炎症-感染-脓毒症生物标志物(5月份)
microRNA作为脓毒症早期诊断生物标志物的研究进展
microRNA作为脓毒症早期诊断生物标志物的研究进展李韶威;刘靖华【摘要】microRNA (miRNA)是一类长度约为22 nt的内源性非编码RNA,其表达异常可能导致炎性反应失衡.在脓毒症期间,miR-146a、miR-223和miR-150表达水平降低,而miR-15a和miR-16表达增高.脓毒症患者外周血中miRNA表达水平的异常与患者病情密切相关,因此,miRNA能否作为脓毒症早期诊断的生物标志物备受关注,并已初步取得可喜成果.【期刊名称】《基础医学与临床》【年(卷),期】2016(036)011【总页数】5页(P1591-1595)【关键词】microRNA;脓毒症;生物标志物【作者】李韶威;刘靖华【作者单位】南方医科大学病理生理学教研室广东省蛋白质组学重点实验室,广东广州510515;南方医科大学病理生理学教研室广东省蛋白质组学重点实验室,广东广州510515【正文语种】中文【中图分类】R631脓毒症是由病原微生物感染引起的全身炎性反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，主要病理生理机制包括机体失控的炎性反应、凝血抗凝血和免疫功能障碍，涉及细胞内多条信号传导通路的活化和分子机制[1]。
脓毒症的特征之一就是促炎因子，如白介素6(interleukin- 6，IL- 6)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的大量产生与随之引起的组织损伤[2]。
一旦病情进行性加重，常可导致患者多器官功能障碍(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)甚至死亡。
为了能早期诊断脓毒症，人们已进行了大量生物标志物的相关研究，例如目前临床中最常用的脓毒症诊断标志物C反应蛋白(C reactive protein，CRP)、降钙素原(procalcitonin，PCT)和IL- 6等。
脓毒症的标志物
脓毒症的标志物宿主对感染失调的免疫反应导致的危及生命的器官功能障碍称为脓毒症。
目前，脓毒症的发病率和病死率仍然很高。
脓毒症的表现各种各样，诊断、治疗、管理脓毒症患者都很具有挑战。
脓毒症的核心是感染和失控的严重反应，临床上有一些标志物可用来辅助诊断脓毒症，其中感染相关的标志物有PCT、CRP、TNF-Q和I1-6o降钙素原：Proca1citoninPCT是甲状腺C细胞分泌的降钙素的前体，Pundiche回顾分析了73例脓毒症患者，以来证实PCT在脓毒症中的指导作用。
最终发现，PCT的动态变化能够指导抗生素的应用QPCT是急相蛋白，1PS或细胞因子刺激之后，体内的诸多组织可分泌PCT,而且PCT能够帮助募集单核细胞。
细菌感染或脓毒症时候，作为临床预测指标，PCT的出现要早于其他炎症因子。
脓毒症时候，感染的2-6小时内，PCT浓度就会上升，在6~24小时到达高峰。
一项纳入25例的meta分析显示，纳入ICU的2353名患者，生产者和死亡者PCT第一天的差距特别大，第三天也也有差异。
但重症感染和脓毒症休克两组对比，生存组和死亡组中，PeT在第一天无差异。
经诸多研究证实，PCT是目前最合适的脓毒症标志物，当PCT下降超过80%或V0.5ng∕In1的时候，停用抗生素不会减少耐药、不影响住院时间。
总的来说，PCT作为脓毒症和脓毒症休克的诊断标志物，比其他标志物有更高的敏感性和特异性。
C反应蛋白：CRPCRP也是急相蛋白，由肝细胞合成。
当组织损伤或病原体入侵的时候，CRP升高。
CRP是感染和炎症的标志物。
一项纳入上千名患者的meta分析显示,CRP作为诊断脓毒症的标志物，价值中等(moderatedegree)o机体损伤之后，CRP上升显著。
当感染发生的时候，CRP在6-8小时上升，36-50小时达到峰值。
