【转载】脓毒症的生物标记物:过去、现在和将来
中华急诊网    2013-09-22 11:21:54    文字:【】【】【
作者:李立斌,严静    发布日期:2013-09-02 李立斌,严静. 脓毒症的生物标记物:过去、现在和将来[J]. 中华急诊医学杂志, 2013,22 (9): 954-956.

当今,脓毒症(sepsis)仍是
导致重症患者死亡的一个主要原因,也是重症医学领域一个极为关注的问题。尽管近些年来对脓毒症的诊治取得了相当大的
进步,但与脓毒症相关的病死率依然高达30%~50%。脓毒症的病理生理极其复杂,涉及一系列的炎症与抗炎过程、体液与细
胞反应,以及循环系统异常等。由于脓毒症症状及体征的高度易变性及非特异性,在诊断及严重程度评估时极为困难。然而
,如果能够对脓毒症进行早期诊断与危险程度分层,就能增加进行及时和特异性治疗的可能性,并最终降低病死率。
1脓毒症早期诊断的重要性
  近年来,国际上相关指南的制定对脓毒症的诊治起到了极大的推动作用。降低脓毒症,尤其是严重脓毒症及脓毒性休克
病死率的关键在于早期诊断。但迄今为止,对脓毒症的诊断仍然缺乏一种快速、敏感、特异性的方法,早期诊断依然困难重
重。
  需要着重指出的是,脓毒症并非是一种真正意义上的疾病,而是免疫系统对感染的先天性和获得性的反应。目前,大多
数研究将脓毒症定义为对细菌、真菌或病毒感染的全身性炎症反应(SIRS)。然而,各种不同的定义及术语容易混淆,使得
对脓毒症的识别、发生及预后都难以做出准确的评估。
  脓毒症诊断的金标准传统上是采用微生物培养的方法以确定感染的来源,但是,这一方法存在很大的局限性:时间过长
,以及在一些情况下敏感性不高(如生长缓慢或难以培养的微生物)。由于存在这些不足,另一种替代的诊断方法是基于分
子检测,即生物标记物(biomarker),以期能够获得早期识别、危险分层、以及判断疗效和预后。然而,复杂而又众多的宿
主免疫反应使得任何单一的生物标记物都难以对脓毒症作出充分的描述及分层。随着对脓毒症的炎症介质及通路、免疫,以
及基因变异等理解的进一步深入,现有的有关SIRS、脓毒症、严重脓毒症及脓毒性休克的定义显然过于简单化。因为这些定
义依赖于宿主对感染的非特异性生理反应,而不是连续的病理过程。因而,可以用来证实脓毒症存在与否的一种病理金标准
并不存在。
2生物标记物的临床意义与存在的问题
  所谓生物标记物,即具有能够被客观地检测及评估的,代表正常生物过程、病理过程或者对治疗干预的药理反应特征的
一种指标。目前,文献报道认为与脓毒症相关的生物标记物有数百种之多,分类方法也不尽相同。
  C反应蛋白(CRP)作为一种脓毒症标记物,在临床上已应用多年,但其特异性一直受到质疑。降钙素原(PCT)被认为比
CRP更具特异性,是一个更好的预测标记物,但其实际价值也同样受到怀疑。有研究显示,CRP在发生感染后12~24 h才开始
升高,因而,不适合作为早期敏感的标记物,而PCT则在发生感染后的3~24 h出现升高。一些非感染性疾病也可以导致CRP或
PCT异常升高。另外,CRP、PCT与脓毒症的其他生物标记物相比,在诊断脓毒症时的关联性较低。
  所有涉及一种病原体介导的脓毒症炎症级联与免疫反应的分子,从理论上讲,都有可能成为标记物及潜在的治疗干预靶
点。然而,在对脓毒症的长期研究中,可以肯定的是,要发现任何单一的、其敏感性与特异性又足以帮助临床立刻做出决策
的标记物极为困难。迄今,有一些标记物可以影响临床决策,但当假设对脓毒症患者开始抗生素治疗时,如果高估了这些标
记物的作用,甚至可能导致不良后果。理想的标记物应该具有100%的敏感性、特异性、阳性预测值及阴性预测值。但这样一
种标记物迄今尚未发现,今后可能也无法找到。然而,将一组标记物进行综合研究将有助于提高脓毒症诊断与预测的准确性
。例如,将白细胞计数、粒细胞绝对值、CRP、PCT、IL-6,以及其他标记物结合起来进行评估,在决定是否尽早给予患者抗
生素治疗时将有更大的把握。
  近年来,随着对脓毒症基因组学及蛋白组学研究的深入,将会出现更多新的生物标记物。然而,当前所面临的问题是如
何从不断被发现的生物标记物中,寻找并确认临床上有用的一组生物标记物,而不是在今后发现新的生物标记物。由于脓毒
症的病理生理过程极其复杂,目前的研究表明,单个的、具有良好诊断关联性和准确性的理想生物标记物并不存在。而将多
种生物标记物综合起来进行研究,即所谓标记物组合(biomarker panel),这一策略可以显著提高脓毒症诊断的准确性,为
脓毒症的诊治提供了一条新思路。然而,在寻找最佳标记物组合的过程中将不可避免地会增加统计模型的复杂性、不确定性
。如何将多种标记物组合有效地应用到临床实践则是一个极其困难、但亟待解决的重要课题。这有赖于今后的研究能否从复
