IVD原料6∣降钙素原(PCT)
IVD原料6∣降钙素原(PCT)
降钙素原(procalcitonin，PCT)是降钙素的前肽，在感染和脓毒血症时降钙素原的产生不依赖降钙素水平，而与细菌感染内毒素和炎症介质的释放密切相关。传统生物学标记、临床症状和体征缺乏足够的灵敏度和特异度来指导感染性疾病的治疗决策。降钙素原作为一个最近应用的生物标志物，越来越多的证据支持通过检测血清降钙素原浓度可早期诊断感染病原体的种类、评价感染的严重程度、指导用药及判断预后。在全球大部分地区降钙素原已成为感染和脓毒血症管理中最有用的生物学标记物。
感染的诊断一直是临床医师所面临的重大难题，虽然监测手段多，但仍缺乏敏感而特异的动态监测指标。自1993年首次发现脓毒血症患者血中降钙素原浓度明显升高以来，降钙素原已成为一个诊断细菌感染重要的标志物。与传统生物学标记物相比，降钙素原具有较高的准确性和特异度。同时PCT浓度与病情严重程度相关，可用于指导抗菌药物治疗。
1、降钙素原的产生及释放
降钙素原是降钙素的前肽物质，由116个氨基酸组成。正常情况下降钙素原由位于甲状腺C细胞11号染色体短臂上的Calc-1基因编码。在甲状腺C细胞Calc-1基因翻译成含有141个氨基酸的PCT前体肽，继而进入内质网在糖基化酶和特异性酶的作用下形成PCT，随后PCT经特异性肽链内切酶裂解为N-PCT、降钙素及钙抑肽。
正常情况下，PCT几乎不从细胞内分泌出来，血中含量<0.1ng/ml。一旦细菌侵入机体，血中PCT浓度可迅速升高至5000倍。究其原因，有研究认为细菌感染刺激组织中特异的转录因子激活Cala-1的调控基因进而激活PCT转录，也有研究认为正常情况下PCT的转录被特异的转录因子抑制，细菌感染后该抑制因子被裂解，从而引起PCT转录。
与C-反应蛋白不同，细菌感染时几乎所有的外周组织都参与PCT的产生，对甲状腺切除患者的研究发现细菌感染时血PCT浓度仍然很高。Morgenthaler等将内毒素注入狒狒体内，发现几乎所有的组织都有PCT-mRNA的表达，在注射内毒素后的6小时肝、肾是产生PCT的主要组织，在注射后大约24小时肺、胃、心脏产生PCT达高峰。在循环中PCT的半衰期大约22~26小时，不依赖于肾脏排泄。
细菌感染时除实质细胞外，外周血细胞是否参与PCT的产生存在争议。Oberhoffer等对17名中重度感染患者的外周血研究发现单核细胞和淋巴细胞内可检测到PCT。通过细胞内抗体染色，Balog证实了单核细胞和中性粒细胞中PCT的表达。然而，Monneret等研究后认为即使在内毒素和细胞因子刺激下外周血单核细胞也不能产生PCT。Linscheid等发现在内毒素刺激的巨噬细胞和活的离体外周血单核细胞都未检测到PCT-mRNA。因此，细菌感染时外周血细胞是否参与PCT的释放仍需进一步研究。
目前的研究认为细菌诱导PCT的释放有两条通路，即直接和间接通路。直接通路中细菌组织结构(DNA、菌毛、肽聚糖等)直接诱导细胞内信号传导释放PCT，间接通路中病原体刺激机体产生中介物(如促炎细胞因子)继而作用于目标细胞产生PCT。Domenech认为细菌感染时病原体直接作用于Calc-1基因5号起始位点上特异的微生物相关受体引起PCT的大量释放。相反，Picariello等发现细菌感染过程中，细菌内毒素刺激机体产生一系列促炎细胞因子(如TNFa、IL-1β、IL-8、IL-6)刺激甲状腺以外的组织(肠、肺、免疫细胞)释放PCT入血。临床和动物研究都证实直接注射内毒素导致血液中PCT释放，一些研究者发现给体外培养的细胞加入内毒素可以引起细胞内产生PCT。Assicot发现给癌症患者静脉注射TNFa和IL-2会引起PCT快速大量释放。Balog等报道将抗-TNFa单克隆抗体注入人类白细胞抑制细菌诱导刺激PCT的释放。另有研究发现IFN-r抑制PCT的释放。
