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降鈣素原檢測的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

2012-08-15 00:51:10潘國剛
關(guān)鍵詞:降鈣素膿毒癥細(xì)菌

潘國剛

(右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科,廣西 百色 533000 E-mail:14910684@qq.com)

降鈣素原(procalcitonin,PCT)是一種糖蛋白,由116個氨基酸組成、分子量為13kDa,為血清降鈣素(CT)的前體物,是一種炎性因子,在1975年由Maya等[1]發(fā)現(xiàn),1981年其完整的結(jié)構(gòu)被測出。到1993年,Assicot等[2]發(fā)現(xiàn)了血清 PCT水平的增高與全身感染性疾病有密切相關(guān)。后來,檢測血清PCT成為臨床診斷各種感染疾病的一個重要指標(biāo)。近年來,許多學(xué)者對PCT做大量的探索與研究,其在臨床診斷中的應(yīng)用和其生物學(xué)特性不斷被發(fā)現(xiàn)。并運(yùn)用在全身性感染性疾病的診斷與鑒別診斷以及感染情況發(fā)展變化和預(yù)后的判斷,對癥治療等提供了可靠的診斷標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)就PCT的結(jié)構(gòu)、來源、生物學(xué)功能、實(shí)驗(yàn)室檢測方法和臨床感染疾病的應(yīng)用價值綜述如下。

1 PCT分子結(jié)構(gòu)

PCT是降鈣素(calcitonin,CT)的前肽物,分子結(jié)構(gòu)為含32個氨基酸CT、含21個氨基酸鈣抑肽和含57個氨基酸的N2末端碎片組成,無降鈣素樣激素活性。PCT是一種分子量大約為13KD的糖蛋白,由2800個堿基對組成,基因全長約7.6Kb,有5個內(nèi)含子和6個外顯子,由位于11號染色體上 (11P15,4)的單拷貝基因編碼。半衰期為20~24h,穩(wěn)定性好,降解產(chǎn)物為PCT-Ⅰ和PCT-Ⅱ,兩產(chǎn)物之間的區(qū)別是位于羧基端的第8個氨基酸。

2 PCT來源

在正常的生理狀態(tài)下,健康人甲狀腺C細(xì)胞是合成 PCT的主要細(xì)胞來源,此外在其它不同組織中也有PCT mRNA表達(dá),如在肝、肺、腎和睪丸中也有表達(dá),但血清PCT的濃度極低(10~50pg/ml),常規(guī)的方法檢測不到。在病理狀態(tài)下,如髓質(zhì)甲狀腺腫瘤或其他神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、嚴(yán)重細(xì)菌感染、膿毒癥、多器官功能障礙綜合癥(MODS)等等,PCT的血清濃度大幅增高,可超過10ng/ml。實(shí)驗(yàn)證明,PCT水平升高受到多種炎性細(xì)胞因子和細(xì)菌毒素的調(diào)節(jié)。細(xì)菌內(nèi)毒素是主要誘導(dǎo)和刺激PCT產(chǎn)生的因子,當(dāng)正常人體靜脈注射小劑量內(nèi)毒素,2h后可檢測出血漿PCT濃度,在6~8h快速增高,12~48h達(dá)到濃度的峰值,在48h以后逐漸下降并恢復(fù)至正常[3]。而機(jī)體局部感染、病毒感染或自身免疫性疾病時 PCT水平只輕微升高,非細(xì)菌性炎癥和過敏反應(yīng)時PCT水平不升高,在寄生蟲、真菌、患瘧疾等感染性疾病時患者PCT水平也增高,證明細(xì)菌感染引起的PCT水平升高主要來自上述各種器官的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞。

3 PCT的生物學(xué)功能

激素前體往往具有其成熟激素的一些生物功能,研究機(jī)構(gòu)都嘗試去揭示 PCT的生物學(xué)作用,特別是免疫學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)PCT對血漿鈣水平起作用,其它生物作用尚未能明確。正常生理情況下,在甲狀腺C細(xì)胞內(nèi)合成的PCT被裂解酶裂解后形成CT,只有極少量的PCT進(jìn)入血液,而血液中缺乏PCT裂解酶,故PCT在血液中穩(wěn)定。大多數(shù)學(xué)者研究認(rèn)為 PCT是非甾類抗炎物質(zhì),在調(diào)控細(xì)胞因子系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用,在全身嚴(yán)重細(xì)菌感染的病理情況下,PCT不始動或促發(fā)IL-6和TNF的表達(dá)。相反地,PCT持續(xù)升高受到有關(guān)細(xì)胞因子的誘導(dǎo)?;铙w實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PCT對細(xì)胞因子的表達(dá)可產(chǎn)生輕度影響,中低濃度升高的PCT甚至抑制TNF-α和IFN-β應(yīng)激產(chǎn)物產(chǎn)生,高濃度血漿PCT卻沒有抑制作用。所以PCT是一種繼發(fā)性炎癥介質(zhì),能放大感染性炎癥反應(yīng)的效應(yīng)。

