IVD原料6∣降鈣素原(PCT)

IVD原料6∣降鈣素原(PCT)

降鈣素原(procalcitonin，PCT)是降鈣素的前肽，在感染和膿毒血癥時降鈣素原的產生不依賴降鈣素水平，而與細菌感染內毒素和炎癥介質的釋放密切相關。傳統生物學標記、臨床癥狀和體征缺乏足夠的靈敏度和特異度來指導感染性疾病的治療決策。降鈣素原作為一個最近應用的生物標志物，越來越多的證據支持通過檢測血清降鈣素原濃度可早期診斷感染病原體的種類、評價感染的嚴重程度、指導用藥及判斷預后。在全球大部分地區降鈣素原已成為感染和膿毒血癥管理中最有用的生物學標記物。

感染的診斷一直是臨床醫師所面臨的重大難題，雖然監測手段多，但仍缺乏敏感而特異的動態監測指標。自1993年首次發現膿毒血癥患者血中降鈣素原濃度明顯升高以來，降鈣素原已成為一個診斷細菌感染重要的標志物。與傳統生物學標記物相比，降鈣素原具有較高的準確性和特異度。同時PCT濃度與病情嚴重程度相關，可用于指導抗菌藥物治療。

1、降鈣素原的產生及釋放

降鈣素原是降鈣素的前肽物質，由116個氨基酸組成。正常情況下降鈣素原由位于甲狀腺C細胞11號染色體短臂上的Calc-1基因編碼。在甲狀腺C細胞Calc-1基因翻譯成含有141個氨基酸的PCT前體肽，繼而進入內質網在糖基化酶和特異性酶的作用下形成PCT，隨后PCT經特異性肽鏈內切酶裂解為N-PCT、降鈣素及鈣抑肽。

正常情況下，PCT幾乎不從細胞內分泌出來，血中含量<0.1ng/ml。一旦細菌侵入機體，血中PCT濃度可迅速升高至5000倍。究其原因，有研究認為細菌感染刺激組織中特異的轉錄因子激活Cala-1的調控基因進而激活PCT轉錄，也有研究認為正常情況下PCT的轉錄被特異的轉錄因子抑制，細菌感染后該抑制因子被裂解，從而引起PCT轉錄。

與C-反應蛋白不同，細菌感染時幾乎所有的外周組織都參與PCT的產生，對甲狀腺切除患者的研究發現細菌感染時血PCT濃度仍然很高。Morgenthaler等將內毒素注入狒狒體內，發現幾乎所有的組織都有PCT-mRNA的表達，在注射內毒素后的6小時肝、腎是產生PCT的主要組織，在注射后大約24小時肺、胃、心臟產生PCT達高峰。在循環中PCT的半衰期大約22~26小時，不依賴于腎臟排泄。

細菌感染時除實質細胞外，外周血細胞是否參與PCT的產生存在爭議。Oberhoffer等對17名中重度感染患者的外周血研究發現單核細胞和淋巴細胞內可檢測到PCT。通過細胞內抗體染色，Balog證實了單核細胞和中性粒細胞中PCT的表達。然而，Monneret等研究后認為即使在內毒素和細胞因子刺激下外周血單核細胞也不能產生PCT。Linscheid等發現在內毒素刺激的巨噬細胞和活的離體外周血單核細胞都未檢測到PCT-mRNA。因此，細菌感染時外周血細胞是否參與PCT的釋放仍需進一步研究。

目前的研究認為細菌誘導PCT的釋放有兩條通路，即直接和間接通路。直接通路中細菌組織結構(DNA、菌毛、肽聚糖等)直接誘導細胞內信號傳導釋放PCT，間接通路中病原體刺激機體產生中介物(如促炎細胞因子)繼而作用于目標細胞產生PCT。Domenech認為細菌感染時病原體直接作用于Calc-1基因5號起始位點上特異的微生物相關受體引起PCT的大量釋放。相反，Picariello等發現細菌感染過程中，細菌內毒素刺激機體產生一系列促炎細胞因子(如TNFa、IL-1β、IL-8、IL-6)刺激甲狀腺以外的組織(腸、肺、免疫細胞)釋放PCT入血。臨床和動物研究都證實直接注射內毒素導致血液中PCT釋放，一些研究者發現給體外培養的細胞加入內毒素可以引起細胞內產生PCT。Assicot發現給癌癥患者靜脈注射TNFa和IL-2會引起PCT快速大量釋放。Balog等報道將抗-TNFa單克隆抗體注入人類白細胞抑制細菌誘導刺激PCT的釋放。另有研究發現IFN-r抑制PCT的釋放。

