疑似膿毒癥診斷生物標志物研究進展

王志翊 翁杰 周培森 李科瑩

作者單位：325027 溫州醫科大學附屬第二醫院

膿毒癥（sepsis）是一種機體對感染反應失調導致的器官功能障礙綜合征［1］，其發病機制極為復雜，涉及炎癥、免疫、凝血等系統。當病情進展至嚴重膿毒癥或膿毒癥性休克時，危重癥患者的死亡風險明顯升高［2］。因此，在膿毒癥患者發病早期出現感染跡象或癥狀，但尚未表現出明顯的全身性感染反應或多器官功能障礙時（即疑似膿毒癥階段），快速診斷預測膿毒癥，并盡早給予有效干預，阻止膿毒癥發生進展，是提高其生存率的關鍵［3］。由于膿毒癥早期癥狀、體征無特異性，且缺乏有效診斷措施，疑似膿毒癥階段的評估難度較大［4］。生物標志物是機體病理狀態下出現的一些異常分子結構和功能變化，可為各種臟器功能損害提供早期預警［5］。近年來，越來越多生物標志物已經被用于膿毒癥的早期診斷，在預測膿毒癥發病情況及改善其預后生存率方面發揮了重要作用［6］。本文對疑似膿毒癥的生物標志物進行系統分析，以期為臨床膿毒癥的早期診斷提供思路。

1 疑似膿毒癥患者急性期蛋白生物標志物變化

血清C 反應蛋白（c-reactive protein，CRP）是膿毒癥急性期診斷最經典的生物標志物之一，通常在感染發生后4～6 h 內升高，并在36～50 h 內達到峰值［7］。由于CRP 也存在于無菌性炎癥反應疾病，如系統性紅斑狼瘡、潰瘍性結腸炎等［8］，其作為膿毒癥診斷生物分子標志物的臨床價值曾受到質疑。研究表明［9］，當CRP 濃度＞200 mg/L 時，可有效預測細菌感染引起的膿毒癥，而心血管疾病或病毒感染的CRP 濃度常＜10 mg/L。非感染患者的血清CRP 水平明顯低于感染患者，非細菌感染患者的血清CRP 水平也明顯低于細菌感染患者。同時研究表明，當血清CRP 濃度＞8.7 mg/dL 時，對感染的敏感性為93.4%，特異性為86.1%［10］。由此可見，炎癥感染早期CRP 值明顯升高有助于篩選疑似膿毒癥患者。然而，慢性炎癥患者中，CRP 的基礎水平通常較高，因此在這種情況下，單純使用CRP 的數值可能會產生較大的誤差。因此，使用血清CRP 的動態變化可能更為準確。此外，也有薈萃分析表明，CRP對膿毒癥診斷的敏感性和特異性并不高，且降鈣素原（procalcitonin，PCT）的診斷價值稍優于CRP。綜上，CRP 雖為膿毒癥非特異性生物標志物，在其疑似膿毒癥階段具有一定診斷價值，有助于醫師更早識別潛在的膿毒癥，但其臨床應用價值仍存在較大爭議［11］。

PCT 主要由甲狀腺C 細胞產生，部分來源于肺組織少數神經內分泌細胞，感染患者的PCT 主要由后者產生［12］。PCT 在感染后幾個小時內即可升高，24 h 內達高峰，也是早期診斷疑似膿毒癥的生物標志物［13］。

有研究表明，以PCT 濃度1.1 ng/mL 為界，PCT 用于區分全身性炎癥反應綜合征（SIRS）和膿毒癥的敏感性為97%，特異性為78%。如將PCT 與其他臨床指標結合使用，則可以更加顯著提高早期膿毒癥診斷能力［14］。另外，Meta 分析結果表明，PCT 在膿毒癥診斷中存在不同觀點。一些學者的分析結果支持PCT 用于膿毒癥、膿毒癥休克和危重癥患者的診斷生物標志物［15］。也有其他研究認為，PCT 難以有效區分膿毒癥與其他非感染性原因引起的SIRS，不適合用于重癥監護室危重患者的病情監測［16］。最近一項研究表明，術后患者的CRP和PCT 一般先升高后降低，在感染情況下，兩者會持續上升，其中PCT 被認為在識別感染和膿毒癥方面更可靠［17］。由此可見，PCT 在膿毒癥早期診斷方面的應用仍存在較大不確定性和爭議。