作为细菌感染的诊断标准，其敏感性和特异性为68-92%、40-67%o治疗之后，如果炎症缓和、抗感染有效，CRP会下降Q如果CRP没有降低，则病程可能会延长，在脓毒症患者身上，表明感染较重。
三种生物学标志物
Friendly
Smart
抗生素使用
PCT<0.1ng/ml
B 0-1%
E 0.5-5%
WBC增高 生理性
生理性包括新生儿、经期、妊娠期以及应激状态，包括剧烈运动 后极度恐惧与疼痛、冷水浴后可达30×109/L且以N为主。
病理性
病理性多数情况下WBC总数与N变化意义相同。见于急性细菌感染、 急性中毒、慢性肾炎、尿毒症、急性大出血（肝脾破裂、宫外孕）、严 重组织损伤、严重烧伤、心肌梗死、大手术后、白血病、恶性肿瘤、急 慢性粒细胞白血病。概括起来就是细菌感染与应激以及恶性肿瘤等。
PCT
CRP
WBC
CRP感染程度
10-50mg/L
>100mg/L
本模版所有图形线 条及其相应素材均 达 500mg/L 可自由编辑、改色、 替换。
表示轻度感染
表示感染重
G-杆菌感染
三种生物标志物的 意义
PCT和CRP对诊断、鉴别诊断、有效判断指导用药意义重大，尤其是PCT。 如病毒性脑膜炎与细菌性脑膜炎的鉴别；胆源性AP与细菌感染AP的鉴别诊断 ； 对急性器官排异反应与移植后感染的鉴别诊断；对伴有急性炎症性自身免疫 性疾病是否合并细菌感染的鉴别诊断； 对WBC减少症患者细菌感染的诊断； 大手术感染诊断监测；监测多发性损伤病人的感染；
E增高症状
01
02
03
04
过敏性疾病
寄生虫病 钩、蛔
脓毒症与感染标志物
ProCT
Inflammatory Host Response
Bacterial Infection
(e.g.Endotoxin LPS)
ProCT
"hormokine"
FEVER
IL-1 TNF
IFN
viral Infection
CT-mRNA
Your Fat! Constitutive Secretion ALL Other Organs
脓毒症与感染标志物
降钙素原(PCT)
Байду номын сангаас
概述
脓毒症日益受到关注
250,000 250,000
200,000 200,000
Deaths/Year
150,000 150,000 100,000 100,000
50,000 50,000 0
Breast AMI† Severe AIDS* Cancer§ Sepsis‡
2、凝血障碍相关指标:
• 脓毒症忽视了凝血异常的重要性，认为凝血异常 仅是不影响临床过程和预后的生物学附带现象 • 链球菌、肺炎球菌或脑膜炎球菌引起暴发性紫癜 • 蛋白C水平增高起着关键作用，是体内天然的抗凝 系统 • ICU血小板减少病人，住院时间长且死亡率高， 23%的危重病人至少有一次血小板计数<10万，10% 的病人<5万
Golgi apparatus
CT ProCT
endocrine
CT
CT-mRNA
细胞因子般的激素Hormokines
质控
甲状腺 白细胞
脓毒症
腹膜巨噬细胞 脾脏
Infection
细菌性感染
肺 肝脏 肾脏 肾上腺 大脑 脊骨 胰腺 胃 小肠 结肠
感染相关标记物
停止抗真菌治疗的标准。 在诊断IFI 时，G试验具有较高的敏感度，如
果是阴性结果可较好排除肺部真菌感染。 假阳性：白蛋白、球蛋白、血透、抗肿瘤的多
糖类药物、磺胺类药物、外科手术后、标本接 触纱布等。
真菌感染相关生物标志物
近年开始临床应用的 细菌感染生物标记物
1、降钙素原（PCT） 正常情况下，PCT主要由甲状腺C细胞合成分
泌。 在细菌感染时，肝脏的巨噬细胞和单核细胞，
肺及肠道组织的淋巴细胞及内分泌细胞，在某 些炎症因子刺激下分泌大量的PCT。 在细菌感染引起的全身炎症反应早期2~3h即 可升高，12~24达峰。
γ-干扰素释放试验
γ-干扰素释放试验（IGRAs）是检测已受结核 分枝杆菌（MTB）抗原刺激致敏的T细胞，再 次遭遇同类抗原后，释放γ-干扰素的细胞数目 或释放γ-干扰素水平的方法。
与传统的PPD试验相比，该方法较少受到接种 卡介苗与非结核分枝杆菌（NTM）的干扰。对 辅助诊断活动性结核与MTB潜伏感染（LTBI）