有研究认为PCT可以作为免疫调节分子，并指出增加PCT的合成对机体有害。体内及体外的研究发现细菌感染后PCT在疾病进展中可放大炎症反应导致恶性循环。有研究报道给脓毒血症的猪注入抗-PCT抗体后可明显改善血压，提高心脏指数和心搏量，生存率得到显著提高。然而PCT能否可以作为脓毒血症治疗靶点仍需进一步研究。
2、PCT在感染性疾病中的应用
2.1鉴别细菌感染与非细菌感染性疾病
美国传染病协会和美国危重病学会联合推荐PCT作为区别脓毒血症和非感染性的全身炎症反应的辅助诊断标记物。细菌感染引起全身性炎性反应时，PCT浓度会明显增高，而病毒感染、癌性发热、移植物宿主排斥反应等炎性反应时，血PCT浓度不增加或仅轻微增加。
细菌感染后4~12小时血PCT会迅速升高，随着感染的控制PCT一天内可下降50%。在社区获得性肺炎和尿路感染中，PCT取0.1μg/L为临界值对排除细菌感染有很高的敏感性。Kim等研究后发现当PCT临界值取0.4ng/ml时，在急性发热患者中排除细菌感染的准确率达95%。William等发现血流感染患者血PCT浓度明显高于局部感染患者(PCT中位数比为1.06ng/ml∶0.30ng/ml)和非感染患者(PCT中位数比为1.06ng/ml∶0.31ng/ml)，同时研究还发现PCT在鉴别细菌感染和肿瘤相关性发热中也有重要意义，经抗菌药物治疗后细菌感染组患者血PCT浓度下降≥50%，而肿瘤相关性发热血PCT浓度无明显下降。对韦格肉芽肿、白塞氏病、类风湿性关节炎、反应性关节炎等自身免疫性疾病患者的研究显示合并细菌感染发热组PCT浓度明显高于合并非细菌感染发热组及疾病本身引起发热组。
有研究发现真菌感染，甚至严重真菌性脓毒血症或脓毒血症性休克患者血PCT浓度不升高，PCT不能用于区别真菌感染和定植，但PCT对鉴别真菌及细菌感染有较高准确性，其敏高度和特异度分别为88%和81%。
PCT在鉴别细菌类型方面也有一定的意义，脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁的主要标志，肽聚糖是革兰阳性菌的主要成分，但革兰阳性菌缺乏脂多糖。脂多糖及炎症因子刺激PCT的产生。当革兰阴性菌侵入机体时，脂多糖可迅速诱导PCTmRNA翻译产生PCT。有研究者对62例血培养阳性患者进行研究，将其分为革兰阳性菌(G+)组和革兰阴性菌组(G-)，分别测定两组的PCT值，结果显示G+菌组以PCT值≥2.0ng/ml为主，G-组以≥10.0ng/ml，在PCT≥10.0ng/ml时G-菌组的PCT值明显大于G+的PCT值。
2.2评价感染程度及预后
血PCT浓度不仅是感染性疾病的一个特异性指标，且可通过连续监测PCT水平来监测宿主感染严重程度及判断预后。PCT的浓度与细菌感染的严重程度及细菌载量相关。
有研究表明继发于全身炎症反应综合征(SISR)的多脏器功能障碍综合征(MODS)患者血浆PCT产生较CPR早，血浆PCT在炎性反应发生4h后开始增加，之后急剧上升并在8~12h内维持高水平，PCT含量随着病情恢复逐渐下降，并恢复至正常水平所需的时间比CPR短。Boussekey等对110例ICU的严重社区获得性肺炎患者进行了研究，27.3%的患者因病情危重死亡，死亡组PCT中值为5.6ng/ml(2.4~61)，幸存组PCT中值为1.5ng/ml(0.6~5.4)，(P<0.0001)。同时发现死亡率随着初始PCT水平增加而增加，初始PCT>2ng/ml，死亡率为41.8(23/55)，初始PCT<2ng/ml，死亡率为12.7%。对感染性休克的患者研究发现48h内PCT下降幅度大于30%或其绝对值<0.25ng/ml提示患者预后良好;反之，若PCT水平持续升高或其下降幅度<30%提示经验性抗菌药物治疗有误及预后不良。