4 PCT實(shí)驗(yàn)室檢測方法

4.1 雙抗夾心免疫化學(xué)發(fā)光法 雙抗夾心法運(yùn)用雙單克隆抗體,抗鈣素抗體作為捕獲抗體直接結(jié)合PCT96-106氨基酸殘基即未成熟CT:CCP-1部分,CT抗體作為示蹤抗體直接結(jié)合PCT70-76氨基酸殘基未成熟CT分子,以人工合成的PCT作為標(biāo)準(zhǔn)檢測,繪成標(biāo)準(zhǔn)曲線。該方法特異強(qiáng),無交叉反應(yīng)。未經(jīng)標(biāo)記的抗體固定反應(yīng)管內(nèi)壁,兩個抗體與PCT相結(jié)合,形成“雙杭夾心復(fù)合物”,發(fā)熒光部分位于反應(yīng)管表面,通過測量熒光強(qiáng)度,可計(jì)算出熒光標(biāo)記物的含量。熒光信號的強(qiáng)度與標(biāo)本中PCT濃度成正比,與同條件下測定標(biāo)準(zhǔn)品繪成的標(biāo)準(zhǔn)曲線對比可計(jì)算出樣本中PCT含量。免疫化學(xué)發(fā)光法靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作簡便,最低檢測濃度值為0.1ng/ml,可在兩小時內(nèi)發(fā)出報(bào)告。

4.2 膠體金技術(shù) 金標(biāo)法使用包被膠體金標(biāo)記的抗CT單抗和非特異性的抗抗體,樣本加入檢測孔后,金標(biāo)單抗與樣本中的PCT結(jié)合,產(chǎn)物是帶金標(biāo)記的抗原抗體復(fù)合物,保留PCT原有的蛋白質(zhì)生物學(xué)特性。在滲透作用下復(fù)合物在反應(yīng)膜條上移動,膜上固定的抗抗體與金標(biāo)記復(fù)合物結(jié)合而形成抗原抗體抗抗體復(fù)合物。在樣本PCT含量大于0.5ng/ml時,反應(yīng)呈紅色,顏色深淺與 PCT濃度成正比,與標(biāo)準(zhǔn)比色板顏色相比對得出樣本PCT的濃度范圍。結(jié)果可分為四級:<0.5ng/ml為正常;>0.5ng/ml輕度升高;>2.0ng/ml為明顯升高;>10.0ng/ ml是顯著升高。金標(biāo)膠體方法通過觀察顏色判斷,易觀察、不需要檢測儀器,快速,操作簡便等特點(diǎn),但價格昂貴。

4.3 放射免疫學(xué)分析法 利用人工合成PCT多抗特異地識別并連接合成氨基酸PCT。此方法檢測的血清 PCT濃度可精確到4pg/ml,但檢測的物質(zhì)是游離PCT、結(jié)合型PCT和CT基因相關(guān)肽前體的混合物,無法區(qū)分出這三種物質(zhì)。該法雖提高了檢測的靈敏度,但檢測過程耗時長,需9~12h,并帶有放射性元素的污染,故臨床應(yīng)用受到限制。

4.4 透射免疫濁度法是利用樣本中PCT與試劑的PCT單抗發(fā)生抗原-抗體反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物使體系濁度增加,在一定的濃度范圍內(nèi),標(biāo)本中PCT濃度與濁度呈線性正比。在600nm波長處用生化分析儀測定吸光度值,其值與PCT含量成正比。該法適用于全自動生化分析儀,操作簡便、快速,可進(jìn)行大批量檢測。2005年國內(nèi)一些試劑公司就研發(fā)了 PCT免疫比濁試劑盒,供臨床檢驗(yàn)使用,但檢測的方法學(xué)和臨床診斷應(yīng)用還需做進(jìn)一步的驗(yàn)證。

