膿毒癥與相關生物分子關系的研究

陸 政

（廣西壯族自治區人民醫院重癥醫學科二病區，廣西 南寧 530021）

膿毒癥（sepsis）多由于肺炎、腹膜炎、膽管炎、泌尿系統感染、蜂窩織炎、腦膜炎、膿腫等引起，其病原微生物主要包括細菌、真菌、病毒及寄生蟲等[1]。目前關于膿毒癥的具體發生機制仍未完全闡明，其進展過程涉及到復雜的全身炎癥網絡效應、免疫功能障礙、凝血功能異常、組織損傷以及宿主對不同病原微生物及其毒素的異常反應等多個方面，最終可造成機體多系統、器官發生病理改變，如腎損傷、肺功能損傷、心肌細胞損傷等[2，3]。隨著分子生物學和現代生物技術的不斷發展人們發現多種生物標志物在膿毒癥的早期診斷、病情及預后判斷，療效評估中發揮重要作用。因此深入了解膿毒癥病理生理機制中不同生物標志物的意義及價值，對于膿毒癥及其并發癥的早期識別及干預，降低患者病死率及提高患者生活質量有積極意義。現就近幾年來對膿毒癥的診斷和預后有一定價值的主要標志物及其應用作一綜述。

1 膿毒癥與CRP

C 反應蛋白（CRP）由5 個完全相同的非糖基化的亞單位非共價聯結，而每個亞單位由206 個氨基酸殘基組成，屬于炎癥反應的標志物之一，一般急性感染時可檢測其水平升高[4]。CRP 主要在肝臟中合成，目前研究認為，CRP 的生物學功能主要是通過與凋亡、壞死的細胞或人侵的細菌、真菌、寄生蟲等的磷酯成分結合，進而激活補體和單核吞噬細胞系統，最終使機體清除病原體[5]。在膿毒癥患者中，CRP水平最高可達350～400 mg/L，遠遠超過機體正常水平的幾十倍，因而其可作為膿毒癥的監測標志物[6，7]。陳巧霞等[8]研究顯示，膿毒癥患者的血清CRP 水平明顯升高，同時，亞組分析顯示，與重癥組患者相比，輕癥組患者血清CRP 水平低于重癥組，而存活組患者的血清CRP 水平低于病死組，差異有統計學意義，該研究認為，血清CRP 在鑒定膿毒癥患者疾病程度及預測患者生存狀況方面具有一定的價值。霍俊明等[9]研究了超敏C 反應蛋白對膿毒癥患兒預后的預測價值，該研究結果顯示，hs-CRP 可以用于評估膿毒癥患兒28 天死亡情況，且其為患兒死亡的獨立影響因素。另外有研究顯示[10]，對膿毒癥患者連續48 h 內檢測其血清CRP 水平可以較好地指導臨床治療方案的制定，主要因為48 h 血清CRP 水平可以鑒別患者感染類型，因而可以有效指導臨床抗生素的應用，同時還可評估抗生素的使用效果。總之，作為急性感染的炎癥標志物，血清CRP 檢測方便且價格低廉，目前臨床上使用該指標評估膿毒癥患者的研究較多，且已取得了公認的價值，認為其有助于膿毒癥的診斷、治療效果的評估，以及預測患者的預后[11]。綜上所述，血清CRP 具體測量簡便及價格低廉等優勢，可以有助于診斷膿毒癥、評估抗生素的使用效果并預測患者的預后。但是對于膿毒癥患者出ICU 當日的CRP 絕對濃度水平是否與院內死亡率有關的問題仍存在爭議。