近年开始临床应用的 细菌感染生物标记物
PCT在局灶性细菌感染中往往正常或轻度升高。 0.05-0.5ug/l--无或仅有轻度全身炎症反应，可 能为局部炎症或局部感染； 0.5-2.0ug/l--提示中度全身炎症反应，可能存 在感染，也可能为严重创伤、大型手术、心源 性休克等所致。
PCT动态观测 判定脓毒症预后及决定抗感染疗程
4、嗜肺军团菌尿抗原：
近年开始临床应用的 细菌感染生物标记物
5、D-二聚体： D-二聚体是一种特异性的纤溶过程标志物，在
DIC、肝功不全、严重创伤、脓毒症时升高， 多提示预后较差。
感染标志物五大金刚：HBP、PCT、IL-6、CRP、SAA
感染标志物五大金刚：HBP、PCT、IL-6、CRP、SAA感染标志物是近年来发展起来的对感染判断有益的临床检测指标，能够帮助急诊医生快速判断感染的存在以及推断可能感染病原体的类型。
目前常用的感染标志物包括血清C 反应蛋白(CRP)、血清降钙素原(PCT)、白细胞介素6（IL-6）和血清淀粉样蛋白A(SAA)以及肝素结合蛋白(HBP)。
金刚之一HBPHBP是机体激活中性粒细胞嗜酸颗粒释放的一种蛋白分子。
有研究显示，脓毒症患者HBP在IL-6水平正常或轻度升高时即明显升高，且其诊断脓毒症的准确率大于其他细胞因子，特别是在严重细菌感染的早期、快速诊断方面有重要价值。
HBP作为一种急性时相蛋白，是评估脓毒症患者疾病严重程度的有效生物标志物，在脓毒性休克患者的早期诊断和疗效监测中更为重要。
金刚之二PCTPCT是一种无激素活性的糖蛋白，PCT水平与细菌感染的严重程度呈正相关。
当PCT为0.10~0.25ng/mL时，提示细菌感染的可能性不大，PCT为0.25~0.50ng/mL时，可能存在需要治疗的细菌感染，而PCT>0.5ng/mL时，很可能存在需要治疗的细菌感染。
多数专家建议将PCT为0.5ng/mL作为脓毒症的诊断界值。
PCT在感染2~4h后迅速上升，12~48h 达到峰值。
PCT的特异度高，受到国内外众多指南共识推荐。
在“2020新型冠状病毒肺炎诊疗方案”中，多数患者的PCT是正常的，这说明PCT在病毒感染中一般不升高，可以作为细菌感染的特异性标志物。
金刚之三IL-6IL-6是由IL-1与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导产生的多效细胞因子，是一种多功能糖蛋白，其由212个氨基酸组成，在炎症反应过程中起着核心调节功能，是关键的炎症反应因子递质。
IL-6的检测值在细菌感染时明显升高，且与HBP、SAA等水平呈正相关，可作为感染评估和检测的常用指标，且其浓度与患者疾病的损伤程度一致。
此外，IL-6对于脓毒症及病情严重程度的判定具有重要意义，有研究结果显示脓毒症患者血清IL-6水平显著高于非脓毒症患者，脓毒性休克患者血清IL-6水平显著高于非脓毒性休克患者。
脓毒症与生物标志物
脓毒症与生物标志物脓毒症（sepsis），即脓毒血症，是由致病菌感染引起的系统性炎症反应综合征（SIRS）。
此病发病急，死亡率高。
多数患者在入院时表现不具备特异性，据以往的一般检测指标（如T、R、HB及白细胞计数等）结果和细菌培养加药敏实验以判断病情及指导治疗，因所需的时间较长，只能经验性使用抗生素、入住ICU等治疗措施，即使采用这样的方法，死亡率仍较高。
为此便开始了更好的标志物研究。
直到目前，用于评估脓毒症潜在用途的生物标志物多达170多种[1]。
脓毒症标志物如此繁多，来源范围广，从宏观到微观，预计今后研究的发展趋势为微观领域。
现就近几年来对脓毒症的诊断和预后有一定价值的主要标志物及其应用作一综述。
1 氧化-抗氧化与炎症因子标志物脓毒症发生有多种机制，其中一种称之为炎症-抗炎因子平衡学说，在机体受到有害刺激时，会释放促炎细胞因子，同时抗炎系统也被启动，释放内源性抗炎因子对炎症反应进行牵制和调节，但在脓毒血症时，平衡受到破坏，炎症反应失控，炎性因子大量释放导致全身炎症反应，进而导致多器官衰竭，或者表现为抗炎反应过度亢进，拮抗炎症细胞因子生成及作用，影响免疫细胞功能，导致机体处于失衡状态[2]。
