降鈣素原在膿毒癥中的作用

四川大學華西醫院ICU；成都610041　劉寧（綜述）；應明英（審校） 關鍵詞：降鈣素原；膿毒癥；感染；診斷 　　摘要：膿毒癥是導致危重病人死亡常見原因，近年來研究發現降鈣素原是一種有價值的植物物，它可用于診斷膿毒癥并能判斷其嚴重程度和預后。本文主要討論降鈣素原的分子組成、生理功能、檢測方法及其在膿毒癥中的作用。全身炎癥反應綜合征（systemic inflammatory response syndrome,SIRS）進而發展為多器官功能障礙綜合征（multiple organ disfunction syndrome,MODS）是致非心臟病危重病人死亡的最常見原因，而感染是引起全身炎癥反應綜合征的主要原因。近年來的研究發現全身炎性反應及膿毒癥的血清降鈣素原（procalcitonin,pro-CT）水平升高，特別是全身細菌、寄生蟲，因此降鈣素原被認為是一種有價值的標志物，它能診斷膿毒癥及其嚴重程度，并與膿毒癥的預后密切相關，它在膿毒癥中的角色日益受到重視。本文就降鈣素原的分子組成、細胞來源、生理作用、檢查方法等作一綜述。 　　1、降鈣素原的分子組成 　　降鈣素原是含141個氨基酸殘基的降鈣素原前體被切除頭部后轉變而來的，它具有116個氨基酸，分子量13KD，包含以下三部分：⑴氨基端為含57個氨基酸的肽鏈，稱為氨基酸降鈣素原（aminopro-CT）；⑵中間部分是含33個氨基酸殘基的小分子肽段，為不成熟的降鈣素；⑶羧基端21個氨基酸稱降鈣素羧基端肽Ⅰ(ccp-I)。 　　2、降鈣素原的生理作用 　　正常機體循環中降鈣素濃度很低甚至測不到，通常＜0.5ng/ml，而嚴重細菌感染及膿毒癥時降鈣素原水平可升至1000ng/ml，其在循環中的半衰期為15～20小時。降鈣素原唯一可以確定的生理作用是作為降鈣素的前體，降鈣素的生理作用有：⑴對骨的作用：降鈣素可直接作用于破骨細胞受體，抑制破骨細胞的活性和增生；⑵對腎的作用：降鈣素對成人或成年動物可抑制腎近端小管對鈣磷的重吸收，尿鈣磷排出增加，血鈣磷直降低，但幼年動物和骨轉換增高的情況下，降鈣素可減少尿鈣的排出。⑶對小腸的作用：小劑量降鈣素抑制腸鈣的吸收，大劑量降鈣素可促進腸鈣的吸收。⑷止痛作用。⑸此外降鈣素還有神經遞質的作用。 　　還有研究發現在進行降鈣素放射性受體測量時，免疫反應性標本的連結體大于降鈣素分子，而且在破骨細胞的生物測時量發現測得分子的蛋白活性大于降鈣素的活性，因此降鈣素可能與降鈣素受體有部分親和力。 　　3、血清降鈣素原的檢測方法 　　常用的檢測血清降鈣素原的方法主要有以下兩種，它們各有其優缺點： 　　⑴雙而測量法：該方法采用的是免疫化學熒光技術，兩個單克隆抗體分別識別并連接降鈣素原的降鈣素部分（第70～86個氨基酸）和CCP-1部分（第96～106個氨基酸），形成三明治樣夾心結構。該測量方法簡單，僅需3小時，其可靠的靈敏度是300pg/ml，正常機體血清降鈣素原濃度低于該靈敏度。此方法測得的降鈣素原及降鈣素基因相關性多肽無交叉反應，而DrMǔler指出該測是方法測量得的是包括降鈣素原在內的幾種降鈣素前體分子。 　　⑵另一種檢測方法是氨基降鈣素原的測定，采用放射性免疫技術，利用多克隆抗體19～22小時，可靠靈敏度僅為4pg/ml，可以測得正常機體或輕度炎癥反應時血清降鈣素原濃度。其測量結果準確，測得的降鈣素原濃度與膿毒癥患者住院時間的相關性比雙面測量法好。但該方法測的是游離氨基降鈣素原、完整的降鈣素原及降鈣素基因相關性多肽前體的混合物，且不能區分以上三種分子。 　　4、膿毒癥是降鈣素原的細胞來源 　　膿毒癥是降鈣素原的細胞來源目前尚不清楚，近年來研究主要集中在以下幾方面： 　　⑴甲狀腺：正常生理狀態下，降鈣素原在甲狀腺濾泡旁細胞即甲狀腺C細胞內經蛋白溶解酶作用轉化為降鈣素。但研究發現甲狀腺已切除的膿毒癥患者其降鈣素原水平仍升高，而且降鈣素原升高的同時降鈣素水平未升高，因此膿毒癥時降鈣素原可能并不來自甲狀腺C細胞。 　　⑵外周血單核細胞：Brunkborst等提出降鈣素原可有類似于新蝶呤，由外周血單核細胞產生。