2 膿毒癥與血漿游離DNA

血漿游離DNA（cfDNA）指存在于血液、腦脊液中具有較低分子量的、片段化的，由凋亡細胞、壞死細胞釋放的DNA。機體健康的狀態下，cfDNA 在細胞壞死或凋亡后數小時內便會被清除，其水平在機體中處于較低水平。當發生感染并且最終進展為膿毒癥時，機體抗炎與促炎反應失衡，各類炎癥介質的相互作用可導致機體多器官損傷，進而導致細胞被動裂解增加，cfDNA 釋放增加；同時，器官損傷導致的功能下降使其清除cfDNA 能力減弱，最終可造成cfDNA 含量急劇升高[12]。有研究發現[13]，cfDNA 水平與患者機體損傷程度呈正相關。因而有研究將cfDNA 作為評估膿毒癥的生物標志物。孟強等[14]研究發現，與非感染全身炎性反應綜合征患者相比，膿毒癥患者血漿游離DNA 水平明顯升高，而在膿毒癥患者中，存活組患者的血漿游離DNA 水平高于死亡組患者，ROC 曲線顯示，cf-DNA 診斷膿毒癥的曲線下面積分別為0.884，其敏感性和特異性分別為81.2%、82.4%。說明cf-DNA 在膿毒癥的診斷上有一定的優勢，并且可用于評估膿毒癥的嚴重程度。黃天寶等[15]研究顯示，膿毒癥組和嚴重膿毒癥組患者cf-DNA 水平均高于健康對照組，同時，嚴重膿毒癥組患者cf-DNA 水平高于膿毒癥組。進一步進行相關性分析顯示，cf-DNA 水平與膿毒癥患者病情嚴重程度呈正相關，該研究還指出，與PCT、APACHEⅡ評分相比，cf-DNA 單獨預測膿毒癥的價值最高。目前有認為，cf-DNA＞8939 GE/ml 時可用于診斷膿毒癥，其敏感性與特異性均超過75%[16]。總體來說，cf-DNA 可用于評估膿毒癥，但其臨床實用性與便捷性還存在一定的不足，如與PCT、CRP 等指標相比，cf-DNA 的檢測相對復雜，且較為耗時，期待隨著科學技術的發展，cf-DNA 的檢測將更加便捷。

3 膿毒癥與長鏈非編碼RNA

大部分長鏈非編碼RNA（lncRNA）是由RNA 聚合酶Ⅱ催化轉錄而來的，但其序列保守性不高且表達豐度較低，在組織和細胞中表現出較強的特異性。lncRNA 長度在200～100000 個核苷酸之間，其可通過間接調節IL-1β、TNF-α 等的表達來調控心肌細胞的損傷。最新研究顯示[17]，多器官功能障礙是該病的主要特點之一，其中心功能障礙屬于膿毒癥患者最嚴重的并發癥，多數情況下可造成患者死亡。因此，有學者提出利用lncRNA 來監測膿毒癥患者心肌損傷情況，進而評估患者的疾病狀態。隋欣烔等[18]關于的動物試驗發現，膿毒癥急性肺損傷小鼠肺組織中lncRNA PACER 的相對表達量高于正常小鼠。過表達PACER 慢病毒感染后，人單核細胞THP-1和小鼠巨噬細胞RAW 264.7 炎癥因子IL-6 和TNF-α 的水平均明顯升高，其靶基因環氧合酶2（COX-2）相對表達量亦明顯上調。轉染PACERsiRNA 后，炎癥因子IL-6 和TNF-α 的表達水平明顯下降，COX-2 的相對表達量平亦明顯下調。脂多糖誘導小鼠急性肺損傷后，經尾靜脈注射PACERsiRNA 慢病毒敲低PACER 表達后，小鼠血清中炎癥因子IL-6 和TNF-α 的水平明顯下降，肺組織損傷程度明顯減輕。該項研究發現，lncRNA PACER 在膿毒癥急性肺損傷人體和小鼠肺組織中高表達，lncRNA PACER 可誘導膿毒癥急性肺損傷炎癥反應的發生，而通過敲低PACER 的表達可明顯減輕膿毒癥小鼠肺組織損傷程度，提示lncRNA PACER 有望成為臨床防治膿毒癥急性肺損傷的潛在靶點。徐巍等[19]的研究發現，膿毒癥患者血清lnc RNAHOTAIR的相對表達量明顯高于健康體檢者；同時，lnc RNA-HOTAIR 診斷膿毒癥的敏感度、特異度及準確率均高于PCT，提示通過實時定量PCR 檢測膿毒癥患者血清lnc RNA-HOTAIR 水平可用于臨床指導治療及評估膿毒癥患者的病情嚴重程度。總之，關于膿毒癥與長鏈非編碼RNA，目前研究大多主要從lncRNA 間接調控心肌細胞損傷的途徑展開，但其具體的機制目前尚無統一結論，后續仍需大量研究進一步證實[20]。總體來看，基于目前的研究成果，膿毒癥與長鏈非編碼RNA 的關系并未完全明確，因此臨床上還需要加強對lncRNA 的研究，進一步揭示lncRNA 在膿毒癥當中的機理，從而尋找具體特異性的lncRNA，并將其作為輔助診斷、治療及評估膿毒癥的生物標志物；另外一方面，還應該開發以相關lncRNA 為治療靶點的特效藥，從而改善膿毒癥患者的臨床結局，提高其治愈率。

