性肺炎治疗指南"中建议,在治疗医院获得性肺炎或呼吸机相关性肺炎时,推荐仅依靠临床标准来决定是否使用抗生素;但推荐通过临床标准联合PCT测定来指导抗生素的停用。


    其他:PCT对鉴别发热患者的病因及病原学有一定的临床意义。细菌感染时内毒素或IL(如IL-1β)等增高可引起PCT的增高。在病毒感染时,机体干扰素-γ增高,会降低IL-1β对PCT的上调作用,故可用PCT值来粗略区分病毒和细菌感染。对真菌感染,一项荟萃分析结果显示,危重侵袭性真菌感染时PCT可以轻中度增高,一般在1 μg/L左右,但纳入这项荟萃分析的研究病例数较少。也有研究提到不同病原体所致脓毒症中,革兰阴性杆菌感染时PCT增高比革兰阳性菌感染时更显著。在自身免疫性疾病时(如炎症性肠病、颞动脉炎、结节性动脉炎、Still病、系统性红斑狼疮及痛风等),虽然多种细胞因子的表达增多,但PCT一般不会增高。但韦格纳肉芽肿的患者,没有合并感染时PCT也可增高至1 μg/L,类风湿关节炎患者PCT也有轻度增高。在鉴别自身免疫性疾病是否合并感染时,PCT比CRP更有意义。在系统性红斑狼疮患者治疗过程中再次出现发热,PCT可作为一个非常好的标志物,用来鉴别是狼疮活动还是继发细菌感染,当PCT≥0.5 μg/L时强烈提示合并细菌感染,但PCT未增高并不能完全排除感染。


    临床常见可引起PCT增高的非感染性疾病有胰腺炎、缺血性肠病、肺水肿、严重创伤、手术、热休克及甲状腺髓样癌等。终末期肾病患者PCT增高,可能与生物标志物的清除下降有关。


    PCT是目前临床常用且参考意义较大的重要细菌感染生物标志物,但仅用PCT来鉴别感染与否并不可靠。目前主要用于全身重症细菌感染的诊断,也可根据其动态变化判断感染的严重程度、治疗效果、评估预后并指导抗菌药物治疗的启动及停用。PCT在局灶性感染中往往正常或仅有轻度增高,因此不能作为细菌感染的唯一判断标准。但PCT在一些非细菌感染引起的发热中往往不会增高,因此可以作为发热的病原学及病因学判断的辅助指标。与其他标志物同样,在应用中也要注意结合患者临床表现及联合其他生物标志物一起进行动态评价。

    IL-6

    IL-6是固有免疫系统对损伤和感染最初反应所表达的重要细胞因子,可促进肝脏产生急性阶段反应物如CRP,同时也可刺激和改变骨髓细胞,产生更多的多形核白细胞。在炎症反应中,IL-6的升高早于其他细胞因子,也早于CRP和PCT,而且持续时间长,因此可用来辅助急性感染的早期诊断。细菌感染后IL-6水平迅速升高,可在2 h达高峰,其升高水平与感染的严重程度相一致,但IL-6用来鉴别感染与非感染的特异性不如PCT和CRP。某些非感染状态下也可以出现IL-6升高,如手术、创伤、无菌性急性胰腺炎及自身免疫性疾病等。IL-6也可用来评价感染严重程度和判断预后,当IL-6>1 000 μg/L时提示预后不良。动态观察IL-6水平也有助于了解感染性疾病的进展和对治疗的反应,但其确切的临床应用价值还有待更多的研究结果支持。


    IL-6的检测方法主要有生物学检测方法和免疫学检测方法。前者因操作复杂、周期长且需细胞培养等,目前已较少用。后者是临床常用的检测方法。健康人血清中IL-6含量极低,各地报道的正常参考值因所采用的方法和实验条件不同而差异较大,因此各实验室自己正常参考值的确定十分重要。IL-6检测的相对优势在于急性感染的早期发现。