杂的多种标记物组合中提炼出让临床医生容易理解的信息。目前,不仅对于多种标记物组合的理解程度还远远不够,而且,
在临床及统计学上,其系统的方法学也并未建立起来。
  回顾脓毒症的生物标记物研究历程,可以发现以往对一种特异性标记物缺乏标准的应用规范,这也是未来研究中需要解
决的重大课题。许多研究本身在设计上存在很高的变异性,如样本量过小、异质性群体、人群类型特异性,以及高变异检测
设备等。一些研究的数据或统计分析上也存在缺陷,这可能导致对结果不恰当的解释。目前,许多研究是单中心、小样本的
,其结果并不能代表一般人群。
  在过去20年里,对脓毒症的分子生物学与病理生理学的研究不断深入,使临床上能够在实验室,甚至床旁检测到生物标
记物,这有助于在临床上脓毒症的早期识别。近几年来,有研究报道了生物标记物对脓毒症诊断的敏感性及特异性,如某些
细胞因子(白介素)、激素原(前降钙素),以及其他分子(细胞表面标记物与受体)。一些标记物被作为预测脓毒症的预
后,而另有一些标记物则被认为与脓毒症相关的某些器官功能障碍有关,如急性肾功能不全时的中性粒细胞明胶酶相关脂质
运载蛋白,急性心功能不全时的B型脑钠肽前体(proBNP)。
  有研究表明,某些白细胞表面分化抗原(CD28、CD40)与穿透素-3(PTX3)参与了脓毒症的免疫及临床过程,与脓毒症
的严重程度有关。程序性死亡蛋白1(PD-1)是一种对T细胞有特异性免疫调节作用的蛋白质,在脓毒症晚期阶段可促使免疫
麻痹的发生,而抑制PD-1受体与配位体的相互作用可以显著改善脓毒症患者的免疫功能并提高生存率。血管生成素-2(Agn-2
)是调节血管内皮细胞生长的重要因子之一,与脓毒症时的血管功能障碍有关,可引起肺损伤及毛细血管通透性增加,与脓
毒症的严重程度及病死率有密切关系,因而,Agn-2可以作为严重脓毒症的治疗靶点。活化蛋白可以促进内毒素介导的炎性细
胞因子的产生,动物实验结果表明,对活化蛋白的调控可以减少炎性介质的产生。在TLR-4、MyD88、TRAF-6、NF-κB等信号
通路的任何水平上进行干预,均有可能影响脂多糖诱导的炎症反应。例如,在动物实验中已证实,组蛋白去乙酰化酶抑制剂
可以抑制依赖MyD88的信号通路,从而降低脂多糖暴露后TNF-α和IL-6的表达,并降低病死率。巨噬细胞移动抑制因子(MIF
)可以通过激活NF-κB诱导IL-6的表达,有研究表明MIF可以作为脓毒症诊断及判断预后的标记物,而结合PCT可以有效地鉴
别烧伤后的SIRS与脓毒症。由于在脓毒症的级联反应中,凝血因子起着至关重要的作用,活化蛋白C(APC)能够调节凝血及
免疫系统功能,以降低病死率,被认为是目前唯一有效治疗严重脓毒症的药物。另外,也有研究表明,蛋白C可以作为一个脓
毒症的标记物,并监测APC治疗严重脓毒症的效果,但最新的研究结果对此提出了质疑。
  过去十年来,即时(或床旁)检测技术(POCT)是实验诊断技术上的一个突破,与PCR、ELISA等技术需要特殊的实验设
备和专业技术人员不同,其特点是快速、简便,其检测结果的可靠性与实验室相似。这一技术的出现使脓毒症的早期诊断成
为可能。与现有的实验诊断技术相比,今后POCT对于脓毒症如能够鉴别出病原体是细菌、真菌或病毒时,将是一个质的飞跃
。这主要体现在两个方面:首先,明确脓毒症的病原体将有助于防止广谱抗生素的滥用,降低药物毒性及细菌耐药的产生;
其次,明确了病原体就可以更早地针对细菌、真菌或病毒采用特殊的培养及诊断方法,从而将大大提高诊断结果的敏感性。
3展望
  当前,生物标记物对脓毒症诊断的瓶颈是其诊断关联性是否具有绝对的确定性,而其关键是研究方法及阈值的标准化。
今后有可能在这方面取得突破,而新的技术也将有助于改进现有的诊断技术。
  与此同时,对于在今后几年里需要确立现有脓毒症生物标记物的诊断意义取得了高度的共识。因而,研究方向应当从单
中心转向多中心,以改变由于样本量小而不具普遍性的限制。由于脓毒症常常与其他疾病伴随出现,其发病机制极其复杂,
单个“金标准”的生物标记物并不存在。因此,今后的研究重点是对多种具有诊断意义的生物标记物进行综合研究。
  目前一些相关的研究业已开展。首先,由于脓毒症是全身性感染所导致的,因而,应当探讨与诊断相关的脓毒症标记物
在全身性感染早期诊断中的意义,并将研究结果应用于POCT试剂盒的设计和开发,以便监测内稳态的突然失衡,因为在出现
症状之前,机体实际上已经处于疾病状态。其次,在今后5~10年内,一些研究将有助于设计出一种精确的、复合的POCT试剂
盒,将有助于未来临床研究方法的标准化。
(收稿日期:2013-03-27)
(本文编辑:郑辛甜)

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