4 膿毒癥與程序性死亡受體

程序性死亡受體（PD-1）是一種重要的免疫抑制分子，其可通過向下調節免疫系統對人體細胞的反應，以及通過抑制T 細胞炎癥活動來調節免疫系統并促進自身耐受。這有助于預防自身免疫性疾病，但也可以防止免疫系統滅殺腫瘤細胞。在膿毒癥的相關研究中，有學者發現膿毒癥小鼠早期階段其免疫系統受到一定程度的抑制，而免疫系統的抑制可防止機體“炎性風暴”的發生[21]。隨著相關研究的不斷深入，人們發現可以通過人為干預部分參與免疫調節的蛋白質來調節膿毒癥患者的炎癥反應[22]。研究發現[23]，膿毒癥患者血清中存在一類PD-L1+抑制表型中性粒細胞亞型，其可通過細胞-細胞直接接觸的方式抑制T 細胞的功能。同時，在膿毒癥的基礎研究中，阻斷抑制性免疫檢查點與免疫細胞接觸已被證明可改善先天性和適應性免疫細胞功能，進而增強宿主對感染的抵抗能力。研究發現[24]，與健康人相比，膿毒癥患者入住ICU 第1 天、第3～4 天及第7～8 天的單核細胞PD-L1 表達和CD8+T 淋巴細胞均明顯升高；而當患者病情改善后，其樹突細胞PD-L1 表達有升高趨勢，但尚未發現其與健康人群存在差異。該研究認為，膿毒癥患者PD-L1/PD-1 的上調表達可能是引起免疫抑制的主要因素。基于上述大量研究，有學者提出[25]，臨床上也許可以通過調節PD-L1/PD-1 的表達水平來改善膿毒癥患者的免疫抑制狀態，從而有效改善患者預后，最終降低患者的死亡率。因此，基因表達的完整性取決于轉錄、翻譯、蛋白質空間構象的改變等一系列過程，而蛋白質是mRNA 翻譯后的加工產物，對蛋白質進行人為的干預修飾會直接影響基因的表達。作為CD28 超家族成員，通過調節PD-1 與其受體的結合則可調節膿毒癥患者炎癥反應的嚴重程度。未來，相關研究可以從該思路出發，探索開發可以調節或影響PD-1 與其受體的結合的相關藥物，進而改善膿毒癥患者的炎癥反應，最終達到治療膿毒癥的目的。

5 總結

在膿毒癥發生發展過程中，全身炎癥反應、免疫功能障礙、組織損傷等多個路徑均參與其中，其病理機制復雜，臨床治療難度較大。目前人們已經發現PCT、CRP 等常規生物標志物在膿毒癥診斷及治療過程中的重要作用；同時，血漿游離DNA、長鏈非編碼RNA 及程序性死亡受體等免疫分子也被發現在膿毒癥中發揮著重大作用，可通過多種途徑參與疾病的發生發展。而隨著生物分子技術的發展，這些生物標志物在膿毒癥的早期診斷、病情及預后判斷，療效評估中可起到關鍵性的作用，如輔助疾病的診療，指導臨床應用抗生素，調節機體免疫功能，改善器官損傷等。未來，相信將會有更多的生物分子被發現，而膿毒癥患者的病死率將進一步降低。