2.3 PCT在特殊人群感染中的应用
新生儿细菌感染是最重要的健康问题之一，由于新生儿细菌感染后症状和体征的非特异性和高死亡率，早期诊断和治疗非常重要。Monsef等研究发现脓毒血症、尿路感染和脑膜炎的新生儿，血PCT浓度明显增高，目前的研究证实了PCT在新生儿感染中的价值，基于这些研究结果PCT的敏感度及特异度分别为76.9%和100%，阳性预测率及阴性预测率分别为100%和78%。Kopyra等对48例胎膜早破的孕妇研究发现，以5ng/ml作为孕妇血清PCT水平的临近值(ROC:0.647)，在判断新生儿是否存在严重的感染方面具有重要价值。孕妇PCT水平越高，新生儿出现重度感染的可能性越大。
慢性阻塞性肺病是老年人常见的疾病，研究发现血PCT浓度在老年慢性阻塞性肺疾病急性发作时升高，可以指导抗菌药物使用，能减少抗菌药物处方次数和抗菌药物使用时间。
3、PCT在抗菌药物管理中的应用
尽管及时使用抗菌药物是预防细菌感染发病率和死亡率最有效的措施，由于从症状及体征上很难区分病毒及细菌感染，临床医生常常经验性使用抗菌药物导致滥用。长时间的抗菌药物暴露会增加耐药株的出现和导致药物毒性反应，疗程过短或药物剂量不足会增加感染复发。因此，安全的减少抗菌药物使用至关重要。
呼吸道感染中，PCT>0.5μg/L强烈推荐使用抗生素，PCT>0.25μg/L可根据情况使用抗菌药物治疗，PCT<0.1μg/L停止抗菌药物治疗，使用抗生素后建议2~3天复查PCT浓度，停止抗菌药物后6~24小时若患者情况不能自行改善建议再次测量PCT水平。有研究推荐在ICU内严重呼吸道感染患者当初始PCT非常高，在抗菌药物治疗过程中，如果PCT下降80~90%可考虑停用抗菌药物。
13项对4395名患者的随机对照研究评估了PCT在抗菌药物管理中的作用，PCT指导下抗菌药物的处方量下降11%~74%a，抗菌药物的使用天数下降13%~55%。Schuetz等对1002例下呼吸道感染的患者进行临床研究，将患者分成PCT指导治疗组和常规治疗组，两组均随访18个月，发现两组患者的临床预后和再入院率无明显差异，但PCT治疗组在抗菌药物的使用、住院时间和花费均低于常规治疗。法国一项对ICU630名患者的多中心研究也支持了PCT在抗菌药物治疗中的作用，PCT指导治疗组与常规治疗组死亡率、复发感染及发生多器官功能衰竭上无明显差别，但PCT指导治疗组抗菌药物治疗时间明显低于常规治疗组。
4、PCT的局限性
PCT作为诊断感染和脓毒血症的生物学标记存在一定的局限性。有研究表明当机体受到巨大创伤(如外伤、心源性休克)时即使无细菌感染仍会出现血PCT浓度非特异性升高，这也是临床上PCT鉴别细菌感染多用于内科系统的原因。一些非细菌感染性全身炎症(热休克、急性移植物抗宿主反应及不同类型的免疫疗法)、自身免疫性疾病(如川崎病或不同类型的血管炎)和副癌综合征也会伴随血PCT浓度非特异性升高。这些都会导致PCT在诊断时出现假阳性，因此，对不同基础疾病的感染和脓毒血症患者，需进一步明确PCT的参考值范围。
在目前用于脓毒血症和感染诊断的生物标记物中，PCT迄今为止应用最广泛且得到临床验证认可。虽然PCT与其他的生物学标记物一样存在假阳性及假阴性的情况，但是PCT用于感染性及非感染性疾病的鉴别诊断可以为临床医生提供除临床表现及影像学检查之外有效及简单的辅助性方法，避免延误治疗，同时在减少抗菌药物用量、缩短抗感染疗程方面也可以发挥重要作用。PCT作为重要的全身炎症反应细菌感染的指标，其特异性强、敏感性维持时间长，随着细菌的消除逐渐下降而适用于临床。但受到测量方法、患者情况及治疗相关因素的影响，PCT不能代替询问病史及体格检查。细菌感染的诊断仍然需要将临床观察、患者病史、体格检查及影像学等辅助检查相结合综合判断。