4.5 凝膠層析法及高效液相色譜分析法 目前凝膠層析法及高效液相色譜分析法已有研究開發(fā),因費(fèi)時且不易自動化很少使用。

5 PCT在臨床上的應(yīng)用

PCT在細(xì)菌感染的患者,特別是表現(xiàn)為全身嚴(yán)重細(xì)菌感染的患者血清中明顯升高,在外國被認(rèn)為是診斷嚴(yán)重?cái)⊙Y的敏感指標(biāo),廣泛應(yīng)用于臨床診斷及預(yù)后觀察。近年來,國內(nèi)一些學(xué)者對PCT的研究也越來越熱門起來。

5.1 PCT在細(xì)菌性感染疾病中的應(yīng)用 全身性炎癥反應(yīng)發(fā)生早期時(2~3h)PCT水平即可升高,因此有早期診斷價值。研究表明,與現(xiàn)有炎癥反應(yīng)傳統(tǒng)臨床診斷指標(biāo)相比,PCT檢測更為理想,更具特異性,且隨著病情發(fā)展,可與疾病的嚴(yán)重程度高度相關(guān)。Dagmara[4]通過研究指出PCT是系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)的一個診斷指標(biāo),在膿毒癥(敗血癥)時,患者血清PCT水平顯著升高,可達(dá)1 000ng/ml,超出健康人2 000倍以上,可作為其血清學(xué)標(biāo)志,尤其對小兒敗血癥的診治方面起到了非常重要的作用。很多研究驗(yàn)證了細(xì)菌感染時血清PCT早期即升高,在小兒敗血癥時可顯著升高,所以PCT可作為新生兒敗血癥早期診斷有價值的指標(biāo),在指導(dǎo)早期治療并減少并發(fā)癥、降低病死率具有非常重要的作用[5,6]。PCT與炎癥的嚴(yán)重程度高度相關(guān),在SIRS、膿毒癥(敗血癥)、嚴(yán)重膿毒癥及膿毒性休克病人的水平有顯著差異。Endo等[7]把SIRS患者分類成非細(xì)菌感染、膿毒癥和重度膿毒癥(或膿毒癥休克)三組,測定三組患者血漿PCT、IL-6、CRP、TNF-a項(xiàng)目,結(jié)果顯示膿毒癥SIRS組血漿 PCT(2.9± 2.3ug/L)水平明顯高于非感染性SIRS患者(0.7±1.1ug/L),而其他指標(biāo)無明顯差別。重度膿毒癥(或膿毒性休克)SIRS組血漿PCT(172±276.3ug/L)水平又明顯高于膿毒癥SIRS患者。結(jié)果表明SIRS患者血漿中PCT水平與病情的程度有顯著相關(guān)性,提示檢測SIRS患者血漿PCT濃度可用于細(xì)菌感染性SIRS的診斷和病情的判斷。PCT在寄生蟲、真菌感染疾病診斷中的作用與細(xì)菌感染時相比,PCT在寄生蟲、真菌感染升高程度要低,但很明顯,故也可作為他們的診斷指標(biāo)。Muller等[8]曾對79例疑似細(xì)菌感染的住院兒童進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在寄生蟲、真菌感染或嚴(yán)重細(xì)菌感染并有全身表現(xiàn)時,PCT明顯升高;但在局部細(xì)菌感染及病毒感染沒有全身表現(xiàn)的患者 PCT僅出現(xiàn)輕度升高。也有學(xué)者提出,PCT水平與真菌感染的關(guān)系須進(jìn)一步探討[9]。