有研究認為PCT可以作為免疫調節分子，并指出增加PCT的合成對機體有害。體內及體外的研究發現細菌感染后PCT在疾病進展中可放大炎癥反應導致惡性循環。有研究報道給膿毒血癥的豬注入抗-PCT抗體后可明顯改善血壓，提高心臟指數和心搏量，生存率得到顯著提高。然而PCT能否可以作為膿毒血癥治療靶點仍需進一步研究。

2、PCT在感染性疾病中的應用

2.1鑒別細菌感染與非細菌感染性疾病

美國傳染病協會和美國危重病學會聯合推薦PCT作為區別膿毒血癥和非感染性的全身炎癥反應的輔助診斷標記物。細菌感染引起全身性炎性反應時，PCT濃度會明顯增高，而病毒感染、癌性發熱、移植物宿主排斥反應等炎性反應時，血PCT濃度不增加或僅輕微增加。

細菌感染后4~12小時血PCT會迅速升高，隨著感染的控制PCT一天內可下降50%。在社區獲得性肺炎和尿路感染中，PCT取0.1μg/L為臨界值對排除細菌感染有很高的敏感性。Kim等研究后發現當PCT臨界值取0.4ng/ml時，在急性發熱患者中排除細菌感染的準確率達95%。William等發現血流感染患者血PCT濃度明顯高于局部感染患者(PCT中位數比為1.06ng/ml∶0.30ng/ml)和非感染患者(PCT中位數比為1.06ng/ml∶0.31ng/ml)，同時研究還發現PCT在鑒別細菌感染和腫瘤相關性發熱中也有重要意義，經抗菌藥物治療后細菌感染組患者血PCT濃度下降≥50%，而腫瘤相關性發熱血PCT濃度無明顯下降。對韋格肉芽腫、白塞氏病、類風濕性關節炎、反應性關節炎等自身免疫性疾病患者的研究顯示合并細菌感染發熱組PCT濃度明顯高于合并非細菌感染發熱組及疾病本身引起發熱組。

有研究發現真菌感染，甚至嚴重真菌性膿毒血癥或膿毒血癥性休克患者血PCT濃度不升高，PCT不能用于區別真菌感染和定植，但PCT對鑒別真菌及細菌感染有較高準確性，其敏高度和特異度分別為88%和81%。

PCT在鑒別細菌類型方面也有一定的意義，脂多糖是革蘭氏陰性菌細胞壁的主要標志，肽聚糖是革蘭陽性菌的主要成分，但革蘭陽性菌缺乏脂多糖。脂多糖及炎癥因子刺激PCT的產生。當革蘭陰性菌侵入機體時，脂多糖可迅速誘導PCTmRNA翻譯產生PCT。有研究者對62例血培養陽性患者進行研究，將其分為革蘭陽性菌(G+)組和革蘭陰性菌組(G-)，分別測定兩組的PCT值，結果顯示G+菌組以PCT值≥2.0ng/ml為主，G-組以≥10.0ng/ml，在PCT≥10.0ng/ml時G-菌組的PCT值明顯大于G+的PCT值。

2.2評價感染程度及預后

血PCT濃度不僅是感染性疾病的一個特異性指標，且可通過連續監測PCT水平來監測宿主感染嚴重程度及判斷預后。PCT的濃度與細菌感染的嚴重程度及細菌載量相關。

有研究表明繼發于全身炎癥反應綜合征(SISR)的多臟器功能障礙綜合征(MODS)患者血漿PCT產生較CPR早，血漿PCT在炎性反應發生4h后開始增加，之后急劇上升并在8~12h內維持高水平，PCT含量隨著病情恢復逐漸下降，并恢復至正常水平所需的時間比CPR短。Boussekey等對110例ICU的嚴重社區獲得性肺炎患者進行了研究，27.3%的患者因病情危重死亡，死亡組PCT中值為5.6ng/ml(2.4~61)，幸存組PCT中值為1.5ng/ml(0.6~5.4)，(P<0.0001)。同時發現死亡率隨著初始PCT水平增加而增加，初始PCT>2ng/ml，死亡率為41.8(23/55)，初始PCT<2ng/ml，死亡率為12.7%。對感染性休克的患者研究發現48h內PCT下降幅度大于30%或其絕對值<0.25ng/ml提示患者預后良好;反之，若PCT水平持續升高或其下降幅度<30%提示經驗性抗菌藥物治療有誤及預后不良。