此过程离不开炎症因子的作用，如肿瘤坏死因子（TNF-α）、白介素类（IL）等。
但是，炎症反应并不能完全解释脓毒症的病理生理，因此另一种学说-脂质氧化应激与抗氧化认为脂多糖（LPS）起了重要作用，核因子-KB （NF-KB）与其蛋白抑制物IKB平时以一种无活性的形式存在于胞浆中，被活化后，能诱导许多氧化物的转录，如一氧化氮合酶（NOS）、超氧化物歧化酶（SOD）、选择性环氧酶（COX-2）等[3]，这些转录产物的失衡进一步加重脓毒症的病理损害，导致微循环障碍甚至脓毒症休克。
Raspé C[4]通过实验发现，用选择性NF-KB抑制剂预先处理脓毒症小鼠，发现诸如TNF-α，IL-1β，IL-6，IFN-γ之类的促炎因子释放有显著性的下降，说明在机体组织很有可能是转录因子NF-KB通过减少促炎因子的释放来调节炎症反应的过程。
脓毒症早期诊断的生物标志物
脓毒症早期诊断的生物标志物
康福新（审校）;王瑞兰（审校）
【期刊名称】《中华危重病急救医学》
【年(卷),期】2007(19)10
【摘要】脓毒症是世界范围内重症加强治疗病房（ICU）患者的第一死因，美国每年约70万脓毒症患者中死亡约21万。
近年的报道，脓毒症的发生率呈每年1．5％～8．0％的上升趋势。
1991年，美国胸科医师协会（ACCP）和危重病医学会（SCCM）将脓毒症定义为全身炎症反应综合征（SIRS）加感染。
但脓毒症很难和其他引起SIRS的原因区别开来。
在SIRS患者中，尽可能早地区别感染和非感染因素，对正确治疗是至关重要的，不适当的抗感染治疗对机体是有害的。
诊断脓毒症除了临床特征外，有效的生物学标志物检测是早期诊断的重要手段。
现就近年来脓毒症早期诊断中出现的一些生物标志物进行综述。
【总页数】3页(P633-635)
【作者】康福新（审校）;王瑞兰（审校）
【作者单位】南昌大学第二附属医院急诊科,330006;上海交通大学附属第一人民医院危重病科,201620
【正文语种】中文
【中图分类】R572
【相关文献】
1.生物标志物在脓毒症早期诊断及预后预测中的应用 [J], 胡婉琴;石泽亚;祝益民;谭秋红;刘艳辉;杨继平
2.多种生物标志物联合检测在尿脓毒症早期诊断中的价值 [J],
3.老年脓毒症早期诊断的生物标志物研究进展 [J], 戚韵雯
4.生物标志物在脓毒症急性肾损伤早期诊断的应用价值 [J], 杨晓玲;袁琪茜;董晨明
5.生物标志物在脓毒症早期诊断中的应用价值 [J], 刘林林;林怡如;丁国锋
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SIRS 全身炎症反应综合征
脓毒症
由感染或高度疑似感染引起的SIRS
• • • •
脓毒症的死亡率高，严重危害人体健康。 脓毒症患者主要分布在急诊科和ICU 脓毒症的发病率急剧上升，28天死亡率高达80% 脓毒症的死亡率与及时诊断正确治疗的时间密切相关
• 目前的诊断标准主要依据临床症状和体征，缺少一定的特异性 • 血细菌培养至少需要48-72小时，超过40%的假阴性
PCT反映抗生素治疗疗效
治疗有效患者的PCT水平下降
第8天更换有效抗生素后 PCT水平下降
Christ-Crain M et al. Chest 2004, 126(4) :708s
PCT指导抗生素的合理使用
减少非必须抗生素治疗的时间
超过~ 50% 患者减少了抗生素的使用 同样的临床效果
降低脓毒症总的住院时间
总住院时间从25天降低至19天
Nobre V. et al, Am J Respir Crit Care Med 2008, 177: 498–505
PCT临床应用
指导下呼吸道感染抗生素使用的临界值
Christ-Crain M, et al. Lancent. 2004,363:600-7
重度脓毒症 + 低血压 多器官功能障碍综合征 (MODS)