    肺炎链球菌尿抗原

    肺炎链球菌是CAP的最重要致病细菌,属难培养的"苛养菌"之一。传统的细菌培养方法阳性率低、周期长,再加上使用抗生素后阳性率更低等因素限制了其诊断价值。用体外快速免疫层析检测方法测定患者尿液肺炎链球菌抗原,可作为肺炎链球菌肺炎的辅助诊断。


    尿抗原检测法操作简单、快速,且特异性较高,不受初始抗菌药物使用的影响。此外,当肺炎患者合并其他器官肺炎链球菌感染时,也可针对相应感染部位的体液,如胸腔积液、脑脊液等进行抗原检测,以提高检出率。该方法的缺陷是感染肺炎链球菌后该抗原持续存在,3个月后浓缩尿检测仍为阳性,最长可维持1年以上,既往发生过肺炎链球菌感染者可能出现假阳性,因此不适用于复发病例的检测,也较难区分现症与既往感染。

    嗜肺军团菌尿抗原

    军团菌属种类繁多,目前已确认的有52种,70多个血清型,我国军团菌肺炎以LP1和LP6为主。军团菌感染患者的尿液中可排出一种具有热稳定性及抗胰蛋白酶活性的抗原,其在尿液中的浓度是血清中的30~100倍。尿抗原可在发病1 d内即被检测到,大约可在体内持续存在至有效抗菌治疗的数日或数周后。因此,可通过测定尿抗原来实现军团菌感染的快速、早期诊断。


    军团菌体外培养困难,阳性率极低,目前尿抗原检测法是国外诊断军团菌肺炎的一线方法,2012年的荷兰成人CAP指南中甚至建议所有的重症CAP患者,在入院后均应检测军团菌尿抗原。该方法准确性较好,其诊断LP1型军团菌感染的敏感度为80%~90%,特异度>99.5%。其敏感度还可能与患者感染类型有关,如旅游相关性、社区获得性及医院获得性军团菌感染患者的检测敏感度分别为94%、76%~87%和44%~46%。军团菌尿抗原阳性与否也可能与疾病严重程度相关,轻症患者尿抗原敏感度为40%~53%,而重症患者的敏感度可达88%~100%。用浓缩的尿标本可提高检测的敏感度。


    尿抗原检测法的缺点在于目前仅限于诊断LP1型军团菌,有文献报道在用来检测其他菌种及血清型时其敏感度可下降至29%~31%,可能会导致漏诊。此外,部分患者抗原转阴时间过长,不能确定是新近感染还是既往感染。


    可能有临床应用价值的细菌感染生物标志物


    近年来,国内外关于一些新的特异性标志物对细菌感染或脓毒症早期诊断价值的研究日益增多,如可溶性髓系细胞表达触发受体-1(TREM-1)、肾上腺髓质素(ADM)、可溶性尿激酶型纤溶酶原激活物受体(suPAR)、sCD14亚型(Presepsin)和脂多糖结合蛋白(LBP)等被认为是较有价值的脓毒症早期诊断和预后判断的标志物,将来有可能应用到临床。

    TREM-1

    TREM-1是与感染相关的免疫球蛋白超家族受体成员之一,sTREM-1是其可溶性形式。sTREM-1在急性炎症反应时在中性粒细胞及单核/巨噬细胞表面表达,释放于血液或体液,出现早,半衰期较短。其增高可见于细菌性脑膜炎、细菌性胸腔积液、慢阻肺合并感染和脓毒血症等患者;而在非感染性炎症疾病中很少或者不表达,提示其可作为诊断细菌感染的较特异的指标。


