降鈣素原在急性胰腺炎中的研究進展

梁垚 孫維佳

·綜述與講座·

降鈣素原在急性胰腺炎中的研究進展

梁垚 孫維佳

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)多數是一種自限性疾病，但仍有10%～20%的患者可出現全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)、多器官功能衰竭綜合征(multiple organ distress syndrome, MODS)或局部并發癥，進展成為重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP)[1]。SAP早期的預測對指導治療、改善預后有著重要意義。目前常用于臨床預測SAP的指標包括多因素預后評價系統，如APACHE Ⅱ、Ranson、Glasgow等評分系統以及某些實驗室指標[2]，但均存在時效局限以及敏感性、特異性較低、操作繁瑣等問題[3]， 因此尋找一種能夠準確、及時地判定AP嚴重程度及預測感染發生的指標是診治AP的主要問題之一。降鈣素原(procalcitonin, PCT)被認為是一種全身性細菌感染的特異性指標[4]，近年來在AP嚴重程度的評估及并發感染的診斷等方面越來越受到人們的重視。

一、PCT概述

1．分子結構與生物來源：PCT是由116個氨基酸組成的相對分子質量約為13 000的糖蛋白，是無激素活性的降鈣素前肽物質，其合成受降鈣素基因-Ⅰ調控。該基因位于11號染色體(11p15.4)，全長約8 Kb，高度保守，且在不同種屬動物間具有同源性，主要編碼降鈣素基因相關肽-Ⅰ和降鈣素Ⅰ、Ⅱ的前體物質，通過選擇性剪接(編碼1～4外顯子)后在甲狀腺濾泡旁細胞粗面內質網翻譯成降鈣素原前體。該前體在激素原轉換酶作用下進行特異性蛋白水解，生成信號序列(25個氨基酸)以及PCT裂解物，包括N端(57 個氨基酸)、成熟的降鈣素(32個氨基酸)和鈣抑肽(21個氨基酸)[5]。最終由兩種不同的PCT mRNA翻譯、合成兩種蛋白質：PCTⅠ和 PCTⅡ，二者的區別在于C端區的 8個氨基酸。

在人體正常代謝情況下，PCT主要由甲狀腺的C細胞產生。有研究表明，肺臟與胃腸的神經內分泌細胞也可分泌PCT[6]。在病理情況下PCT的具體細胞來源尚不清楚。膿毒癥倉鼠全身多處組織 PCT mRNA和蛋白質水平都顯著上調，肝臟最高，其次為肺、 腎、 胰腺等[7]。在膿毒癥患者的全身多個器官也都發現了高表達的降鈣素基因-I及PCT mRNA。

細菌內毒素(lipopolysaccharide,LPS)是誘導 PCT產生的最主要的刺激因子，在體外和動物模型的研究中，直接注射LPS可導致PCT和其他降鈣素前體的合成增加，并且在幾乎所有組織和器官中都能檢測到[8]。Oberhoffer等[9]用LPS刺激外周血單核細胞及T、B淋巴細胞和粒細胞后PCT表達明顯升高，提示細菌感染引起的PCT升高可能主要來源于各種器官的巨噬細胞、單核細胞。與C反應蛋白(CRP)及其他急性期反應物不同，在病毒感染時，PCT不會增加[10]。這可能是由于病毒能刺激巨噬細胞合成γ干擾素(Interferon-γ,IFN-γ)，從而抑制腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor,TNF-α)的合成[11]，而TNF-α是PCT合成所必須的細胞因子。除了TNF-α外，外毒素及一些其他細胞因子如IL-1β、IL-6等也可以誘導PCT產生。值得注意的是，在感染時PCT的大量產生，并不引起血清降鈣素水平或活性的增加。

2．生物學功能：(1)促炎作用：PCT可以增加人類中性粒細胞和淋巴細胞表面標志物CD16和CD14的表達[12]，抑制中性粒細胞吞噬和殺傷白色念珠菌、大腸埃希菌的作用[13]。它還能夠抑制活化T淋巴細胞的急變過程，反而增加未活化自體淋巴細胞的活性。有研究表明，重組人PCT可以引起人血促炎性因子升高，且與PCT呈劑量相關，其中升高最明顯的是TNF-α，而TNF-α反過來又可誘導PCT的合成。這個實驗也提示PCT可能參與了膿毒癥時中性粒細胞的功能失調[14]。PCT也可以阻滯降鈣素基因相關肽的受體[15]，而該相關肽已被證實在膿毒癥中起到抗炎作用[16]。另外PCT還可擴大LPS及IFN-γ所介導的炎癥反應，作為一種次級炎癥因子參與炎癥瀑布反應。但也有學者認為，PCT可以直接中和內毒素，并抑制人外周血單核細胞釋放炎癥因子，具有抗炎作用[17]。(2)體內毒性：有學者通過腹腔注射大腸桿菌制作膿毒癥休克大鼠模型，然后向大鼠的腹腔中注射一定劑量的PCT，其死亡率可達100%，對照組僅為50%[18]。而注射特異性PCT中和抗體的實驗組存活率高達85%，對照組沒有存活[19]。這提示PCT在體內存在毒性作用，而免疫中和可能成為一種有效的輔助治療手段。(3)能量代謝：在小鼠的側腦室注入N-Pro 48 h后，小鼠出現進食減少和體重下降。同時小鼠的體溫及自主活動明顯增加。這可能與N-Pro干擾某些下丘腦-垂體能量平衡的激素信號的合成有關[20]。