5.2 PCT在感染性疾病鑒別診斷中的作用 PCT幾乎特異性地升高于細(xì)菌感染的SIRS,而在病毒或局部感染性疾病及自身免疫性疾病時則不升高或升高幅度很小。大手術(shù)、嚴(yán)重創(chuàng)傷和器官移植,重癥胰腺炎、腦膜炎、腹膜炎、肺炎的患者,血清PCT不升高或升高幅度不大,但在合并或細(xì)菌感染的情況下會大幅度升高。另外,小手術(shù)也不會導(dǎo)致 PCT大幅度升高。所以, PCT濃度可作為這些疾病是否伴發(fā)細(xì)菌感染的鑒別診斷指標(biāo)。Ammori等[10]指出PCT含量是診斷細(xì)菌性壞死性胰腺炎的良好指標(biāo),而較IL-6和CRP具有更高的特異性及敏感性。他們對照研究60例患者,其結(jié)果發(fā)現(xiàn)重癥急性胰腺炎血清PCT含量明顯地高于輕型的患者 PCT水平,當(dāng) PCT水平值高于2.0ng/ml時即可做出感染性壞死性胰腺炎或膿毒血癥的診斷。Celebi等[11]研究33例接受開放性心臟外科手術(shù)的患兒血清PCT水平,將患手術(shù)兒分成兩組,分為SIRS加OF(器官功能衰竭)組和SIRS組,分別于術(shù)前、術(shù)后及術(shù)后的第 1、2、3、4天6個時間點(diǎn)分別采血檢測每例患兒的血漿 PCT值,評估患兒的器官功能。結(jié)果兩組患兒PCT均明顯升高,但SIRS加OF組的PCT水平升高顯著于SIRS組,其升高峰值和器官衰竭嚴(yán)重程度及死亡率成正相關(guān),SIRS加OF組的患兒在手術(shù)后重癥監(jiān)護(hù)期間發(fā)生感染時PCT可出現(xiàn)雙峰值,表明PCT的峰值可以作為患兒大手術(shù)后器官衰竭發(fā)生發(fā)展及死亡的一個預(yù)警指標(biāo),故每日的常規(guī)PCT水平檢測可監(jiān)測大手術(shù)患兒的術(shù)后重癥監(jiān)護(hù)期間細(xì)菌感染情況。

5.3 PCT在其他疾病中的應(yīng)用

5.3.1 PCT對川崎病診斷的應(yīng)用 川崎病(KD)是以全身血管炎為主要病變的急性發(fā)熱出疹性疾病,臨床表現(xiàn)為皮疹、發(fā)熱、眼結(jié)合膜充血、頸部非膿性淋巴結(jié)腫大等。又稱皮膚黏膜淋巴結(jié)綜合征。發(fā)病可能與多種細(xì)菌、病毒、支原體、立克次體等感染所致免疫異常有關(guān)。前些年,KD患兒血清中PCT濃度已有報(bào)道,但結(jié)論不同。日本Okada[12]等報(bào)道認(rèn)為 KD患兒PCT明顯高于正常人。汪蕓等[13]對2003年10月~2005年12月住院91例KD患兒測定其血清PCT水平并分析,認(rèn)為 KD患兒血清PCT水平的增高,以急性期較明顯,檢測其PCT水平有助于監(jiān)測KD病程發(fā)展。

5.3.2 PCT在糖尿病診療上的運(yùn)用 PCT是Ⅱ型糖尿病的一個特異性的標(biāo)志物,Mehment[14]等使用免疫化學(xué)發(fā)光分析法,檢測18例Ⅱ型糖尿病患者與健康體檢人的血清PCT進(jìn)行對比研究,經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,兩組結(jié)果差異具有顯著性(P<0.02),表明Ⅱ型糖尿病患者血清中PCT水平升高。血清PCT水平可用來解釋Ⅱ型糖尿病患者的病程發(fā)展及并發(fā)癥情況。

5.4 PCT在指導(dǎo)臨床治療和預(yù)后評估中的作用 PCT血清水平的升高或降低可反應(yīng)全身炎癥的活動度即病情發(fā)展情況,參考PCT的變化有助于制定治療方案和調(diào)整用藥。Schuetz等[15]進(jìn)行一項(xiàng)大型臨床研究,將1 002例下呼吸道感染的患者包括急性支氣管炎、CAP、COPD等,分成PCT指導(dǎo)治療組和常規(guī)治療組,均做隨訪18個月,兩組患者的臨床預(yù)后和再入院率無明顯差異,但PCT治療組在抗生素的使用、住院時間和花費(fèi)均低于常規(guī)治療組。說明以PCT作為指導(dǎo)指標(biāo),可減少下呼吸道感染的抗生素使用和耐藥情況,而不影響最終預(yù)后。PCT在COPD急性發(fā)作時升高,可以指導(dǎo)抗生素的使用和使用時間[16]。有文獻(xiàn)報(bào)道[17],血清 PCT水平越高,創(chuàng)傷大手術(shù)患者的傷情越嚴(yán)重,持續(xù)重度升高患者常提示預(yù)后不良,若治療結(jié)果有效時,血清PCT水平明顯下降,研究表明血清PCT是發(fā)生感染創(chuàng)傷患者和嚴(yán)重MODS敏感的預(yù)測指標(biāo),檢測PCT水平可早期預(yù)測創(chuàng)傷后并發(fā)癥,對患者并發(fā)感染的危險(xiǎn)性作早期評價。重癥監(jiān)護(hù)室中,膿毒癥和感染性休克患者依照PCT濃度監(jiān)測應(yīng)用抗生素可以減少抗生素使用時間和用量,對患者的預(yù)后無不良影響[18]。