    Gibot等发现,通过测定支气管肺泡灌洗液(BALF)中sTERM-1水平鉴别诊断细菌或真菌性肺炎的敏感度达98%,特异度为90%,是最强的独立预测因子之一;另一项研究结果表明,血浆中sTREM-1诊断ICU患者细菌感染的敏感度达96%,特异度为89%,阳性似然比为8.6,阴性似然比为0.21。Jiyong等对1966—2008年中73项研究的荟萃分析结果表明,sTREM-1诊断细菌感染总体的敏感度为82%,特异度为86%,阳性似然比为5.66,阴性似然比为0.21,诊断优势比达26.35。但sTREM-1对细菌性泌尿系统感染诊断的敏感度仅为18%,可能在于尿液形成过程中被稀释并清除导致浓度减低,因此不适于泌尿系统感染的筛查性诊断。此外,感染患者sTREM-1升高与疾病严重程度和预后相关,Dimopoulou等发现感染性休克患者血清sTREM-1水平显著高于无休克的脓毒症患者,若以>750 ng/L作为临界浓度,感染性休克的风险比值比达4.53。最近的荟萃分析结果提示,感染患者中sTREM-1水平升高者的病死率是未增高者的2.54倍。另有研究结果显示,sTREM-1在脓胸、肺炎性胸腔积液患者胸腔积液中的表达水平显著高于结核性胸腔积液、恶性胸腔积液及漏出性胸腔积液。


    虽然许多研究结果证实sTREM-1与感染特异相关,但也有研究认为它作为感染严重程度的特异性标志物仍存在争议。近年来又有研究结果显示,在非感染性炎症如急性胰腺炎、慢阻肺、心脏骤停心肺复苏术后、心脏及腹部的外科手术、早期烧伤、类风湿性关节炎及炎症性肠病等患者中sTREM-1水平也会增高。


    总之,sTREM-1在感染的诊断、预后判断及治疗指导方面可能具有潜在的重要价值,但仍待更进一步的研究来验证。

    肾上腺髓质素前体(pro-ADM)

    肾上腺髓质素(ADM)是一种新的舒血管活性多肽,主要来源于血管内皮细胞和平滑肌细胞,具有抗感染和炎症调节的作用。但ADM本身生成后迅速从循环中清除,因此检测困难。ADM起源于一个较大的前体肽,该前体肽经剪切后形成多个具有不同生物活性的片段,称为ADM前体中段(pro-ADM),其在血液循环中较ADM稳定,可直接反映迅速减弱的ADM活性肽水平。


    Christ-Crain等报道pro-ADM可作为脓毒症的预测标志物,危重患者从无感染发展到脓毒症、严重脓毒症和脓毒性休克,体内pro-AMD会逐渐升高;以3.9 μg/L作为临界值,其诊断脓毒症的敏感度为83.3%,特异度为87.8%,诊断准确性优于CRP和PCT。最近一项关于恶性血液病发热患者的研究报道,与PCT相比,pro-ADM在局部细菌感染患者中也明显增高,通过测定pro-ADM水平可预测局部细菌感染和区分全身炎症反应综合征(SIRS)中的脓毒症患者。此外,pro-ADM也可作为重症感染患者风险评估和预后的有效标志物之一,脓毒症死亡组患者的pro-ADM水平显著高于生存组,其用来预测脓毒症不良预后的受试者工作曲线(ROC曲线)下面积为0.81,与急性生理与慢性健康评分(APACH)Ⅱ和简化急性生理学评分(SAPS)Ⅱ结果类似。Bello等发现,CAP患者体内pro-ADM水平与PSI评分和CURB-65评分呈正相关,是预测CAP患者预后的有效指标。

    suPAR

    suPAR是尿激酶型纤溶酶原激活物受体(uPAR)的可溶形式。生理条件下,uPAR主要在中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞及平滑肌细胞等中表达,在细胞活化、迁移、黏附及渗出中起重要作用。当炎症刺激时,suPAR可从细胞表面裂解释放到体液中,血浆、尿液、脑脊液、BALF、腹水及胸腔积液中均可检测到。近年来大量的研究结果显示,suPAR作为一种新型标志物,其水平高低与多种疾病的病理过程及预后评估密切相关,如某些肿瘤、感染性疾病、亚临床器官损害及某些慢性疾病等。


    目前已有多项研究结果提示,suPAR作为一种新型的炎症标志物,对脓毒症的早期诊断、预后评估、严重程度分级以及指导治疗等方面具有一定的价值。在预测脓毒症患者预后时,血浆中suPAR浓度越高,脓毒症患者出现不良预后的风险越大。Backes等对suPAR在全身感染或炎症患者中的应用价值进行系统评价后发现,suPAR水平对于危重脓毒症、SIRS以及菌血症患者的诊断价值并不高,但其预测病情严重程度、器官功能障碍及病死率等的价值确实优于传统生物标志物(包括CRP及PCT等)。