3．PCT檢測方法：目前檢測PCT的方法主要是雙抗夾心免疫化學發光法(immunoluminometric assay, ILMA)。ILMA的檢測靈敏度(FAS)為0.3 ng/ml，通過半自動免疫分析儀檢測需要1 h[5]。最近問世的全自動免疫檢測技術可將檢測時間縮短至20 min，且FAS提升至0.06 ng/ml，為PCT的臨床應用提供了廣闊的前景[8]。還有膠體金免疫層析檢驗法(colloidal-gold immunochromatography assay, GICA)，該法能快速簡單地檢測PCT，但由于是半定量，并且是用肉眼觀察，有人為因素誤差。

血中的 PCT含量極低，約0.1100 25 ng/ml，成熟PCT含量約為0.1100 63 ng/ml，普通方法檢測不到[21]。目前國內外學者普遍認為，血漿中PCT質量濃度0.1～ 0.5 ng/ml為正常，0.5 ～ 2.0 ng/ml為輕度升高，2.0 ng/ml以上為明顯升高，10.0 ng/ml以上為極度升高。健康人及慢性炎癥、局部細菌感染、自身免疫性疾病和病毒感染患者血漿中PCT的質量濃度正常。PCT升高可見于甲狀腺髓細胞癌以及其他一些神經內分泌腫瘤，如小細胞肺癌、類癌等；某些良性腫瘤，一些非感染性炎癥(如嚴重燒傷、 重大手術、休克)以及非細菌性感染(如重癥瘧疾、寄生蟲、真菌感染)[5]。在重度細菌感染、膿毒癥、MODS、SIRS等全身系統性感染時，PCT的質量濃度可極度增高，甚至可達1000 ng/ml[22]。

二、PCT在急性胰腺炎中的研究

1．PCT對急性胰腺炎早期嚴重程度的評估：早在2001年就有學者發現入院時PCT濃度在輕癥急性胰腺炎(mild acute pancreatitis, MAP)和SAP間即存在顯著性差異，并可預測是否會發生MODS(敏感性94%、特異性73%)[23]。最近Woo等[24]研究發現，入院時SAP患者的血清PCT濃度明顯高于MAP患者，以PCT>1.77 ng/ml為界診斷SAP的敏感性、特異性分別為78.9%、76%，ROC曲線下面積(AUC)為0.797。但也有學者認為PCT并不是早期評估AP嚴重性的可靠指標。Modrau等[25]的一項前瞻性研究表明，在剛入院時對AP病情的評估，APACHEⅡ比PCT具有更好的價值，AUC分別為0.78和0.61，入院后48 h，CRP比PCT具有更好的價值。這種差別可能與患者入選和排除標準、實驗檢測技術及方法、標本獲取的時機、病情評估標準的不同有關。

2．PCT與AP合并感染：胰腺組織的壞死感染(infected pancreatic necrosis,IPN)一般發生在AP發病的第二周，發病率為10%～40%[26]，可增加器官衰竭的發生率及病死率。目前在診斷IPN的方法中，超聲或CT引導下細針抽吸活檢(FNA) 是診斷的“金標準”[27]。然而由于FNA存在出血、感染及重復性差等缺點使臨床應用受限，簡便的血液檢測無疑是很有價值的方法。Makay等[27]對CT檢查發現胰腺壞死和(或)有膿毒癥癥狀者半定量檢測PCT，對 PCT結果陽性者行FNA，發現PCT診斷IPN的敏感性和特異性分別為75%和83%，若PCT>2.0 ng/ml可以明確診斷IPN。也有學者認為PCT診斷IPN的界值為1.8 ng/ml[28]。而Mofidi等[29]在一項回顧性分析中發現，PCT診斷IPN的敏感性和特異性則為80%和91%，AUC為0.91。另外，Riché等[30]發現感染性壞死的AP組的平均PCT水平明顯高于無菌性壞死組(P<0.003)，TNF-α及CRP在二組間未發現明顯差異。最近也有研究證實，FNA穿刺液中的PCT濃度也可幫助診斷IPN[31]。

血清PCT不僅可以反映是否存在細菌感染，而且可以反映感染的嚴重程度。Rau等[32]將25例AP患者分為IPN合并MODS或病死組、IPN未合并MODS組，結果發現在合并MODS組中PCT顯著升高，而在未合并MODS的患者PCT僅輕度升高。研究結果進一步顯示，PCT預測IPN合并MODS的界值為3.5 ng/ml，若能保持兩天以上，則敏感度和特異度分別為93%和88%。