2.3 PCT在特殊人群感染中的應用

新生兒細菌感染是最重要的健康問題之一，由于新生兒細菌感染后癥狀和體征的非特異性和高死亡率，早期診斷和治療非常重要。Monsef等研究發現膿毒血癥、尿路感染和腦膜炎的新生兒，血PCT濃度明顯增高，目前的研究證實了PCT在新生兒感染中的價值，基于這些研究結果PCT的敏感度及特異度分別為76.9%和100%，陽性預測率及陰性預測率分別為100%和78%。Kopyra等對48例胎膜早破的孕婦研究發現，以5ng/ml作為孕婦血清PCT水平的臨近值(ROC:0.647)，在判斷新生兒是否存在嚴重的感染方面具有重要價值。孕婦PCT水平越高，新生兒出現重度感染的可能性越大。

慢性阻塞性肺病是老年人常見的疾病，研究發現血PCT濃度在老年慢性阻塞性肺疾病急性發作時升高，可以指導抗菌藥物使用，能減少抗菌藥物處方次數和抗菌藥物使用時間。

3、PCT在抗菌藥物管理中的應用

盡管及時使用抗菌藥物是預防細菌感染發病率和死亡率最有效的措施，由于從癥狀及體征上很難區分病毒及細菌感染，臨床醫生常常經驗性使用抗菌藥物導致濫用。長時間的抗菌藥物暴露會增加耐藥株的出現和導致藥物毒性反應，療程過短或藥物劑量不足會增加感染復發。因此，安全的減少抗菌藥物使用至關重要。

呼吸道感染中，PCT>0.5μg/L強烈推薦使用抗生素，PCT>0.25μg/L可根據情況使用抗菌藥物治療，PCT<0.1μg/L停止抗菌藥物治療，使用抗生素后建議2~3天復查PCT濃度，停止抗菌藥物后6~24小時若患者情況不能自行改善建議再次測量PCT水平。有研究推薦在ICU內嚴重呼吸道感染患者當初始PCT非常高，在抗菌藥物治療過程中，如果PCT下降80~90%可考慮停用抗菌藥物。

13項對4395名患者的隨機對照研究評估了PCT在抗菌藥物管理中的作用，PCT指導下抗菌藥物的處方量下降11%~74%a，抗菌藥物的使用天數下降13%~55%。Schuetz等對1002例下呼吸道感染的患者進行臨床研究，將患者分成PCT指導治療組和常規治療組，兩組均隨訪18個月，發現兩組患者的臨床預后和再入院率無明顯差異，但PCT治療組在抗菌藥物的使用、住院時間和花費均低于常規治療。法國一項對ICU630名患者的多中心研究也支持了PCT在抗菌藥物治療中的作用，PCT指導治療組與常規治療組死亡率、復發感染及發生多器官功能衰竭上無明顯差別，但PCT指導治療組抗菌藥物治療時間明顯低于常規治療組。

4、PCT的局限性

PCT作為診斷感染和膿毒血癥的生物學標記存在一定的局限性。有研究表明當機體受到巨大創傷(如外傷、心源性休克)時即使無細菌感染仍會出現血PCT濃度非特異性升高，這也是臨床上PCT鑒別細菌感染多用于內科系統的原因。一些非細菌感染性全身炎癥(熱休克、急性移植物抗宿主反應及不同類型的免疫療法)、自身免疫性疾病(如川崎病或不同類型的血管炎)和副癌綜合征也會伴隨血PCT濃度非特異性升高。這些都會導致PCT在診斷時出現假陽性，因此，對不同基礎疾病的感染和膿毒血癥患者，需進一步明確PCT的參考值范圍。

在目前用于膿毒血癥和感染診斷的生物標記物中，PCT迄今為止應用最廣泛且得到臨床驗證認可。雖然PCT與其他的生物學標記物一樣存在假陽性及假陰性的情況，但是PCT用于感染性及非感染性疾病的鑒別診斷可以為臨床醫生提供除臨床表現及影像學檢查之外有效及簡單的輔助性方法，避免延誤治療，同時在減少抗菌藥物用量、縮短抗感染療程方面也可以發揮重要作用。PCT作為重要的全身炎癥反應細菌感染的指標，其特異性強、敏感性維持時間長，隨著細菌的消除逐漸下降而適用于臨床。但受到測量方法、患者情況及治療相關因素的影響，PCT不能代替詢問病史及體格檢查。細菌感染的診斷仍然需要將臨床觀察、患者病史、體格檢查及影像學等輔助檢查相結合綜合判斷。