肝素結合蛋白（heparin-binding protein，HBP）是中性粒細胞分泌的蛋白質，在炎癥反應早期即可被釋放，其在膿毒癥和普通炎癥反應早期均會升高。研究發現，在急性炎癥反應中，HBP 可以正反饋招募更多白細胞到感染部位，激活單核細胞，并提高巨噬細胞的吞噬功能，從而增強機體對病原菌的清除效率［18］。同時，HBP/WBC 比值在疑似膿毒癥診斷中也備受關注。由于膿毒癥患者中常見白細胞短暫減少，這可能導致血中HBP 水平不升高。因此，有學者提出使用HBP/WBC 比值來診斷疑似膿毒癥，該比值若＞2 被認為是膿毒癥的預測因子［19］。另外，HBP 作為潛在的疑似膿毒癥診斷標志物，其水平升高與膿毒性休克也有一定關聯性［20］。盡管HBP 在疑似膿毒癥診斷中具有一定潛在作用，但應注意到影響患者血清HBP 水平因素較多，包括眾多炎癥因子和疾病狀態。因此，HBP 作為疑似膿毒癥診斷的生物標志物仍需要更多臨床和基礎研究來進一步驗證其可靠性和準確性。

2 疑似膿毒癥患者免疫系統生物標志物變化

膿毒癥被認為是一種免疫雙相疾病，即膿毒癥發展過程中存在兩個不同的階段。初期疑似膿毒癥階段是免疫激活，免疫系統釋放大量炎癥分子，導致組織細胞破壞［21］。后期是慢性免疫抑制階段，免疫系統受到抑制，炎癥被抑制，免疫細胞大量消耗和死亡，導致膿毒癥患者免疫功能受損［22］。膿毒癥導致的免疫抑制機制包括免疫細胞凋亡、負性共刺激分子的表達增加、調節性T 細胞表達增加、程序性死亡受體-1（PD-1）的表達以及細胞衰竭［23］。其中，免疫細胞凋亡被認為是膿毒癥并發癥病理生理進展的主要原因。研究發現，在早期疑似膿毒癥階段，中性粒細胞凋亡延遲，可能會導致中性粒細胞計數升高，而淋巴細胞數量則減少，后者在疑似膿毒癥進展為膿毒癥過程中可能起重要作用［24-25］。有研究報道，淋巴細胞減少與膿毒癥風險增加明顯相關［26］。與此同時，膿毒癥患者的血淋巴細胞數量在不同時間點表現出與非膿毒癥患者不同的模式，膿毒癥患者在血淋巴細胞絕對值升高要明顯滯后非膿毒癥患者，這可能與膿毒癥的免疫雙相性有關［27］。

白細胞介素（interleukin，IL）在膿毒癥的炎癥反應調控中發揮重要作用，其中IL-10 是抗炎因子，IL-12則是促炎因子。兩者在感染患者體內通過調控促炎與抗炎平衡達到炎癥控制［28］。在疑似膿毒癥患者中，中性粒細胞亞群可能分泌大量IL-10，從而抑制T 淋巴細胞增殖［29］，阻斷膿毒癥進一步發展。而IL-12 的高表達可能有助于預測膿毒癥，且特異性相對較高［30］。另外，白細胞介素-1 受體拮抗劑（IL-1ra）和IL-6 被認為有助于膿毒癥早期診斷。研究發現，在膿毒癥臨床診斷前幾天疑似膿毒癥階段，IL-1ra 和IL-6 表達明顯增加，且具有較高的膿毒癥診斷敏感性［31］。上述IL 促炎與抗炎因子不僅可以反映早期炎癥程度，也是疑似膿毒癥進展為膿毒癥的早期臨床診斷標志物，對臨床管理具有重要價值。值得注意的是，這些IL 在感染患者中通常升高，但也可能在一些非感染性疾病（如心肌梗死）中出現升高［16］。因此，單獨使用這些IL 無法區分感染性疾病和非感染性疾病，僅可能有助于評估炎癥水平和對疾病預后評估。