3．PCT與Ranson 評分、APACHEⅡ評分：20世紀70年代初，Ranson等[33]在研究了430名AP患者入院48 h的情況后，提出了Ranson評分系統，被認為是AP嚴重程度估計指標的里程碑。但由于其評分是根據患者入院至48 h的病情的變化，不能動態觀察并評估嚴重度，并且對比CT等影像學檢查發現其特異性，敏感性均較差，故已逐漸被放棄。APACHEⅡ評分是Knaus等[34]于1985年在APACHE的基礎上改良后形成的，是目前國際通用的對SAP病情觀察預后判斷的指標之一。但是，Lankisch等[35]通過多中心前瞻性研究發現，APACHEⅡ評分判斷AP輕重的敏感性和特異性分別為36%和72%，其診斷壞死性胰腺炎的準確性并不可靠。Bulbuller等[36]將65名AP患者按亞特蘭大標準分為MAP(46例)和SAP(19例)組。入院當天測定血漿PCT并進行APACHEⅡ及Ranson評分，結果發現三者在兩組間均有顯著性差異(P<0.001)，PCT≥0.5 ng/ml對SAP評估的敏感性、特異性達到100%和84%，而APACHEⅡ評分≥8及Ranson評分≥3對SAP評估的敏感性、特異性則分別是89%、89%、和84%、63%，因而認為血漿PCT早期預測AP的嚴重程度比APACHEⅡ及Ranson評分更準確。最近也有研究表明[24]，PCT>1.77 ng/ml與APACHEⅡ評分≥7診斷SAP的準確性均為77.3%，低于Ranson評分≥3(準確性為93.2%)，認為PCT可以取代APACHEⅡ在早期對SAP進行診斷。

4．PCT與CRP：CRP是一種由肝細胞合成的急性時相反應蛋白，是常用的全身炎性反應的早期指標之一，也是胰腺炎嚴重程度早期評估的一項常用指標[1]。但它的高峰時間一般在胰腺炎發病后48～72 h，這限制了CRP的早期臨床應用[37]。Gurda-Duda等[38]將40位AP患者分為SAP和MAP兩組，分別檢測入院時和入院后24 h的血清PCT及CRP濃度。結果顯示與MAP組相比，PCT在SAP組明顯升高，而CRP在兩組間沒有明顯差異。因此認為，PCT比CRP能更早反映病情,更準確地預測AP的發病。

5．PCT與炎癥因子(inflammatory cytokines)：急性胰腺炎時胰腺蛋白酶的異常激活、胰腺微循環障礙及感染均可刺激巨噬細胞、中性粒細胞及血管內皮細胞的過度激活，產生多種細胞因子(TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10等)。同PCT一樣，許多炎癥因子在早期診斷SAP中也發揮重要作用，但由于在血漿中維持時間短，因而無法動態監測[39]。Dandona等[40]對健康受試者注射LPS，血漿PCT在4 h開始升高，6 h達到高峰，8～24 h維持在4 mg/L，而TNF-α和IL-6在2～3 h達到峰值，24 h已測不出。有研究表明[30]，PCT<2 ng/ml且IL-6<400 pg/L是AP患者不發生感染性壞死的最有力證據，其敏感性、特異性分別為75%和84%。Rau等[41]研究發現，PCT和IL-8在感染壞死伴器官衰竭組均明顯升高(P<0.001和P<0.05)，PCT≥1.8 ng/ml和IL-8≥112 pg/ml時可區分何者將發生壞死性感染。如這個閾值持續兩天，PCT和IL-8診斷胰腺壞死感染的敏感性、特異性和正確率分別為94%、91%、92%和72%、75%、74%，因此認為IL-8對胰腺炎嚴重程度的評估作用不及PCT。

6．PCT與抗生素治療及預后評估：PCT不僅可以作為AP發生感染壞死的標記物，還可以指導AP預防性抗生素的應用[29]。有研究表明，在許多疾病中[42-43]，用PCT指導抗生素治療可以減少抗生素濫用、副作用及細菌的多重耐藥，并減少患者病死率。Qu等[44]將71位SAP患者分為預防性抗生素應用組(對照組)與PCT指導應用組(研究組)，對照組使用抗生素至少兩周，而研究組則在出現感染的癥狀體征且PCT>0.5 ng/ml時才使用抗生素，結果顯示研究組的抗生素治療時間及住院時間較對照組明顯下降。還有研究表明[6]，PCT水平與AP的嚴重程度和患病時間相關，且血漿PCT的濃度明顯下降或恢復正常提示治療有效，病情好轉。

三、展望

綜上所述，PCT在早期預測AP的嚴重程度和預后評估、MODS和IPN的發生、指導抗生素的使用等方面都有非常重要的價值,是一個簡單易行且敏感性和特異性相對較高的指標，聯合臨床常用的APACHEⅡ評分、Ranson評分、CRP及其他細胞因子能更好地評估SAP。但是相對而言，PCT在AP中作用的研究尚處于初級階段，作為炎癥介質，其與AP的病因是否有直接關系，PCT抗體是否可以作為潛在的治療手段為AP治療開辟一個新的途徑，都有待我們進一步研究和探討。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.06.021

410008 湖南長沙，中南大學湘雅醫院普外科

孫維佳，Email:sunwj786@sina.com

2012-06-12)

(本文編輯：呂芳萍)