* Consensus Conference: Am. College of Chest Physicians/ Soc. Of Crit. Care Medicine (ACCP/SCCM)
SIRS/脓毒症/重度脓毒症/脓毒性休克
时间相关性疾病
F.M. Brunkhorst, 16th Critical Care Symposium Istanbul, 28th Aptil 2007 Crit Care Med. 2008 Jan;36(1):296-327
American College of Critical Care Medicine update 2008
12-24小时 后再次检测 PCT
PCT反映脓毒症患者的预后
采用PCT监测改善患者生存
治疗后PCT不能降至1ng/mL，预后较差
生存曲线—PCT低水平
生存曲线—PCT高水平
PCT与脓毒症生存率相关性研究
The Procalcitonin and Survival Study (PASS)
PCT进入脓毒症诊疗的多个指南
German sepsis guidelines, update 2007:
2008, 瑞典脓毒症指南 Surviving Sepsis Campaign guideline Update 2008: „PCT ...often useful“ France 法国 急性细菌性脑膜炎实用指南 Germany 德国 脓毒症诊疗指南 LRTI 诊疗指南 Spain 西班牙 SEUP (西班牙儿科急诊协会) 把PCT 列入婴儿原因不明发热 (FWS)诊断树中
局部炎症 全身炎症反 应综合征
SIRS + 感 染
脓毒症 + 器官功能不 全
感染/外伤 重度脓毒症/ 脓毒性休克
28 天死亡率
SIRS
脓毒症
10%
20%
40%
高达 80%
脓毒症
正确诊断和治疗推迟1小时，死亡率增加7.6%
Kumar A., et al.Crit Care Med.2006
脓毒症
发病率逐年升高的疾病
9st
April. 2013
炎症、感染和脓毒症的早期生物标志物
IL-6 & PCT
Roche诊断公司 楚博
内容
脓毒症概述 脓毒症的生物标志物
IL-6 & PCT临床应用
临床病例
85岁老年女性 • 进入急诊科时主要临床症状：进行性呼吸困难3周。3周以来，患者感觉呼吸 急促进行性加重，有轻微咳嗽但没有咳痰，无胸痛
脓毒症诊断流程图
发热 白细胞异常 低血压 其他体征 排除 •其他原因的全身感染反应 •局部感染
PCT<0.5 ng/mL
脓毒症
PCT 检测
0.5≤PCT<2 ng/mL
12-24小时 后再次检测 PCT
脓毒症可 能性较大
•及时抗生素治疗 •检测是否有其他 炎症原因
•查找感染源 临床疑似 脓毒症 •是否存在器官灌注不足 •抗生素治疗和对症治疗
缩短抗生素使用周期从13至6天 同样的临床效果
Christ-Crain et al., Lancet 2004, 363(9409) : 600-607 Christ-Crain M et al. Am J Respir Crit Care Med. 2006 Apr 7
PCT指导抗生素的合理使用
•半衰期: 接近24 hrs
•不受肾功能状态的影响，不受激素治疗影响。 •是早期诊断的特异性指标。
Brunkhorst FM et al., Intens. Care Med (1998) 24: 888-892
PCT
与感染和脓毒症的严重程度正相关
脓毒症
同时可以反映器官的功能状态
器官功能障碍
对于肺炎的患者，PCT的水平越高， 病情越重
内容
脓毒症概述 脓毒症的生物标志物
IL-6 & PCT临床应用
脓毒症的发展 炎症/感染/脓毒症三者的关系
全身炎症反应综合征 (SIRS) 重度的外伤、烧伤、出血性休克或感染 脓毒症（sepsis）
SIRS + 感染
重度脓毒症（severe sepsis） 脓毒症 + 器官功能不全
脓毒性休克（sepsis shock）
PCT临床意义
增加脓毒症诊断的准确性，早期诊断的特异性指标
AUC=0.94
!