3 疑似膿毒癥患者凝血系統生物標志物變化

膿毒癥患者中出現的凝血和纖溶失衡是膿毒癥中一個重要的病理生理特征，常導致彌散性血管內凝血（DIC）。膿毒癥通過促炎癥細胞因子、白細胞和其他蛋白質對血管內皮的激活，以及纖維蛋白溶解受到抑制等機制，導致微血管內血栓的形成［32］。在正常情況下，血管內皮細胞釋放一氧化氮和前列環素，起到生理性抗血栓作用。但在膿毒癥中，血管內皮細胞可能通過表達組織因子和釋放血管性血友病因子（vWF）等途徑促進血栓形成，從而導致凝血功能障礙。DIC 的主要特征包括血小板減少、纖維蛋白原/纖維蛋白降解產物的增加以及凝血酶原時間（PT）延長。這些變化反映了微循環障礙，并可以用來評估膿毒癥的嚴重程度。目前，膿毒癥DIC 的診斷生物標志物包括凝血酶生成標記、纖維蛋白溶解標志物、粘彈性測試等。但這些指標仍然存在一些局限性，通常需要多個凝血標志物的聯合使用，且特異性較低，有時難以有效區分DIC 與其他血小板減少性疾?。?3］。此外，凝血和纖溶失衡常出現在膿毒癥中晚期階段，早期疑似膿毒癥階段的凝血系統生物標志物研究報道相對較少。

4 疑似膿毒癥患者基因標志物變化

非編碼RNA（ncRNA）是一類在轉錄和翻譯水平上調節基因表達的調節性RNA 分子［34］，在膿毒癥的病理生理過程中，幾種ncRNA，包括長非編碼RNA（lncRNAs）、環狀RNA（circRNA）和微RNA（miRNAs）等，均參與了調控和影響多器官功能衰竭的發病過程。lncRNAs 是一類核苷酸的轉錄產物，其可通過多種機制調節基因表達，包括調節染色質構型，誘導RNA 衰老等，且參與免疫反應的調控［35］。例如，MALAT1 是一種保守的lncRNA，在膿毒癥中具有促炎作用。研究發現，通過抑制NF-kB 信號通路可以下調MALAT1 的表達水平，因此MALAT1 的表達水平上調被認為是潛在的膿毒癥診斷生物標志物［36-37］。

circRNAs 是一類特殊的ncRNA 分子，其具有環狀結構。研究發現，膿毒癥患者血清外泌體中的某些circRNAs， 如has-circRNA-104484 和hascircRNA-104670，表達水平明顯升高，被認為是膿毒癥的新型診斷生物標志物［38］。miRNAs 是一種小分子RNA，可以后轉錄調節基因表達。一項Meta 分析顯示循環miRNA 水平是診斷膿毒癥的潛在生物標志物［39］。近年來，miR-486-5p 被認為是潛在的膿毒癥診斷生物標志物，其血清表達水平升高與疾病嚴重程度和炎癥反應程度顯著相關，不僅可有效區分膿毒癥與健康患者，還可用于膿毒癥患者28 d 生存率預測［40］。上述ncRNA分子在膿毒癥的病理生理過程中扮演了重要角色，其表達水平和功能變化可直接或間接影響疑似膿毒癥患者是否向膿毒癥進展的趨勢，有助于膿毒癥臨床早期診斷和預后評估。然而，受研究條件及樣本量等因素影響，ncRNA 在膿毒癥早期診斷中的臨床價值仍需進一步的研究和驗證。

5 小結

目前已有較多文獻報道了各種生物標志物應用于膿毒癥早期階段診斷和預后評估，但暫未發現某種單一生物標志物有足夠高的敏感性和特異性被應用于膿毒癥臨床診斷。尤其是膿毒癥早期的疑似膿毒癥階段，其診斷難度極大，通常需要綜合考慮多個生物分子標志物以提高其診斷敏感性和特異性，或者將分子生物標志物與臨床癥狀相結合，以提高診斷價值［41］。單個生物分子標志物在疑似膿毒癥的診斷中存在一定局限性，通過組合多個標志物或與臨床評估相結合，可更精準評估疑似膿毒癥患者是否會進展為膿毒癥［41］。例如，在快速序貫器官功能衰竭（qSOFA）評分中加入血清PCT 水平這一指標，可明顯改善qSOFA 的敏感性問題，且可以作為早期識別膿毒癥的工具［40］。而將PCT、sTREM-1 和PMN CD64 指數結合同樣能提高疑似膿毒癥早期診斷價值，這一組合也被認為是目前評估感染的最優指標之一［42］。今后通過多種生物標志物與臨床指標組合，應用于疑似的膿毒癥的快速、精準診斷，為膿毒癥早期診斷提供了新思路。