潘国刚

(右江民族医学院附属医院检验科,广西 百色 533000 E-mail:14910684@qq.com)

降钙素原(procalcitonin,PCT)是一种糖蛋白,由116个氨基酸组成、分子量为13kDa,为血清降钙素(CT)的前体物,是一种炎性因子,在1975年由Maya等[1]发现,1981年其完整的结构被测出。到1993年,Assicot等[2]发现了血清 PCT水平的增高与全身感染性疾病有密切相关。后来,检测血清PCT成为临床诊断各种感染疾病的一个重要指标。近年来,许多学者对PCT做大量的探索与研究,其在临床诊断中的应用和其生物学特性不断被发现。并运用在全身性感染性疾病的诊断与鉴别诊断以及感染情况发展变化和预后的判断,对症治疗等提供了可靠的诊断标准。现就PCT的结构、来源、生物学功能、实验室检测方法和临床感染疾病的应用价值综述如下。

1 PCT分子结构

PCT是降钙素(calcitonin,CT)的前肽物,分子结构为含32个氨基酸CT、含21个氨基酸钙抑肽和含57个氨基酸的N2末端碎片组成,无降钙素样激素活性。PCT是一种分子量大约为13KD的糖蛋白,由2800个碱基对组成,基因全长约7.6Kb,有5个内含子和6个外显子,由位于11号染色体上 (11P15,4)的单拷贝基因编码。半衰期为20～24h,稳定性好,降解产物为PCT-Ⅰ和PCT-Ⅱ,两产物之间的区别是位于羧基端的第8个氨基酸。

2 PCT来源

在正常的生理状态下,健康人甲状腺C细胞是合成 PCT的主要细胞来源,此外在其它不同组织中也有PCT mRNA表达,如在肝、肺、肾和睾丸中也有表达,但血清PCT的浓度极低(10～50pg/ml),常规的方法检测不到。在病理状态下,如髓质甲状腺肿瘤或其他神经内分泌肿瘤、严重细菌感染、脓毒症、多器官功能障碍综合症(MODS)等等,PCT的血清浓度大幅增高,可超过10ng/ml。实验证明,PCT水平升高受到多种炎性细胞因子和细菌毒素的调节。细菌内毒素是主要诱导和刺激PCT产生的因子,当正常人体静脉注射小剂量内毒素,2h后可检测出血浆PCT浓度,在6～8h快速增高,12～48h达到浓度的峰值,在48h以后逐渐下降并恢复至正常[3]。而机体局部感染、病毒感染或自身免疫性疾病时 PCT水平只轻微升高,非细菌性炎症和过敏反应时PCT水平不升高,在寄生虫、真菌、患疟疾等感染性疾病时患者PCT水平也增高,证明细菌感染引起的PCT水平升高主要来自上述各种器官的巨噬细胞和单核细胞。

3 PCT的生物学功能

激素前体往往具有其成熟激素的一些生物功能,研究机构都尝试去揭示 PCT的生物学作用,特别是免疫学功能。研究发现PCT对血浆钙水平起作用,其它生物作用尚未能明确。正常生理情况下,在甲状腺C细胞内合成的PCT被裂解酶裂解后形成CT,只有极少量的PCT进入血液,而血液中缺乏PCT裂解酶,故PCT在血液中稳定。大多数学者研究认为 PCT是非甾类抗炎物质,在调控细胞因子系统中发挥重要作用,在全身严重细菌感染的病理情况下,PCT不始动或促发IL-6和TNF的表达。相反地,PCT持续升高受到有关细胞因子的诱导。活体实验发现,PCT对细胞因子的表达可产生轻度影响,中低浓度升高的PCT甚至抑制TNF-α和IFN-β应激产物产生,高浓度血浆PCT却没有抑制作用。所以PCT是一种继发性炎症介质,能放大感染性炎症反应的效应。