6 血PCT水平測定與傳統(tǒng)炎性參考指標(biāo)的比較

6.1 PCT與WBC計(jì)數(shù)比較 蔣玉蓮等[19]比較PCT和WBC計(jì)數(shù)在兒童感染性疾病中的監(jiān)測作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)PCT與WBC的測定,都可用于細(xì)菌感染與病毒感染的鑒別診斷。但WBC在不同細(xì)菌感染下可以是升高的,甚至有些是降低的,且影響WBC計(jì)數(shù)的因素較多,所以WBC計(jì)數(shù)作為臨床診斷感染的特異性和敏感性較低,而PCT具有明顯的敏感性和特異性。

6.2 PCT與ESR比較 ESR可作為許多感染和非感染疾病診斷的輔助參考指標(biāo),但在風(fēng)濕性疾病、結(jié)核分支桿菌感染、心血管疾病的患者的血清中也會明顯升高,所以,ESR與PCT比較而言,無特異性,影響因素太多。

6.3 PCT與CRP比較 CRP作為一種急性時相蛋白在各種急性炎癥、心梗、手術(shù)創(chuàng)傷和多種感染或非感染的因素下,其血清濃度均可引起升高。在全身重度細(xì)菌感染時,血PCT水平升高比CRP水平更早和快速,在全身感染受控制后PCT水平回到正常范圍也比CRP快;但感染只是局部時PCT水平一般不升高,而檢測CRP時可升高。所以在全身嚴(yán)重感染時PCT是敏感性、特異性更高的檢測指標(biāo),在局部感染時,CRP是重要的觀察指標(biāo)。Koksal等[20]比較PCT和CRP在診治新生兒敗血癥及隨診過程中的作用,結(jié)果證實(shí)在早期診斷新生兒敗血癥,評定疾病的嚴(yán)重程度及評估對抗生素治療的反應(yīng)方面可能更具有優(yōu)勢。

6.4 PCT與 IL-6比較 IL-6主要是由巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生的致炎因子,在膿毒血癥時,機(jī)體的內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞受到TNF-α、IL-1、內(nèi)毒素刺激后分泌出IL-6, IL-6啟動炎癥反應(yīng)。PCT和IL-6的出現(xiàn)有助于早期診斷小兒敗血癥,并可評價疾病的嚴(yán)重程度[21]。但I(xiàn)L-6的半衰期較短(在幾分鐘至幾小時內(nèi)),檢測結(jié)果受到采樣時機(jī)的影響,穩(wěn)定性差,且存在于體腔內(nèi)的 IL-6水平常比血漿高,部分嚴(yán)重全身細(xì)菌感染者的血漿IL-6濃度反而降低,而PCT有較長的半衰期(約24h),并且在全身細(xì)菌感染時血漿PCT水平升高的幅度很大(可能升高數(shù)百倍),因此與IL-6相比,PCT具有更理想的感染檢測指標(biāo)。

近年來,大量的研究比較證明PCT與WBC、CRP、IL-6、IL-8、TNF-α、SAA等在感染性疾病中的臨床應(yīng)用,特別是在全身性感染疾病的診斷及預(yù)后治療觀察中,PCT更具有特異性和靈敏性。大多認(rèn)為PCT是評價感染的嚴(yán)重程度、評估治療效果和估計(jì)預(yù)后的重要指標(biāo)。

7 展望

隨著臨床和實(shí)驗(yàn)室研究[23]的進(jìn)展,更多臨床資料表明, PCT作為全身性細(xì)菌感染、敗血癥和膿毒血癥的輔助診斷和鑒別診斷以及病情發(fā)展預(yù)后判斷的實(shí)驗(yàn)室檢測指標(biāo)將成為共識,并將會得到推廣。另外PCT在臨床多種疾病中的確切的病理生理作用機(jī)制還有待我們進(jìn)一步深入研究,為疾病的治療提供更大的價值。

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