    总之,suPAR作为单一生物标志物,在感染性疾病的诊断,尤其是脓毒症诊断中的价值并不优于其他传统的指标,但其对疾病预后的预测价值是明确的。随着越来越多相关研究的深入开展,suPAR作为一个可以用来辅助诊断,特别是预测脓毒症患者预后的新型标志物,可能拥有广阔的临床应用价值。

    sCD14亚型

    CD14是脂多糖-脂多糖结合蛋白复合体的受体,可将内毒素信号下传,逐渐激活下游一系列酪氨酸蛋白激酶和丝裂原活化蛋白激酶,最后诱导多种细胞因子,如TNF-α、γ-干扰素、IL-1β、IL-8和IL-6等的释放。CD14分为膜结合性(mCD14)和可溶性(sCD14)两种形式,前者主要表达在单核和巨噬细胞表面,对脂多糖有高亲和力;后者分布于血浆中,由mCD14脱落或细胞分泌产生,最近因发现sCD14亚型与脓毒症相关,故命名为Presepsin。


    研究结果表明,感染患者血中Presepsin的浓度显著高于非感染患者,重度脓毒症患者显著高于普通脓毒症患者。最近的荟萃分析结果表明,Presepsin诊断脓毒症的总体敏感度为86%,特异度为78%,显著高于PCT、CRP和IL-6等临床常用的脓毒症标志物。PCT一般在感染后4 h开始升高,峰值多出现在1 d后,Presepsin在脓毒症时升高可能更早、速度更快。动物脓毒症模型结果提示,感染2 h后Presepsin开始升高,3 h达峰值,4~8 h下降,提示其在脓毒症早期快速诊断方面有一定的优势。


    Presepsin不仅在脓毒症早期诊断方面有潜在应用价值,还可用来评估脓毒症的严重程度以及预后。Caironi等发现在严重脓毒症及脓毒症休克患者中,死亡组入院第1天Presepsin水平显著高于生存组,并且Presepsin水平和SOFA评分及血流动力学稳定性均有相关性,其对预后的评估价值高于PCT。另一项研究也得出相似的结论,其评估发病30 d内患者死亡风险的价值显著优于IL-6、CRP和PCT,并且与APACHEⅡ和SOFA评分有显著相关。


    因此,Presepsin作为一种新的脓毒症生物学标志物,在脓毒症的早期诊断和预后判断中有较高的临床应用前景。目前,已有相关厂家研制出了专门用于定量检测全血或血浆中Presepsin浓度的测定仪,采用了化学发光酶联免疫的检测方法,测定时间只需21 min,准确性和ELISA法相当。

    LBP

    LBP是一种存在于人和动物血清中的糖蛋白,可与细菌脂多糖的类脂A成分结合,催化脂多糖结合CD14,刺激单核细胞、内皮细胞等释放IL-1、IL-6及肿瘤坏死因子等炎性介质,导致炎症反应失控及免疫防御功能下降,引起SIRS、脓毒性休克甚至多器官功能障碍综合征。LBP在健康人血中水平较低,当有微生物感染及炎症发生时,血清LBP浓度会迅速升高。


    国内对80例ICU患者的前瞻性研究发现,LBP在脓毒症的诊断和预测方面具有一定价值。目前关于LBP在脓毒症诊断和预后预测方面的意义各研究报道结果不一,尚需进一步研究明确其价值。


    上述各种生物标志物鉴别感染与非感染的应用价值见表2,在脓毒症等疾病中的应用价值见表3。如表所示并没有任何一个新的单一的指标具备很高的特异度和敏感度,尚需与白细胞总数及分类、CRP和PCT等相结合。多个指标的联合检测,可提高对感染性疾病的早期诊断率和预后判断价值。如法国Robriquet等发现CRP和PCT与患者体温结合提高了ICU感染的诊断率。Gibot等将CD64、PCT、sTREM-1联合起来建立脓毒症诊断评分,提高了对脓毒症的诊断效率。