4 PCT实验室检测方法

4.1 双抗夹心免疫化学发光法 双抗夹心法运用双单克隆抗体,抗钙素抗体作为捕获抗体直接结合PCT96-106氨基酸残基即未成熟CT:CCP-1部分,CT抗体作为示踪抗体直接结合PCT70-76氨基酸残基未成熟CT分子,以人工合成的PCT作为标准检测,绘成标准曲线。该方法特异强,无交叉反应。未经标记的抗体固定反应管内壁,两个抗体与PCT相结合,形成“双杭夹心复合物”,发荧光部分位于反应管表面,通过测量荧光强度,可计算出荧光标记物的含量。荧光信号的强度与标本中PCT浓度成正比,与同条件下测定标准品绘成的标准曲线对比可计算出样本中PCT含量。免疫化学发光法灵敏度高、特异性强、操作简便,最低检测浓度值为0.1ng/ml,可在两小时内发出报告。

4.2 胶体金技术 金标法使用包被胶体金标记的抗CT单抗和非特异性的抗抗体,样本加入检测孔后,金标单抗与样本中的PCT结合,产物是带金标记的抗原抗体复合物,保留PCT原有的蛋白质生物学特性。在渗透作用下复合物在反应膜条上移动,膜上固定的抗抗体与金标记复合物结合而形成抗原抗体抗抗体复合物。在样本PCT含量大于0.5ng/ml时,反应呈红色,颜色深浅与 PCT浓度成正比,与标准比色板颜色相比对得出样本PCT的浓度范围。结果可分为四级:＜0.5ng/ml为正常;＞0.5ng/ml轻度升高;＞2.0ng/ml为明显升高;＞10.0ng/ ml是显著升高。金标胶体方法通过观察颜色判断,易观察、不需要检测仪器,快速,操作简便等特点,但价格昂贵。

4.3 放射免疫学分析法 利用人工合成PCT多抗特异地识别并连接合成氨基酸PCT。此方法检测的血清 PCT浓度可精确到4pg/ml,但检测的物质是游离PCT、结合型PCT和CT基因相关肽前体的混合物,无法区分出这三种物质。该法虽提高了检测的灵敏度,但检测过程耗时长,需9～12h,并带有放射性元素的污染,故临床应用受到限制。

4.4 透射免疫浊度法是利用样本中PCT与试剂的PCT单抗发生抗原-抗体反应,反应产物使体系浊度增加,在一定的浓度范围内,标本中PCT浓度与浊度呈线性正比。在600nm波长处用生化分析仪测定吸光度值,其值与PCT含量成正比。该法适用于全自动生化分析仪,操作简便、快速,可进行大批量检测。2005年国内一些试剂公司就研发了 PCT免疫比浊试剂盒,供临床检验使用,但检测的方法学和临床诊断应用还需做进一步的验证。

4.5 凝胶层析法及高效液相色谱分析法 目前凝胶层析法及高效液相色谱分析法已有研究开发,因费时且不易自动化很少使用。

5 PCT在临床上的应用

PCT在细菌感染的患者,特别是表现为全身严重细菌感染的患者血清中明显升高,在外国被认为是诊断严重败血症的敏感指标,广泛应用于临床诊断及预后观察。近年来,国内一些学者对PCT的研究也越来越热门起来。

5.1 PCT在细菌性感染疾病中的应用 全身性炎症反应发生早期时(2～3h)PCT水平即可升高,因此有早期诊断价值。研究表明,与现有炎症反应传统临床诊断指标相比,PCT检测更为理想,更具特异性,且随着病情发展,可与疾病的严重程度高度相关。Dagmara[4]通过研究指出PCT是系统性炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)的一个诊断指标,在脓毒症(败血症)时,患者血清PCT水平显著升高,可达1 000ng/ml,超出健康人2 000倍以上,可作为其血清学标志,尤其对小儿败血症的诊治方面起到了非常重要的作用。很多研究验证了细菌感染时血清PCT早期即升高,在小儿败血症时可显著升高,所以PCT可作为新生儿败血症早期诊断有价值的指标,在指导早期治疗并减少并发症、降低病死率具有非常重要的作用[5,6]。PCT与炎症的严重程度高度相关,在SIRS、脓毒症(败血症)、严重脓毒症及脓毒性休克病人的水平有显著差异。Endo等[7]把SIRS患者分类成非细菌感染、脓毒症和重度脓毒症(或脓毒症休克)三组,测定三组患者血浆PCT、IL-6、CRP、TNF-a项目,结果显示脓毒症SIRS组血浆 PCT(2.9± 2.3ug/L)水平明显高于非感染性SIRS患者(0.7±1.1ug/L),而其他指标无明显差别。重度脓毒症(或脓毒性休克)SIRS组血浆PCT(172±276.3ug/L)水平又明显高于脓毒症SIRS患者。结果表明SIRS患者血浆中PCT水平与病情的程度有显著相关性,提示检测SIRS患者血浆PCT浓度可用于细菌感染性SIRS的诊断和病情的判断。PCT在寄生虫、真菌感染疾病诊断中的作用与细菌感染时相比,PCT在寄生虫、真菌感染升高程度要低,但很明显,故也可作为他们的诊断指标。Muller等[8]曾对79例疑似细菌感染的住院儿童进行研究,发现在寄生虫、真菌感染或严重细菌感染并有全身表现时,PCT明显升高;但在局部细菌感染及病毒感染没有全身表现的患者 PCT仅出现轻度升高。也有学者提出,PCT水平与真菌感染的关系须进一步探讨[9]。