AUC=0.77
PCT对脓毒性休克的预测诊断价值为： 敏感性100%、特异性72%、阳性预测值86%、阴性预测值92%。
Harbarth S. Am J Respir Crit Care Med 2001
PCT 临床意义
疾病类型 重症的脓毒血症 急性心梗 肺癌 结直肠癌 乳腺癌
数据来源：礼来网站 DATAMANAGER
死亡病例 215,000 193,000 156,000 57,000 42,000
相关诊断标准
Septic Shock 感染性休克
严重脓毒症+补液不能纠正的低血压
脓毒症+器官功能不全
严重脓毒症
• 诊断标准主要依据临床症状
脓毒症生物主要标志物产生时间
启动 中性粒细胞趋化 单核细胞趋化 IL-6/IL-8/TNF的产生
产生PCT 脓毒症的发生
Albrecht, p., et al. Anal Bioanal Chem. 2009
产生CRP
IL-6: 多来源 – 多作用
巨噬细胞
B 细胞
T细胞
合胞体滋养层细胞
成纤维母细胞 表皮角化细胞 单核细胞
因此急需得到有价值的临床辅助信息，并立即开始经验性的治疗手段！
临床病例
立即开始抗生素治疗策略
依据实验室检查: • WBC： 4.8*109 / L ( 4.0-10.0*109/L ) • NT-proBNP： 200 (450 pg/mL) • PCT ：1.67 ng/mL ( >0.5 ng/ml ) 考虑COPD伴发二次细菌感染可能性较大，立即开始抗生素治疗策略
脓毒症的生物标志物
IL-6/PCT/CRP为主要的标志物
• IL-6 • 降钙素原（PCT） • C反应蛋白（CRP）
• 白细胞计数
• 内毒素 • 人白细胞DR抗原（HLA-DR）
• 蛋白C
• IL-10 • HMG-1
Report of the 5th Toronto Sepsis Roundtable, Toronto, Ontario, Canada, October 25, 26, 2000.
• ..... 2008ACR重症医学指南将PCT纳入发热患者脓毒症的鉴别诊断
(推荐级别2
级)
脓毒症诊断的生物标志物
目前推荐IL-6和PCT联合检测是脓毒症的诊断、监测和预后评 估的最佳指标
An Informal Categorization of Biomarkers of Sepsis
Marker Procalcitonin Interleukin 6 White cell count Endotoxin C-reactive protein HLA-DR Protein C IL-10 HMG-1
和体征
SIRS+感染
脓毒症
• 血细菌培养至少需要48-72
小时，超过40%的假阴性
体温:> 38°C or < 36°C; 心率 > 90/min; 呼吸频率 > 20min,或过度通气 (CO2 <32 Torr, 4.3kPa) 白细胞 > 12,000 or < 4,000/mm3,或 > 10% 未成熟中性粒细胞
健康人的降钙素原 细菌感染患者降钙素原
PCT
Calcitonin
正常生理条件下，降钙素主要有人甲状腺分泌（其中呼吸系统上皮也 可少量分泌；病理情况下的PCT比生理条件下的PCT少了羧基端的两 个氨基酸
Müller B. et al., JCEM 2001
降钙素原的血液动力学
•快速：感染开始后3小时即可测得，6-12小时后达到峰值 •峰值最高可达1000 ng/ml
• IL-6和PCT的出现为脓毒症更早更准确的诊断提供依据？
内容
脓毒症概述 脓毒症的生物标志物
IL-6 & PCT临床应用
炎症的生物标志物