oberhoffer等體外實驗發現內毒素和一些細胞因子可促進人體周血單核細胞降鈣素原mRNA的表達，但少數未受刺激的淋巴細胞和單核細胞中，降鈣素原相關蛋白序列也存在免疫反應性，而且體外血細胞中加入細菌脂多糖未發現降鈣素原的釋放。 　　⑶肝臟：Nijsten等實驗結果發現降鈣素原和急性反應蛋白如CRP誘導途徑相同，而且TNF-α或IL-6可刺激肝臟產生降鈣素原。 　　⑷其他：還有其他學者認為降鈣素原同降鈣素一樣來源于肺或小腸內的神經內分泌細胞，但膿毒癥未合并肺損傷時降鈣素原仍升高。 5、降鈣素原釋放的調節 　　目前的研究表明內霉素和細胞因子可以刺激、誘導降鈣素原的翻譯。Dandona等首次將內霉素注入正常人體內，繼TNF-α和IL-6釋放之后出現了循環降鈣素原的高峰且維持時間長，此結果表明內霉素可以在無細胞因子介導的情況下直接誘導降鈣素原的釋放。此后Nijsten等和他的同事分別將TNF-α和IL-6注入癌癥患者體內，結果發現幾乎和Dandona等注入內霉素后相同的時間也出現了循環中降鈣素濃度的升高，因此他認為TNF-α和IL-6也可以直接或間接誘導降鈣素原的釋放。Oberhoffer等也發現前炎因子TNF-α、IL-6、IL-1、IL-2及內霉素均可刺激降鈣素原的釋放，但抗炎因子IL-10卻無此作用。 　　6、降鈣素原在膿毒癥中的作用 　　雖然目前通過大量動物和臨床研究表明降鈣素原可以作為診斷膿毒癥的標志物，并用血漿中降鈣素原的濃度與膿毒癥的嚴重程度以及預后密切相關，但它在膿毒癥中的作用、所扮演的角色還不清楚。Nylen等報道將人降鈣素原注入膿毒癥倉鼠體內可增加膿毒癥倉鼠的死亡率，而降鈣素原對正常倉鼠無此作用。他們還發現使用降鈣素抗原血清可以改善膿毒癥動物模型的存活率。Nylen的實驗提示降鈣素原在膿毒癥中是一中有害物質，但由于該實驗采用的是異源降鈣素原，而且使用不同濃度的降鈣素原可能影響實驗結果，此外人體不可能產生一種純有害的物質，因此降鈣素原可能存在未被人發現的有益的方面。 　　膿毒癥時降鈣素原的升高可能是機體的一各防御機制。最近對腫瘤壞死因子受體和配體家族的研究發現它們對破骨細胞的鑒別及正常的骨質重塑可能有重要的作用，膿毒癥時細胞因子可能促進骨質溶解，垂體-腎上腺軸也被激活，此時可能存在保護機制，但更多的則是對骨的破壞。降鈣素原的生物活性雖然不如降鈣素，但它可能通過民降鈣素受體識別、結合或激活受體后部分作用于破骨細胞系統，抑制破骨細胞活性，從而抑制骨的吸收。 　　降鈣素原還可能參與膿毒癥時炎性瀑布反應。Schmidt等研究發現降鈣素原對細菌脂多糖誘導TNF-α和IL-6的釋放有抑制作用，然而膿毒辣站時降鈣素原釋放的高峰卻在TNF-α和IL-6之后，因此膿毒癥時內毒素和細胞因子誘導降鈣素原的釋放，而釋放的降鈣素原可能反作用于白細胞從而抑制細胞因子的產生。Hoffmann等的體外實驗研究降鈣素原對誘導性一氧化氮合酶（iNOS)的基因表達及一氧化氮合成的影響，結果發現降鈣素原可抑制前炎性因子（TNF-α和IFN-γ）對iNOS基因表達的刺激作用，從而抑制了一氧化氮的釋放。一氧化氮在膿毒癥中的作用還不肯定，它被稱為刃劍，有正負兩方面作用。其負面作用主要有：一氧化氮可擴張血管，膿毒癥時大量一氧化氮的釋放可導致過度低血壓。另一潛在危險性是一氧化氮可介導細胞程序性死亡，從以上兩方面看降鈣素原在膿毒癥中起保護性作用。一氧化氮作為氧的媒介物還可抑制脂質過氧化，而且實驗證明高劑量一氧化氮抑制劑對機體有害且增加死亡率，從此方面講降鈣素原對機體無益。降鈣素原在膿毒癥中的作用仍不明確，需要更多的研究去證實。 　　7、結語 　　許多甲狀腺以外疾病（如嚴重的全身感染、燒傷、瘧疾、胰腺炎、熱休克）被發現循環降鈣素原濃度升高，尤其是細菌、寄生蟲、真菌感染時升高幅度更明顯，因此降鈣素原可用于鑒別感染與非感染性疾病，其濃度與感染的嚴重程度有關。許多實驗把降鈣素原與其他炎性標志物作比較，發現降鈣素原在鑒別正常、感染與全身炎性反應時各組間無交叉，因此降鈣素原被認為是一種有價值的標志物，用于鑒別診斷膿毒癥及判斷其嚴重程度和預后。目前有關降鈣素原在膿毒癥時的細菌來源以及在膿毒癥中的作用尚未確定，還有待于大量動物及臨床實驗去證實。