5.2 PCT在感染性疾病鉴别诊断中的作用 PCT几乎特异性地升高于细菌感染的SIRS,而在病毒或局部感染性疾病及自身免疫性疾病时则不升高或升高幅度很小。大手术、严重创伤和器官移植,重症胰腺炎、脑膜炎、腹膜炎、肺炎的患者,血清PCT不升高或升高幅度不大,但在合并或细菌感染的情况下会大幅度升高。另外,小手术也不会导致 PCT大幅度升高。所以, PCT浓度可作为这些疾病是否伴发细菌感染的鉴别诊断指标。Ammori等[10]指出PCT含量是诊断细菌性坏死性胰腺炎的良好指标,而较IL-6和CRP具有更高的特异性及敏感性。他们对照研究60例患者,其结果发现重症急性胰腺炎血清PCT含量明显地高于轻型的患者 PCT水平,当 PCT水平值高于2.0ng/ml时即可做出感染性坏死性胰腺炎或脓毒血症的诊断。Celebi等[11]研究33例接受开放性心脏外科手术的患儿血清PCT水平,将患手术儿分成两组,分为SIRS加OF(器官功能衰竭)组和SIRS组,分别于术前、术后及术后的第 1、2、3、4天6个时间点分别采血检测每例患儿的血浆 PCT值,评估患儿的器官功能。结果两组患儿PCT均明显升高,但SIRS加OF组的PCT水平升高显著于SIRS组,其升高峰值和器官衰竭严重程度及死亡率成正相关,SIRS加OF组的患儿在手术后重症监护期间发生感染时PCT可出现双峰值,表明PCT的峰值可以作为患儿大手术后器官衰竭发生发展及死亡的一个预警指标,故每日的常规PCT水平检测可监测大手术患儿的术后重症监护期间细菌感染情况。

5.3 PCT在其他疾病中的应用

5.3.1 PCT对川崎病诊断的应用 川崎病(KD)是以全身血管炎为主要病变的急性发热出疹性疾病,临床表现为皮疹、发热、眼结合膜充血、颈部非脓性淋巴结肿大等。又称皮肤黏膜淋巴结综合征。发病可能与多种细菌、病毒、支原体、立克次体等感染所致免疫异常有关。前些年,KD患儿血清中PCT浓度已有报道,但结论不同。日本Okada[12]等报道认为 KD患儿PCT明显高于正常人。汪芸等[13]对2003年10月～2005年12月住院91例KD患儿测定其血清PCT水平并分析,认为 KD患儿血清PCT水平的增高,以急性期较明显,检测其PCT水平有助于监测KD病程发展。

5.3.2 PCT在糖尿病诊疗上的运用 PCT是Ⅱ型糖尿病的一个特异性的标志物,Mehment[14]等使用免疫化学发光分析法,检测18例Ⅱ型糖尿病患者与健康体检人的血清PCT进行对比研究,经统计学分析,两组结果差异具有显著性(P＜0.02),表明Ⅱ型糖尿病患者血清中PCT水平升高。血清PCT水平可用来解释Ⅱ型糖尿病患者的病程发展及并发症情况。

5.4 PCT在指导临床治疗和预后评估中的作用 PCT血清水平的升高或降低可反应全身炎症的活动度即病情发展情况,参考PCT的变化有助于制定治疗方案和调整用药。Schuetz等[15]进行一项大型临床研究,将1 002例下呼吸道感染的患者包括急性支气管炎、CAP、COPD等,分成PCT指导治疗组和常规治疗组,均做随访18个月,两组患者的临床预后和再入院率无明显差异,但PCT治疗组在抗生素的使用、住院时间和花费均低于常规治疗组。说明以PCT作为指导指标,可减少下呼吸道感染的抗生素使用和耐药情况,而不影响最终预后。PCT在COPD急性发作时升高,可以指导抗生素的使用和使用时间[16]。有文献报道[17],血清 PCT水平越高,创伤大手术患者的伤情越严重,持续重度升高患者常提示预后不良,若治疗结果有效时,血清PCT水平明显下降,研究表明血清PCT是发生感染创伤患者和严重MODS敏感的预测指标,检测PCT水平可早期预测创伤后并发症,对患者并发感染的危险性作早期评价。重症监护室中,脓毒症和感染性休克患者依照PCT浓度监测应用抗生素可以减少抗生素使用时间和用量,对患者的预后无不良影响[18]。

6 血PCT水平测定与传统炎性参考指标的比较

6.1 PCT与WBC计数比较 蒋玉莲等[19]比较PCT和WBC计数在儿童感染性疾病中的监测作用,结果发现PCT与WBC的测定,都可用于细菌感染与病毒感染的鉴别诊断。但WBC在不同细菌感染下可以是升高的,甚至有些是降低的,且影响WBC计数的因素较多,所以WBC计数作为临床诊断感染的特异性和敏感性较低,而PCT具有明显的敏感性和特异性。

6.2 PCT与ESR比较 ESR可作为许多感染和非感染疾病诊断的辅助参考指标,但在风湿性疾病、结核分支杆菌感染、心血管疾病的患者的血清中也会明显升高,所以,ESR与PCT比较而言,无特异性,影响因素太多。

6.3 PCT与CRP比较 CRP作为一种急性时相蛋白在各种急性炎症、心梗、手术创伤和多种感染或非感染的因素下,其血清浓度均可引起升高。在全身重度细菌感染时,血PCT水平升高比CRP水平更早和快速,在全身感染受控制后PCT水平回到正常范围也比CRP快;但感染只是局部时PCT水平一般不升高,而检测CRP时可升高。所以在全身严重感染时PCT是敏感性、特异性更高的检测指标,在局部感染时,CRP是重要的观察指标。Koksal等[20]比较PCT和CRP在诊治新生儿败血症及随诊过程中的作用,结果证实在早期诊断新生儿败血症,评定疾病的严重程度及评估对抗生素治疗的反应方面可能更具有优势。

6.4 PCT与 IL-6比较 IL-6主要是由巨噬细胞和单核细胞产生的致炎因子,在脓毒血症时,机体的内皮细胞、巨噬细胞和单核细胞受到TNF-α、IL-1、内毒素刺激后分泌出IL-6, IL-6启动炎症反应。PCT和IL-6的出现有助于早期诊断小儿败血症,并可评价疾病的严重程度[21]。但IL-6的半衰期较短(在几分钟至几小时内),检测结果受到采样时机的影响,稳定性差,且存在于体腔内的 IL-6水平常比血浆高,部分严重全身细菌感染者的血浆IL-6浓度反而降低,而PCT有较长的半衰期(约24h),并且在全身细菌感染时血浆PCT水平升高的幅度很大(可能升高数百倍),因此与IL-6相比,PCT具有更理想的感染检测指标。

近年来,大量的研究比较证明PCT与WBC、CRP、IL-6、IL-8、TNF-α、SAA等在感染性疾病中的临床应用,特别是在全身性感染疾病的诊断及预后治疗观察中,PCT更具有特异性和灵敏性。大多认为PCT是评价感染的严重程度、评估治疗效果和估计预后的重要指标。

7 展望

随着临床和实验室研究[23]的进展,更多临床资料表明, PCT作为全身性细菌感染、败血症和脓毒血症的辅助诊断和鉴别诊断以及病情发展预后判断的实验室检测指标将成为共识,并将会得到推广。另外PCT在临床多种疾病中的确切的病理生理作用机制还有待我们进一步深入研究,为疾病的治疗提供更大的价值。

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